用raw socket把udp协议包装成tcp协议应对运营商UDP Qos限速

项目地址:https://github.com/wangyu-/udp2raw-tunnel/blob/master/doc/README.zh-cn.md

应对运营商udp屏蔽或qos的解决方案,几乎支持任何udp程序,可以有效防止kcptun/finalspeed的UDP被限速或断流。

原理是用raw socket把udp协议包装成 tcp,模拟 3 次握手,模拟序号,模拟 tcp option,可以让防火墙认为是 tcp 流量;还可以把流量包装成 icmp。支持 openvz。支持 NAT 穿透,稳定。

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。

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udp2raw+kcptun step_by_step教程

udp2raw+finalspeed step_by_step教程

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)(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 防中间人攻击

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。client和server互相认证对方,无法被中间人攻击。

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:

Client端输出:

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。

提醒

如果要在anroid上运行,请看Android简明教程

进阶操作说明

命令选项

udp2raw-tunnel
version: Aug  5 2017 21:03:54
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_ip: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"
    --auth-mode           <string>        avaliable values:aes128cbc(default),xor,none
    --cipher-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
    --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:
    --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
    --seqmode             <number>        seq increase mode for faketcp:
                                          0:dont increase
                                          1:increase every packet
                                          2:increase randomly, about every 3 packets (default)
    -h,--help                             print this help message

iptables 规则

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。

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

(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

(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

中转 finalspeed

udp2raw+finalspeed step_by_step教程

如何自己编译

编译教程

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

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