TUN/TAP 虚拟网络
介绍
TUN/TAP 是 Linux 内核虚拟网络设备。其中 TUN 是点对点设备，TAP 是以太网设备；tun 设备不需要 mac 地址，同一广播域只能有两个设备，并且传输信息无以太网帧头；
用户空间存在一个字符设备 /dev/net/tun，可以通过对它进行 ioctl 配置生成虚拟网络设备，如 tun0、tap0 等；
准备
内核默认支持，如果没有就按照如下路径打开：
Device Drivers => Network device support => Universal TUN/TAP device driver support
确保支持后，如果没有发现 /dev/net/tun 设备节点，那就手动创建一个：
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# c 示为字符设备，10 200 别是主设备号和次设备号
mknod /dev/net/tun c 10 200
开始编程
编写 c 文件
编写 test_tun.c 如下：
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#include <assert.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/if.h>
#include <linux/if_tun.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int tun_alloc(char *dev, int flags)
{
assert(dev != NULL);
struct ifreq ifr;
int fd, err;
char *clonedev = "/dev/net/tun";
if ((fd = open(clonedev, O_RDWR)) < 0){
return fd;
}
memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));
ifr.ifr_flags = flags;
if (*dev != '\0'){
strncpy(ifr.ifr_name, dev, IFNAMSIZ);
}
if ((err = ioctl(fd, TUNSETIFF, (void *)&ifr)) < 0){
close(fd);
return err;
}
// 一旦设备开启成功，系统会给设备分配一个名称，对于tun设备，一般为tunX，X为从0开始的编号；
// 对于tap设备，一般为tapX
strcpy(dev, ifr.ifr_name);
return fd;
}
int main()
{
int tun_fd, nread;
char buffer[4096];
char tun_name[IFNAMSIZ] = "mynet";
//tun_name[0] = '\0'; //截断后将自动命名 tun/tap 设备
/* Flags: IFF_TUN - TUN device (no Ethernet headers)
* IFF_TAP - TAP device
* IFF_NO_PI - Do not provide packet information
*/
tun_fd = tun_alloc(tun_name, IFF_TUN | IFF_NO_PI);
if (tun_fd < 0){
perror("Allocating interface");
exit(1);
}
printf("Open tun/tap device: %s\n", tun_name);
while (1){
unsigned char ip[4];
// 收包
nread = read(tun_fd, buffer, sizeof(buffer));
if (nread < 0)
{
perror("Reading from interface");
close(tun_fd);
exit(1);
}
printf("Read %d bytes from tun/tap device\n", nread);
// 简单对收到的包调换一下顺序
memcpy(ip, &buffer[12], 4);
memcpy(&buffer[12], &buffer[16], 4);
memcpy(&buffer[16], ip, 4);
buffer[20] = 0;
*((unsigned short *)&buffer[22]) += 8;
// 发包
nread = write(tun_fd, buffer, nread);
printf("Write %d bytes to tun/tap device\n", nread);
}
return 0;
}
进行测试
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编译生成 test_tun；
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gcc test_tun.c -o test_tun -
运行
./test_tun会打印 TUN name is mynet，创建了虚拟网络设备 mynet；可以使用
ip addr show查看所有的网络设备； -
设置虚拟网络设备的 IP
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sudo ip addr add 192.168.2.2/24 dev mynet默认创建虚拟网络设备后，其状态为 down，需要手动 up：
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sudo ip link set dev mynet up
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ping 一下虚拟设备
需要网络状态为 up
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ping -c3 192.168.2.2 -I mynet
使用软件包管理虚拟网络设备
tunctl
安装：
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apt-get install uml-utilities
用法：
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# -p 创建 tap 设备，默认
# -n 创建 tun 设备
# -t 指定创建的 tap/tun 设备名称
# -d 删除指定接口
tunctl -t name
tunctl -n -t name
tunctl -d name
[推荐] ip tuntap
安装：
属于 iproute2 工具箱，一般自带；
创建 tap/tun 设备：
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Copyip tuntap add dev tap0 mod tap # 创建 tap
ip tuntap add dev tun0 mod tun # 创建 tun
删除 tap/tun 设备：
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Copyip tuntap del dev tap0 mod tap # 删除 tap
ip tuntap del dev tun0 mod tun # 删除 tun
PS： user 和 group 参数和 tunctl 的 -u、 -g 参数是一样的；
bridge-utils 网桥
安装
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sudo apt install bridge-utils
使用
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brctl 常规用法：
addbr #添加一个虚拟网桥
addif #为虚拟网桥添加物理端口
delbr #删除虚拟网桥，但是，在删除网桥的时候保证网桥是down的
delif #删除虚拟网桥上的一个物理接口
show #查看网桥的相关配置
stp #开启或关闭虚拟网桥的生成树功能
环境
PC 机虚拟网卡 vEthernet（WSL） 的 IP 为 172.20.240.1/20；
WSL 中有一网卡 eth0 的 IP 为 172.20.245.58/20；
实验
在 WSL 中虚拟一个网桥 br0，并将 WSL 中的网卡 eth0 加入到网桥：
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sudo brctl addbr br0
sudo brctl addif br0 eth0
# 展示全部网桥
brctl show
# 展示 br0 网桥
brctl showstp br0
接着给 br0 添加 IP 和网关，注意网关需要填写 vEthernet 的 IP：
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sudo ip addr add 172.20.240.100/20 brd 172.20.240.1 dev br0
# 别忘了激活网桥设备
sudo ip link set dev br0 up
成功后，在 WSL 中可以 ping 通网关 vEthernet，PC 也可以 ping 通 br0；
扩展
在 WSL 中新建一个虚拟 TAP 网络设备 tap0，把它挂载到 br0 网桥，在 PC 机上访问它；
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sudo tunctl -t tap0
sudo brctl addif br0 tap0
# 配置 IP，其中网关 IP 需要为 br0 的 IP
sudo ip addr add 172.20.240.101/20 brd 172.20.240.100 dev tap0
sudo ip link set dev tap0 up
