摘要 在Linux中，隧道的實現主要基於兩個文件new_tunnel.c和ipip.c.本文參考 在Linux中，隧道的實現主要基於兩個文件new_tunnel.c和ipip.c 同時Linux定義了一種新的協議類型--IPIP（IPPROTO_IPIP），與上面所說封包類型類似。 基本思路 在Linux中IP Tunnel的實現也分為兩個部件：封裝部件和解封部件，分別司職發送和接收。但這兩個部分是在不同的層次以不同的方式實現的。封裝部件是在數據鏈路層以虛設備的方式實現。所有源代碼見 /usr/src/linux/drivers/net/new_tunnel.c 為實現封裝，Linux實現一個稱為tunl的網絡設備（類似loopback設備），此設備具有其他網絡設備共有的特征，對於使用此設備的上層應用來說，對這些網絡設備不加區分，調用及處理方法當然也完全一樣。 tunnel_init()和tunnel_xmit()是new_tunnel.c中的兩個主要過程。 tunnel_init()初始化與設備tunl相關的device結構。 而tunnel_xmit()在從tunl設備發送數據時被調用，tunl設備作為實現IP隧道技術的封裝部分，在此過程中完成對相應的數據報進行封裝所需的全部操作，形成IPIP類型的IP包，並重新轉發此數據包（ip_forward()）。 解碼器在IP的上層實現，系統把它作為一個虛的傳輸層（實際上與傳輸層毫無關系），具體處理見文件 /usr/src/linux/net/ipv4/ipip.c。 我們知道，每一個IP數據包均交由ip_rcv函數處理，在進行一些必要的判斷後，ip_rcv對於發送給本機的數據包將交給上層處理程序。對於IPIP包來說，其處理函數是ipip_rcv（就如TCP包的處理函數是tcp_rcv一樣，IP層不加區分）。也就是說，當一個目的地址為本機的封包到達後，ip_rcv函數進行一些基本檢查並除去IP頭，然後交由ipip_rcv解封。ipip_rcv所做的工作就是去掉封包頭，還原數據包，然後把還原後的數據包放入相應的接收隊列（netif_rx()）。 從以上IP Tunnel實現的思想來看，思路十分清晰，但由於IP Tunnel的特殊性，其實現的層次並不單純。實際上，它的封裝和解封部件不能簡單地象上面所說的那樣分層。tunl設備雖應算進鏈路層，但其發送程序中做了更多的工作，如制作IPIP頭及新的IP頭（這些一般認為是傳輸層或網絡層的工作），調用ip_forward轉發新包也不是一個網絡設備應當做的事。可以說，tunl借網絡設備之名，一把抓干了不少工作，真是‘高效’。而解封部件宏觀上看在網絡層之上，解出IPIP頭，恢復原數據包是它分內的事，但在它解出數據包（即原完整的協議數據包）後，它把這個包放入相應的協議接收隊列。這種事可不是一個上層協議干的，這是網絡設備中斷接收程序的義務。看到了，在這點上，它好象到了數據鏈路層。 三、為實現VPN的擴展 實際上Linux只為實現隧道機制提供了一個框架，圖二中的封包協議頭在Linux中被忽略了，也就是說，封包頭只含封包IP頭，其後緊跟原IP數據包。這樣的結構用於傳輸公開數據沒有關系，但對於一個VPN來說，安全保密是不可缺少的重要功能。我們希望通過隧道的數據可靠且不可竊取和冒充的，那麼，加密和認證就必不可少。為實現這一構想，設計以下封包協議頭： 0 4 8 16 24 31 +-----+-----+-----------+------------------------+ ver type hlen OldPacketLen +-----------------------+------------------------+ DeviceID EncapID +-----------------------+------------------------+ Flags CheckSum +------------------------------------------------+ IPIP Options( If any ) +------------------------------------------------+ . padding . . +------------------------------------------------+ 圖三、 IPIP頭設想圖 ver: 版本號，利於擴展 type: 用於建立不同目的的隧道（可能處理上有差別） OldPacketLen: 進入隧道的原數據包長度 DeviceID: 對數據包進行封裝的設備標識 EncapID: 此封包的ID號 Flags: 標志位，共16位，初步定義如下： 0 保留 1 有否加密 2 有否做摘要 3 有否簽名 4 保留 5 有否傳送消息密鑰 6 消息密鑰有否加密 7 消息密鑰是否需保留 8-15 保留 CheckSum: 頭校驗 IPIP Options: 用來傳送一些必要的數據，比如消息密鑰、簽名等 格式： +-------------------------------------+ 類型 長度 數據 ... +-------------------------------------+ 好了，有了這個東西，我們就可以擴展Linux IP Tunnel為我們的VPN服務了。首先，改寫new_tunnel.c和ipip.c兩個文件，加入對IPIP頭的處理。 接著，我們要實現一種密鑰的管理和傳送機制。 當然，對稱密鑰是必需的，而對IP數據包加密要使用序列密碼。從全體考慮， 我們可以提出建立VPN的邏輯步驟； 1、准備工作：建網安裝系統完成配置等等 2、隧道的兩端分別向對方發送自己的公開密碼和設備號 3、如有必要，產生序列密碼，後加密簽名傳給對方 4、正常通信，----放心，你的數據已經很保險了。 在一個VPN的隧道中，一個封包的格式應如圖四所示。 / +-----------------+ 封包IP頭 封包頭 +-----------------+ 封包協議頭 +-----------------+ / 原協議頭 及 封包數據 原協議數據 . （密文） . . . +-----------------+ 圖四. VPN封包結構 你的幾種使用方法 事情往往不能兩全其美，你在安全強度和通信速度上必須作出選擇，（不然你就需要在安全強度和Money的耗費中做選擇。）使用這樣的協議，根據你的需求不同，你可有不同的使用方法，下面列舉一些： 跨Internet的公司多個內部網之間進行通信，保密性並不重要直接使用原框架機制，無任何加密措施這樣速度快、效率高，公司也不用申請多個IP地址，方便可行 一般性的商業應用，具有保密要求利用事先產生的序列密碼，每次對原數據包加密安全度提高了，是一種十分實用的方法。只要強度足夠，一般很難破譯速度快 密碼不變的方式你認為不夠安全你可以自己實現一種密碼傳送方法，每隔一段時間更換一次密碼。其中一些握手關系需要完善，有興趣的歡迎探討。如果發展成熟，此法相信很有前途。 高度機密領域:敬請使用一次一密，並進行每次簽名。每次產生新密鑰和簽名十分費時，在目前我國Internet網絡的速度下幾乎不可行。但相信有此需要的部門也能夠設法提高其網絡帶寬，讓網絡狀況適合這種應用。另外，當然還可以就加密強度自身作出選擇，比如選擇128位，還是512位、1024位 四、待完善 主要牽涉到隧道的管理，在封包的傳送過程中如果出現錯誤是十分正常的，當一台路由器檢測到錯誤時，它會發送一個ICMP包給隧道的發送端，但遺憾的是ICMP返回的數據除了IP頭外，只含8個字節的上層協議信息。只憑這個難以對ICMP信息作出反應，因此，在隧道端保留一些狀態信息是必須的。這些信息主要包括： 隧道的另一端的可達性 隧道的擁塞狀況 隧道的MTU 同時所發送的封包信息也是需要保留的，舉例說，當一個路由不可達信息到來時，封包的發送者要能夠找出所封裝的數據來自何方，並發送相應的ICMP包。
