这篇文章想详细阐述一下有关于 TUN/TAP 设备的编程。
其实关于这两种设备的编程，基本上属于八股文，大家一般都这么干。
启动设备之前
有的linux 并没有将tun 模块编译到内核之中，所以，我们要做的第一件事情就是检查我们的系统是否支持 TUN/TAP 。具体如何检查和解决，请查看这里http://blog.csdn.net/lishuhuakai/article/details/70305543，这篇文章就不再赘述。
光有tun 模块还不够，我们还要创建上篇文章中所提到的文件，运行命令：
% sudo mknod /dev/net/tun c 10 200 # c表示为字符设备，10和200分别是主设备号和次设备号
这样，你到 /dev/net/ 目录下就可以看到一个名称为 tun 的文件了。当然这里的 tun 可以改成任意的你喜欢的名称。
启动设备
对于TUN设备，我们一般这样来初始化：
int
tun_alloc(char dev[IFNAMSIZ]) // dev数组用于存储设备的名称
{
struct ifreq ifr;
int fd, err;
if ((fd = open("/dev/net/tun", O_RDWR)) < 0) { // 打开文件
perror("open");
return -1;
}
bzero(&ifr, sizeof(ifr));
/* Flags : IFF_TUN - TUN设备
* IFF_TAP - TAP设备
* IFF_NO_PI - 不需要提供包的信息
*/
ifr.ifr_flags = IFF_TUN | IFF_NO_PI; // tun设备不包含以太网头部,而tap包含,仅此而已
if (*dev) {
strncpy(ifr.ifr_name, dev, IFNAMSIZ);
}
if ((err = ioctl(fd, TUNSETIFF, (void *) &ifr)) < 0) { // 打开设备
perror("ioctl TUNSETIFF");
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,X为从0开始的编号
strcpy(dev, ifr.ifr_name); // 拷贝设备的名称至dev中
return fd;
}
如果我们想启动一个TAP 设备的话，很简单，将上面的ifr.ifr_flags = IFF_TUN | IFF_NO_PI;改为ifr.ifr_flags = IFF_TAP | IFF_NO_PI;即可，那么我们就启动了一个 TAP 设备。
设定网络地址
上面的代码打开了文件，并且返回了文件的描述符，但是还不够，对于一张网卡来说，我们还要给其配置网络地址，有时候甚至是路由信息，网卡才能够正常地工作。
一旦虚拟的 TUN/TAP 设备启动成功，我们便可以通过命令来给其设定地址。
我来举个例子,以一个 TAP 设备为例：
% sudo ip link set dev tap0 up # 启动tap0网卡,虽然网卡已经启动，但是此时使用ipconfig命令并不能看到tap0这个设备，因为我们还没有给其配置ip地址
% sudo ip address add dev tap0 10.0.1.5/24 # 给tap0设置ip地址
% ifconfig # 此时在ifconfig命令下已经可以看到tap0设备了
tap0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500
inet 10.0.1.5 netmask 255.255.255.0 broadcast 0.0.0.0
inet6 fe80::1872:80ff:fe20:46e2 prefixlen 64 scopeid 0x20<link>
ether 1a:72:80:20:46:e2 txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX packets 0 bytes 0 (0.0 B)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 0 bytes 0 (0.0 B)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
% ip route show # 显示所有的路由信息
default via 192.168.140.2 dev ens33 proto static metric 100
10.0.0.0/24 dev ens39 proto kernel scope link src 10.0.0.130 metric 100
10.0.1.0/24 dev tap0 proto kernel scope link src 10.0.1.5 # 给网卡设定ip后，系统自动添加了路由
192.168.140.0/24 dev ens33 proto kernel scope link src 192.168.140.133 metric 100
通过手动敲命令的方式来配置 tap0 设备，略显麻烦，其实我们可以直接在程序中调用 system 函数：
int
run_cmd(char *cmd, ...)
{
va_list ap;
char buf[CMDBUFLEN];
va_start(ap, cmd);
vsnprintf(buf, CMDBUFLEN, cmd, ap);
va_end(ap);
if (debug) { // DEBUG模式下输出信息
printf("EXEC: %s\n", buf);
}
return system(buf);
}
将上面的命令直接传递给 run_cmd 函数即可.
当然，如果你不喜欢这种方式，我们自然还可以有其他的方法，比如说使用下面的函数：
int
set_stack_attribute(char *dev)
{
struct ifreq ifr;
struct sockaddr_in addr;
int sockfd, err = -1;
bzero(&addr, sizeof(addr));
addr.sin_family = AF_INET;
inet_pton(AF_INET, tapaddr, &addr.sin_addr);
bzero(&ifr, sizeof(ifr));
strcpy(ifr.ifr_name, dev);
bcopy(&addr, &ifr.ifr_addr, sizeof(addr));
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (sockfd < 0) {
perror("socket");
return -1;
}
// ifconfig tap0 10.0.1.5 #设定ip地址
if ((err = ioctl(sockfd, SIOCSIFADDR, (void *)&ifr)) < 0) {
perror("ioctl SIOSIFADDR");
goto done;
}
/* 获得接口的标志 */
if ((err = ioctl(sockfd, SIOCGIFFLAGS, (void *)&ifr)) < 0) {
perror("ioctl SIOCGIFADDR");
goto done;
}
/* 设置接口的标志 */
ifr.ifr_flags |= IFF_UP;
// ifup tap0 #启动设备
if ((err = ioctl(sockfd, SIOCSIFFLAGS, (void *)&ifr)) < 0) {
perror("ioctl SIOCSIFFLAGS");
goto done;
}
inet_pton(AF_INET, "255.255.255.0", &addr.sin_addr);
bcopy(&addr, &ifr.ifr_netmask, sizeof(addr));
// ifconfig tap0 10.0.1.5/24 #设定子网掩码
if ((err = ioctl(sockfd, SIOCSIFNETMASK, (void *) &ifr)) < 0) {
perror("ioctl SIOCSIFNETMASK");
goto done;
}
done:
close(sockfd);
return err;
}
上面的函数主要干的事情和上面的命令大致相同。
收发数据
收发数据非常简单，每次读取返回的文件描述符即可接收数据，没有数据到来时，会一直阻塞在哪里，当然，你也可以玩一下非阻塞 IO，然后想要发送数据的话，只需要将数据写入到该文件描述符对应的文件中即可。
