Jump The Great Firewall【step16 优化丢包率】

一、为何会丢包

经过博主长期使用的经验所得，使用UDP协议在互联网上传输数据时，存在一定的丢包率。尤其是在晚间繁忙时段，丢包率更为明显，那么我们如何进行优化来降低丢包率呢？

二、如何解决

1. 服务器端与客户端同时进行校验，在一定时间内如果发现有丢包时，发送一条新的消息通知对方重新发送该条消息
2. 服务器端与客户端在发送消息时，每次都将一条消息发送多次

我们先来看下第一种方案：这种方案属于最传统的方式，不过该方法有一个缺点。当网络状况非常差时，发出去的请求重发消息也可能会丢失，因此对端可能会再次请求丢失的那个请求重发的报文。与TCP类似，这将导致整个网络变的更差。

让我们来看下第二种方案：对于每一条消息，两端都进行了多次的发送，理论上整体带宽将被降低。在网络状况不好的情况下，假设一条消息我们发送5次，实际上并不会这么巧合的这5次都被丢包了。因此我更倾向于这个方案，在实际测试过程中我们发现带宽并没有降低，反而下载文件的速度比以前更稳定了。

三、如何实现

1. 首先修改最底层的发包函数write_c

   ssize_t write_c(client_t* client, const void* buf, size_t count) {
       unsigned char i;
       unsigned char successed = 0;
       for (i = 0; i < qtun->multi_send; ++i) {
           if (qtun->use_udp) {
               if (sendto(qtun->remotefd, buf, (int)count, 0, (struct sockaddr*)&client->addr, sizeof(client->addr)) >= 0)
                   ++successed;
           } else {
               const char* ptr = buf;
               size_t left = count;
               while (left) {
                   ssize_t written = write(client->fd, ptr, (unsigned int)left);
                   if (written == 0)
                       return 0;
                   else if (written == -1) {
                       if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) continue;
                       return -1;
                   }
                   ptr  += written;
                   left -= written;
               }
               ++successed;
           }
       }
       return count;
   }

   这里我们根据配置文件中的multi_send参数来决定要发送多少次，在TCP模式中multi_send参数总是为1

2. 我们定义一个msg_state_t结构来保存每一个收到的消息

   typedef struct {
       unsigned int   ident;
       unsigned short idx;
       unsigned char  used;
   } msg_state_t;
   

3. 在client_t结构中我们总是记录MSG_MAX_TTL条收到的消息id

       msg_state_t        recv_msgs[MSG_MAX_TTL];
   

4. 在收到一条消息时，我们需要优先检查对应client_t结构中的recv_msg表内是否已记录了该消息的序号，如果该表中已包含了该消息的序号，则需要将该消息丢掉

四、增强安全性

为了增强安全性，在新版本中qtun默认禁止局域网内与其他主机通信，通过在配置文件中指定use_local_forward标志来开机局域网内的通信。具体的实现方法为：在server_process函数中检查数据包的源地址与目的地址是否都为当前局域网内的，如果都是当前局域网内的数据包，则直接进行丢包

            if (!qtun->use_local_forward &&
                check_ip_by_mask(ipHdr->saddr, qtun->localip, qtun->netmask) &&
                check_ip_by_mask(ipHdr->daddr, qtun->localip, qtun->netmask)) {
                return;
            }

五、完整代码

完整代码可到step16中查看

版本号：1.1.0

日期：2015-06-13