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OpenVPNの低パフォーマンス。 MTUの問題はありますか?内部のダンプ

回線速度に達しないOpenVPNトンネルに問題があります。ゲートウェイは、OVHでホストされているDebian Jessy仮想サーバーです。クライアントは、私のfreebsd 10.2ホームサーバー(Intel I3 Ivy Bridge)または私のRaspberryPI2です。暗号化と認証を無効にしました。 100mbit/sの対称FTTH接続がありますが、トンネルは20-40mbit/sの速度しか到達しません。直接接続(トンネルなし)では、常に期待する100メガビット/秒が得られます。 iperf3でパフォーマンスをテストしました。私はまず自分のfreebsdホームサーバーを試しました。 mssfix、フラグメントなどに関する推奨設定をすべて試しましたが、何も役に立ちませんでした。

それから私はおそらくそれが私のfreebsdマシンだと思いました。そこで、新しいRaspbian JessyをRPI2にインストールし、さらに詳細なテストを行いました。

まず、OpenVPNの構成からすべてのMTU設定を削除し、パスMTUに処理を任せます(うまくいけば)。両方のマシンでアクティブなファイアウォールがないので、動作するはずです。これらは私のvpn設定です:

server 10.8.0.0 255.255.255.0
port 1194
proto udp
dev tun
sndbuf 0
rcvbuf 0

user nobody
group nogroup
persist-key
persist-tun
ifconfig-pool-persist ipp.txt
keepalive 10 120
Push "redirect-gateway def1"
status openvpn-status.log
verb 3

ca /etc/openvpn/easy-rsa/keys/ca.crt
cert /etc/openvpn/easy-rsa/keys/vpn.theissen.io.crt
key /etc/openvpn/easy-rsa/keys/vpn.theissen.io.key
dh /etc/openvpn/easy-rsa/keys/dh4096.pem
tls-auth /etc/openvpn/easy-rsa/keys/ta.key 0
cipher none
auth none
comp-lzo no



client
proto udp
dev tun12
remote xxx.io 1194
resolv-retry infinite
sndbuf 0
rcvbuf 0

nobind
user nobody
group nogroup
persist-key
persist-tun
verb 3

pkcs12 /etc/openvpn/vpn.theissen.io/alex.p12
tls-auth /etc/openvpn/vpn.theissen.io/ta.key 1
ns-cert-type server
cipher none
auth none
comp-lzo no

まず、トンネルを使用しないテストでは、サーバーへの接続が実際にほぼ100メガビット/秒であることを示しています。

iperf3 -c vpn.theissen.io
Connecting to Host vpn.theissen.io, port 5201
[  4] local 192.168.1.253 port 34512 connected to 149.202.58.183 port 5201
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr  Cwnd
[  4]   0.00-1.00   sec  10.8 MBytes  90.5 Mbits/sec    0    335 KBytes       
[  4]   1.00-2.00   sec  11.4 MBytes  95.7 Mbits/sec    0    335 KBytes       
[  4]   2.00-3.00   sec  11.1 MBytes  93.0 Mbits/sec    0    352 KBytes       
[  4]   3.00-4.00   sec  11.2 MBytes  94.0 Mbits/sec    0    369 KBytes       
[  4]   4.00-5.00   sec  11.5 MBytes  95.9 Mbits/sec    0    390 KBytes       
[  4]   5.00-6.00   sec  11.0 MBytes  92.5 Mbits/sec    0    390 KBytes       
[  4]   6.00-7.00   sec  11.4 MBytes  95.2 Mbits/sec    0    390 KBytes       
[  4]   7.00-8.00   sec  11.2 MBytes  94.3 Mbits/sec    0    390 KBytes       
[  4]   8.00-9.00   sec  11.1 MBytes  93.3 Mbits/sec    0    390 KBytes       
[  4]   9.00-10.00  sec  11.3 MBytes  95.1 Mbits/sec    0    390 KBytes       
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr
[  4]   0.00-10.00  sec   112 MBytes  93.9 Mbits/sec    0             sender
[  4]   0.00-10.00  sec   112 MBytes  93.5 Mbits/sec                  receiver

iperf Done.

この接続のパケットは、サーバーのtcpdumpでダンプしました。ここからダウンロードできます(wiresharkで開くには解凍する必要があります): dumpraw.cap.xz

したがって、これは「OK」ダンプのようになります。私が見つけた最大フレームサイズは1514です Dump of iperf3 without tunnel

次に、トンネルを介してテストを実行しました。

iperf3 -c 10.8.0.1
Connecting to Host 10.8.0.1, port 5201
[  4] local 10.8.0.14 port 36388 connected to 10.8.0.1 port 5201
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr  Cwnd
[  4]   0.00-1.00   sec  5.96 MBytes  50.0 Mbits/sec  127    133 KBytes       
[  4]   1.00-2.00   sec  5.19 MBytes  43.5 Mbits/sec    6    120 KBytes       
[  4]   2.00-3.00   sec  5.80 MBytes  48.7 Mbits/sec    0    151 KBytes       
[  4]   3.00-4.00   sec  4.27 MBytes  35.9 Mbits/sec   23   96.5 KBytes       
[  4]   4.00-5.00   sec  4.89 MBytes  41.0 Mbits/sec    0    129 KBytes       
[  4]   5.00-6.00   sec  6.11 MBytes  51.2 Mbits/sec   26    111 KBytes       
[  4]   6.00-7.00   sec  5.50 MBytes  46.1 Mbits/sec    0    143 KBytes       
[  4]   7.00-8.00   sec  5.25 MBytes  44.1 Mbits/sec   15    126 KBytes       
[  4]   8.00-9.00   sec  5.80 MBytes  48.7 Mbits/sec    0    158 KBytes       
[  4]   9.00-10.00  sec  3.97 MBytes  33.3 Mbits/sec   22    105 KBytes       
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr
[  4]   0.00-10.00  sec  52.7 MBytes  44.2 Mbits/sec  219             sender
[  4]   0.00-10.00  sec  52.3 MBytes  43.8 Mbits/sec                  receiver

iperf Done.

おっと。もうそれほど素敵ではありません。特に、この「Retr」列はあまりよく見えません。これはtcpの再送信であると想定し、ダンプに何かがあるはずです。そうではないことがわかります:/。暗号化と認証を無効にしたので、CPUはボトルネックになりません。テスト中、サーバーのCPUは20%、PIは50%です。

テストのOpenVPNトラフィックは次のようになります。 OpenVPN traffic on physical interface

私にはこれは大丈夫そうです。しかし、何を探すべきか分かりません。 Wiresharkでダンプを確認してください: dump_physical.cap.xz

トンネルインターフェイスのトラフィックも私にはよく見えます。彼は正しくフレームサイズを下げたようです(見た目は1444に): iperf3 traffic on the tunnel interface

これがダンプです: dump_tunnel.cap.xz

私にはこれで問題はないように見えますが、正確に何を探すべきかまったくわかりません。私はOpenVPN設定ですべてを実際にテストしました。多分誰かがトラフィックが大丈夫に見えるかどうか私に言うことができます。

答えとして期待すること

少なくともここで何が起こっているのか、なぜ私が使用しているVPNソフトウェアとは独立しているように見えるのかについての説明。私がインターネットで見つけたものはすべてMTUの問題に関するものでしたが、トンネルMTUまたはOpenVPNの他のパラメーターを減らすことで簡単に修正できます。私にとってこれはほとんど変わりません。ダンプを見ると、tcpセグメントのサイズが小さく、パケットが断片化されていないことがわかります。他に何かがあるに違いない。私は本当に知りたいです

更新

私はstrongswanとsoftetherでこれをテストしました。それは実際には同じ問題です(同等の速度、CPUボトルネックなし)。ここで何が問題なのか、本当に困惑しています。私はまた別のゲートウェイ(友人の100/100のホーム接続でのRaspberryPi2)を試しました。

アップデート2

Iperf3がtcp再送信(retr)を報告していることに気付きましたが、ダンプに再送信がありません(Wiresharkがそれらを強調表示するはずです)。何が起こっている?

私はローカルネットワーク(RaspberryPi2からFreebsdServer)でOpenVPNを試しました。そこにもたくさんの再送信があります(LANで?!):

Connecting to Host 192.168.222.11, port 5201
[  4] local 192.168.222.10 port 46196 connected to 192.168.222.11 port 5201
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr  Cwnd
[  4]   0.00-1.00   sec  9.19 MBytes  77.0 Mbits/sec    8    141 KBytes       
[  4]   1.00-2.00   sec  8.71 MBytes  73.1 Mbits/sec    3    130 KBytes       
[  4]   2.00-3.00   sec  8.59 MBytes  72.0 Mbits/sec    3    120 KBytes       
[  4]   3.00-4.00   sec  8.65 MBytes  72.5 Mbits/sec    4    108 KBytes       
[  4]   4.00-5.00   sec  8.65 MBytes  72.5 Mbits/sec    4   95.6 KBytes       
[  4]   5.00-6.00   sec  8.52 MBytes  71.5 Mbits/sec    2   80.5 KBytes       
[  4]   6.00-7.00   sec  8.83 MBytes  74.1 Mbits/sec    0    141 KBytes       
[  4]   7.00-8.00   sec  8.59 MBytes  72.0 Mbits/sec    7    106 KBytes       
[  4]   8.00-9.00   sec  8.71 MBytes  73.1 Mbits/sec    3   94.2 KBytes       
[  4]   9.00-10.00  sec  8.59 MBytes  72.0 Mbits/sec    3   79.2 KBytes       
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr
[  4]   0.00-10.00  sec  87.0 MBytes  73.0 Mbits/sec   37             sender
[  4]   0.00-10.00  sec  86.8 MBytes  72.8 Mbits/sec                  receiver

リバースモードでは、非常に奇妙な輻輳ウィンドウ(wtf?)があります。

Accepted connection from 192.168.222.10, port 46197
[  5] local 192.168.222.11 port 5201 connected to 192.168.222.10 port 46198
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr  Cwnd
[  5]   0.00-1.00   sec  8.90 MBytes  74.7 Mbits/sec    3   1.48 GBytes       
[  5]   1.00-2.00   sec  8.45 MBytes  70.9 Mbits/sec    2   1.59 GBytes       
[  5]   2.00-3.00   sec  8.66 MBytes  72.7 Mbits/sec  518    214 MBytes       
[  5]   3.00-4.00   sec  7.96 MBytes  66.8 Mbits/sec   37    703 MBytes       
[  5]   4.00-5.00   sec  8.09 MBytes  67.9 Mbits/sec    0    719 MBytes       
[  5]   5.00-6.00   sec  8.04 MBytes  67.5 Mbits/sec    0    734 MBytes       
[  5]   6.00-7.00   sec  8.07 MBytes  67.7 Mbits/sec    1    703 MBytes       
[  5]   7.00-8.00   sec  8.07 MBytes  67.7 Mbits/sec    1    703 MBytes       
[  5]   8.00-9.00   sec  7.99 MBytes  67.1 Mbits/sec    2    693 MBytes       
[  5]   9.00-10.00  sec  8.06 MBytes  67.6 Mbits/sec    1    693 MBytes       
[  5]  10.00-10.09  sec   684 KBytes  64.5 Mbits/sec    0    695 MBytes       
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr
[  5]   0.00-10.09  sec  83.0 MBytes  69.0 Mbits/sec  565             sender
[  5]   0.00-10.09  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec                  receiver

アップデート3

Udpでiperfを使用すると、ovhが一時的にそのポートをブロックし(攻撃について通知するメールを私に送信します)、大量のパケット損失が発生します。

-----------------------------------------------------------
Server listening on 1194
-----------------------------------------------------------
Accepted connection from 185.22.143.160, port 15906
[  5] local 149.202.58.183 port 1194 connected to 185.22.143.160 port 4355
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Jitter    Lost/Total Datagrams
[  5]   0.00-1.00   sec  2.89 MBytes  24.2 Mbits/sec  0.727 ms  1017/1387 (73%)  
iperf3: OUT OF ORDER - incoming packet = 1409 and received packet = 1470 AND SP = 5
iperf3: OUT OF ORDER - incoming packet = 1410 and received packet = 1471 AND SP = 5
iperf3: OUT OF ORDER - incoming packet = 1411 and received packet = 1472 AND SP = 5
iperf3: OUT OF ORDER - incoming packet = 1445 and received packet = 1473 AND SP = 5
iperf3: OUT OF ORDER - incoming packet = 1463 and received packet = 1473 AND SP = 5
[  5]   1.00-2.00   sec  3.29 MBytes  27.6 Mbits/sec  0.716 ms  1110/1526 (73%)  
[  5]   2.00-3.00   sec  3.30 MBytes  27.7 Mbits/sec  0.732 ms  1103/1526 (72%)  
[  5]   3.00-4.00   sec  3.27 MBytes  27.4 Mbits/sec  0.717 ms  1108/1526 (73%)  
[  5]   4.00-5.00   sec  1.56 MBytes  13.1 Mbits/sec  0.837 ms  546/746 (73%)  
[  5]   5.00-6.00   sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec  0.837 ms  0/0 (-nan%)  
[  5]   6.00-7.00   sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec  0.837 ms  0/0 (-nan%)  
[  5]   7.00-8.00   sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec  0.837 ms  0/0 (-nan%)  
[  5]   8.00-9.00   sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec  0.837 ms  0/0 (-nan%)  
[  5]   9.00-10.00  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec  0.837 ms  0/0 (-nan%)  
[  5]  10.00-10.06  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec  0.837 ms  0/0 (-nan%)  
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Jitter    Lost/Total Datagrams
[  5]   0.00-10.06  sec   118 MBytes  98.5 Mbits/sec  0.837 ms  4884/6711 (73%)  
[SUM]  0.0-10.1 sec  4884 datagrams received out-of-order
13

手始めに、「通常の」外部トンネルiperfの実行は、TCP/5201ではなく、問題のあるフローとしてUDP/1194である必要があります。最初に-b 100Mで試してください。ただし、これにより、VPNトラフィックを表さない最大サイズのデータ​​グラムが生成されることに注意してください(データグラムのサイズはランダムである必要があります)。 -lオプションを使用してデータグラムサイズを調整し、結果を確認します。結果が良くない場合(私は15または20%を超えると思います)、過負荷のインターネットルーターが(おそらくベストエフォートとマークされた)パケットをドロップしていると考えられます。

また、VPNトンネルをEFクラスのUDPポート(RTPのために5061と言いますが、すべてのインターネットルーターがQoSを正しく構成していることを本当に確信していない)に切り替えると、どのようなパフォーマンスが得られるかを確認するのも興味深いでしょう。 TCPポート。

私には、セットアップに問題はなく、診断結果に異常はありません。また、別のバージョンのOpenVPNまたは他のVPNソフトウェアを試してください。

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