上週六晚上閒來無事跟以前的同事聊天，問之最近有沒有接觸到什麼比較好玩的技術，答曰tun2socks。這個正合我的胃口，我所謂的好玩的技術是那種簡單，有用的技術點或者技術框架，能在10分鐘內領略其原理和思想，能在20分鐘內跑起來，能在半天內徹底剖析它的結構，能在此後很久的時間受益無窮。OpenVPN就是這樣的“好玩”的東西，網路卡點燈也算，tun2socks是另一個，當然還有一個更好玩的，那就是BadVPN，我要在另外的文章中單獨介紹。本文先來介紹tun2socks，它其實是BadVPN的一個組成部分。
       能玩tun2socks，要特別感謝這位目前貌似已經穿上皮鞋的劉經理，在我離職後搶了我最後面的經理工位，卻放棄了我那把尊貴的防爆炸座椅(指不能旋轉升降的座椅，因為旋轉升降座椅會爆炸)。

總覽

tun2socks實現一種機制，它可以讓你無需改動任何應用程式而完全透明地將資料用socks協議封裝，轉發給一個socks代理，然後由該代理程式負責與真實伺服器之間轉發應用資料。使用代理有兩種方式，一種是你自己顯式配置代理，這樣一來，資料離開你的主機時它的目標地址就是代理伺服器，另一種是做透明代理，即在中途把原始資料重定向到一個應用程式，由該代理程式代理轉發。tun2socks在第二種的基礎上，完成了socks協議的封裝，並且實現該機制時使用了強大的tun網路卡而不必再去配置複雜的iptables規則。

什麼是socks代理

本文以TCP為例，就不再提UDP了。所以說，簡單點，把socks代理稱為帶有認證功能的TCP代理是合適的。
       TCP代理非常容易理解，然而純粹的TCP代理並不實用，必然要加入一些控制功能，比如誰可以被代理，誰不能被代理，如何認證，最多可以代理多少路的請求等等。有了這些控制手段，TCP代理才真正變得實用起來。

附：socks代理如何運作

socks的運作原理非常簡單，就是在TCP資料外包一層socks協議頭，到達socks代理伺服器後，脫去socks頭，然後通過socks伺服器與真實伺服器之間建立的連線將TCP裸資料傳給真實伺服器。如下圖所示：

請注意，socks代理並不理解任何應用層協議，它只是負責轉發應用層資料而已，這一點使socks成為了一個通用的代理協議，這一點和HTTP代理伺服器是完全不同的。

什麼是tun網路卡

這個就不再多說。之所以有這個小節是為了文章的完整性。也是為了給初學者一個完整的提綱來更深入的學習。

什麼是透明代理

我理解的透明代理就是“偷偷的給你做代理”，這一點與你在瀏覽器裡顯式設定socks代理伺服器完全不同。透明代理就比如說下面這樣子：

要實現這一點有很多方式，比如你可以用Linux的TProxy+Policy routing機制，關於這種方式請參見《socket的IP_TRANSPARENT選項實現代理》，然而，很多時候，這種方式行不通。

現實中的需求

如果給一個Linux的root賬戶，那麼幾乎可以隨意顯擺，而很多時候這並不可能。比如Android系統就不能隨意root，這就意味著你無法在Android系統上隨意地配置iptables規則，路由等。那麼想在Android系統上免root實現一個透明代理，就需要別的辦法。而tun2socks提供了一種這樣的辦法。

tun2socks能做什麼

如果理解了上述所有的概念，那麼tun2socks就不剩下什麼了。先給出一個總覽圖：

通過上圖，我們看到tun2socks可以被拆解出三個部分，即tun網路卡部分，協議處理部分以及socks轉換部分，這三部分在tun2socks的處理流程是序列的。我來一個一個說。

1.tun網路卡部分

該部分解決了一個基本的問題，即“如何獲取原始的資料包”。拿到了資料包，什麼都好辦了。

2.協議處理部分

如果你想做透明代理，那麼你必須“想辦法把資料流匯入到本地”，完成這件事有好多種辦法，以Linux為例，比如做一個DNAT即可完成，再比如如上所述，用tun網路卡直接把原始資料包捕獲到一個應用程式。顯然tun2socks採用了後者。
       兩者有何不同呢？
       很大的不同。如果使用DNAT的話，目標地址和埠將會是本地的一個代理程式，比如socks代理，那麼作業系統的協議棧會自動將資料包交到該代理程式，除了這個DNAT之外不需要再做任何操作。而使用tun捕獲資料包的話，由於只是捕獲到了IP資料包文，這意味著你要自己處理IP層以上的邏輯，比如TCP按序交付，TCP狀態處理，TCP擁塞控制，你要確保代理程式收到的資料包看起來是“經過協議棧處理過的資料包”，“就像是直接從socket的recv介面讀到的一樣”。
       tun2socks使用現成的lwip來完成了協議處理。lwip是一個輕量級的使用者態協議棧，非常適合完成這種協議適配工作。

附：Android系統使用TAP模式的tun網路卡

說起lwip來處理tun捕獲的原始IP資料包文與socks協議的適配工作，我想起了很早之前我也做過同樣的事情。那就是在Android系統上使用TAP模式的tun網路卡。

3.socks協議轉換部分

經過第2部分，即協議處理之後，現在tun2socks拿到的已經是源主機試圖傳送到原始目標主機的裸資料了，接下來它可以做的事情可就多了，當然可以用socks協議封裝裸資料，將其傳送給一個socks代理程式。

tun2socks與OpenVPN

只要是使用了tun網路卡獲取原始資料，那麼任何框架都會面臨一個必須回答的問題，即拿到原始的IP資料包文或者以太幀之後，下一步如何處理這些資料。OpenVPN和tun2socks顯然是給出了兩種不同的回答，而這不同的回答即是OpenVPN和tun2socks之間唯一的不同。

後記

這篇文章的最初內容來自於劉經理，我只是做了補充。然而沿著這個tun2socks一路走下去，我發現了一個十分好玩的東西，那就是BadVPN，所以我準備寫一篇關於BadVPN的文章了，請注意接收。