OPENPPP2 网络驱动模式

一、概述

OPENPPP2 实现了两种网络传输架构模式：半双工模式 和全双工模式（VMUX），这是该项目的核心技术特点之一。

二、半双工模式

2.1 核心设计原理

半双工模式采用一对一映射 机制：每个TCP连接对应一个独立的VNP隧道进行转发。这种模式通过 VirtualEthernetTcpipConnection 类实现。

每个连接实例维护：

socket_: 本地TCP套接字
transmission_: VNP隧道传输对象（支持三种协议）

2.2 支持的隧道协议

系统支持三种隧道传输协议：

ppp:// - 原生TCP直连（默认端口20000）
ws:// - WebSocket明文传输（默认端口20080）
wss:// - SSL加密WebSocket（默认端口20443）

2.3 半双工模式示意图

目标服务器
VNP服务端
VNP隧道层
VNP客户端 - 半双工模式
客户端应用层
双向转发

ForwardSocketToTransmission

ForwardTransmissionToSocket
TCP连接1
TCP连接2
TCP连接N
VirtualEthernetTcpipConnection1

socket_ + transmission_
VirtualEthernetTcpipConnection2

socket_ + transmission_
VirtualEthernetTcpipConnectionN

socket_ + transmission_
隧道1

ppp:// / ws:// / wss://
隧道2

ppp:// / ws:// / wss://
隧道N

ppp:// / ws:// / wss://
服务端连接1
服务端连接2
服务端连接N
目标服务器1
目标服务器2
目标服务器N

三、全双工模式（VMUX）

3.1 VMUX核心技术

VMUX（Virtual Multiplexing）是一种带宽聚合技术，通过建立多条物理链路层连接（linklayer），实现多个虚拟TCP连接的复用传输。

3.2 关键组件

3.2.1 vmux_net - 多路复用管理器

负责管理整个VMUX会话，包括：

链路层管理 ：维护多条物理连接（vmux_linklayer）
虚拟连接管理 ：管理所有虚拟套接字（vmux_skt）
包序列化 ：通过 seq 和 ack 机制确保数据包顺序
心跳机制：保持链路活性

3.2.2 vmux_linklayer - 物理链路层

每条物理链路包含：

connection: VirtualEthernetTcpipConnection 对象
server: 服务端连接对象（服务端模式）

3.2.3 vmux_skt - 虚拟套接字

代表通过VMUX隧道建立的单个虚拟TCP连接，支持：

连接建立和关闭
数据收发
拥塞控制
加速模式 8

3.2.4 vmux_hdr - 数据包头部

每个VMUX数据包包含：

seq: 序列号（32位）
cmd: 命令类型（SYN, PUSH, FIN等）
connection_id: 连接标识符（32位）

3.3 VMUX全双工模式示意图

目标服务器
VNP服务端 - VMUX
VNP隧道层
数据包处理
VNP客户端 - VMUX全双工模式
客户端应用层
物理链路层 max_connections=4
虚拟套接字层
带宽聚合
包重排序

packet_less
TCP连接1
TCP连接2
TCP连接3
TCP连接N
vmux_net

多路复用管理器
vmux_skt1

connection_id=1
vmux_skt2

connection_id=2
vmux_skt3

connection_id=3
vmux_sktN

connection_id=N
vmux_linklayer1

物理连接1
vmux_linklayer2

物理连接2
vmux_linklayer3

物理连接3
vmux_linklayer4

物理连接4
vmux_hdr

seq + cmd + connection_id
tx_queue

发送队列
rx_queue

接收队列

包重排序
隧道1
隧道2
隧道3
隧道4
vmux_net

服务端多路复用
linklayer1
linklayer2
linklayer3
linklayer4
目标服务器1
目标服务器2
目标服务器3
目标服务器N

3.4 VMUX数据流处理机制

服务端vmux_net vmux_linklayer 发送队列 vmux_net vmux_skt 应用程序服务端vmux_net vmux_linklayer 发送队列 vmux_net vmux_skt 应用程序封装vmux_hdr seq++, cmd=push, conn_id 负载均衡选择链路检查seq，放入rx_queue 按序取出数据包 packet_less排序 send_to_peer_yield(data) post(cmd_push, data, connection_id) 加入发送队列 underlyin_sent() 物理传输 packet_input_unorder() packet_input() 转发到目标服务器

3.5 帧重排序机制

VMUX使用 packet_less 比较器确保数据包按序处理：

通过 rx_packet_ssqueue 实现有序队列：

四、两种模式对比

4.1 性能特点对比

特性	半双工模式	全双工模式（VMUX）
连接映射	1:1（每连接一隧道）	N:M（多连接复用多链路）
带宽利用	单隧道带宽	聚合带宽（4-16条链路）
CPU开销	⭐ 最低	⭐⭐⭐⭐ 较高
延迟	单链路延迟	优化后延迟接近直连
突发性能	受单链路限制	⭐⭐⭐⭐⭐ 极佳
复杂度	简单	复杂（序列化、重排序）
适用场景	稳定网络、高带宽	不稳定网络、跨洲连接

4.2 网络模式选择

是

跨洲连接
否

本地/邻近
是
否
客户端
服务端
双向
选择网络模式
网络延迟

是否>100ms?
CPU资源

是否充足?
选择半双工模式

最大化带宽
选择VMUX全双工

--tun-mux 4-16
选择半双工模式

降低CPU负担
启用加速模式?
--tun-mux-acceleration client
--tun-mux-acceleration server
--tun-mux-acceleration both
部署完成

五、实现细节

5.1 客户端VMUX初始化

客户端通过 VEthernetExchanger 类的 DoMuxEvents() 方法初始化VMUX多路复用：

5.2 服务端VMUX响应

服务端通过 VirtualEthernetExchanger 类的 OnMux() 方法处理VMUX连接请求：

5.3 传输层抽象

所有隧道协议都实现 ITransmission 接口，提供统一的读写API：

Notes

技术点总结

半双工模式优势在于简单高效，每个TCP连接独立转发，CPU开销最小，适合香港到大陆等低延迟稳定网络场景。
VMUX全双工模式通过多链路带宽聚合显著提升跨洲连接体验（如中国到美国），但会增加CPU负担用于数据包序列化和重排序处理。
包序列号机制（seq/ack）是VMUX核心，确保跨多条物理链路传输的数据包能正确重组，实现类似TCP的可靠传输。
加速模式分为标准、客户端加速、服务端加速、双向加速四种，可根据网络瓶颈点灵活配置。
系统支持三种隧道协议（ppp://, ws://, wss://），可根据网络环境选择，wss://支持CDN转发更隐蔽。