GitHub: https://github.com/dndx/phantun

Crates: https://crates.io/crates/phantun

Phantun 的初衷跟 @wangyucn 的 udp2raw 很类似，都是为了实现一种简单的用户态 TCP 状态机来对 UDP 流量做伪装。主要的目的是希望能让 UDP 流量看起来像是 TCP，又不希望受到 TCP retransmission 或者 congestion control 的影响。

目标

高性能
低并且可预测的 MTU overhead （用最小的数据包头部，最大限度的为 UDP payload 保留空间）
多核友好
低资源占用

实现

整个项目使用 Rust 实现，没有额外的依赖。I/O 部分使用了久经考验的 Tokio。在可能的情况下尽量避免了多进程之间的锁争抢（比如使用原子操作来增加 TCP SEQ/ACK ）。

TCP 状态机部分做成了一个单独的库作为 Phantun 的依赖，方便在别的项目里集成：

https://crates.io/crates/fake-tcp

感想

这是我第一个用 async Rust 写的程序，不得不说 async Rust 和 Tokio 的性能大大超出了我的预期。目前这个只有最基本优化的版本在单 CPU 和多 CPU 的情况下性能均超过了基于 libev 和 C++ 的 udp2raw 。Rust 的安全检查也非常的舒服，基本上编译通过了以后不会有任何内存问题的可能。Rust 的 Drop 支持对管理 TCP 的状态也是帮助非常大。总体来说，这个代码量不大的项目的开发效率，执行效率和稳定性都大大超出了我的预期。

目前 Phantun 在几台机器上跑了一段时间，没有出现任何不稳定的现象，任何时候内存占用都未超过 2MB 。核心之间的 CPU 占用也很均匀。用 perf 看了一下火焰图，90% 以上的 CPU 时间都花在了内核态，说明 Tokio 的 runtime 实现是非常的高效的。

Rust 的 build 环境简直不要太舒服，交叉编译不同的架构也就是两行命令的事情，跟原来写 C 比起来开发体验上了一个档次。

唯一的缺点就是 async Rust 因为 Futures 用的比较多，build 出来的二进制文件也比较大，超过了 6MB 。对比之下 udp2raw 的二进制文件只有 5 MB （而且代码量比 Phantun 要多了不少）。

跟 udp2raw 的主要区别

Phantun 的目标不是为了替代 udp2raw，从一开始 Phantun 就希望设计足够的简单高效，所以 udp2raw 支持的 ICMP 隧道，加密，防止重放等等功能 Phantun 都选择不实现。

Phantun 假设 UDP 协议本身已经解决了这些问题，所以整个转发过程就是简单的明文换头加上一些必要的 TCP 状态控制信息。对于我日常使用的 WireGuard 来说，Phantun 这种设计是足够安全的，因为 WireGuard 的协议已经更好的实现了这些安全功能。

Phantun 使用 TUN 接口来收发 3 层数据包，udp2raw 使用 Raw Socket + BFP 过滤器。个人感觉基于 TUN 的实现要稍微的 clean 一点，而且跨平台移植也要更容易（不过目前只做了 Linux 的支持）。

Phantun 的 TCP 连接是按需创建的，只启动 Client 不会主动去连接服务器，需要第一个数据包到达了后才会按需创建。每个 UDP 流都有自己独立的 TCP 连接。这一点跟 udp2raw 很不一样，udp2raw 所有的 UDP 连接共用一个 TCP 连接。这样做的坏处就是 udp2raw 需要额外的头部信息来区分连接，更加增加了头部的开销。跟纯 UDP 比较，Phantun 每个数据包的额外头部开销是 12 byte，udp2raw 根据我的测试达到了 44 bytes 。

跟 udp2raw 的详细功能和性能比较，请查看 README.md。

xiaoun001

2021-11-06 20:04:46 +08:00

感谢楼主 github 中不厌其烦的解释，前后折腾很久，终于用上了。话说真的真稳定，也非常不错。之前一直不通，楼主指导用 TCPDUMP 抓包，终于找到原因了。
注意两个坑：1 、服务端、客户端地址本地有效，最直观用途就是用来做 NAT 转发的。是无法 ping 通对端的。
2 、Linux tun 设备是成对出现的，因此系统 tun0 地址并不是实际发包的地址（用 TCPDUMP 抓包才看到）。
tun0: flags=4305<UP,POINTOPOINT,RUNNING,NOARP,MULTICAST> mtu 1500
inet 192.168.200.1 netmask 255.255.255.255 destination 192.168.200.2
此例，发包的地址是 192.168.200.2 ，也就是 snat 目标地址，而不是 200.1 。
3 、phantun 在 bash 下运行的很好，在 sh 下面运行报错。因此，注意 shell 解释器选择。之前在我的客户机 rc.local 就这句不行，服务器就可以。不经意发现客户机的 rc.local 靠头是
#!/bin/sh 改成 bash 正常。测试，的确在 sh 下运行报错。
4\ 楼主说明书客户端那条比较宽泛 iptables 命令，对我的环境多出口无效（策略路由环境），其实只要明白 iptables 是为了解决本地 tun0 接口出去，回来，就是让通过 tun0 口 192.168.200.2 能够上网，问题迎刃而解。若您有同样问题，请参考我下面的配置。

用上了，很好。楼主的 phantun ，速率接近 UDP 速率，差不多是 4/5 左右. 王宇大神的 udp2raw 高峰期差不多 2/3 。两个产品都很好，所以我同时用上了。我自己不会写网络程序，感谢两位大神。感谢楼主 isuse 不厌其烦解释。

phantun 配置
服务端：
/sbin/iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.201.1/24 -j SNAT –to-source 服务器 IP
/usr/local/bin/phantun_server -l 3389 -r 127.0.0.1:3389 2>1&
/sbin/iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp -i eth0 –dport 3389 -j DNAT –to-destination 192.168.201.2

客户端
/sbin/iptables/iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.200.1/24 -j SNAT –to-source 172.16.0.222
/usr/local/bin/phantun_client -l 127.0.0.1:3389 -r 服务器 IP:3389 2>1&

Phantun - Rust 写的轻量级 UDP -> TCP 混淆器

目标

实现

感想

跟 udp2raw 的主要区别