OpenVPN莫名其妙断线的问题及其解决.docx
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OpenVPN莫名其妙断线的问题及其解决
OpenVPN莫名其妙断线的问题及其解决
1.问题
不得不说，这是一个OpenVPN的问题，该问题几乎每个使用OpenVPN的人都碰到过，也有很多人在网上发问，然而一直都没有人能给出解决办法，甚至很多帖子上表示因为这个问题而放弃了使用OpenVPN。
说实话，我面临这个问题已经两年有余，自从第一次接触OpenVPN，这个问题就一直困扰着我，去过国内外各大论坛也没有找到满意的结果。
这几天终于有点闲暇，我决定自己去摸索一下，要感谢公司能给我提供一个环境！
最终，我取得了突破性的进展，还是那句话，我把这个结果贴了出来，就是为了以后人们再面临这个问题时可以多一个可选的答案。
顺便说一下，并不能说明网上就没人解决过这个问题，因为我所能看到并理解的，只有中文或者英文的帖子或者文章，虽然日文的也在我老婆的帮忙翻译下看过一些，但是还有大量的德文，意大利文，韩文等作为母语的人写出的东西我无法找到并且理解它，因此为了通用性，我本应该用英文来写这篇文章，然而英文水平太垃圾，怕那样连中国人都不能理解了...
问题是这样的，OpenVPN在跨越公网上连接时，会莫名其妙的时不时断开，但不经常，也不绝对！
由于大部分人使用Windows版本的作为OpenVPN客户端，因此起初一直一为是Windows本身的问题，然而当我用Linux客户端连接时，还是一样，这就是说，很大程度上冤枉了Windows（也并不是完全冤枉，起码Linux就没有DHCP租约的问题），于是既然有了环境，那就折腾一番，因此又是一个惊魂48小时。
以下是在客户端断开时服务端的日志（频繁的断开就会有频繁的日志，现在仅仅截取一段）：
2013-07-2416:
53:
15MULTI:
REAPrange208->224
...
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014ACKoutputsequencebroken:
[5]1234
2013-07-2416:
53:
16GETINSTBYREAL:
218.242.253.131:
18014[succeeded]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4READ[22]from218.242.253.131:
18014:
P_ACK_V1kid=0[1]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4WRITE[114]to218.242.253.131:
18014:
P_CONTROL_V1kid=0[]pid=5DATAlen=100
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014ACKoutputsequencebroken:
[6]5234
2013-07-2416:
53:
16GETINSTBYREAL:
218.242.253.131:
18014[succeeded]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4READ[22]from218.242.253.131:
18014:
P_ACK_V1kid=0[2]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4WRITE[114]to218.242.253.131:
18014:
P_CONTROL_V1kid=0[]pid=6DATAlen=100
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014ACKoutputsequencebroken:
[7]5634
2013-07-2416:
53:
16GETINSTBYREAL:
218.242.253.131:
18014[succeeded]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4READ[22]from218.242.253.131:
18014:
P_ACK_V1kid=0[3]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4WRITE[114]to218.242.253.131:
18014:
P_CONTROL_V1kid=0[]pid=7DATAlen=100
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014ACKoutputsequencebroken:
[8]5674
2013-07-2416:
53:
16GETINSTBYREAL:
218.242.253.131:
18014[succeeded]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4READ[22]from218.242.253.131:
18014:
P_ACK_V1kid=0[4]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4WRITE[114]to218.242.253.131:
18014:
P_CONTROL_V1kid=0[]pid=8DATAlen=100
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014ACKoutputsequencebroken:
[9]5678
2013-07-2416:
53:
16GETINSTBYREAL:
218.242.253.131:
18014[succeeded]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4READ[22]from218.242.253.131:
18014:
P_ACK_V1kid=0[5]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4WRITE[114]to218.242.253.131:
18014:
P_CONTROL_V1kid=0[]pid=9DATAlen=100
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014ACKoutputsequencebroken:
[10]9678
2013-07-2416:
53:
16GETINSTBYREAL:
218.242.253.131:
18014[succeeded]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4READ[22]from218.242.253.131:
18014:
P_ACK_V1kid=0[6]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4WRITE[114]to218.242.253.131:
18014:
P_CONTROL_V1kid=0[]pid=10DATAlen=100
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014ACKoutputsequencebroken:
[11]91078
2013-07-2416:
53:
16GETINSTBYREAL:
218.242.253.131:
18014[succeeded]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4READ[22]from218.242.253.131:
18014:
P_ACK_V1kid=0[7]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4WRITE[114]to218.242.253.131:
18014:
P_CONTROL_V1kid=0[]pid=11DATAlen=100
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014ACKoutputsequencebroken:
[12]910118
2013-07-2416:
53:
16GETINSTBYREAL:
218.242.253.131:
18014[succeeded]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4READ[22]from218.242.253.131:
18014:
P_ACK_V1kid=0[9]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014ACKoutputsequencebroken:
[12]10118
2013-07-2416:
53:
17MULTI:
REAPrange240->256
2013-07-2416:
53:
17GETINSTBYREAL:
218.242.253.131:
18014[succeeded]
2013-07-2416:
53:
17Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4READ[22]from218.242.253.131:
18014:
P_ACK_V1kid=0[10]
2013-07-2416:
53:
17Test证书/218.242.253.131:
18014ACKoutputsequencebroken:
[12]118
2013-07-2416:
53:
17GETINSTBYREAL:
218.242.253.131:
18014[succeeded]
2013-07-2416:
53:
17Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4READ[22]from218.242.253.131:
18014:
P_ACK_V1kid=0[11]
2013-07-2416:
53:
17Test证书/218.242.253.131:
18014ACKoutputsequencebroken:
[12]8
2013-07-2416:
53:
18MULTI:
REAPrange0->16
2013-07-2416:
53:
18Test证书/218.242.253.131:
18014TLS:
tls_pre_encrypt:
key_id=0
2013-07-2416:
53:
18Test证书/218.242.253.131:
18014SENTPING
2013-07-2416:
53:
18Test证书/218.242.253.131:
18014ACKoutputsequencebroken:
[12]8
2013-07-2416:
53:
18Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4WRITE[53]to218.242.253.131:
18014:
P_DATA_V1kid=0DATAlen=52
2013-07-2416:
53:
18Test证书/218.242.253.131:
18014ACKoutputsequencebroken:
[12]8
....持续了60秒没有收到ID为8的ACK，因此一直都是ACKoutputsequencebroken:
[12]8
2013-07-2416:
54:
15Test证书/218.242.253.131:
18014TLSError:
TLSkeynegotiationfailedtooccurwithin60seconds（checkyournetworkconnectivity）
2013-07-2416:
54:
15Test证书/218.242.253.131:
18014TLSError:
TLShandshakefailedwithpeer0.0.0.0
没隔一段时间就会断一次，并且重连还不一定总能重连成功！
因此这里的问题有两点：
a.连接正常时断开（ping-restart的情况，上述日志没有展示）
b.重连时不成功（上述日志展示的）
2.分析
使用UDP的OpenVPN就是事多，为了避免重传叠加，在恶劣环境下还真得用UDP。
然而OpenVPN实现的UDPreliable层是一个高度简化的“按序确认连接”层，它仅仅确保了数据安序到达，并且有确认机制，和TCP那是没法比。
不过如果看一下TCP最初的方案，你会发现，TCP的精髓其实就是OpenVPN的reliable层，后来的复杂性都是针对特定情况的优化！
和TCP的实现一样，不对ACK进行ACK对发送端提出了重传滑动窗口未确认包的要求，因为纯ACK可能会丢失，这里先不讨论捎带ACK。
ACK一旦丢失，发送端肯定就要重传没有被ACK的包，关键是“什么时候去重传它？
”，协议本身一般都有一个或者多个Timer，Timer到期就重传，然而我个人认为这个Timer不能依赖上层，而要在协议本身实现，毕竟重传这种事对上层是不可见的！
然而，OpenVPN的reliable层在ACK丢失的应对方面却什么都没有实现，通过以上的日志可以看出，连续的：
Test证书/218.242.253.131:
18014ACKoutputsequencebroken:
[12]8
说明ID为8的包一直都得不到重传，并且从：
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4READ[22]from218.242.253.131:
18014:
P_ACK_V1kid=0[6]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4WRITE[114]to218.242.253.131:
18014:
P_CONTROL_V1kid=0[]pid=10DATAlen=100
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014ACKoutputsequencebroken:
[11]91078
2013-07-2416:
53:
16GETINSTBYREAL:
218.242.253.131:
18014[succeeded]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4READ[22]from218.242.253.131:
18014:
P_ACK_V1kid=0[7]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4WRITE[114]to218.242.253.131:
18014:
P_CONTROL_V1kid=0[]pid=11DATAlen=100
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014ACKoutputsequencebroken:
[12]910118
2013-07-2416:
53:
16GETINSTBYREAL:
218.242.253.131:
18014[succeeded]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4READ[22]from218.242.253.131:
18014:
P_ACK_V1kid=0[9]
2013-07-2416:
53:
16Test证书/218.242.253.131:
18014ACKoutputsequencebroken:
[12]10118
2013-07-2416:
53:
17MULTI:
REAPrange240->256
2013-07-2416:
53:
17GETINSTBYREAL:
218.242.253.131:
18014[succeeded]
2013-07-2416:
53:
17Test证书/218.242.253.131:
18014UDPv4READ[22]from218.242.253.131:
18014:
P_ACK_V1kid=0[10]
这几行日志可以看出，确实是没有收到ID为8的包地ACK，说明它丢失了，接下来发送的数据包将持续填充发送窗口，直到填满，ID为8的包还未重传并且收到对端对其的ACK，因此就导致了ACKoutputsequencebroken，通过查代码，12-8=4，而4正是发送窗口的长度。
持续了很久ACKoutputsequencebroken之后，还是没有重传，直到：
a.隧道建立之后的ping-restart过期
b.隧道建立阶段的TLShandshakefailed
实际上，正确的方式应该是，检测到窗口爆满就应该马上重传。
TCP通过三次重复ACK知晓丢包，而OpenVPN的reliable则通过ACKoutputsequencebroken知晓ACK丢失，这是一个信号，应该在获取这个信号后做点什么了！
3.原始方案
方案很简单，那就是在打印ACKoutputsequencebroken的逻辑块内重传所有未确认的包，然而作为一种优化，仅仅重传ID最小的包即可。
这是因为，之所以到达ACKoutputsequencebroken，是因为窗口满了，之所以满是因为ID最小的包未确认，占据了很大的一块空间以及其后面的实际上可能已经确认了的空间，因此只要ID最小的包被确认，窗口就放开了，故而仅重传ID最小的包，以期待对端能再次给出确认。
方案虽简单，但是不落实到代码还是0，以下是一些尝试
4.第一次尝试-出错
7月25日下班后，又睡不着了，自己躲在女儿的小屋，开始了coding。
首先确认一下对于乱序或者重放的包，对端也能ACK，如果不能，那就要大改了，找到了ssl.c的代码，在tls_pre_decrypt中：
[plain]viewplaincopy
if（op!
=P_ACK_V1&&reliable_can_get（ks->rec_reliable））{
packet_id_typeid;
/*ExtractthepacketIDfromthepacket*/
if（reliable_ack_read_packet_id（buf,&id））{
/*Avoiddeadlockbyrejectingpacketthatwouldde-sequentializereceivebuffer*/
if（reliable_wont_break_tiality（ks->rec_reliable,id））{
if（reliable_not_replay（ks->rec_reliable,id））{
/*Saveincomingciphertextpackettoreliablebuffer*/
structbuffer*in=reliable_get_buf（ks->rec_reliable）;
ASSERT（in）;
ASSERT（buf_copy（in,buf））;
reliable_mark_active_incoming（ks->rec_reliable,in,id,op）;
}
//注意这个注释，即使是重放包也ACK！
而我解决ACK丢失的思路正是重放那个迟迟收不到
//ACK的包，期待对端发送ACK，按照随机丢包概率，针对该包的ACK总不能一直丢失吧！
/*Processoutgoingacknowledgmentforpacketjustreceived,evenifit'sareplay*/
reliable_ack_acknowledge_packet_id（ks->rec_ack,id）;
}
}
}
有了以上的基础，起码我知道，针对OpenVPN的reliable层修改的代码不多！
接下来就是找到修改哪里了，当然是哪里出问题修改哪里！
之所以僵持在那里，就是因为“ACKoutputsequencebroken”，所以说我找到了打印这个的地方，在reliable_get_buf_output_sequenced函数中：
[plain]viewplaincopy
structbuffer*
reliable_get_buf_output_sequenced（structreliable*rel）
{
structgc_arenagc=gc_new（）;
inti;
packet_id_typemin_id=0;
boolmin_id_defined=false;
structbuffer*ret=NULL;
/*findminimumactivepacket_id*/
for（i=0;isize;++i）{
conststructreliable_entry*e=&rel->array[i];
if（e->active）{
if（!
min_id_defined||e->packet_idmin_id_defined=true;
min_id=e->packet_id;
}
}
}
//以下判断没有通过的原因，在上面的日志中已经找到了：
//...ACKoutputsequencebroken:
[12]8
//12-8=4，而#defineTLS_RELIABLE_N_SEND_BUFFERS4
if（!
min_id_defined||（int）（rel->packet_id-min_id）size）{
ret=reliable_get_buf（rel）;
}else{
dmsg（D_REL_LOW,"ACKoutputsequencebroken:
%s",reliable_print_ids（re
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