wangyu-udp2raw/doc/README.zh-cn.md

Udp2raw-tunnel 
![image2](/images/image2.PNG)
udp2raw tunnel，通过raw socket给UDP包加上TCP或ICMP header，进而绕过UDP屏蔽或QoS，或在UDP不稳定的环境下提升稳定性。可以有效防止在使用kcptun或者finalspeed的情况下udp端口被运营商限速。

支持心跳保活、自动重连，重连后会恢复上次连接，在底层掉线的情况下可以保持上层不掉线。同时有加密、防重放攻击、信道复用的功能。

**欢迎任何形式的转载**

[English](/README.md)

[udp2raw+kcptun step_by_step教程](kcptun_step_by_step.md)

[udp2raw+finalspeed step_by_step教程](finalspeed_step_by_step.md)

如果你需要加速跨国网游、网页浏览，解决方案在另一个repo：

https://github.com/wangyu-/UDPspeeder
# 支持的平台
Linux主机，有root权限。可以是PC、android手机/平板、openwrt路由器、树莓派。主机上最好安装了iptables命令(apt/yum很容易安装)。

在windows和mac上预装了udp2raw的虚拟机镜像已发布，可以用Vmware或VirtualBox加载，容量4.4mb，已经配置好了自动获取网卡ip，开机即用，稳定，性能很好。
（udp2raw跑在虚拟机里，其他应用照常跑在windows上）（确保虚拟机网卡工作在桥接模式）（Vmware player 75mb,VirtualBox 118mb,很容易安装）。

# 功能特性
### 把udp流量伪装成tcp /icmp
用raw socket给udp包加上tcp/icmp包头，可以突破udp流量限制或Udp QOS。或者在udp nat有问题的环境下，提升稳定性。  另外也支持用raw 发udp包，这样流量不会被伪装，只会被加密。

### 模拟TCP3次握手
模拟TCP3次握手，模拟seq ack过程。另外还模拟了一些tcp option：MSS,sackOk,TS,TS_ack,wscale，用来使流量看起来更像是由普通的linux tcp协议栈发送的。

### 心跳保活、自动重连，连接快速恢复，单向链路失效检测
心跳保活、自动重连，udp2raw重连可以恢复上次的连接，重连后上层连接继续有效，底层掉线上层不掉线。有效解决上层连接断开的问题。 （功能借鉴自[kcptun-raw](https://github.com/Chion82/kcptun-raw)）（**就算你拔掉网线重插，或者重新拨号获得新ip，上层应用也不会断线**）

Client能用单倍的超时时间检测到单向链路的失效，不管是上行还是下行，只要有一个方向失效就能被client检测到。重连只需要client发起，就可以立即被server处理，不需要等到server端的连接超时后。

对于有大量client的情况，对于不同client,server发送的心跳是错开时间发送的，不会因为短时间发送大量的心跳而造成拥塞和延迟抖动。

### 加密 防重放攻击
用aes128cbc加密，md5/crc32做数据完整校验。用类似ipsec/openvpn的 replay window机制来防止重放攻击。

设计目标是，即使攻击者可以监听到tunnel的所有包，可以选择性丢弃tunnel的任意包，可以重放任意包；攻击者也没办法获得tunnel承载的任何数据，也没办法向tunnel的数据流中通过包构造/包重放插入任何数据。

### 其他特性
信道复用，client的udp端支持多个连接。

server支持多个client，也能正确处理多个连接的重连和连接恢复。

NAT 穿透 ，tcp icmp udp模式都支持nat穿透。

支持Openvz，配合finalspeed使用，可以在openvz上用tcp模式的finalspeed

支持Openwrt，没有编译依赖，容易编译到任何平台上。release中提供了ar71xx版本的binary

epoll纯异步，高并发，除了回收过期连接外，所有操作的时间复杂度都跟连接数无关。回收过期连接的操做也是柔和进行的，不会因为消耗太多cpu时间造成延迟抖动。

### 关键词
突破udp qos,突破udp屏蔽，openvpn tcp over tcp problem,openvpn over icmp,udp to icmp tunnel,udp to tcp tunnel,udp via icmp,udp via tcp

# 简明操作说明

### 安装
下载编译好的二进制文件，解压到任意目录。

https://github.com/wangyu-/udp2raw-tunnel/releases

### 运行
假设你有一个server，ip为44.55.66.77，有一个服务监听在udp 7777端口。 假设你本地的主机到44.55.66.77的UDP流量被屏蔽了，或者被qos了

```
在server端运行:
./udp2raw_amd64 -s -l0.0.0.0:4096 -r 127.0.0.1:7777  -a -k "passwd" --raw-mode faketcp

在client端运行:
./udp2raw_amd64 -c -l0.0.0.0:3333  -r44.55.66.77:4096 -a -k "passwd" --raw-mode faketcp
```
###### Server端输出:
![](/images/output_server.PNG)
###### Client端输出:
![](/images/output_client.PNG)

现在client和server之间建立起了，tunnel。想要在本地连接44.55.66.77:7777，只需要连接 127.0.0.1:3333。来回的所有的udp流量会被经过tunneling发送。在外界看起来是tcp流量，不会有udp流量暴露到公网。

### MTU设置(重要)

不论你用udp2raw来加速kcptun还是vpn,为了稳定使用,都需要设置合理的MTU（在kcptun/vpn里设置，而不是在udp2raw里），建议把MTU设置成1200。client和server端都要设置。

### 提醒
如果要在anroid上运行，请看[Android简明教程](/doc/android_guide.md)

如果要在梅林固件的路由器上使用，添加`--lower-level auto` `--keep-rule`

如果client和server无法连接，或者连接经常断开，请看一下`--seq-mode`的用法，尝试不同的seq-mode。

udp2raw可以用非root账号运行，这样更安全。具体方法见：[#26](https://github.com/wangyu-/udp2raw-tunnel/issues/26) 

# 进阶操作说明

### 命令选项
```
udp2raw-tunnel
git version:adbe7d110f    build date:Sep  6 2017 05:37:45
repository: https://github.com/wangyu-/udp2raw-tunnel

usage:
    run as client : ./this_program -c -l local_listen_ip:local_port -r server_ip:server_port  [options]
    run as server : ./this_program -s -l server_listen_ip:server_port -r remote_host:remote_port  [options]

common options,these options must be same on both side:
    --raw-mode            <string>        avaliable values:faketcp(default),udp,icmp
    -k,--key              <string>        password to gen symetric key,default:"secret key"
    --cipher-mode         <string>        avaliable values:aes128cbc(default),xor,none
    --auth-mode           <string>        avaliable values:md5(default),crc32,simple,none
    -a,--auto-rule                        auto add (and delete) iptables rule
    -g,--gen-rule                         generate iptables rule then exit,so that you can copy and
                                          add it manually.overrides -a
    --disable-anti-replay                 disable anti-replay,not suggested
client options:
    --source-ip           <ip>            force source-ip for raw socket
    --source-port         <port>          force source-port for raw socket,tcp/udp only
                                          this option disables port changing while re-connecting
other options:
    --conf-file           <string>        read options from a configuration file instead of command line.
                                          check example.conf in repo for format
    --log-level           <number>        0:never    1:fatal   2:error   3:warn 
                                          4:info (default)     5:debug   6:trace
    --log-position                        enable file name,function name,line number in log
    --disable-color                       disable log color
    --disable-bpf                         disable the kernel space filter,most time its not necessary
                                          unless you suspect there is a bug
    --sock-buf            <number>        buf size for socket,>=10 and <=10240,unit:kbyte,default:1024
    --force-sock-buf                      bypass system limitation while setting sock-buf
    --seq-mode            <number>        seq increase mode for faketcp:
                                          0:static header,do not increase seq and ack_seq
                                          1:increase seq for every packet,simply ack last seq
                                          2:increase seq randomly, about every 3 packets,simply ack last seq
                                          3:simulate an almost real seq/ack procedure(default)
                                          4:similiar to 3,but do not consider TCP Option Window_Scale,
                                          maybe useful when firewall doesnt support TCP Option 
    --lower-level         <string>        send packets at OSI level 2, format:'if_name#dest_mac_adress'
                                          ie:'eth0#00:23:45:67:89:b9'.or try '--lower-level auto' to obtain
                                          the parameter automatically,specify it manually if 'auto' failed
    --gen-add                             generate iptables rule and add it permanently,then exit.overrides -g
    --keep-rule                           monitor iptables and auto re-add if necessary.implys -a
    --clear                               clear any iptables rules added by this program.overrides everything
    -h,--help                             print this help message

```

### iptables 规则,`-a`和`-g`
用raw收发tcp包本质上绕过了linux内核的tcp协议栈。linux碰到raw socket发来的包会不认识，如果一直收到不认识的包，会回复大量RST，造成不稳定或性能问题。所以强烈建议添加iptables规则屏蔽Linux内核的对指定端口的处理。用-a选项，udp2raw会在启动的时候自动帮你加上Iptables规则，退出的时候再自动删掉。如果长期使用，可以用-g选项来生成相应的Iptables规则再自己手动添加，这样规则不会在udp2raw退出时被删掉，可以避免停掉udp2raw后内核向对端回复RST。

用raw收发udp包也类似，只是内核回复的是icmp unreachable。而用raw 收发icmp，内核会自动回复icmp echo。都需要相应的iptables规则。
### `--cipher-mode` 和 `--auth-mode` 
如果要最大的安全性建议用aes128cbc+md5。如果要运行再路由器上，建议xor+simple。但是注意xor+simple只能骗过防火墙的包检测，不能防止真正的攻击者。

### `--seq-mode`
facktcp模式并没有模拟tcp的全部。所以理论上有办法把faketcp和真正的tcp流量区分开来（虽然大部分ISP不太可能做这种程度的包检测）。seq-mode可以改变一些seq ack的行为。如果遇到了连接问题，可以尝试更改。在我这边的移动线路用3种模式都没问题。

### `--keep-rule`
定期主动检查iptables，如果udp2raw添加的iptables规则丢了，就重新添加。在一些iptables可能会被其他程序清空的情况下(比如梅林固件和openwrt的路由器)格外有用。

### `--lower-level`
大部分udp2raw不能连通的情况都是设置了不兼容的iptables造成的。--lower-level选项允许绕过本地iptables。在一些iptables不好改动的情况下尤其有效（比如你用的是梅林固件，iptables全是固件自己生成的）。

##### 格式
`if_name#dest_mac_adress`,例如 `eth0#00:23:45:67:89:b9` 。`eth0`换成你的出口网卡名。`00:23:45:67:89:b9`换成网关的mac地址（如果client和server在同一个局域网内，可能不需要网关，这时候直接用对方主机的mac地址，这个属于罕见的应用场景，可以忽略）。

可以用`--lower-level auto`自动获取参数，如果获取参数失败，再手动填写。

##### client端获得--lower-level参数的办法
在client 端，运行`traceroute <server_ip>`，记下第一跳的地址，这个就是`网关ip`。再运行`arp -s <网关ip>`，可以同时查到出口网卡名和mac。

![](/images/lower_level.PNG)

如果traceroute第一跳结果是`* * *`，说明网关屏蔽了对traceroute的应答。需要用`ip route`或`route`查询网关：

![](/images/route.PNG)
##### server端获得--lower-level参数的办法
如果client有公网ip，就`traceroute <client_ip>`。下一步和client端的方法一样。

如果client没有公网ip，就`traceroute google.com` 或`traceroute baidu.com`。下一步和client端的方法一样。

server端也可以用`--lower-level auto` 来尝试自动获得参数，如果无法连接再手动填写。

##### 注意
如果用了`--lower-level`选项。server虽然还可以bind在0.0.0.0，但是因为你显式指定了网络接口，就只能工作在这一个网络接口了。

如果`arps -s`命令查询不到，首先再试几次。如果还是查询不到，那么可能是因为你用的是pppoe方式的拨号宽带，查询不到是正常的。这种情况下`if_name`填pppoe产生的虚拟interface，通常名字叫`pppXXXX`，从`ifconfig`命令的输出里找一下；`des_mac_adress`填`00:00:00:00:00:00`,例如`ppp0#00:00:00:00:00:00`

### `--conf-file`

为了避免将密码等私密信息暴露给`ps`命令，你也可以使用 `配置文件` 来存储参数。

比如，将以上服务端参数改写成配置文件

`server.conf`:

```
-s
# 你可以像这样添加注释
# 注意，只有整行注释才能在配置文件里使用
# 注释必须独占一行
-l 0.0.0.0:4096
-r 127.0.0.1:7777
-a
-k passwd
--raw-mode faketcp
```

注意，当写入配置文件的时候，密码等参数两边的引号必须去除。

然后就可以使用下面的方式启动服务端

```bash
./udp2raw_amd64 --conf-file server.conf
```

# 性能测试
iperf3 的UDP模式有BUG，所以，这里用iperf3的tcp模式，配合Openvpn，测试udp2raw的性能。（iperf3 udp issue ,https://github.com/esnet/iperf/issues/296 ）

openvpn关掉了自带的加密。
#### iperf3 命令: 
```
iperf3 -c 10.222.2.1 -P40 
iperf3 -c 10.222.2.1 -P40 -R
```
#### client主机
vultr 2.5美元每月套餐(single core 2.4ghz cpu,512m ram,日本东京机房),
#### server主机
bandwagonhost 3.99美元每年套餐(single core 2.0ghz cpu,128m ram,美国洛杉矶机房)
### 测试1
raw_mode: faketcp  cipher_mode: xor  auth_mode: simple

![image4](/images/image4.PNG)

（反向的速度几乎一样，所以只发正向测试的图)

测试中cpu被打满。其中有30%的cpu是被openvpn占的。 如果不用Openvpn中转，实际达到100+Mb/S 应该没问题。

### 测试2
raw_mode: faketcp  cipher_mode: aes128cbc  auth_mode: md5

![image5](/images/image5.PNG)

（反向的速度几乎一样，所以只发正向测试的图)

测试中cpu被打满。绝大多数cpu都是被udp2raw占用的（主要消耗在aes加密）。即使不用Openvpn，速度也不会快很多了。
# 应用
### 中转 kcptun
[udp2raw+kcptun step_by_step教程](kcptun_step_by_step.md)
### 中转 finalspeed
[udp2raw+finalspeed step_by_step教程](finalspeed_step_by_step.md)
# 如何自己编译
[编译教程](build_guide.zh-cn.md)
# 相关repo
### kcptun-raw
udp2raw was inspired by kcptun-raw,which modified kcptun to support tcp mode.

https://github.com/Chion82/kcptun-raw
### relayRawSocket
kcptun-raw was inspired by relayRawSocket. A simple  udp to raw tunnel,wrote in python

https://github.com/linhua55/some_kcptun_tools/tree/master/relayRawSocket
### kcpraw
another project of kcptun with tcp mode

https://github.com/ccsexyz/kcpraw
### icmptunnel
Transparently tunnel your IP traffic through ICMP echo and reply packets.

https://github.com/DhavalKapil/icmptunnel