Linux上的物理网卡与虚拟网络设备

Posted 2023-03-09

参考技术A 通过 ip link add 可以创建多种类型的虚拟网络设备，在 man ip link 中可以得知有以下类型的device:

Virtual Ethernet Port Aggregator。它是HP在虚拟化支持领域对抗Cisco的VN-Tag的技术。

解决了虚拟机之间网络通信的问题，特别是位于同一个宿主机内的虚拟机之间的网络通信问题。

VN-Tag在标准的协议头中增加了一个全新的字段，VEPA则是通过修改网卡驱动和交换机，通过发夹弯技术回注报文。

TUN是Linux系统里的虚拟网络设备，它的原理和使用在 Kernel Doc 和 Wiki 做了比较清楚的说明。

TUN设备模拟网络层设备(network layer)，处理三层报文，IP报文等，用于将报文注入到网络协议栈。

应用程序(app)可以从物理网卡上读写报文，经过处理后通过TUN回送，或者从TUN读取报文处理后经物理网卡送出。

创建:

创建之后，使用 ip addr 就会看见一个名为”tun-default”的虚拟网卡

可以对tun-default设置IP:

使用open/write等文件操作函数从fd中进行读取操作，就是在收取报文，向fd中写入数据，就是在发送报文。

TAP是Linux系统里的虚拟网络设备，它的原理和使用在 Kernel Doc 和 Wiki 做了比较清楚的说明。

不同于TUN的是，TAP设备模拟链路层设备(link layer)，处理二层报文，以太网帧等。

TAP设备的创建过程和TUN类似，在ioctl设置的时候，将类型设置为IFF_TAP即可。

TAP设备与TUN设备的区别在于:

有时我们可能需要一块物理网卡绑定多个 IP 以及多个 MAC 地址，虽然绑定多个 IP 很容易，但是这些 IP 会共享物理网卡的 MAC 地址，可能无法满足我们的设计需求，所以有了 MACVLAN 设备，其工作方式如下：

MACVLAN 会根据收到包的目的 MAC 地址判断这个包需要交给哪个虚拟网卡。单独使用 MACVLAN 好像毫无意义，但是配合之前介绍的 network namespace 使用，我们可以构建这样的网络：

采摘

创建一个基于eth0的名为macv1的macvlan网卡:

macvlan支持三种模式，bridge、vepa、private，在创建的时候设置“mode XXX”:

bridge模式，macvlan网卡和物理网卡直接可以互通，类似于接入到同一个bridge。

vepa模式下，两个macvlan网卡直接不能直接通信，必须通过外部的支持“发夹弯”交换机才能通信。

private模式下，macvlan发出的广播包（arp等）被丢弃，即使接入了支持“发夹弯”的交换机也不能发现其它macvlan网卡，除非手动设置mac。

MACVTAP 是对 MACVLAN的改进，把 MACVLAN 与 TAP 设备的特点综合一下，使用 MACVLAN 的方式收发数据包，但是收到的包不交给 network stack 处理，而是生成一个 /dev/tapX 文件，交给这个文件：

由于 MACVLAN 是工作在 MAC 层的，所以 MACVTAP 也只能工作在 MAC 层，不会有 MACVTUN 这样的设备。

ipvlan和macvlan的区别在于它在ip层进行流量分离而不是基于mac地址，同属于一块宿主以太网卡的所有ipvlan虚拟网卡的mac地址都是一样的。

[图片上传失败...(image-d98b6f-1597455459947)]

veth设备是成对创建的：

创建之后，执行 ip link 就可以看到新创建的veth设备：

注意veth设备前面的ID， 58: 和 59: ，一对veth设备的ID是相差1的，并且系统内全局唯一。可以通过ID找到一个veth设备的对端。

veth设备理解

Intermediate Functional Block device，连接 ifb 中做了很详细的介绍。