tun设备的妙用-OpenV**篇全流程补充
大家好，我是二哥。
这篇是对上一篇《tun设备的妙用-V**篇》的补充。有朋友问二哥能不能把 OpenV** server 端的细节也画出来。安排！
在这张图里，你会发现在server端那里也有一个 tun0 设备。为什么呢？因为它需要将解封后的原始请求写入 tun0 设备。借此途径，等于是将 client 端浏览器产生的原始请求释放出来，并利用路由表将其导向至企业内部的服务。1.11~1.14 画出了这样的过程。这里需要强调的是网络包从 1.13 的位置移动至 1.14 的时候，路由表在这其中起到了非常重要的作用，经过路由之后，这个网络包被直接 FORWARD 至 interface em2 并离开server。
这张图里的关键位置上，二哥画了不少序号。它们被分为两种颜色：
- 红色部分，序号为 1.x，表示从浏览器发起请求到 OpenV** server 将这个请求导向到内部服务这个过程。
- 蓝色部分，序号为 2.x，表示从 OpenV** server 收到内部服务的响应，到浏览器收到这个响应的过程。
在浏览器发起的原始请求里，source IP 是给 tun0 设置的IP地址，它是企业内部使用的一个私有 IP 地址。这也就意味着，在访问企业内部服务的场景里，source IP 和 dest IP 都是企业私有IP地址。例如source IP是 10.182.35.43，dest IP是 10.180.83.145，而OpenV** client 所在的电脑IP却是电信运营商分配的IP地址。
当这个请求在 internet 上传输的时候，就出现了和文章《特洛伊木马-图解VXLAN容器网络通信方案》相似的场景：包含私有 IP 的原始网络包被封装在另一个网络包里面，而后者可以在 internet 上正常传输。
当 OpenV** server 收到了网络包，从中解封出原始请求后，再通过自己的 tun0 设备将请求释放出来，并将其导向企业内部。
如果把包含私有IP的原始浏览器请求比作私家车，而 internet 比作琼州海峡的话，这个过程像极了我们在琼州海峡的广州这端把车开进轮渡，到海南岛那端把车再开出来。
tun设备是一个网络设备
需要注意的是在这张图中，我将 tun 设备画在了链路层，因为它本质上还是一个网络设备，它的代码位于 drivers/net/tun.c 。既然是网络设备，那么始于应用层的数据发送流程，包括经过 socket 层、传输层、 IP 层、邻居子系统、网络设备子系统再到调用 tun.c 里面的 tun_net_xmit() 启动最终的驱动层数据发送工作，一步都不能少。
网上有不少图是直接将tun设备画在IP层的，二哥觉得这样画虽然可以形象地说明tun设备和IP层的密切关系（ tun 设备和 IP frame 打交道，而 tap 设备与 Ethernet frame 打交道），但也会给人一种误导，让人误以为tun设备位于IP层。
思考再三，我还是决定遵循tun设备的本质和它该处的位置来画这张图。
IP层发给tun设备的数据包
同时因为 tun 设备又是一个 POINTOPOINT 设备，故数据发送过程中不会有 ARP 流程。如下图的 tcpdump 内容所示，tun 设备从上一层（网络设备子系统）收到的数据里 MAC 层只有4个字节，这里的2表示AF_INET。
Wireshark用 "Null/Loopback" 表示 "address family"/"protocol family" 。包含 Null 字样，是因为历史原因：大部分 BSD OS 上的loopback设备在链路层都称为 null 协议。感兴趣的同学可以参考https://wiki.wireshark.org/NullLoopback。Null 它不是说没有 MAC 层，相反是有4个字节的。2表示 address family AF_INET。
tun设备和用户态通信的数据包
那么另一个问题来了，tun 设备发往应用层的数据包的格式是什么呢？
这取决于应用层在打开"/dev/net/tun"的时候，是否会通过 ioctl() 设置 flag IFF_NO_PI。这里的 PI 是 Protocol Information 的缩写，一共4个字节。
数据格式如下图所示。其中protocol部分为skb->protocol。你也看到了，这不是标准的 ethernet frame 。但它所携带的 IP layer frame 是标准的，所以在 server 端 1.11 ~ 1.13 这个路径上，可以直接将解封后得到的 IP frame （包含客户端浏览器原始请求）送进三层进行处理。真是精妙和精巧的设计啊。
如果设置了 NO PI 的话，就表示说不需要加 Protocol Information ，在这种情况下，无论是 tun 设备送往应用层的数据还是从应用层接收到的数据，都会剥离掉4字节的PI头，只剩下 IP layer frame 了，这也就是为什么我们说tun设备是和 IP frame 打交道的。这个剥离工作是在 drivers/net/tun.c 里面完成的。
以上就是本文的全部内容。