如何与 Linux tun 驱动程序交互

Question

我很难解决这个问题 - 我正在尝试编写一个与 Linux 隧道驱动程序交互的程序。 在非常基础的层面上，我只是想创建一个能够通过网络隧道传输数据的应用程序。 但是，我完全不知道如何正确设置隧道驱动程序以实现此目的。

我正在 Ubuntu 9.04 上进行开发，并且加载了隧道驱动程序内核模块。

存在设备 /dev/net/tun，但不存在 /dev/tunX 设备。 我无法使用 ifconfig 创建这些设备 - 例如，每当我运行 /sbin/ifconfig tun0 up 时，我都会收到以下错误：

tun0：获取接口标志时出错：没有这样的设备。

如果我尝试查看 /dev/net/tun 设备，则会出现以下错误：

cat: /dev/net/tun: 文件描述符处于错误状态。

尝试通过小程序打开/dev/tunX，基本上，一个简单的

tun_fd = open( "/dev/tun0", O_RDWR )

返回-1：应用程序以root身份运行，但仍然无法打开这个隧道设备。 可以打开 /dev/net/tun，但这似乎不会生成新的 /dev/tunX 设备来使用。

那么，总而言之，如何编写一个希望使用 Linux 隧道驱动程序的应用程序呢？ 任何见解将不胜感激。

谢谢; 〜罗伯特

Answer 1

没有 /dev/tunX 设备文件。 相反，您打开 /dev/net/tun 并通过 ioctl() 将其配置为“指向”tun0。 为了展示基本过程，我将使用命令行工具 ip tun tap 创建 TUN 接口，然后展示从该 TUN 设备读取的 C 代码。 因此，要通过命令行创建 tun 接口：

ip addr show # my eth0 inet address is 10.0.2.15/24 as Im running on a VirtualBox vm with Ubuntu 18.04 guest
sudo ip tuntap add mode tun dev tun0
sudo ip addr add 10.0.3.0/24 dev tun0  # give it an address (that does not conflict with existing IP)
sudo ip link set dev tun0 up  # bring the if up
ip route get 10.0.3.50  # check that packets to 10.0.3.x are going through tun0
# 10.0.3.50 dev tun0 src 10.0.3.0 uid 1000 
ping 10.0.3.50 # leave this running in another shell to be able to see the effect of the next example, nobody is responding to the ping

创建 tun0，并且所有发送到目标 IP 地址 10.0.3.x 的数据包都将路由到 tun0。

要从用户空间程序向此接口读取/写入数据包，您需要使用 ioctl() 与 /dev/net/tun 设备文件进行交互。 以下示例将读取到达 tun0 接口的数据包并打印大小：

#include <fcntl.h>     /* O_RDWR */
#include <stdio.h>     /* perror(), printf(), fprintf() */
#include <stdlib.h>    /* exit(), malloc(), free() */
#include <string.h>    /* memset(), memcpy() */
#include <sys/ioctl.h> /* ioctl() */
#include <unistd.h>    /* read(), close() */

/* includes for struct ifreq, etc */
#include <linux/if.h>
#include <linux/if_tun.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>

int tun_open(char* devname)
{
    struct ifreq ifr;
    int fd, err;

    if ((fd = open("/dev/net/tun", O_RDWR)) == -1) {
        perror("open /dev/net/tun");
        exit(1);
    }
    memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));
    ifr.ifr_flags = IFF_TUN;
    strncpy(ifr.ifr_name, devname, IFNAMSIZ); // devname = "tun0" or "tun1", etc

    /* ioctl will use ifr.if_name as the name of TUN
     * interface to open: "tun0", etc. */
    if ((err = ioctl(fd, TUNSETIFF, (void*)&ifr)) == -1) {
        perror("ioctl TUNSETIFF");
        close(fd);
        exit(1);
    }

    /* After the ioctl call the fd is "connected" to tun device specified
     * by devname ("tun0", "tun1", etc)*/

    return fd;
}


int main(int argc, char* argv[])
{
    int fd, nbytes;
    char buf[1600];

    fd = tun_open("tun0"); /* devname = ifr.if_name = "tun0" */
    printf("Device tun0 opened\n");
    while (1) {
        nbytes = read(fd, buf, sizeof(buf));
        printf("Read %d bytes from tun0\n", nbytes);
    }
    return 0;
}

如果您有 ping 10.0.3.1 或 ping 10.0.3.40< /code> 运行时，您将看到定期从 tun0 读取 88 字节。

您还可以使用 netcat UDP 和 nc -u 10.0.3.3 2222 并输入文本 + Enter 进行测试。

如果没有打印任何内容，则很可能分配给 tun0 的 id 地址/IP 范围不可访问/可路由/可寻址。 确保 ip route get 10.0.3.4 显示 10.0.3.4 dev tun0 表明 Linux 内核知道发往 10.0.3.4 的数据包应发送到 tun0 设备。

要删除 tun0 ，请执行以下操作

sudo ip link set dev tun0 down
sudo ip tuntap del mode tun dev tun0

Answer 2

阅读 /usr/src/linux/Documentation/networking/tuntap.rst。

您应该打开 /dev/net/tun 设备。 open fd 上的后续 ioctl 将创建 tun0（或任何您希望命名的名称）网络接口。 Linux 的网络接口不对应于任何 /dev/* 设备。

Answer 3

我发现了一个关于这个的很好的介绍教程

http://backreference.org/2010 /03/26/tuntap-interface-tutorial/

它带有源 tarball。

它与这个问题在同一组谷歌结果中。 :-)

Answer 4

另一种实现是在 c11 的 stdio.h 中使用 api fopen fclose fread，而不是 unistd 中的 api .h

#include <linux/if.h>
#include <linux/if_tun.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>

FILE* tun_alloc(char *dev)
{
   struct ifreq ifr;
   FILE *fp;
   int err;

   // open in binary read+write mode
   if ((fp = fopen("/dev/net/tun", "r+b")) == 0)
   {
      perror("failed to open tun dev\n");
      exit(1);
   }

   memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));

   /* Flags: IFF_TUN   - TUN device (no Ethernet headers)
    *        IFF_TAP   - TAP device
    *
    *        IFF_NO_PI - Do not provide packet information
    */
   ifr.ifr_flags = IFF_TUN;
   if (*dev)
      strncpy(ifr.ifr_name, dev, IFNAMSIZ);

   if ((err = ioctl(fileno(fp), TUNSETIFF, (void *)&ifr)) < 0)
   {
      fclose(fp);
      perror("failed to set mode!\n");
      exit(1);
   }
   strcpy(dev, ifr.ifr_name);
   return fp;
}

int main(void)
{
   char dev_name[IFNAMSIZ] = "tun0";
   char recv_buff[80];
   FILE* fp = tun_alloc(dev_name);

   // turn off buffering
   setbuf(fp, NULL); 

   while (1)
   {
      printf("reading from TUN device: %s\n", dev_name);
      size_t n = fread(recv_buff, sizeof(recv_buff[0]), sizeof(recv_buff), fp);
      printf("read bytes: %li\n", n);
   }
   return EXIT_SUCCESS;
}