基于TUN.TAP与UDP打洞技术的虚拟局域网

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1、计算机应用与软件ComputerApplicationsandSoftware基于TUN/TAP与UDP打洞技术的虚拟局域网龙湘君邵栋荣国平(南京大学软件学院，江苏南京210093)摘　要在Internet中，位于不同局域网里的用户，由于没有有效的公网IP地址，彼此之间不可见，彼此之间无法进行直接通讯。本文提出一个基于TUN/TAP与UDP打洞技术的虚拟局域网系统，该系统将多个分散的Internet用户连成一个虚拟的局域网，用户之间可以互相通讯，基于IP的网络应用程序不需要进行任何修改，就可以正常工作。跟

2、现有的VPN系统相比，它不需要服务器中转通讯数据；另外它是在网络层上解决通讯问题，这跟针对具体应用的P2P系统是不同的。关键词TUN/TAPVPN虚拟局域网UDP打洞P2PAVIRTUALLOCALAREANETWORKBASEDONTUN/TAPANDUDPHOLEPUNCHINGTECHNOLOGYLongXiangjunShaoDongRongGuoping(Dept.ofSoftwareEngineering,NanjingUniversity,NanjingJiangsu210093,China

3、)AbstractUserslocatedinthedifferentlocalareanetworksoftheInternetbecauseofhavingnoeffectivepublicIPaddresses,eachotherisinvisibleandcan’tcommunicatewitheachotherdirectly.ThispaperproposesavirtuallocalareanetworksystembasedonTUN/TAPandUDPholepunchingtechno

4、logy,itgathersdispersedInternetuserstogetherintoavirtuallocalareanetwork,userscancommunicatewitheachotherandtheexistingIP-basednetworkapplicationscanworkfinewithoutanymodification.ComparedwiththeexistingVPNsystem,itdoesnotrequiretheservertorelayallthecomm

5、unicationdata.meanwhileitisthenetworklayersolution,soitisdifferentfromthecommonP2Psystemwhichsolvethecommunicationproblemintheapplicationlevel.KeywordsTUN/TAPVPNVirtualLocalAreaNetworkUDPholepunchingP2P计算机应用与软件30引　言在Internet最初的地址体系结构中，每个网络节点都拥有唯一的全局地址，节点之

6、间相互可见并可以直接进行访问。但是随着Internet的飞速发展以及各种网络安全问题的出现，Internet的地址体系结构演变为由一个全局地址域和众多私有地址域组成的一种新的体系结构。在这种地址体系结构中，全局地址域的节点可以被任意节点访问，私有地址域的节点需要NAT(NetworkAddressTranslation)[1]等分配临时的公网IP地址，才能访问全局地址域的节点。现在流行的一种通讯模式是client/server模式，这种模式的一般工作情形是服务器位于全局地址域，客户端位于私有地址域。对于这

7、种情形，这种新的地址体系结构可以很好的满足。但是对于位于不同私有地址域的客户，如果他们之间要进行直接访问则很困难。收稿日期:2005-07-15。龙湘君，男，湖南衡阳，硕士生，主要研究方向为计算机网络等；邵栋，男，副教授，主要研究方向为软件设计，敏捷开发等；荣国平，男，讲师，主要研究为CMMI，软件过程改进等。本文提出的P2PVlan(P2PVirtualLocalAreaNetwork)，使用TUN/TAP与UDP打洞技术来构建一个虚拟的局域网，在虚拟局域网里的节点可以相互进行通讯，通讯过程不需要服务器

8、进行中转。另外P2PVlan在网络层上实现P2P应用，这样使得本地的应用程序不需要进行修改就能完成原有的网络功能。本文第1节讨论一些相关的工作；第2节介绍TUN/TAP与UDP打洞技术；第3节介绍P2PVlan的设计；第4节介绍P2PVlan的实现；第5节是P2PVlan的实验；第6节讨论P2PVlan的局限性以及以后的工作；最后一部分总结。1相关工作为了能使位于不同局域网的用户能够互相通讯，现有2种解决方案：1.VPN(Vi