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计算机网络实验：TCP 与 QUIC 协议对比 (Linux 指南)

本指南根据 Windows 版本的实验手册，针对 Linux 环境进行了适配。

1. 预备工作

确保已安装以下工具和库：

• gcc (编译器)
• quiche 库 (已安装头文件和共享库/静态库)
• openssl (用于生成证书)
• tcpdump 或 wireshark (用于抓包)
• iproute2 (用于 tc 流量控制)

2. 编译

使用提供的 Makefile 编译所有程序：

make

这将生成以下可执行文件：

• tcp_server, tcp_client (任务一：基础 TCP)
• quic_server, quic_client (任务二：基础 QUIC)
• tcp_perf_server, tcp_perf_client (任务三：TCP 性能测试)
• quic_perf_server, quic_perf_client (任务三：QUIC 性能测试)

注意：如果编译报错提示找不到 quiche.h 或库文件，请修改 Makefile 中的路径，指向您本地 quiche 安装的 include 和 lib 目录。

3. 任务一：基础 TCP 客户端-服务器

1. 启动服务器：

   ./tcp_server
   

2. 运行客户端 (在新的终端窗口)：

   ./tcp_client
   

   预期输出： 客户端发送消息，服务器接收并回复。

4. 任务二：基础 QUIC 客户端-服务器

1. 启动服务器：

   ./quic_server
   

2. 运行客户端 (在新的终端窗口)：

   ./quic_client
   

   预期输出： 完成 QUIC 握手，客户端发送流数据，服务器回显数据。

5. 任务三：性能分析

3.1 连接建立时间

1. 在回环接口 (lo) 上开始抓包：

   sudo tcpdump -i lo -w handshake.pcap
   

   (或者使用 Wireshark 监听 lo 接口)

2. 再次运行 TCP 或 QUIC 的客户端/服务器程序。

3. 使用 Wireshark 打开 handshake.pcap，分析从第一个包 (TCP 的 SYN 或 QUIC 的 Initial) 到握手完成的时间差。

3.2 吞吐量测试 (100MB 传输)

基准测试 (正常网络)：

1. 运行 TCP 性能服务器：./tcp_perf_server
2. 运行 TCP 性能客户端：./tcp_perf_client
3. 记录输出的 MB/s 吞吐量。
4. 重复上述步骤测试 QUIC (./quic_perf_server, ./quic_perf_client)。

模拟网络环境 (丢包 / 延迟)：

在 Linux 下我们使用 tc (Traffic Control) 的 netem 模块，替代 Windows 下的 clumsy 工具。

场景 A: 5% 丢包率

1. 设置回环接口 5% 丢包：

   sudo tc qdisc add dev lo root netem loss 5%
   

2. 再次运行性能测试程序。
3. 重要： 测试结束后删除规则！

   sudo tc qdisc del dev lo root
   

场景 B: 100ms 延迟

1. 设置 100ms 延迟：

   sudo tc qdisc add dev lo root netem delay 100ms
   

2. 再次运行性能测试程序。
3. 删除规则：

   sudo tc qdisc del dev lo root
   

3.3 & 3.4 进阶测试

• 多路复用： 当前的 quic_perf_client 使用单个流 (Stream ID 4)。您可以修改代码并行启动多个流，以测试 QUIC 解决队头阻塞问题的能力。
• 网络恢复： 在长传输过程中，使用 tc 设置 100% 丢包 (loss 100%) 持续 30 秒，然后删除规则 (del)，观察连接是否能恢复传输。