VPN

VPN 概述

VPN是Virtual Private Network（虚拟私人网络）的缩写，它是一种通过公用网络（如互联网）建立起加密隧道的技术，用于实现远程访问、数据加密和匿名性保护等功能。

VPN技术通常采用三个组件：客户端、VPN服务器和协议。

  • 客户端是安装在用户设备上的应用程序，用于与VPN服务器建立连接。
  • VPN服务器是一个位于公共网络上的服务器，它负责加密和解密数据，并充当用户和Internet之间的网关。
  • 协议是用于控制和管理数据传输的规则和流程。

使用VPN可以带来多种好处，包括：

  • 保护隐私：VPN可以加密您的数据传输，使您的在线活动更加安全和私密。这对于那些希望在互联网上匿名或保护个人隐私的人来说非常有用。
  • 访问限制网站：VPN可以帮助您访问受限制的网站或应用程序，例如某些国家或地区的在线服务，或者受到学校或公司网络限制的网站。
  • 远程访问：VPN可以使用户从远程地方访问他们的公司网络，从而方便远程办公。
  • 避免监视和审查：VPN可以帮助您避免被政府、ISP、雇主等实体监视和审查，从而保护您的在线隐私。
  • 提高速度和稳定性：使用VPN可以避免ISP限制带宽和降低连接速度的问题，从而提高网络速度和稳定性。

当然，VPN也存在一些缺点，例如：

  • 可能会降低网络速度、可能会受到防火墙和其他安全措施的限制等。
  • 但总的来说，VPN是一种非常有用的技术，可以帮助保护您的在线隐私，并提供更安全和方便的网络体验。

以下是一些流行的开源VPN应用：

  1. OpenVPN： OpenVPN是一种开放源代码的VPN解决方案，可用于安全远程访问，站点到站点通信和Wi-Fi安全。它使用SSL / TLS协议和加密算法来提供强大的安全性。 OpenVPN支持多种操作系统，包括Windows，Linux，MacOS等。
  2. WireGuard： WireGuard是一种轻量级的VPN协议，具有高速性，强大的加密性和低资源占用率。它支持多种操作系统，包括Linux，Windows，macOS，Android和iOS。 WireGuard是基于内核模块实现的，这使得它在网络安全性和性能方面具有优势。
  3. SoftEther VPN： SoftEther VPN是一种开源，跨平台的VPN解决方案，可用于远程访问，站点到站点连接和安全通信。它支持多种协议，包括OpenVPN，L2TP / IPsec，SSTP和SoftEther VPN协议。 SoftEther VPN具有高速性，可靠性和强大的安全性。
  4. StrongSwan： StrongSwan是一种开源的IPsec VPN解决方案，可用于远程访问，站点到站点连接和移动设备安全。它支持多种操作系统，包括Linux，Unix，Android，iOS等。 StrongSwan使用IPsec协议和IKEv2协议来提供安全性，具有高速性和稳定性。
  5. Tinc： Tinc是一种分布式的，加密的VPN解决方案，可用于安全地连接多个计算机。它支持多种操作系统，包括Linux，Windows，macOS等。 Tinc使用加密技术来提供安全性，并具有高度灵活性和可扩展性。

这些开源VPN应用都具有不同的特点和优势，用户可以根据自己的需求选择适合自己的应用。

VPN 工作原理

VPN的工作原理可以分为以下步骤：

  1. 加密数据：当用户使用VPN连接到Internet时，VPN客户端会自动对用户的数据进行加密处理，以保护数据的隐私性和安全性。加密后的数据会被传输到VPN服务器上。
  2. 建立VPN隧道：VPN客户端与VPN服务器之间通过Internet建立一个安全的通信通道，这个通道称为VPN隧道。在建立隧道时，VPN客户端和VPN服务器会协商一种加密协议，以确保数据传输的安全性。
  3. 解密数据：VPN服务器会接收到加密后的数据，然后使用相同的加密协议进行解密，以还原原始的数据。解密后的数据将在VPN服务器和目标服务器之间传输。
  4. 访问目标服务器：解密后的数据将通过VPN服务器访问目标服务器。VPN服务器在处理请求时，会将其标识为来自VPN客户端的请求，然后将数据传回VPN隧道，最终返回到VPN客户端。

总的来说，VPN的工作原理就是将用户的数据加密和解密，以确保用户的数据传输安全和隐私保护。通过VPN隧道，用户可以访问Internet上的资源，而无需担心数据被窃取或监视。同时，VPN还可以提供远程访问，保护数据和网络隐私等功能，使其成为一种非常有用的技术。

VPN 网络原理

VPN工作原理

应用程序发送的数据，从 OpenVPN TUN 接口 tun0 接收，先进行加密处理，再发给物理网卡 eth0 发出去。 对端的 OpenVPN 客户端从物理网卡 eth0 收到加密数据，通过 OpenVPN 进行解密处理之后，再经由 tun0 将数据转发到应用程序。 也就是说，OpenVPN 就像是一个工作在虚拟接口 tun0 与物理接口 eth0 之间的代理，从而实现在物理网络上构建一条加密隧道。

发送数据流程

VPN 发送数据流程

  • 发送机制如上图所示，红线是内网 IP，黑色线是加密过后的公网 IP 包。
  • 应用程序发送目的 IP 为 内网 IP 的数据包，到达虚拟网卡，转到字符设备文件（tun/tap设备），被 VPN 进程读取到 经过封包加密后，通过协议栈路由到网卡，最终通过公网网卡发送出去。

数据接受流程

VPN 数据接受流程

  • 接收机制如上图所示，黑线是公网 IP，红线是解密后的内网 IP 包。
  • VPN 进程监听的是公网 IP + 端口，数据包经过网卡到达协议栈，到达 VPN 进程，VPN 进程解密解包后，将数据通过 字符设备文件（tun/tap设备）发送给虚拟设备，再次经过协议栈的路由，最终将数据发到用户程序。

使用 tun 设备的目的

  • 为了把来自协议栈的数据包，先交给某个打开了/dev/net/tun字符设备的用户进程处理（这个用户进程通常是VPN进程）。然后它再把处理过后的数据包重新发回到协议栈中
OpenVPN