深入解析Linux隧道口：实现网络流量安全加密与数据传输 (linux tunnel 口 隧道)
随着互联网的发展，网络安全越来越成为人们关注的话题。为了保证网络传输的安全和保密性，各种加密技术应运而生。其中，利用Linux内核实现的隧道技术成为了一种非常有效的加密方式。本文将深入探讨Linux隧道技术的实现原理，以及如何利用该技术实现网络流量安全加密与数据传输。
一、Linux隧道技术的原理
Linux隧道技术是一种利用TCP/IP协议，将网络流量隔离并加密的方法。它利用Linux内核的网络隧道设备，将一个协议的数据包封装在另一个协议的数据包中，从而实现对网络流量的加密和安全隔离。
具体来说，Linux隧道技术的实现分为两个步骤：封装和解封装。在封装的过程中，原始数据包首先被封装为隧道数据包，并在其中添加一些附加信息，如隧道协议标识符和隧道设备的IP地址等。随后，该隧道数据包会被加密，并通过TCP/IP协议进行传输。在接收端，隧道数据包会被解密，并恢复为原始数据包。在这个过程中，隧道协议的标识符和隧道设备的IP地址起着关键的作用，它们实现了对流量的隔离和正确路由。
二、Linux隧道技术的应用
Linux隧道技术广泛应用于各种场景，例如虚拟私有网络（VPN）、远程访问和远程管理等。其中，VPN是应用最为广泛的一个领域。
VPN的工作原理是将局域网和远程网络之间的通信封装在隧道数据包中，并通过互联网进行传输。通过VPN技术，用户可以在互联网上安全地访问私有网络，同时也能够保障网络通信的机密性和完整性。这对于需要接入私有网络的用户而言非常重要，特别是在需要远程工作或者是外出出差的情况下。
除了VPN，Linux隧道技术还可以用于保护其他类型的网络流量，例如邮件、文件共享和远程桌面等。在这些情况下，Linux隧道技术可以利用TCP/IP协议进行通信，并且实现加密和安全隔离，以防止数据被黑客或恶意软件侵入和篡改。
三、Linux隧道口的实现方式
Linux隧道技术的实现方式有两种：隧道设备和IPsec协议。其中，隧道设备是现代网络中最常用的一种方式。
1. 使用隧道设备
实现Linux隧道技术的之一种方式是使用Linux内核的隧道设备。网络隧道设备是一个虚拟的设备，可以模拟出不同的网络。这种技术实现起来非常简单，只需要在两台服务器上分别配置隧道设备即可。
在Linux系统中，可以使用tun/tap虚拟设备来实现隧道技术。tun设备用于点到点的连接，而tap设备则用于广播和多播的连接。具体来说，在实现隧道技术的过程中，我们需要把一台服务器的tun/tap设备作为发送隧道流量的接口，而另一台服务器则可以将同样的设备作为接收隧道流量的接口。这样就可以实现隧道协议的连接和数据传输。
2. 使用IPsec协议
实现Linux隧道技术的第二种方式是使用IPsec协议。IPsec是一种安全协议，用于保护IP数据包的机密性和完整性。它可以提供安全性保障，通过加密、认证和完整性保护，有效地保护网络数据的隐私和完整性。
在使用IPsec协议实现Linux隧道技术时，需要配置两个IPsec安全通道，一个是用于加密传输数据包的隧道数据包，另一个是在隧道数据包之间建立安全隧道。使用这种方式实现隧道技术，可以提高网络通信的安全性和可靠性，并且可以使用更复杂的加密算法。
Linux隧道技术是一个非常有效的加密技术，用于保护网络通信的机密性和完整性。利用Linux隧道技术，可以实现网络流量的安全加密和数据传输。在实现Linux隧道技术时，可以选择隧道设备和IPsec协议两种方式。无论使用哪种方式，都需要进行一定的配置和调试，以确保隧道技术的正确运行。在未来的网络安全领域，Linux隧道技术还将有更广泛的应用和发展。
相关问题拓展阅读：
Linux网络协议栈7–ipsec收发包流程
流程路径：ip_rcv() –> ip_rcv_finish() –> ip_local_deliver() –> ip_local_deliver_finish()
解封侧一定是ip报文的目的端，ip_rcv_finish中查到的路由肯定是本机路由（RTCF_LOCAL），调用 ip_local_deliver 处理。
下面是贴的网上的一张图片。
ip_local_deliver_finish中 根据上次协议类型，调用对应的处理函数。inet_protos 中挂载了各类协议的操作集，对于AH或者ESP来说，是xfrm4_rcv，对于ipsec nat-t情况下，是udp协议的处理函数udp_rcv，内部才是封装的ipsec报文（AH或者ESP）。
xfrm4_rcv –> xfrm4_rcv_spi –> xfrm4_rcv_encap –> xfrm_input
最终调用 xfrm_input 做收包解封装流程。
1、创建SKB的安全路径；
2、解析报文，获取daddr、spi，加上协议类芹搜型（esp、ah等），就可以查询到SA了，这些是SA的key，下面列出了一组linux ipsec的state（sa）和policy，方便一眼就能看到关键信息；
3、调用SA对应协议类型的input函数，解包，并返回更上层的协议类型，type可为esp,ah,ipcomp等。对应的处理函数esp_input、ah_input等；
4、解码完成后，再根据ipsec的模式做解封处理，常用的有隧道模式和传输模式。对应xfrm4_mode_tunnel_input 和 xfrm4_transport_inout，处理都比较简单，隧道模式去掉外层头，传输模式只是设置一些skb的数据。
5、协议类型可以多层封装，如ESP+AH，所以需要再次解析内存协议，如果还是AH、ESP、COMP，则解析新的spi，返回2，查询新的SA处理报文。
6、经过上面流程处理，漏出了用户数据报文（IP报文），根据ipsec模式：
流程路径如下图，这里以转发流程为例，本机发送的包主要流程类似。
转发流程：
ip_forward 函数中调用xfrm4_route_forward，这个函数：
1、解析用户报文，查找对应的Ipsec policy（__xfrm_policy_lookup）；
2、再根据policy的模版tmpl查找对应更优的SA（xfrm_tmpl_resolve），模版的内容以及和SA的对应关系见上面贴出的ip xfrm命令显示；
3、最后根据SA生成安全路由，挂载再skb的dst上； 一条用户流可以声明多个安全策略（policy），所以会对应多个SA，每个SA处理会生成一个安全路由项struct dst_entry结构（xfrm_resolve_and_create_bundle），这些安全路由项通过 child 指针链接为一个链表，其成员 output挂载逗渣了不同安全协议的处理函数，这样就山首悄可以对数据包进行连续的处理，比如先压缩，再ESP封装，再AH封装。
安全路由链的最后一个路由项一定是普通IP路由项，因为最终报文都得走普通路由转发出去，如果是隧道模式，在tunnel output封装完完成ip头后还会再查一次路由挂载到安全路由链的最后一个。
注： SA安全联盟是IPsec的基础，也是IPsec的本质。 SA是通信对等体间对某些要素的约定，例如使用哪种协议、协议的操作模式、加密算法、特定流中保护数据的共享密钥以及SA的生存周期等。
然后，经过FORWARD点后，调用ip_forward_finish()–>dst_output，最终调用skb_dst(skb)->output(skb)，此时挂载的xfrm4_output
本机发送流程简单记录一下，和转发流程殊途同归：
查询安全路由： ip_queue_xmit –> ip_route_output_flow –> __xfrm_lookup
封装发送：ip_queue_xmit –> ip_local_out –> dst_output –> xfrm4_output
注：
1). 无论转发还是本地发送，在查询安全路由之前都会查一次普通路由，如果查不到，报文丢弃，但这条路由不一定需要指向真实的下一跳的出接口，只要能匹配到报文DIP即可，如配置一跳其它接口的defualt。
2). strongswan是一款用的比较多的ipsec开源软件，协商完成后可以看到其创建了220 table，经常有人问里面的路由有啥用、为什么有时有有时无。这里做个测试记录： 1、220中貌似只有在tunnel模式且感兴趣流是本机发起（本机配置感兴趣流IP地址）的时候才会配置感兴趣流相关的路由，路由指定了source；2、不配置也没有关系，如1）中所说，只要存在感兴趣流的路由即可，只不过ping的时候需要指定source，否者可能匹配不到感兴趣流。所以感觉220这个表一是为了保证
ipsec封装发送流程：
xfrm4_output–>xfrm4_output_finish–>xfrm_output–>xfrm_output2–>xfrm_output_resume–>xfrm_output_one
xfrm4_output 函数先过POSTROUTING点，在封装之前可以先做SNAT。后面则调用xfrm_output_resume–>xfrm_output_one 做IPSEC封装最终走普通路由走IP发送。
贴一些网上的几张数据结构图
1、安全路由
2、策略相关协议处理结构
3、状态相关协议处理结构
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