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Linux中IP隧道的分析与建议

2008-02-23 07:24:16来源：互联网阅读 ()

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作者的话：

本文系在阅读Linux源码及一些相关资料的基础上写成的。

欢迎就文章的各个方面提出建议和批评意见，作者希望更多的交流和探讨。

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欢迎在实际的应用中使用此文提出的思想，希望同时知会作者。

作者信箱: xiaoman04@hotmail.com

欢迎来信！！
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O、

由于网络的日益普及，网络的安全成为目前的热门话题。本文对隧道技术的分析，

就侧重安全领域，对利用隧道技术实现虚拟专网提出建议。

为什么需要IP隧道？没有接触过这个概念的人自然提出这样的疑问。实际上概念

最初的提出很简单，为了在TCP/IP网络中传输其他协议的数据包。设想IPX协议或

X.25封装的数据包如何通过Internet网进行传输，在已经使用多年的桥接技术中是

通过在源协议数据包上再套上一个IP协议头来实现，形成的IP数据包通过Internet后

卸去IP头，还原成源协议数据包，传送给目的站点。对源协议数据来说，就如被IP

带着过了一条隧道。这种技术在业余无线网络（Amateur Packet Radio network，

应该怎么翻，请告诉我）得到了最广泛的应用。

利用IP隧道来传送的协议包也包括IP数据包，本文主要分析的IPIP封包就是如此，从字

面来理解IPIP就对了，就是把一个IP数据包又套在一个IP包里。为什么要这么做呢？

多此一举嘛。其实不然，见过一些应用就会明白，移动IP（Mobile-IP）和IP多点广播

（IP-Multicast）是两个通常的例子。目前，IP隧道技术在构筑虚拟专网（ Virtual

Private Network）中也显示出极大的魅力。本文也将对利用IP隧道技术构筑VPN做

简单设想。

背景：隧道的多种理解和实现

Internet的研究者多年前就感到需要在网络中建立隧道，最初的理解是在网络

中建立一条固定的路径，以绕过一些可能失效的网关。可以说，隧道就是一条

特定的路径。

这样的隧道是通过IP报头中的源路由选项来实现的，在目前看来，这个方法的缺陷

十分明显。要设置源路由选项就必须知道数据包要经过的确切路径，而且目前

多数路由实现中都不支持源路由。

另一个实现隧道的机制是开发一种新的IP选项，用来表明源数据包的信息，原IP头

可能成为此选项的一部分。这种隧道的意义与我们所说的隧道已十分接近。但它的

不足在于要对目前IP选项的实现和处理做较大的修改，也缺乏灵活性。

最后常用的一种实现方法是开发一种新的IP封包协议，仍然套用当前的IP头格式。

通过IP封包，不须指明网络路径，封包就能透明地到达目的地。也可以通过封包空

间把未直接连接的机器绑在一起，从而创建虚拟网络。这种方法易行、可靠、可扩

展性强，Linux采用了这一方法，这也是目前我们所理解的隧道思想。

一、

封包协议的结构和实现

封包协议的实现原理十分简单。先看看通过隧道传送的数据报在网络中如何流动，

如图一。

为了叙述简便，我把在隧道中传送的IP数据包称为封包。

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/ 子网A \ / 子网C \

/ \ / \

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\ > # * **>(#) * ***> # \

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| ***** | | V |

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\ / \ /

\ 子网B / \ 子网D /

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原数据报

****** 封装后的数据包（封包）

# 封装/解封

& 用户主机

图一. 封包协议实现模型

看图中的设备 #，分别处于隧道的两端，分别起打包（封装）和解包（解封）

的作用，在整个数据包的传送路径中，除了隧道两端的 # 设备，其他网关把

数据包看成一个普通的IP包进行转发。

设备 # 就是一个封包基于的两个实现部件--封装部件和解封部件。封装和解封

部件（设备）都应当同时属于两个子网。封装部件对接收到的数据报加上封包头

，然后以解封部件地址作为目的地址转发出去；而解封部件则在收到封包后，还

原原数据报，转发到目的子网。

隧道的源端（封装部件）对进入隧道的数据包进行封装，形成封包。一个完整

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