转自:https://blog.kghost.info/2013/03/27/linux-network-tun/

TUN 设备

TUN 设备是一种虚拟网络设备,通过此设备,程序可以方便得模拟网络行为。先来看看物理设备是如何工作的:

所有物理网卡收到的包会交给内核的 Network Stack 处理,然后通过 Socket API 通知给用户程序。下面看看 TUN 的工作方式:

普通的网卡通过网线收发数据包,但是 TUN 设备通过一个文件收发数据包。所有对这个文件的写操作会通过 TUN 设备转换成一个数据包送给内核;当内核发送一个包给 TUN 设备时,通过读这个文件可以拿到包的内容。

如果我们使用 TUN 设备搭建一个基于 UDP VPN,那么整个处理过程就是这样:

数据包会通过内核网络栈两次。但是经过 App 的处理后,数据包可能已经加密,并且原有的 ip 头被封装在 udp 内部,所以第二次通过网络栈内核看到的是截然不同的网络包。

TAP 设备

TAP 设备与 TUN 设备工作方式完全相同,区别在于:

  • TUN 设备的 /dev/tunX 文件收发的是 IP 层数据包,只能工作在 IP 层,无法与物理网卡做 bridge,但是可以通过三层交换(如 ip_forward)与物理网卡连通。

  • TAP 设备的 /dev/tapX 文件收发的是 MAC 层数据包,拥有 MAC 层功能,可以与物理网卡做 bridge,支持 MAC 层广播

MACVLAN

有时我们可能需要一块物理网卡绑定多个 IP 以及多个 MAC 地址,虽然绑定多个 IP 很容易,但是这些 IP 会共享物理网卡的 MAC 地址,可能无法满足我们的设计需求,所以有了 MACVLAN 设备,其工作方式如下:

MACVLAN 会根据收到包的目的 MAC 地址判断这个包需要交给哪个虚拟网卡。单独使用 MACVLAN 好像毫无意义,但是配合之前介绍的 network namespace 使用,我们可以构建这样的网络:

由于 macvlan 与 eth0 处于不同的 namespace,拥有不同的 network stack,这样使用可以不需要建立 bridge 在 virtual namespace 里面使用网络。

MACVTAP

MACVTAP 是对 MACVLAN的改进,把 MACVLAN 与 TAP 设备的特点综合一下,使用 MACVLAN 的方式收发数据包,但是收到的包不交给 network stack 处理,而是生成一个 /dev/tapX 文件,交给这个文件:

由于 MACVLAN 是工作在 MAC 层的,所以 MACVTAP 也只能工作在 MAC 层,不会有 MACVTUN 这样的设备。


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