ForwardEngine

概述

ForwardEngine 是一个基于 Modern C++（C++23）与 Boost.Asio/Beast 的高性能代理引擎，核心链路使用 net::awaitable 协程组织，提供低延迟、高并发的网络转发能力。项目采用模块化设计，支持多种代理协议，适用于代理网关、网络中间件和隐私保护等场景。

✨ 核心特性

协议支持

• HTTP/HTTPS 代理：完整支持 HTTP 正向代理与 HTTPS CONNECT 隧道
• SOCKS5 代理：标准 SOCKS5 协议（无认证/TCP Connect），支持 IPv4/IPv6/域名
• Trojan 代理：Trojan 协议（TLS + 类 HTTP 伪装），支持密码验证
• Obscura 隧道：基于 WebSocket + TLS 的传输层伪装通道

技术架构

• 协程驱动：基于 Boost.Asio 的 net::awaitable 协程，无回调地狱
• 内存管理：统一 PMR（Polymorphic Memory Resource）策略，支持全局池化与帧分配器
• 连接复用：智能 TCP 连接池，支持僵尸检测、空闲超时与上限控制
• 协议识别：动态协议检测（peek），自动适配 HTTP/SOCKS5/Trojan/Obscura
• 双向转发：优化的隧道转发算法，支持优雅退出与资源及时回收

开发体验

• 现代 C++：全面使用 C++23 特性（std::expected、概念约束、协程等）
• 模块化设计：清晰的接口边界，易于扩展新协议
• 完整测试：包含单元测试、集成测试与端到端验证
• 生产级日志：基于 spdlog 的异步日志系统，支持文件轮转与级别控制

🚀 快速开始

环境要求

• 编译器：支持 C++23 的编译器（GCC 13+、Clang 16+、MSVC 2022+）
• 构建系统：CMake 3.15+
• 依赖库：
  • Boost 1.82+（system）
  • OpenSSL 3.0+（CMake 依赖）
  • BoringSSL
  • spdlog 1.12+
  • glaze 2.0+

Windows 构建（MinGW）

依赖默认从 c:/bin 查找（根目录 CMakeLists.txt 已配置路径），BoringSSL 路径在 src/CMakeLists.txt 里通过 BORINGSSL_ROOT 指定：

# 配置项目
cmake -S . -B build_release -G "MinGW Makefiles" -DCMAKE_BUILD_TYPE=RelWithDebInfo

# 编译
cmake --build build_release -j

# 运行测试
ctest --test-dir build_release --output-on-failure

Linux/macOS 构建

# 配置项目
cmake -S . -B build_release -DCMAKE_BUILD_TYPE=RelWithDebInfo

# 编译
cmake --build build_release -j

# 运行测试
ctest --test-dir build_release --output-on-failure

运行代理服务器

程序运行时会读取 src/configuration.json，默认监听端口为 8081：

build_release/src/Forward.exe

验证代理功能

使用 curl 测试代理功能：

# HTTP/HTTPS 代理
curl -v -L -x http://127.0.0.1:8081 http://www.baidu.com
curl -v -L -x http://127.0.0.1:8081 https://www.baidu.com

# SOCKS5 代理
curl -v -L -x socks5://127.0.0.1:8081 http://www.baidu.com

# 使用环境变量
set HTTP_PROXY=http://127.0.0.1:8081
curl -v http://www.baidu.com

⚙️ 配置说明

配置文件位于 src/configuration.json，主要配置项：

代理服务配置

{
  "agent": {
    "positive": {
      "host": "localhost",
      "port": 8080
    },
    "camouflage": "/api/notification/v1/stream?id=abcd-1234",
    "limit": {
      "concurrences": 20,
      "blacklist": true
    },
    "addressable": {
      "host": "localhost",
      "port": 8081
    },
    "authentication": {
      "credentials": [
        "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa"
      ]
    },
    "certificate": {
      "key": "C:\\Users\\C1373\\Desktop\\code\\ForwardEngine\\key.pem",
      "cert": "C:\\Users\\C1373\\Desktop\\code\\ForwardEngine\\cert.pem"
    },
    "clash": false
  }
}

日志配置

{
  "trace": {
    "enable_console": true,
    "enable_file": true,
    "log_level": "debug",
    "pattern": "[%Y-%m-%d %H:%M:%S.%e][%l] %v",
    "trace_name": "forward_engine",
    "path_name": "C:\\Users\\C1373\\Desktop\\code\\ForwardEngine\\logs"
  }
}

可选字段与默认值（见 include/forward-engine/trace/config.hpp）：

• file_name：forward.log
• max_size：64MB
• max_files：8
• queue_size：8192
• thread_count：1

连接池参数（源码默认）

当前版本未在 configuration.json 暴露连接池参数：

• max_cache_endpoint：32
• max_idle_time：60 秒

📁 目录结构

ForwardEngine/
├── include/forward-engine/          # 公共头文件
│   ├── adapter/                     # 运行期加载与适配
│   ├── abnormal/                    # 异常定义
│   ├── agent/                       # 代理核心逻辑
│   │   ├── session.hpp              # 会话生命周期
│   │   ├── worker.hpp               # 监听与连接接受
│   │   ├── analysis.hpp             # 协议识别与目标解析
│   │   ├── distributor.hpp          # 路由分发
│   │   └── connection.hpp           # 连接池管理
│   ├── core/                        # 核心配置与管理
│   ├── gist/                        # 错误码与工具定义
│   ├── protocol/                    # 协议实现
│   │   ├── http/                    # HTTP 协议
│   │   ├── socks5/                  # SOCKS5 协议
│   │   └── trojan/                  # Trojan 协议
│   ├── transport/                   # 传输层封装
│   │   ├── obscura.hpp              # Obscura 隧道
│   │   └── adaptation.hpp           # 统一适配层
│   ├── memory/                      # 内存管理
│   │   ├── container.hpp            # 容器别名
│   │   ├── pool.hpp                 # 内存池
│   │   └── pointer.hpp              # 智能指针封装
│   ├── trace/                       # 日志系统
│   │   ├── spdlog.hpp               # spdlog 封装
│   │   └── monitor.hpp              # 协程监控
│   ├── rule/                        # 黑名单规则
│   └── transformer/                 # 数据转换
│       └── json.hpp                 # JSON 序列化
├── src/                             # 实现与入口
│   └── forward-engine/              # 实现文件
├── test/                            # 测试与基准
│   ├── benchmark/                   # 基准测试
│   └── stress/                      # 压测工具
└── docs/                            # 文档

⚡ 性能特征

设计优化

1. 零拷贝转发：隧道阶段使用 boost::asio::buffer 引用传递，避免数据复制
2. 协程栈复用：net::awaitable 协程栈空间复用，减少内存分配
3. 连接复用：TCP 连接池减少握手开销，提高响应速度
4. 内存池化：PMR 内存管理减少堆分配碎片

📚 文档

详细的用户指南和开发文档位于 docs/ 目录：

• 综合指南 - 包含快速入门、用户指南、常见问题和技术概述
• 开发进度 - 项目开发状态、贡献指南和路线图

⚠️ 已知限制

当前版本限制

• 连接池目前仅覆盖 TCP 协议
• UDP 转发支持尚未实现
• 反向代理路由表配置需手动更新
• 跨线程连接池共享策略仍在完善中

平台兼容性

• 已在 Windows 11 + MinGW 上全面测试
• Linux/macOS 平台需要适配部分路径配置
• ARM 架构尚未验证

📄 许可证

本项目采用 MIT 许可证 - 查看 LICENSE 文件了解详情。

🙏 致谢

感谢以下开源项目提供的强大支持：

• Boost.Asio/Beast - 异步 I/O 和 HTTP/WebSocket 实现
• OpenSSL - 加密和 TLS 支持
• spdlog - 高性能日志库
• glaze - 快速的 JSON 序列化

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ForwardEngine - 为现代网络而生的高性能代理引擎