虚拟网卡驱动程序 TUN/TAP(2) -- 测试实例

1、内核配置

在使用该虚拟网卡驱动时，必须配置内核：Device Drivers => Network device support => Universal TUN/TAP device driver support 

2、实例及分析

12 #include
13
14 int tun_create(char *dev, int flags)
15 {
16     struct ifreq ifr;
17     int fd, err;
18
19     assert(dev != NULL);
20
21     if ((fd = open("/dev/net/tun", O_RDWR)) < 0)
22         return fd;
23
24     memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));
25     ifr.ifr_flags |= flags;
26     if (*dev != '\0')
27         strncpy(ifr.ifr_name, dev, IFNAMSIZ);
28     if ((err = ioctl(fd, TUNSETIFF, (void *)&ifr)) < 0) {
29         close(fd);
30         return err;
31     }
32     strcpy(dev, ifr.ifr_name);
33
34     return fd;
35 }


为了使用TUN/TAP设备，我们必须包含特定的头 文件linux/if_tun.h，如12行所示。在21行，我们打开了字符设备/dev/net/tun。接下来我们需要为ioctl的 TUNSETIFF命令初始化一个结构体ifr，一般的时候我们只需要关心其中的两个成员ifr_name, ifr_flags。ifr_name定义了要创建或者是打开的虚拟网络设备的名字，如果它为空或者是此网络设备不存在，内核将新建一个虚拟网络设备，并 返回新建的虚拟网络设备的名字，同时文件描述符fd也将和此网络设备建立起关联。如果并没有指定网络设备的名字，内核将根据其类型自动选择tunXX和 tapXX作为其名字。ifr_flags用来描述网络设备的一些属性，比如说是点对点设备还是以太网设备。详细的选项解释如下:

• IFF_TUN: 创建一个点对点设备
• IFF_TAP: 创建一个以太网设备
• IFF_NO_PI: 不包含包信息，默认的每个数据包当传到用户空间时，都将包含一个附加的包头来保存包信息
• IFF_ONE_QUEUE: 采用单一队列模式，即当数据包队列满的时候，由虚拟网络设备自已丢弃以后的数据包直到数据包队列再有空闲。

配置的时候，IFF_TUN和IFF_TAP必须择一，其他选项则可任意组合。其中IFF_NO_PI没有开启时所附加的包信息头如下:

struct tun_pi {
    unsigned short flags;
    unsigned short proto;
};


目前，flags只在收取数据包的时候有效，当它的TUN_PKT_STRIP标志被置时，表示当前的用户空间缓冲区太小，以致数据包被截断。proto成员表示发送/接收的数据包的协议。

上面代码中的文件描述符fd除了支持TUN_SETIFF和其他的常规ioctl命令外，还支持以下命令:

• TUNSETNOCSUM: 不做校验和校验。参数为int型的bool值。
• TUNSETPERSIST: 把对应网络设备设置成持续模式，默认的虚拟网络设备，当其相关的文件符被关闭时，也将会伴随着与之相关的路由等信息同时消失。如果设置成持续模式，那么它将会被保留供以后使用。参数为int型的bool值。
• TUNSETOWNER: 设置网络设备的属主。参数类型为uid_t。
• TUNSETLINK: 设置网络设备的链路类型，此命令只有在虚拟网络设备关闭的情况下有效。参数为int型。

一个小实例

int main(int argc, char *argv[])
{
        int tun, ret;
        char tun_name[IFNAMSIZ];
        unsigned char buf[4096];

         tun_name[0] = '\0';
         tun = tun_create(tun_name, IFF_TUN | IFF_NO_PI);
        if (tun < 0) {
                perror("tun_create");
                return 1;
        }
        printf("TUN name is %s\n", tun_name);

        while (1) {
                unsigned char ip[4];

                 ret = read(tun, buf, sizeof(buf));
                if (ret < 0)
                        break;
                memcpy(ip, &buf[12], 4);
                memcpy(&buf[12], &buf[16], 4);
                memcpy(&buf[16], ip, 4);
                 buf[20] = 0;
                *((unsigned short*)&buf[22]) += 8;
                printf("read %d bytes\n", ret);
                 ret = write(tun, buf, ret);
                printf("write %d bytes\n", ret);
        }

        return 0;
}


以上代码简答地处理了ICMP的ECHO包，并回应以ECHO REPLY。

首先运行这个程序:

root@gentux test # ./a.out
TUN name is tun0 
接着在另外一个终端运行如下命令:

root@gentux linux-2.6.15-gentoo # ifconfig tun0 0.0.0.0 up
root@gentux linux-2.6.15-gentoo # route add 10.10.10.1 dev tun0
root@gentux linux-2.6.15-gentoo # ping 10.10.10.1
PING 10.10.10.1 (10.10.10.1) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.10.10.1: icmp_seq=1 ttl=64 time=1.09 ms
64 bytes from 10.10.10.1: icmp_seq=2 ttl=64 time=5.18 ms
64 bytes from 10.10.10.1: icmp_seq=3 ttl=64 time=3.37 ms

--- 10.10.10.1 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2011ms
rtt min/avg/max/mdev = 1.097/3.218/5.181/1.671 ms 
可见，我们顺利地接受到了回应包，这时，切回到前一个终端下:

read 84 bytes
write 84 bytes
read 84 bytes
write 84 bytes
read 84 bytes
write 84 bytes 
一切正如我们所预想的那样。

TUN/TAP能做什么？

hoho，问这个问题似乎有些傻，你说一个网卡能做什么？我可以告诉你两个基于此的开源项目： vtun和open，至于其他的应用，请自由发挥你的想像力吧！