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TCP 实现 P2P

简介

市面上实现 P2P 的产品主要都是以 UDP 协议为主。因为 UDP 是无连接的，能够往任意地址发包，便于实现 P2P 的能力。

但是 UDP 同时也是不可靠的，如果想要实现可靠传输得自己基于 UDP 去实现可靠传输协议，例如 QUIC、KCP、SCTP 等基于 UDP 实现的可靠连接。

但是基于 UDP 实现的可靠传输是位于应用层，运行在用户态的。

而 TCP 协议是操作系统网络栈原生支持的，而且经过这么多年在操作系统内核层面的优化，TCP 性能是十分能打的，如果我们能够基于 TCP 建立 P2P 连接，对于我们应用层来说就会省事很多了。

实现

要想实现基于 TCP 的 P2P，那么 TCP 也必须像 UDP 那样向不同地址建立连接时使用同一个 Src IP + Src Port。

要实现这个效果就需要使用 Linux 中的端口重用技术。端口重用技术运行我们使用同一个 Src IP + Src Port 向不同的目的地址发起 TCP 连接。

下面是用 Go 实现的 Demo:

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "log"
    "net"
    "syscall"
    "time"
)

func main() {
    addr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp", ":34567")
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    dialer := net.Dialer{
        LocalAddr: addr,
        Control: func(network, address string, c syscall.RawConn) error {
            return c.Control(func(fd uintptr) {
                syscall.SetsockoptInt(int(fd), syscall.SOL_SOCKET, syscall.SO_REUSEADDR, 1)
                syscall.SetsockoptInt(int(fd), syscall.SOL_SOCKET, 0xf, 1)
            })
        },
    }

    go func() {
        listen := net.ListenConfig{
            Control: func(network, address string, c syscall.RawConn) error {
                return c.Control(func(fd uintptr) {
                    syscall.SetsockoptInt(int(fd), syscall.SOL_SOCKET, syscall.SO_REUSEADDR, 1)
                    syscall.SetsockoptInt(int(fd), syscall.SOL_SOCKET, 0xf, 1)
                })
            },
        }

        tcp, err := listen.Listen(context.Background(), "tcp", ":34567")
        if err != nil {
            panic(err)
        }
        log.Printf("start listen at %s ...", tcp.Addr())

        for {
            conn, err := tcp.Accept()
            if err != nil {
                panic(err)
            }

            log.Printf("accept new conn: %s -> %s", conn.RemoteAddr(), conn.LocalAddr())
        }
    }()

    conn1, err := dialer.Dial("tcp", "stun server")
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    log.Printf("%s -> %s", conn1.LocalAddr(), conn1.RemoteAddr())

    log.Println("输入对端地址: ")
    var peer string
    fmt.Scanln(&peer)
    log.Printf("对端地址: %s", peer)

    for i := 0; i < 10; i++ {
        ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 5*time.Second)
        conn, err := dialer.DialContext(ctx, "tcp", peer)
        cancel()
        if err != nil {
            log.Printf("第 %d 次连接 %s 失败: %s", i, peer, err)
            time.Sleep(5 * time.Second)
            continue
        }
        log.Printf("%s -> %s", conn.LocalAddr(), conn.RemoteAddr())
        break
    }
}

上面的 Demo 中，TCP dial 和 listen 在同一个 Src IP + Src Port 上，进行多次尝试之后就能达到与 UDP 一样的 P2P 打洞效果。

TCP 实现 P2P

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