虚拟专用网络（VPN）作为一种有效的安全通信技术,许多企业与政府机构通过这项技术在公用网络上组建内部专用网络,它允许身处不同地域的人员访问工作网络,满足了工作人员对数据保密、内部资源访问与管理等多样化的办公需求。由于VPN客户端身处的网络环境千差万别,如何优化VPN对于网络环境的适应性和传输性能成为提高客户端体验的关键。VPN主要使用的传输协议有GRE、UDP与TCP,不同承载协议具有不同的优势和劣势。在当前网络环境中,网络中间设备防火墙的应用出于安全和资源管控的原因,往往会限制或关闭UDP端口的使用,导致UDP承载的VPN无法正常工作,因此多数VPN实现使用了TCP作为其备用的传输协议,然而使用TCP承载的VPN受限于TCP协议顺序送达和重传机制,在丢包率较高的网络下性能会急剧下降。考虑当前网络结构僵化的环境,对TCP协议进行改进是一种可行的思路。本文在对虚拟专用网传输模型与承载协议进行研究之后,通过设计一种新的无序传输方案解决了上述VPN使用中存在的问题,本文完成的研究工作内容概述如下:（1）设计并实现了一种无序TCP协议（uTCP）,该解决方案针对VPN的传输模型,对原有TCP协议的语义进行修改,移除了重传机制和按序送达的特性,协议栈按照FIFO的方式向应用层递交缓冲区的数据包,提高了传输的实时性。（2）为了保证协议的公平性,基于uTCP的传输模型设计拥塞控制算法,本文对BBR算法进行相应的优化与改进,增加了丢包率反馈计算模型,使算法可以实时反馈链路状态,更好地适应丢包环境。（3）将uTCP应用于虚拟专用网络实现中,并进行相关的性能实验,评估了VPN在多种承载协议下公平性、延时与吞吐量性能,对协议的性能结果进行了比较分析。通过多次实验测试表明,本文设计的uTCP协议不仅满足了穿越防火墙的需求,还解决了在有丢包环境下基于TCP承载方式的性能熔断问题。此外,本文在uTCP协议的基础上设计了带有丢包率反馈模型的BBR拥塞控制算法,从而保证了多VPN隧道流量之间的公平性,在高带宽利用场景下也可以保持较低的VPN通信延时,改善了传输性能与实际效果,具有较高的应用价值。