# Pangolin VPN 测试方案 + 报告

> 两个方向:**黑盒**(用户视角,只看输入→输出)+ **白盒**(利用我们对客户端/节点/sing-box
> 的完全可见性,拆链路、看协议、做稳定性)。日期 2026-06-22。配套:`scripts/vpn_test.py`、
> 调研见 `docs/vpn-testing-research.md`。

---

## 一、测试方向总览

| | 黑盒 | 白盒 |
|---|---|---|
| 视角 | 用户视角,不看内部 | 工程视角,看内部链路/协议/状态 |
| 目的 | 能不能用、快不快(可用性 + 体验) | 慢在哪、走什么协议、稳不稳(定位 + 稳定性) |
| 数据源 | `curl` / `ping` 黑盒探测 | sing-box Clash API、libbox 命令服务、curl 五段拆解、节点侧探测、长跑监控 |
| 工具 | `scripts/vpn_test.py`(已实现) | 待实现:`scripts/vpn_whitebox.sh` + 稳定性长跑 |

---

## 二、黑盒测试方案

**对象:国内外常用站点矩阵**,开/关分流各测一遍,多时段(白天 / 晚高峰 20:00–24:00)。

### 指标
- **连通性**:HTTP 状态码(能否访问)
- **延迟**:**TLS 握手时间(`curl time_appconnect`)= 统一延迟口径**;TTFB(`time_starttransfer`)作参考。见下方「延迟口径定义」。
- **下载速度**:固定大小下载 `speed_download`
- **上传速度**:POST 固定大小 `speed_upload`(待补)
- **DNS 解析时间**:`curl time_namelookup`
- **出口 IP**:是否 = 节点(走隧道)/ 本地(直连)

### 延迟口径定义(统一标准 ⚠️ 必读)

> **本项目所有"延迟"一律指 TLS 握手时间(`time_appconnect`);TTFB 仅作参考。
> 严禁用 `ping` 或 `tcp_connect` 当延迟** —— 经 TUN 代理时它们被隧道本地协议栈
> 就地应答(几 ms 的假象),不反映真实到目标的 RTT。

curl 各时间点都是**从请求开始累计**(非各段独立):

```
开始 → DNS解析 → TCP连接 → [TLS握手完成] → 发请求 → [收到首字节=TTFB] → 传输完 → 总时长
       namelookup  connect   time_appconnect          time_starttransfer       time_total
```

| | **TLS 握手(`time_appconnect`)= 延迟口径** | **TTFB(`time_starttransfer`)= 参考** |
|---|---|---|
| 测到哪 | TLS/REALITY 握手协商**完成** | 收到响应的**第一个字节** |
| 含义 | TCP 连接 + TLS 协商往返;握手时服务器只做加密协商、**不碰业务逻辑** → **纯网络链路往返**(client→隧道→节点→目标 的 RTT × 握手轮数) | TLS 握手 + 发请求 + **目标服务器后端处理** + 回首字节 |
| 比对方多 | — | 比 TLS 握手多 **≈1 个 RTT(请求-响应)+ 目标站后端处理时间** |
| 受谁影响 | 只受**网络链路**影响 → 跨站可比、稳定 | 网络 **+ 目标站后端快慢/CDN** → 含站点自身因素 |
| 为何选它 | 不被目标后端污染,横向比较公平,衡量"我们隧道有多快"最干净 | 反映"打开体感",但混入站点因素,不当基准 |

**实测印证**(节点在洛杉矶):`google` TLS握手 424ms、TTFB 640ms,差 ~216ms ≈ 一个
中国→LA→google 往返(generate_204 后端处理≈0)。换 github 这类后端重的站,TTFB 会被
明显拉大,而 TLS 握手仍稳定反映链路。

**判定参考**(单程经隧道到国外):TLS 握手 <500ms 优 / 500–1000ms 偏高 / >1000ms 差。
**真实到节点的直连 RTT**:须在 **VPN 全关后 `ping` 节点**测(开着 TUN ping 是本地假象)。
> 注:TLS 1.3 握手 1-RTT、TLS 1.2 为 2-RTT,故 TLS 握手 ≈ 链路 RTT × 握手轮数;同隧道内横向对比目标站公平。

### 站点矩阵
- **国外(应经隧道)**:google、youtube、github、cloudflare(speed.cloudflare.com)、netflix、openai
- **国内(开分流应直连)**:baidu、qq、bilibili、aliyun/清华镜像、taobao
- **测速点**:Cloudflare(国外)、清华/阿里镜像(国内,用 `-r 0-N` range 取固定大小)

### 方法
- 先 **裸连基线**(不开 VPN 跑一遍存档)→ 再开 VPN 对比衰减。
- 每站取 中位数(多次),记录时段。
- 一条命令产报告:`vpn_test.py`(现覆盖连通/出口/DNS/可达/延迟/下载/IPv6;**待补:上传、ping TTL、站点矩阵扩展、多时段 cron**)。

---

## 三、白盒测试方案(重点,更细)

我们同时掌握**客户端(libbox 命令服务)+ 节点(sing-box Clash API :19090/:19091)+ 配置**,
可做黑盒做不到的链路拆解。

### 3.1 链路五段拆解(每个请求耗时花在哪)
用 `curl -w` 拆解一次请求的五个阶段,定位瓶颈在接入段还是出海段:

| 阶段 | curl 字段 | 含义 |
|---|---|---|
| DNS 解析 | `time_namelookup` | 域名→IP |
| TCP 连接 | `time_connect` | 到隧道/目标的 TCP 握手 |
| TLS 握手 | `time_appconnect` | TLS/REALITY 握手完成 |
| 首字节 TTFB | `time_starttransfer` | 服务器开始回数据(含出海往返) |
| 总时长 | `time_total` | 整体 |

→ TTFB 高 = 出海段慢;connect 高 = 接入段/节点慢;namelookup 高 = DNS 慢。

### 3.2 协议与出站选择
- 当前激活出站:`reality-out`(VLESS/REALITY,TCP 443)还是 `hy2-out`(Hysteria2,UDP 443)。
- `urltest`(auto)各成员探测延迟(决定选谁)。
- **数据源**:sing-box Clash API `GET /proxies`(看 `auto` 组的 `now` 与各成员 `history` 延迟);
  或客户端 libbox 命令服务的 group/outbound 状态。

### 3.3 分段 RTT(定位瓶颈)
- **接入段**:客户端 → 节点 REALITY 端口 TCP RTT(`curl time_connect` 到 `节点:443`)。
- **出海段**:在**节点上**直接 `ping`/`curl` 目标站(节点 → 目标 RTT)。
- 对比:接入段快 + 出海段慢 → 节点出海链路是瓶颈;反之亦然。

### 3.4 流量与连接(实时内部状态)
- **Clash API `GET /connections`**:活跃连接列表,每连接的 目标 / 上下行字节 / 走哪个出站 / 命中哪条规则 / 建连时长 → 看分流是否如预期(国内直连、国外走代理)。
- **Clash API `GET /traffic`(SSE)**:实时上下行速率。
- **客户端 libbox**:`writeConnectionEvents` / `writeGroups` / 流量统计(stats EventChannel)。

### 3.5 sing-box 内部决策日志(debug)
- 路由命中:`router: match ... => route(outbound)` → 验证分流规则。
- DNS:`dns: exchange/exchanged ...` → 验证 hijack-dns + 解析路径。
- 连接生命周期:建连/关闭/错误。
- **方法**:配置 `log.level=debug` + `log.output` 落盘读(排障期已用过)。

### 3.6 路径 MTU / 分片
- `ping -D -s <size>` 二分探测路径 MTU,评估 TUN `mtu 9000` 是否导致分片/卡顿
  (调研:运营商对大包敏感,业界常 clamp 到 1350)。

### 3.7 节点侧资源(瓶颈定位)
- 节点 CPU/内存/带宽(单核 512MB 是硬约束)、sing-box 进程占用、网卡流量。
- agent / 控制面健康。

### 3.8 稳定性测试(白盒重点)
- **长跑**:cron 每 1–5 分钟探测(出口 IP + 可达 + 延迟 + 丢包),持续数小时~数天,出趋势曲线。
- **掉线 / 重连**:监测 `NEVPNStatus` 变化,记掉线次数、自动重连耗时。
- **Kill switch**:强杀扩展进程 / 断节点,验证 `strict_route` 把流量掐断(不裸奔),恢复后能重连。
- **GFW 存活**:多日连续可达性;监测**三元组封锁特征**(突然全断 + 120–180s 后恢复);
  REALITY 端口被动探测(用普通 TLS 客户端连 :443,应表现得像伪装站 www.apple.com)。
- **热重载**:节点 agent `SIGHUP` 重载 sing-box 后,客户端是否断流 / 平滑。
- **协议切换**:reality-out 不可用时是否切到 hy2-out(urltest 容灾)。

---

## 四、当前测试报告(2026-06-22,初轮)

### 4.1 黑盒(cara,macOS 15.3.2 Intel,白天)
`scripts/vpn_test.py` 全量:**15 PASS / 0 WARN / 0 FAIL**
- 连通性:扩展 `activated enabled`、tun `172.19.0.1` ✅
- 出口 IP:`103.119.13.48`(= 节点,确实走隧道)✅
- DNS:github/google 解析+连通正常 ✅(服务端 `hijack-dns` 已生效)
- 国外可达:google/youtube/github/gstatic HTTP 200/204 ✅
- 国内可达:baidu/qq ✅
- 延迟:**真实 RTT 看 TLS 握手 / TTFB**。实测国外 TLS 握手 **~420–490ms**、TTFB ~600–715ms
  (节点在洛杉矶,中国→LA→目标多次往返,符合预期)。
- IPv6:无泄漏 ✅

> ⚠️ **延迟测量教训(重要)**:经 TUN 代理时,`ping` 和 `curl time_connect` 会被隧道的
> 本地协议栈**就地应答**(0.3ms / 2-4ms 的假象),**不反映真实到目标的 RTT**。初轮误把
> `time_connect` 当延迟(2-4ms),实为本地值。真实延迟必须看 **TLS 握手(`time_appconnect`)**
> 或 **TTFB(`time_starttransfer`)**,或在 **VPN 全关后 ping 节点**测直连 RTT。`vpn_test.py`
> 已据此修正。

### 4.2 吞吐对比(关键)
| 路径 | 速度 | 说明 |
|---|---|---|
| **国外(经隧道)** Cloudflare 10MB | **~10–17 Mbps**(多次波动:7.66 / 10.6 / 17.4) | 走 REALITY→节点→出海 |
| **国内(直连)** 清华镜像 10MB | **74.28 Mbps** | geoip-cn 命中 → 直连,不经隧道 |
| 国内 阿里云镜像 | 未测到(URL 失效) | 待换有效测速 URL |

**结论:**
1. **分流生效**:国内直连(74 Mbps)远快于国外经隧道(~10-17),说明 geoip-cn 直连正常。
2. **瓶颈在出海段**:国外吞吐受限于隧道——单核 512MB 联调节点 + 出海带宽 + 可能晚高峰。不是客户端/隧道软件问题。
3. **波动大**(7.66→17.4):需按调研文档**多时段、多次取中位数**,单点不可靠。

### 4.3 待补
- 黑盒:上传速度、ping TTL、站点矩阵扩展、**晚高峰复测**、裸连基线对比。
- 白盒:Clash API 拉连接/出站/urltest 延迟、五段拆解、分段 RTT(接入 vs 出海)、稳定性长跑、Kill switch、GFW 存活。

---

## 五、工具落地计划
1. **扩展 `scripts/vpn_test.py`(黑盒)**:加 上传测速 / ping TTL / 站点矩阵 / `--baseline` 基线 / 多时段 cron。
2. **新增 `scripts/vpn_whitebox.sh`(白盒)**:读节点 Clash API(连接/出站/延迟)+ curl 五段拆解 + 接入/出海分段 RTT + 路径 MTU。
3. **新增稳定性长跑**:cron 周期探测落 CSV,出趋势;Kill switch / 重连 / GFW 存活脚本。
