VpnService 能否原样将三层的 IP 报文发出去？

[gam2046]

起

需要开发一款流量统计的软件（ Android ），于是乎就想到了 VpnService，天然适合。

但是呢，由于 VpnService 收到的是三层的 IP 报文，而我本身没有对于数据修改的需求，只是想简单的记录。

参考了一下部分开源软件的实现，各种代理类软件（比如 SS ），都是将收到的三层报文解析后，发向远程端。 当然这类软件需要修改数据内容。

而我现在不需要修改任何数据，只想单纯的统计发向每个服务端的数据量、时间等，并不关心数据内容。

问

由于 RawSocket 肯定没法用，设备不存在 root。Java 似乎本身也未提供能够工作在三层的网络通讯方式。

那么是否有什么尽可能简单的方法（或大佬的轮子），可以把三层报文转换成四层，发出去后，再返还给应用的方法？

这里还有一个疑问，由于 Java 中没有找到直接操作三层网络协议的方法，对于非 TCP/UDP 报文（例如 ICMP/IGMP 等），又如何实现直接出口呢？

[nondanee]

不需要修改的话好像挺简单的

我之前看 VPNservice 的 demo 都是 read 进来 write 回去就完了
参考 https://blog.csdn.net/jsqfengbao/article/details/52462125

demo 代码 Github 里有很多
https://github.com/search?q=vpnservice+FileOutputStream&type=Code

[realpg]

模拟个 null 0 接口出来
用 loopback
手动开阀下一跳丢进去

[realpg]

哦 没注意是 android 节点 请无视

[gam2046]

@nondanee #1，实际上并不是。VpnService.Builder#establish()返回的是 tun0 的句柄，因此 out 实际上应该写入的是返回给应用的响应内容，而把 in 都进来的直接 out 写回去，就变成了 echo 方法，这个请求根本就没有从真是的物理网卡出口。

你给的地址，我搜到过，中间的过程被三个点给一笔带过了....

// Read packets sending to this interface

int length = in.read(packet.array());

... // <- 我关心的恰恰是这里应该怎么做

// Write response packets back

out.write(packet.array(), 0, length);

[DioV]

没有办法，必须程序处理。
现在几个开源的就两种实现，一个是两次 NAT，还一种就是用用户态的 TCP/IP 栈

[ysc3839]

@gam2046 这段代码或许参考的是 Android 的 ToyVpn 示例代码 https://android.googlesource.com/platform/development/+/master/samples/ToyVpn/src/com/example/android/toyvpn/ToyVpnConnection.java#225
这个代码是把 IP 包直接通过 UDP 发给远程服务器。

许多开源软件的实现都是用 LwIP 解析 IP 包然后再处理的，可以参考一下 tun2socks。

[1423]

塞进 udp 就好了
https://github.com/mmaraya/port-mirroring/blob/master/README.md


TZSP

[allenforrest]

@gam2046 要先 vpnService.protect(socket) 一下，这样才能确保绑定物理设备发出去，否则还是 tun0，write 就又回去了。

[gam2046]

@DioV 二次 NAT，工程量毕竟大，相比较我更愿意接受用户态自己实现协议栈，但问题在于 Java 也好，NDK 也罢，在不取得 ROOT 权限的情况下，似乎都不能发起 TCP/UDP 以外的请求。那么我在用户态收到例如 ICMP 的请求，应该如何实现呢？


@ysc3839 #6
@1423 #7

感谢两位，我现在去了解一下 LwIP/tun2socks 等相关信息。稍后再来询问 /感谢两位。

[ysc3839]

@gam2046 应该是可以发 ICMP 的，不然哪来那么多 ping 的工具？

[gam2046]

@ysc3839 然而并不可以，NDK 创建 socket 直接失败（需要 root 权限），Java 没有提供相关方法，Java 只提供封装后的 UDP/TCP 相关类。网上的实现是调用 shell ping 然后读取 stdin

[ysc3839]

@gam2046 那调用 ping 为何不需要 root 权限呢？假如真的不需要，你也起个新进程来发送 ICMP 不就好了？

[wwqgtxx]

@ysc3839 因为 Ping 设置了 suid 呀，和 su/sudo 一样的原理

[ysc3839]

@wwqgtxx 我确认了一下，ping 并没有 suid 权限。
```
~$ which ping
/system/bin/ping
~$ stat /system/bin/ping
File: `/system/bin/ping'
Size: 69208 Blocks: 88 IO Blocks: 512 regular file
Device: fc00h/64512d Inode: 7235 Links: 1
Access: (755/-rwxr-xr-x) Uid: ( 0/ root) Gid: ( 2000/ shell)Access: 2009-01-01 00:00:00.000000000
Modify: 2009-01-01 00:00:00.000000000
Change: 2009-01-01 00:00:00.000000000
```

再者，即使系统自带的 ping 有 suid，Termux 这个软件用的可不是系统的 ping 而是自己的 ping，仍然是可以正常使用的。
```
$ which ping
/data/data/com.termux/files/usr/bin/ping
$ /data/data/com.termux/files/usr/bin/ping 192.168.1.1
PING 192.168.1.1 (192.168.1.1) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.1.1: icmp_seq=1 ttl=64 time=18.7 ms
^C --- 192.168.1.1 ping statistics ---
1 packets transmitted, 1 received, 0% packet loss, time 0ms
rtt min/avg/max/mdev = 18.752/18.752/18.752/0.000 ms
```

[gam2046]

@wwqgtxx #13
@ysc3839 #14 感谢。我翻阅了一下 aosp 的源码。

https://android.googlesource.com/platform/external/ping/+/27ca8cd5cb0891c8a15175b52c5c24253dea5b17/ping.c

结果....

我原本是这样写的 socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP)，毫无疑问返回了-1

然而 aosp 里 ping 是创建的

icmp_sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_ICMP); // 1

if (icmp_sock != -1)
using_ping_socket = 1;
else
icmp_sock = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP); // 2

嗯....显然在 1 处创建时一定成功的，如果 1 的地方失败，按理说 2 应该是一定创建失败的。

[wwqgtxx]

@gam2046 我记得一篇文章上写过，直接创建 SOCK_DGRAM 是可以成功的，不需要 root 权限，但是好像是拿不到完整的 ICMP 数据包，需要自己想办法构建，可以看一下这个
https://github.com/bgylde/PingForAndroid

[lkbert]

@gam2046 这个问题最后是咋解决的啊，我现在也遇到这个问题，现在在写一个 vpn 的 app 来模拟网络延迟，对 TCP 和 UDP 做了处理，但是对 ICMP 协议不知道咋处理，查遍所有资料基本都是对 ICMP 丢弃，应用层执行 shell ping 就会收不到链接，我尝试直接将 ICMP 包写入 ，如你之前所说的“VpnService.Builder#establish()返回的是 tun0 的句柄，因此 out 实际上应该写入的是返回给应用的响应内容”，就没有任何响应了 ，这个不知道该咋处理了

[gam2046]

@lkbert #17，如果 TCP/UDP 你已经处理完毕，那么你遇到关于 ICMP 情况可以参考 AOSP 相关的代码。

https://android.googlesource.com/platform/external/ping/+/27ca8cd5cb0891c8a15175b52c5c24253dea5b17/ping.c#121

Java 层并没有暴露除 TCP/UDP 以外的编程能力。

[lkbert]

@gam2046 嗯 ，现在是我用 jni 实现 native ICMP 了，但是 Echo Reply 怎么给回应用的 socket，不知道怎么整了。请教下，你那边有处理方案吗？

[CrazyBoyFeng]

@gam2046 #9
请问你最终实现报文转发了吗？
我搜了一圈，网上几乎都是 NAT 实现的。java 层似乎并不能实现用户态协议栈，因为不能发 raw 包，只能发 java 封装好的 tcp 和 udp 包。可以借助 jni 可以发 raw 包，但是如你所说，需要 root 。

[CrazyBoyFeng]

至于为什么 tun2socks 使用用户态协议栈 lwip，那是因为它把包发给 socks 服务器了，而不是传输修改了 header 的 tcp 和 udp 。jvm 上并不能修改包头并重新发送。如果能直接发的话，题目的要求（转发）将变得十分简单。
所以 jvm 要转发只有俩实现方案：
1. 本地起个 socks 服务器，tun2socks 转给 socks 服务器。socks 往外的连接要传给 android protect() 一下。
2. nat 实现。各自缓存一套 tcp 和 udp 的 natsession map 。收到来自 lan 的包，检查一下有没有 session，有的话直接取出来往 wan 传送 data 。没有的话建立一个 protect() wan 连接并存入 session map 。tcp 要处理握手和挥手，收到 lan 握手包建立外部连接，lan 挥手包关闭连接清除 session，如果是 wan 关闭连接则向 lan 发送挥手包。wan udp 连接设置个 timeout，超时自动关闭，关闭时清除 session 。

[9ttttttt]

@CrazyBoyFeng 请问 Android 上面只能发 TCP 和 UDP 包么？那如果我实现一个基于 VPNService 的 Android VPN 应用，是不是除了 TCP 和 UDP 包的其他数据包会被截断呢？想问一下可以对 IP 包里面有没有可以自定义的标志位或信息字段呢，我想基于 IP 包里面自定义的标志位或信息字段来在 Android 上实现是否向 VPN 发数据的判断，类似于 PAC 那种想法。谢谢大佬！

[CrazyBoyFeng]

@9ttttttt java 层无法建立除 tcp 和 udp 以外的通信。VPNService 可以收到 icmp 包，以字节数组的形式，但是无法在不 root 的情况下发出去，只能丢弃。
你的第二个问题，大概是想实现类似 iptables 这类的东西？ iptables 打标记的原理并不是修改数据包，而是建立数据表。而 java 层也不能改包，所以就不能发送自定义内容的数据包。

[jeesk]

问题解决了吗？ 这个恐怕需要创建一张网卡来操作？

[lysShub]

四年了，请问解决了吗？