如何使用Android系统自带的VPN服务框架

Android从4.0开始(API LEVEL 15),自己带了一个帮助在设备上建立VPN连接的解决方案,且不需要root权限,本文将对其做一个简单的介绍。

一、基本原理

在介绍如何使用这些新增的API之前,先来说说其基本的原理。

Android设备上,如果已经使用了VpnService框架,建立起了一条从设备到远端的VPN链接,那么数据包在设备上大致经历了如下四个过程的转换:

1)应用程序使用socket,将相应的数据包发送到真实的网络设备上。一般移动设备只有无线网卡,因此是发送到真实的WiFi设备上;

2)Android系统通过iptables,使用NAT,将所有的数据包转发到TUN虚拟网络设备上去,端口是tun0;

3)VPN程序通过打开/dev/tun设备,并读取该设备上的数据,可以获得所有转发到TUN虚拟网络设备上的IP包。因为设备上的所有IP包都会被NAT转成原地址是tun0端口发送的,所以也就是说你的VPN程序可以获得进出该设备的几乎所有的数据(也有例外,不是全部,比如回环数据就无法获得);

4)VPN数据可以做一些处理,然后将处理过后的数据包,通过真实的网络设备发送出去。为了防止发送的数据包再被转到TUN虚拟网络设备上,VPN程序所使用的socket必须先被明确绑定到真实的网络设备上去。

二、代码实现

要实现Android设备上的VPN程序,一般需要分别实现一个继承自Activity类的带UI的客户程序和一个继承自VpnService类的服务程序。

申明权限

要想让你的VPN程序正常运行,首先必须要在AndroidManifest.xml中显式申明使用“android.permission.BIND_VPN_SERVICE”权限。

客户程序实现

客户程序一般要首先调用VpnService.prepare函数:

Intent intent = VpnService.prepare(this);if (intent != null) {startActivityForResult(intent, 0);} else {onActivityResult(0, RESULT_OK, null);}

目前Android只支持一条VPN连接,如果新的程序想建立一条VPN连接,必须先中断系统中当前存在的那个VPN连接。

同时,由于VPN程序的权利实在太大了,所以在正式建立之前,还要弹出一个对话框,让用户点头确认。

VpnService.prepare函数的目的,主要是用来检查当前系统中是不是已经存在一个VPN连接了,如果有了的话,是不是就是本程序创建的。

如果当前系统中没有VPN连接,或者存在的VPN连接不是本程序建立的,,则VpnService.prepare函数会返回一个intent。这个intent就是用来触发确认对话框的,程序会接着调用startActivityForResult将对话框弹出来等用户确认。如果用户确认了,则会关闭前面已经建立的VPN连接,并重置虚拟端口。该对话框返回的时候,会调用onActivityResult函数,并告之用户的选择。

如果当前系统中有VPN连接,并且这个连接就是本程序建立的,则函数会返回null,就不需要用户再确认了。因为用户在本程序第一次建立VPN连接的时候已经确认过了,就不要再重复确认了,直接手动调用onActivityResult函数就行了。

在onActivityResult函数中,处理相对简单:

protected void onActivityResult(int request, int result, Intent data) {if (result == RESULT_OK) {Intent intent = new Intent(this, MyVpnService.class);…startService(intent);}}

如果返回结果是OK的,也就是用户同意建立VPN连接,则将你写的,继承自VpnService类的服务启动起来就行了。

当然,你也可以通过intent传递一些别的参数。

服务程序实现

服务程序必须要继承自android.net.VpnService类:

public class MyVpnService extends VpnService …

VpnService类封装了建立VPN连接所必须的所有函数,后面会逐步用到。

建立链接的第一步是要用合适的参数,创建并初始化好tun0虚拟网络端口,这可以通过在VpnService类中的一个内部类Builder来做到:

Builder builder = new Builder();builder.setMtu(…);builder.addAddress(…);builder.addRoute(…);builder.addDnsServer(…);builder.addSearchDomain(…);builder.setSession(…);builder.setConfigureIntent(…);ParcelFileDescriptor interface = builder.establish();

可以看到,这里使用了标准的Builder设计模式。在正式建立(establish)虚拟网络接口之前,需要设置好几个参数,分别是:

1)MTU(Maximun Transmission Unit),即表示虚拟网络端口的最大传输单元,如果发送的包长度超过这个数字,则会被分包;

2)Address,即这个虚拟网络端口的IP地址;

3)Route,其实这里并不是用来修改Android设备上的路由表,而是用来改iptables的NAT表,只有匹配上的IP包,才会被转发到虚拟端口上去。如果是0.0.0.0/0的话,则会将所有的IP包都通过NAT转发到虚拟端口上去;

4)DNS Server,就是该端口的DNS服务器地址;

5)Search Domain,就是添加DNS域名的自动补齐。DNS服务器必须通过全域名进行搜索,但每次查找都输入全域名太麻烦了,可以通过配置域名的自动补齐规则予以简化;

6)Session,就是你要建立的VPN连接的名字,它将会在系统管理的与VPN连接相关的通知栏和对话框中显示出来;

7)Configure Intent,这个intent指向一个配置页面,用来配置VPN链接。它不是必须的,如果没设置的话,则系统弹出的VPN相关对话框中不会出现配置按钮。

最后调用Builder.establish函数,如果一切正常的话,tun0虚拟网络接口就建立完成了。并且,同时还会通过iptables命令,修改NAT表,将所有数据转发到tun0接口上。

世界会向那些有目标和远见的人让路(冯两努–香港着名推销商

如何使用Android系统自带的VPN服务框架

相关文章:

你感兴趣的文章:

标签云: