【问题标题】:Android firewall with VpnService带有 VpnService 的 Android 防火墙
【发布时间】:2013-12-12 19:34:57
【问题描述】:

我正在尝试使用 VpnService for BS 项目为 android 实现一个简单的防火墙。我选择 VpnService 是因为它将在非 root 设备上运行。它将记录连接并让您过滤连接。 (基于IP)

有一个应用程序这样做是可能的。

Google play app store

我做了一些研究,发现 VpnService 创建了一个 Tun 接口。而已。 (没有VPN实现只是一个隧道)它可以让你给这个接口一个地址并添加路由。它返回一个文件描述符。您可以读取传出包和写入传入包。

我创建了一个 VpnService 派生类并启动了服务。我可以使用 VpnService.Builder 类配置tun0。当我查看 mobiwol'sadb shell netcfg 的连接时,它会创建一个带有 10.2.3.4/32 地址的 tun0 接口。它将所有包裹路由到这个专用网络并发送到互联网。我也在尝试同样的方法。创建了一个地址为 10.0.0.2/32 的接口。添加了带有 addRoute 功能的路线。 0.0.0.0/0 所以据我所知,我可以从所有网络捕获所有包。 (我对这个主题还很陌生,还在学习。我在网上找到了一些片段,所以我不太确定。如果我错了,请纠正我。)

我在服务中创建了 2 个线程。一个从文件描述符中读取并使用受保护的套接字将其写入 127.0.0.1。 (我不确定我是否应该读/写 127.0.0.1。也许这就是问题所在。)

我分析了从文件描述符中读取的数据包。例如:

01000101    byte:69     //ipv4 20byte header
00000000    byte:0      //TOS
00000000    byte:0      //Total Length
00111100    byte:60     //Total Length
11111100    byte:-4     //ID
11011011    byte:-37    //ID
01000000    byte:64     //fragment
00000000    byte:0      //"
01000000    byte:64     //TTL
00000110    byte:6      //Protocol 6 -> TCP
01011110    byte:94     //Header checksum
11001111    byte:-49    //Header checksum
00001010    byte:10     //10.0.0.2
00000000    byte:0
00000000    byte:0
00000010    byte:2
10101101    byte:-83    //173.194.39.78 //google
00111110    byte:-62
00100111    byte:39
********    byte:78

10110100    byte:-76    // IP option
01100101    byte:101
00000001    byte:1
10111011    byte:-69
                //20byte IP haeder
01101101    byte:109
.       .       //40byte data (i couldnt parse TCP header, 
                    I think its not needed when I route this in IP layer)
.       .
.       .
00000110    byte:6

我没有在其余数据中找到任何其他 IP 标头。我认为 10.0.0.2 网络到本地网络(192.168.2.1)和互联网之间应该有一个封装。我不确定。

我真正的问题是我卡在传入的包线程上。我什么都读不了。没有反应。正如您在屏幕截图中看到的,没有传入数据:

screenshot

我正在尝试从用于写入 127.0.0.1 的同一个连接中读取数据,并使用受保护的套接字。

Android Tun 接口 (tun0) 互联网连接

所有包 10.0.0.2 127.0.0.1? 192.168.2.1 互联网?

我找不到任何关于 VpnService 的有用信息。 (ToyVPN 示例没用)我阅读了有关 Linux Tun/Tap 的文档,但它是关于主机和远程之间的隧道的。我希望主机和远程在同一设备上。不像隧道。

我该怎么做?

编辑:请求的代码。它处于非常早期的阶段。正如我之前提到的,它是一个 VpnService 派生类。在服务线程中创建了 2 个线程(读取和写入)。

package com.git.firewall;

public class GITVpnService extends VpnService implements Handler.Callback, Runnable {
    private static final String TAG = "GITVpnService";

    private String mServerAddress = "127.0.0.1";
    private int mServerPort = 55555;
    private PendingIntent mConfigureIntent;

    private Handler mHandler;
    private Thread mThread;

    private ParcelFileDescriptor mInterface;

    @Override
    public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {
        // The handler is only used to show messages.
        if (mHandler == null) {
            mHandler = new Handler(this);
        }

        // Stop the previous session by interrupting the thread.
        if (mThread != null) {
            mThread.interrupt();
        }
        // Start a new session by creating a new thread.
        mThread = new Thread(this, "VpnThread");
        mThread.start();
        return START_STICKY;
    }

    @Override
    public void onDestroy() {
        if (mThread != null) {
            mThread.interrupt();
        }
    }

    @Override
    public boolean handleMessage(Message message) {
        if (message != null) {
            Toast.makeText(this, (String)message.obj, Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }
        return true;
    }

    @Override
    public synchronized void run() {
        try {
            Log.i(TAG, "Starting");
            InetSocketAddress server = new InetSocketAddress(
                    mServerAddress, mServerPort);

            run(server);

              } catch (Exception e) {
            Log.e(TAG, "Got " + e.toString());
            try {
                mInterface.close();
            } catch (Exception e2) {
                // ignore
            }
            Message msgObj = mHandler.obtainMessage();
            msgObj.obj = "Disconnected";
            mHandler.sendMessage(msgObj);

        } finally {

        }
    }

    DatagramChannel mTunnel = null;


    private boolean run(InetSocketAddress server) throws Exception {
        boolean connected = false;

        android.os.Debug.waitForDebugger();

        // Create a DatagramChannel as the VPN tunnel.
        mTunnel = DatagramChannel.open();

        // Protect the tunnel before connecting to avoid loopback.
        if (!protect(mTunnel.socket())) {
            throw new IllegalStateException("Cannot protect the tunnel");
        }

        // Connect to the server.
        mTunnel.connect(server);

        // For simplicity, we use the same thread for both reading and
        // writing. Here we put the tunnel into non-blocking mode.
        mTunnel.configureBlocking(false);

        // Authenticate and configure the virtual network interface.
        handshake();

        // Now we are connected. Set the flag and show the message.
        connected = true;
        Message msgObj = mHandler.obtainMessage();
        msgObj.obj = "Connected";
        mHandler.sendMessage(msgObj);

        new Thread ()
        {
            public void run ()
                {
                    // Packets to be sent are queued in this input stream.
                    FileInputStream in = new FileInputStream(mInterface.getFileDescriptor());
                    // Allocate the buffer for a single packet.
                    ByteBuffer packet = ByteBuffer.allocate(32767);
                    int length;
                    try
                    {
                        while (true)
                        {
                            while ((length = in.read(packet.array())) > 0) {
                                    // Write the outgoing packet to the tunnel.
                                    packet.limit(length);
                                    debugPacket(packet);    // Packet size, Protocol, source, destination
                                    mTunnel.write(packet);
                                    packet.clear();

                                }
                            }
                    }
                    catch (IOException e)
                    {
                            e.printStackTrace();
                    }

            }
        }.start();

        new Thread ()
        {

            public void run ()
            {
                    DatagramChannel tunnel = mTunnel;
                    // Allocate the buffer for a single packet.
                    ByteBuffer packet = ByteBuffer.allocate(8096);
                    // Packets received need to be written to this output stream.
                    FileOutputStream out = new FileOutputStream(mInterface.getFileDescriptor());

                    while (true)
                    {
                        try
                        {
                            // Read the incoming packet from the tunnel.
                            int length;
                            while ((length = tunnel.read(packet)) > 0)
                            {
                                    // Write the incoming packet to the output stream.
                                out.write(packet.array(), 0, length);

                                packet.clear();

                            }
                        }
                        catch (IOException ioe)
                        {
                                ioe.printStackTrace();
                        }
                    }
            }
        }.start();

        return connected;
    }

    private void handshake() throws Exception {

        if (mInterface == null)
        {
            Builder builder = new Builder();

            builder.setMtu(1500);
            builder.addAddress("10.0.0.2",32);
            builder.addRoute("0.0.0.0", 0);
            //builder.addRoute("192.168.2.0",24);
            //builder.addDnsServer("8.8.8.8");

            // Close the old interface since the parameters have been changed.
            try {
                mInterface.close();
            } catch (Exception e) {
                // ignore
            }


            // Create a new interface using the builder and save the parameters.
            mInterface = builder.setSession("GIT VPN")
                    .setConfigureIntent(mConfigureIntent)
                    .establish();
        }
    }

    private void debugPacket(ByteBuffer packet)
    {
        /*
        for(int i = 0; i < length; ++i)
        {
            byte buffer = packet.get();

            Log.d(TAG, "byte:"+buffer);
        }*/



        int buffer = packet.get();
        int version;
        int headerlength;
        version = buffer >> 4;
        headerlength = buffer & 0x0F;
        headerlength *= 4;
        Log.d(TAG, "IP Version:"+version);
        Log.d(TAG, "Header Length:"+headerlength);

        String status = "";
        status += "Header Length:"+headerlength;

        buffer = packet.get();      //DSCP + EN
        buffer = packet.getChar();  //Total Length

        Log.d(TAG, "Total Length:"+buffer);

        buffer = packet.getChar();  //Identification
        buffer = packet.getChar();  //Flags + Fragment Offset
        buffer = packet.get();      //Time to Live
        buffer = packet.get();      //Protocol

        Log.d(TAG, "Protocol:"+buffer);

        status += "  Protocol:"+buffer;

        buffer = packet.getChar();  //Header checksum

        String sourceIP  = "";
        buffer = packet.get();  //Source IP 1st Octet
        sourceIP += buffer;
        sourceIP += ".";

        buffer = packet.get();  //Source IP 2nd Octet
        sourceIP += buffer;
        sourceIP += ".";

        buffer = packet.get();  //Source IP 3rd Octet
        sourceIP += buffer;
        sourceIP += ".";

        buffer = packet.get();  //Source IP 4th Octet
        sourceIP += buffer;

        Log.d(TAG, "Source IP:"+sourceIP);

        status += "   Source IP:"+sourceIP;

        String destIP  = "";
        buffer = packet.get();  //Destination IP 1st Octet
        destIP += buffer;
        destIP += ".";

        buffer = packet.get();  //Destination IP 2nd Octet
        destIP += buffer;
        destIP += ".";

        buffer = packet.get();  //Destination IP 3rd Octet
        destIP += buffer;
        destIP += ".";

        buffer = packet.get();  //Destination IP 4th Octet
        destIP += buffer;

        Log.d(TAG, "Destination IP:"+destIP);

        status += "   Destination IP:"+destIP;
        /*
        msgObj = mHandler.obtainMessage();
        msgObj.obj = status;
        mHandler.sendMessage(msgObj);
        */

        //Log.d(TAG, "version:"+packet.getInt());
        //Log.d(TAG, "version:"+packet.getInt());
        //Log.d(TAG, "version:"+packet.getInt());

    }

}

【问题讨论】:

  • 欢迎来到 Stackoverflow。好详尽的问题。请向我们展示您迄今为止在编码方面所做的尝试。
  • 我发布了代码。我尝试了不同的服务器地址、路由、tun 接口地址。我尝试在单线程中读写。变化不大。我想我需要更多的网络知识。 (如何在 internet-tun/tap 之间路由)
  • Android没有TAP接口。我想用水龙头桥接 wlan0,但它不可能。
  • 嗨 Fatihdrumus,我也想创建一个带有 vpnservice 的防火墙。不知道你的问题解决了吗?
  • @fatihdurmus 你解决了吗?请发布解决方案

标签: java android networking packet-capture tun


【解决方案1】:

A similar question was asked a few months ago,虽然那里的答案不是很有见地,但接受的答案中的 cmets 对可能出现的问题提供了一些见解。

您应该记住您的逻辑位于the OSI model 中的哪一层:

  • VpnService的传入和传出流在网络层;正如您在问题中描述的那样,您正在接收(并且应该反过来传输)原始 IP 数据包。

    在您的示例字节流中,您可以看到传入的字节流是 IPv4 数据报,因为前四位是 0100 (4)。有关 IPv4 的详细信息,请咨询this packet structure specification

  • 转发请求时,你在应用层;您应该分别使用 DatagramSocket 或 Socket 传输 UDP 或 TCP 有效负载的内容(即仅它们的数据,而不是标头本身)。

    请记住,这会跳过传输层,因为这些实现负责构建 UDP 标头(在 DatagramSocket 的情况下)以及 TCP 标头和选项(在 Socket 的情况下)。

您的应用程序本质上需要能够解释和构造 IPv4 和 IPv6 标头和选项,以及作为 IP 有效负载的 UDP 标头和 TCP 标头和选项。

【讨论】:

  • 我们将项目更改为 Linux 防火墙。 (基于 netfilter 钩子和 conntrack)但我可以说这是正确的答案。我现在不能尝试这个,但我会在学期假期作为爱好项目尝试。感谢您的帮助。
  • @Paul - 你的意思是我们需要剥离接收到的数据包的标头吗(在我们从 vpnservice.builder 获得的隧道 fd 中提取 Android VpnService 中的数据包数据.建立),添加一个带有修改后的发件人地址的新标头(收件人地址将是我们收到的数据包),然后发送出去。得到回复后,我们需要维护一个映射器并粘贴回旧的标头(与 from 和 to 互换),然后写回隧道套接字(我们从 VpnService.Builder.establish() 收到)?
  • @Suman 您不能简单地将标题粘贴回去,因为它包含有关正文大小的信息。你必须用正确的数据重建它。
  • 当你转发了一个请求并得到了回复,你怎么知道你必须把它发回给哪个客户端?您可以使用您转发的数据包中的 16 位标识符标志,这与您收到的数据包中的 ID 相同吗?
  • 我已经有一段时间没有使用这个了,@SimonLanghoff,但我相信识别规范仅用于重新组装片段。据我回忆,响应识别是独立的。如果我没记错的话,响应与请求关联的方式是通过端口号,但我可能错了。
【解决方案2】:

也许最好寻找像OpenVpn 这样的开源项目。它适用于 API 级别 14+(冰淇淋三明治),无需 Root 访问权限。

【讨论】:

  • 我做了,但他们的代码是关于 VPN 客户端-服务器数据包发送的。我猜路由到互联网是在服务器端。
  • 如您所知,我们在伊朗通过 android 中的此程序进行过滤。它不仅与数据包发送有关。
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