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mptunnel

MultiPath Tunnel （多路 UDP 隧道的用户空间实现）

README in English

关于

mptunnel 是一个多路 UDP 在用户空间的实现（类似 MPTCP）。mptunnel 支持创建一个虚拟隧道，并将通过这个隧道中的包通过多条路径转发到目标服务器。

MPTCP 旨在提高网络稳定性，但它只支持 TCP 协议。似乎目前还没有 MPUDP 的实现，于是我就写了这个小工具。

原理

                        .---- 桥 1 ----.
                       /                \
 服务器 A  --- mpclient -------桥 2 ------ mpserver --- 服务器 B
                       \                /
                        `---- 桥 3 ----`

有两台服务器，分别是服务器 A 和服务器 B。它们之间的网络连接不是很稳定，丢包率很高。为了提高网络稳定性，我们希望降低丢包率。为达到这一目标，我们将 A 和 B 之间的通信复制多份，然后通过不同的路径发送出去。这样，除非几条路径上的数据包都丢了，A 和 B 之间的数据包才会真的丢失。只要有一条路径上的数据包能够到达目的地，那么 A 和 B 就不会感觉到丢包。

mpclient 运行在服务器端（可以直接在服务器 B 上运行），他会接收从多条路径上发来的数据包，并将数据包转发给服务器 B。同时，它也会将服务器 B 的数据包复制多份，然后转发到各个桥。运行 mpserver 时，需要指定监听端口和目标服务器地址及端口。

mpclient 运行在客户端，启动后，它会在本地监听一个端口，将收到的数据包复制多份，然后通过桥转发给目标服务器。启动 mpclient 时，需要指定远程桥地址和端口。

桥就是一个简单的数据包转发服务器，你可以用 socat 或者 nc 等工具来实现。桥应该原封不动地在 mpclient 和 mpserver 之间转发数据包。

例子

我有一台 OpenVPN 服务器，但是本机到 OpenVPN 服务器的网络连接丢包率很高，这很影响 OpenVPN 隧道之上的 TCP 连接的吞吐量。为了提高 TCP 吞吐量，就需要降低丢包率。于是，我们可以先建立一条 MPUDP 隧道，然后在这个隧道上再建立 OpenVPN 连接。

OpenVPN 在服务器的 1194 端口上监听。在 OpenVPN 上运行 mpserver：

mpserver 2000 127.0.0.1 1194

mpserver 会监听 2000 端口，并将数据包转发到本机的 1194 端口。

在本机上，运行 mpcilent：

mpclient mpclient.conf

mpclient.conf 的内容是

1.1.1.1 4000
bridge1.myhost.com 4000
bridge2.myhost.com 4000

1.1.1.1 是 OpenVPN 服务器的 IP 地址。把目标服务器当成一个桥是完全没有问题的。

在桥服务器上，用 socat 来转发数据包：

socat udp-listen:4000 udp4:1.1.1.1:2000

这样，桥服务器就会在监听端口 4000 和 1.1.1.1 的 2000 端口之间转发数据包。

现在，MPUDP 隧道已经建立起来了。接下来要把 OpenVPN 客户端配置文件中的服务器地址改为 127.0.0.1:3000。3000 是 mpclient 在本地监听的端口。启动 OpenVPN 后，OpenVPN 就会在 MPUDP 隧道上建立 OpenVPN 连接了。

已知问题

  • mptunnel 会在转发的数据包中添加一些控制和包同步信息。如果 mpclient 或者 mpserver 其中的一个被停止了，那么必须重新启动 mpserver 和 mpclient 才能重建 MPUDP 隧道。

  • 目前 mptunnel 只支持指定一个目标服务器。事实上我觉得将 mpclient 做成 SOCKS 代理的话会更好用，但是我找了很久也没发现好用的 C 语言的 SOCKS 库，自己实现一个又太麻烦了。有谁知道有什么好用的 SOCKS 库吗？

  • mptunnel 自带数据加密功能，但加密速度较慢，在一台 AMD Athlon II P320 CPU 机器上实测，在 3 通道的情况下，实际数据流量仅为 3Mbps。如果你不需要 mptunnel 对数据进行加密，可以设定环境变量 MPTUNNEL_ENCRYPT=0 以禁用 mptunnel 自带的加密功能。在禁用加密功能后，吞吐量从 3Mbps 提高到了 300Mbps。

依赖关系

编译 mptunnel 时，需要先安装下面的库

  • libev

参见

mlvpn 也是一个可以用来做多路 UDP 的项目。