Linux tun:tap
tun/tap 虽然工作原理一致，但是工作的层次不一样。
tun是三层网络设备，收发的是IP层数据包，无法处理以太网数据帧，例如OpenVPN的路由模式就是使用了tun网络设备，OpenVPN Server重新规划了一个网段，所有的客户端都会获取到该网段下的一个IP，并且会添加对应的路由规则，而客户端与目标机器产生的数据报文都要经过OpenVPN网关才能转发。
tap是二层网络设备，收发以太网数据帧，拥有MAC层的功能，可以和物理网卡通过网桥相连，组成一个二层网络。例如OpenVPN的桥接模式可以从外部打一条隧道到本地网络。进来的机器就像本地的机器一样参与通讯，丝毫看不出这些机器是在远程。如果你有使用过虚拟机的经验，桥接模式也是一种十分常见的网络方案，虚拟机会分配到和宿主机器同网段的IP，其他同网段的机器也可以通过网络访问到这台虚拟机。
# 创建 tap
ip tuntap add dev tap0 mode tap
# 创建 tun
ip tuntap add dev tun0 mode tun
# 删除 tap
ip tuntap del dev tap0 mode tap
# 删除 tun
ip tuntap del dev tun0 mode tun
tun/tap 设备创建成功后可以当作普通的网卡一样使用，因此我们也可以通过ip link命令来操作它。
# 例如使用ip link命令也可以删除tun/tap设备
ip link del tap0
ip link del tun0
Linux netns
Network Namespace （以下简称netns）是Linux内核提供的一项实现网络隔离的功能，它能隔离多个不同的网络空间，并且各自拥有独立的网络协议栈，这其中便包括了网络接口（网卡），路由表，iptables规则等。
Usage: ip netns list
ip netns add NAME
ip netns set NAME NETNSID
ip [-all] netns delete [NAME]
ip netns identify [PID]
ip netns pids NAME
ip [-all] netns exec [NAME] cmd ...
ip netns monitor
ip netns list-id
Linux veth pair
veth pair是成对出现的一种虚拟网络设备接口，一端连着网络协议栈，一端彼此相连。
ip link add <veth name> type veth peer name <peer name>
Linux Bridge
Linux Bridge（网桥）是用纯软件实现的虚拟交换机，有着和物理交换机相同的功能，例如二层交换，MAC地址学习等。因此我们可以把tun/tap，veth pair等设备绑定到网桥上，就像是把设备连接到物理交换机上一样。此外它和veth pair、tun/tap一样，也是一种虚拟网络设备，具有虚拟设备的所有特性，例如配置IP，MAC地址等。
安装
# centos
yum install -y bridge-utils
# ubuntu
apt-get install -y bridge-utils
never heard of command [help]
Usage: brctl [commands]
commands:
addbr <bridge> add bridge
delbr <bridge> delete bridge
addif <bridge> <device> add interface to bridge
delif <bridge> <device> delete interface from bridge
hairpin <bridge> <port> {on|off} turn hairpin on/off
setageing <bridge> <time> set ageing time
setbridgeprio <bridge> <prio> set bridge priority
setfd <bridge> <time> set bridge forward delay
sethello <bridge> <time> set hello time
setmaxage <bridge> <time> set max message age
setpathcost <bridge> <port> <cost> set path cost
setportprio <bridge> <port> <prio> set port priority
show [ <bridge> ] show a list of bridges
showmacs <bridge> show a list of mac addrs
showstp <bridge> show bridge stp info
stp <bridge> {on|off} turn stp on/off
实验
# 添加网桥
brctl addbr br0
# 启动网桥
ip link set br0 up
# 新增三个netns
ip netns add ns0
ip netns add ns1
ip netns add ns2
# 新增两对veth
ip link add veth0-ns type veth peer name veth0-br
ip link add veth1-ns type veth peer name veth1-br
ip link add veth2-ns type veth peer name veth2-br
# 将veth的一端移动到netns中
ip link set veth0-ns netns ns0
ip link set veth1-ns netns ns1
ip link set veth2-ns netns ns2
# 将netns中的本地环回和veth启动并配置IP
ip netns exec ns0 ip link set lo up
ip netns exec ns0 ip link set veth0-ns up
ip netns exec ns0 ip addr add 10.0.0.1/24 dev veth0-ns
ip netns exec ns1 ip link set lo up
ip netns exec ns1 ip link set veth1-ns up
ip netns exec ns1 ip addr add 10.0.0.2/24 dev veth1-ns
ip netns exec ns2 ip link set lo up
ip netns exec ns2 ip link set veth2-ns up
ip netns exec ns2 ip addr add 10.0.0.3/24 dev veth2-ns
# 将veth的另一端启动并挂载到网桥上
ip link set veth0-br up
ip link set veth1-br up
ip link set veth2-br up
brctl addif br0 veth0-br
brctl addif br0 veth1-br
brctl addif br0 veth2-br
使用ip netns exec ns0 ping 10.0.0.2在命名空间ns0中测试与ns1的10.0.0.2的网络连通性
参考
- [1] Linux tun:tap 详解
- [2] Linux netns 详解
- [3] Linux veth pair 详解
- [4] Linux Bridge 详解