新一代L3虚拟网络接入解决方案（畅想）

目前L3虚拟网络接入解决方案主要有以下两个方案：

1、tun2socket + 正向代理服务器

     tun2socks、bad、PPP + VEthernet

2、FULL NAT（NAT 远程服务器）

     PPP stand、PPTP、L2TP、SSTP、WireGuard、SoftEther、OpenVPN、ToyVPN

tun2socket 为本地服务器理解来自虚拟网卡的 “ip、tcp、udp、icmp” 报文，并且将这些协议报文按照其对应协议栈转换为 sys-socket

FULL NAT 为远程服务器理解来自客户端从虚拟网卡读入的 “ip、tcp、udp、icmp” 报文，并且将这些协议报文进行 NAT（基于地址转换映射） && PNAT（基于端口与地址转换映射）

但本人思索了一种船新版本的虚拟网络解决方案，因为上述两种方案都有各自的巨大缺点，本文将先预先说明两者方案的一些问题。

一：

FULL NAT 解决方案的巨大缺陷是服务器端基本是依赖于 “pf_ring、raw-socket、libpcap、DPDK” 来处理L3/L4层协议报文的NAT做工转发，这带来一个问题，虽然从RTT的角度来说非常低，因为它只是做类似路由器TTL，及路由表L3层转发，而目前来说除了TCP/IP协议，其它协议的网络乱序都非常严重，这带来的结果就是网络吞吐速度非常慢，而且TCP/IP协议吞吐速度，依赖于目的服务器的TCP/IP协议栈单边加速，但实际上根本没有多大效果，因为FULL NAT服务器本身采用了非TCP/IP协议来做物理层传输，但即便是采用TCP/IP协议来承载物理层，仍旧没有办法提高太多的带宽吞吐量，无法每秒吞吐宽频起飞就是一个重大原罪。

另外：FULL NAT 解决方案无法让服务器本身为接入客户端提供单边加速，如果要实现单边加速就需要 FULL NAT 服务器自行实现 “流量追踪，快速重传、超发补包”，采用类似 “serverspeeder 锐速” 基于旁路超发重传的单边加速的方法。

二：

tun2socket 解决方案的巨大缺陷是本地客户端适配器上面存在大量 Open file descriptor handles（打开文件描述符句柄）而在多数操作系统上面难以扩大最大打开文件描述符数量，例如：“Android” 没有足够的系统权限让人去折腾，而且不是 close 关闭了 socket-fd 就必定意味着资源已被操作系统内核释放，访问资源频繁非常容易搞爆，最大打开文件描述符上限。

“Windows” 桌面系统允许打开的文件描述符数量是有最大值的，并不是人们正确 closesocket，即可以被立即释放的，使用 netstat -ano、tcpview 系统内部工具，人们即使看到没有任何打开的 socket-fd，但重新尝试申请分配 socket-fd 都将失败，因为人们将得到以下操作系统错误：“由于系统缓冲区空间不足或队列已满，不能执行套接字上的操作”。

上面聊了聊，两个解决方案之间存在的问题，那么有没有一种更好的解决方案，要获得多级单边加速的同时，而且还要速度非常快？

简单的说：融合两者的解决方案，取长补短？

我本人思索了一种不是太完美的新型解决方案，即为：把 tun2socket 的做工放到服务器上面，而不是在客户端完成，人们可以在 vnat 上做一个公网被弃用的IP段上面（例被APNIC管理的不分配公网IP地址段：30.82.0.0/16【等内网专用地址段】），但要确保让操作系统内核可以使用BBR、BBR+、BBR 2拥塞控制协议来单边加速，而客户端适配器只做从虚拟网卡读入报文与轻度NAT链路追踪等相关的事务，把它封装到TCP/IP隧道协议上面通过WAN网传输到服务器上进行处理。

对于TCP_SYN/TCP_RCVD/TCP_ESTABLISH的同步状态这个很容易处理，例如：TCP_SYN IP 1.1.1.1 PORT 50000，肯定是无法连接的，客户端应该表现是一直连接直到客户端操作系统协议栈触发 “连接到服务器被积极拒绝” 错误。

为什么要用TCP/IP来承载呢？这是为了解决大多数ASN对于UDP/IP, L4协议满满的恶意，刻意非人道的高QOS/低SLA，大量面积让UDP/IP报文乱序，如果采用UDP/IP承载速度非常差，采用TCP/IP协议承载，反倒每秒宽频吞吐量还能上GE口起飞。

客户端客户端建立多个TCP/IP通道与服务器保持连接，把从虚拟网卡的输入都通过 v-switches，封装传到经过WAN，传输到服务器上面进行处理，跟踪状态是为了防止当与服务器连接断开的时，可以清理相应的资源，并且对于TCP/IP的链路该RST（Connection Reset）的RST，让本地计算机内核TCP/IP协议栈的状态改变为期望的状态。