從SimpleChat分析VPN技術(shù)

　　SimpleVPN寫好了以后，感覺(jué)比較簡(jiǎn)單，我覺(jué)得只有簡(jiǎn)單的東西才經(jīng)得起折騰，才能全民折騰，所以說(shuō)SimpleVPN還不夠簡(jiǎn)單，本文來(lái)一個(gè)更加簡(jiǎn)單的——展示一個(gè)超級(jí)簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)聊天程序，而且還帶簡(jiǎn)單加密。順便，我們?cè)賮?lái)看下，到底什么是VPN以及怎樣實(shí)現(xiàn)它。

　　QQ如今才剛剛行過(guò)成年之禮，典型的90后00前，卻早已到了后浪把前浪拍到岸邊的砍兒，果不其然，被10后的微信給逆襲了。好在都是騰訊的，這就把競(jìng)爭(zhēng)收斂到了公司內(nèi)部，不然這將意味著一個(gè)巨人的倒下，太可怕了。多年前，很多人逆向過(guò)QQ的協(xié)議，然后做了各種各樣的第三方客戶端，這在騰訊看來(lái)是在搞根據(jù)地?fù)岋埻?，這是無(wú)法接受的，所以加強(qiáng)了各種安全措施，讓你第三方無(wú)法接入這個(gè)私有化的QQ系統(tǒng)。此后，第三方的QQ軟件漸漸消失了，只剩下了“騰訊QQ”。不過(guò)，在我看來(lái)，騰訊封閉QQ協(xié)議不見(jiàn)得是件好事，你能指望一個(gè)QQ終端能做出什么大動(dòng)作呢？充其量騰訊QQ是一個(gè)非常棒的產(chǎn)品，但是微信出來(lái)之后呢？如果微信不是T家的呢。。.所以說(shuō)啊，讓所有人都接受T家的通訊協(xié)議才是真正的霸道，從業(yè)務(wù)側(cè)不一定是這般，至少?gòu)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>網(wǎng)絡(luò)側(cè)看是這樣的。這樣一來(lái)，即便哪天阿里做出了新的社交產(chǎn)品，還是“基于騰訊的XXX協(xié)議，兼容QQv.。版本，兼容微信v.。。版本”，你看那些偉大的公司，很多都貢獻(xiàn)了一個(gè)協(xié)議或者規(guī)范，比如HTTP、HHTPS、SSL/TLS、Android……

　　除了QQ之外，還有一類軟件是我們熟悉的，那就是迅雷和電驢。不管是QQ，還是迅雷、電驢，它們的共同點(diǎn)都是在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)之上重新構(gòu)建了一個(gè)新的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，即P2P網(wǎng)絡(luò)。所謂的P2P網(wǎng)絡(luò)指的是網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)都是對(duì)等關(guān)系，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間，一個(gè)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間均可以對(duì)等通信。事實(shí)上，P2P根本就沒(méi)有什么神奇的，我們最底層的IP網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)P2P網(wǎng)絡(luò)，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都可以實(shí)現(xiàn)沒(méi)有主從關(guān)系的單播通信，而一個(gè)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間則可以用組播進(jìn)行通信，只是IP名稱早已有之，因此P2P就特指應(yīng)用層的組網(wǎng)模式了。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)，如果說(shuō)IP網(wǎng)絡(luò)是在各種互通的鏈路層之上構(gòu)建的一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的話，那么P2P網(wǎng)絡(luò)就是構(gòu)建于TCP/IP之上的對(duì)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)。至于說(shuō)這個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)上跑什么，那就取決于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建者的意愿了。

　　如果在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)上跑人與人之間互發(fā)的消息，那它就是個(gè)聊天軟件，比如QQ，微信這種，如果在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)上跑文件數(shù)據(jù)，那就是P2P下載，那它就是個(gè)P2P下載軟件，比如迅雷，電驢這種，類似的，如果在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)上跑IP數(shù)據(jù)報(bào)文或者以太幀，那它就是個(gè)Overlay技術(shù)，比如VXLAN、GRE這種，如果將以上這些Overlay數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，那它就是VPN。不管怎樣，名稱并不重要。

　　以上這些都不是本文的核心——本文的核心在于展示一下從VPN到聊天程序的過(guò)渡是多么簡(jiǎn)單。

　　在我之前的文章《假期跟我一起寫一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)VPN-SimpleVPN詳解》（http://blog.csdn.net/dog250/article/details/70945840）中，我展示了一個(gè)非常簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)VPN框架，本文中，我來(lái)將它改成一個(gè)非常簡(jiǎn)單的聊天程序。功能如下：

　　用戶登錄可以獲取在線用戶列表；

　　用戶登錄后可以通知其它在線用戶該用戶登錄；

　　登錄用戶可以隨時(shí)獲取在線用戶列表；

　　登錄用戶可以給指定在線用戶發(fā)送消息；

　　支持在線用戶間的群聊。

　　基本上，除了不支持留言，基本該有的都有了。我們來(lái)看下怎么改。

　　其實(shí)，TCP/IP任何層的對(duì)等通訊都是在“聊天”，只是類似社交軟件中的聊天是在人與人之間進(jìn)行的，而TCP/IP對(duì)等層“聊天”是協(xié)議與協(xié)議之間進(jìn)行的。協(xié)議與協(xié)議之間的聊天需要一個(gè)尋址的過(guò)程，不管是DNS，IP路由，ARP解析，MAC/端口查找。。.都是為了確認(rèn)并找到要把消息發(fā)給誰(shuí)。而人與人之間的聊天在發(fā)消息之前也要在頭腦中經(jīng)過(guò)一個(gè)類似的過(guò)程，也就是說(shuō)，當(dāng)你按下回車鍵的那一刻，你已經(jīng)很明確這條消息是發(fā)給誰(shuí)的了，這與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的對(duì)等通信完全不同，后者需要協(xié)議來(lái)完成尋址，而人則在自己的大腦中完成尋址過(guò)程，所以說(shuō)，改法很簡(jiǎn)單：

　　1. 添加消息的發(fā)送和接收

　　chat程序直接接收用戶的輸入，而不是從TAP中讀取以太幀，所以不需要tap_fd，改為con_fd了，其實(shí)就是console，因此需要將read_from_tap和write_to_tap改為

　　read_from_console和write_to_console：

　　2. 刪除尋址和學(xué)習(xí)機(jī)制

　　由于尋址已經(jīng)在人的大腦中完成，故不再需要尋址，因此去掉了以下的handler：

　　3. 增加在線用戶列表顯示功能

　　詳見(jiàn)1的用戶輸入解析。當(dāng)輸入list的時(shí)候，會(huì)顯示在線用戶。

　　現(xiàn)假設(shè)有ID為1，2，3的3個(gè)用戶登錄系統(tǒng)，用戶3輸入list時(shí)，以下是輸出：

　　ID:1 online

　　ID:2 online

　　然后同樣在用戶3的終端前輸入2:aaaaaaaaaaaaaaaa，那么用戶2的終端將顯示：

　　From 3:aaaaaaaaaaaaaaaa

　　也許你會(huì)覺(jué)得這不像個(gè)聊天程序，那是因?yàn)樗僖粋€(gè)漂亮的GUI，而我并不擅長(zhǎng)這個(gè)。

　　------------------------

　　此時(shí)應(yīng)該知道frame中sid，did這兩個(gè)ID的作用了，它可以用來(lái)支持群聊，就跟它在VPN中支持組播一樣。。.

　　關(guān)于這個(gè)的代碼，我已經(jīng)放進(jìn)了github的SimpleVPN那個(gè)目錄：https://github.com/marywangran/SimpleVPN/blob/master/SimpleChat.c

　　通過(guò)以上，我們可以看出，這類技術(shù)可以改頭換面叫做任何不同的名稱，關(guān)鍵還是看你怎么用它了。不管它叫VPN，管它叫chat，管它叫overlay吧，或者直接overlaychat。

　　其實(shí)，要什么VPN，如果你和你的QQ好友能把自己的QQ輸入輸出和本地的一個(gè)TAP網(wǎng)卡字符設(shè)備的輸入輸出對(duì)接起來(lái)，那大QQ就可以當(dāng)成是一個(gè)VPN客戶端，同樣的，如果你用迅雷，電驢什么的來(lái)對(duì)接一個(gè)虛擬網(wǎng)卡傳輸以太幀或者IP報(bào)文而不是傳輸文件，那么迅雷，電驢構(gòu)建出來(lái)的P2P網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)VPN網(wǎng)絡(luò)。

　　讓我們來(lái)暢想一下如何來(lái)應(yīng)景。在裝了QQ的Windows機(jī)器上，有一個(gè)文件，它是“C:/Tap.frame”，針對(duì)它的讀寫實(shí)際上就是在讀寫TAP虛擬網(wǎng)卡設(shè)備，這個(gè)用Windows驅(qū)動(dòng)非常容易辦到。此時(shí)，我們把這個(gè)文件用QQ傳送給好友，并且好友那邊也有一個(gè)這樣的文件，會(huì)怎樣？我們豈不是通過(guò)QQ搭建了一條隧道嗎？Overlay？嗯，是的，這叫做IP over QQ吧，或者Everything over APP？管它呢，名詞不重要！

　　這是分層模型給我們帶來(lái)的好處！只要你的IP報(bào)文或者以太幀在本地形成了，除了直接發(fā)送到網(wǎng)線上之外，還有別的運(yùn)輸方式，比如你可以用UDP將其送出，可以用一個(gè)新的IP，當(dāng)然這些都是常規(guī)的。本文中，我們看到，你還可以用QQ、迅雷、電驢之類的軟件將其送出，甚至，你可以用集裝箱將其送出，這就是IP over集裝箱技術(shù)。