Написание своего VPN на C++

Описание товара

Следующий проект можно считать учебным при этом прошу Вас относиться к нему серьёзно с учётом всех необходимых нюансов. Будем писать свой VPN протокол на C++. понятно что готовых решений предлагать не нужно(а почему, поняли? на всякий случай отвечу - потому что будем в частности разбираться как устроен VPN изнутри и поэтому пишем свой). В качестве сервера используем CentOs 7, в качестве клиента Windows 10/11. Можно писать как сервер работающий с стандартными VPN клиентами Windows 10/11 так и свой софт клиента, требующий запуска/установки на Windows. Для начала давайте разберёмся с списком протоколов, для которых будем писать софт VPN и общую информацию к подходу/подходам, который может быть применён при программировании.

Отличный подход! Разработка собственного VPN-протокола — это серьёзная задача, которая требует глубокого понимания сетевых технологий, криптографии и системного программирования. Давайте разберёмся с ключевыми аспектами.

1. Выбор протокола передачи данных

VPN может работать на разных уровнях сетевой модели OSI. Основные варианты:

1.1. Уровень приложения (L7) Примеры: OpenVPN (SSL/TLS), WireGuard (UDP + Noise Protocol), L2TP/IPsec. Плюсы: Гибкость, работа поверх TCP/UDP, обход NAT. Минусы: Зависит от стека TCP/IP, возможны задержки. 1.2. Уровень IP (L3) Пример: IPsec (AH/ESP). Плюсы: Прозрачность для приложений, высокая производительность. Минусы: Сложность настройки, проблемы с NAT. 1.3. Уровень канала данных (L2) Пример: PPTP, L2TP. Плюсы: Эмуляция локальной сети (можно передавать Ethernet-фреймы). Минусы: Большие накладные расходы. Рекомендация: Начните с L3/L4 (UDP/TCP + шифрование), так как это проще для понимания и реализации, чем IPsec, но даёт достаточную гибкость. 2. Криптография и безопасность VPN должен обеспечивать: Конфиденциальность (шифрование). Целостность (защита от подмены пакетов). Аутентификацию (проверка сервера и клиента). 2.1. Алгоритмы шифрования Симметричные (для шифрования трафика): AES-256-GCM, ChaCha20-Poly1305 (быстрее на CPU без AES-NI). Асимметричные (для обмена ключами): RSA-2048/4096, ECDH (P-256, P-384). Хеширование: SHA-256/512, BLAKE2. 2.2. Обмен ключами Полноценный handshake (как в TLS): Клиент и сервер обмениваются ключами перед началом работы. Статический ключ (как в ранних версиях WireGuard): Проще, но менее безопасно. Рекомендация: Используйте ECDH + AES-GCM для баланса между безопасностью и скоростью. 3. Транспортный протокол TCP: Надёжность, но возможны задержки из-за ретрансмитов. UDP: Быстрее, но требует обработки потерь пакетов на уровне приложения. Рекомендация: Начните с UDP (как WireGuard), так как это упрощает разработку (не нужно бороться с TCP-over-TCP). 4. Архитектура VPN 4.1. Сервер (CentOS 7) Должен: Слушать входящие подключения (например, на UDP-порту 1194). Управлять туннелированием (TUN/TAP-интерфейс). Шифровать/дешифровать трафик. Маршрутизировать пакеты между клиентами и интернетом. 4.2. Клиент (Windows 10/11) Должен: Устанавливать соединение с сервером. Создавать виртуальный интерфейс (TAP-Windows для L2, Wintun для L3). Перехватывать трафик и направлять его в VPN-туннель. 5. Реализация 5.1. Сервер (C++ на CentOS 7) Используйте libsodium для криптографии. Для работы с TUN/TAP — raw sockets или Boost.Asio. Для работы с UDP — sys/socket.h или asio::udp. 5.2. Клиент (C++ на Windows) Для TUN/TAP: Wintun (лучше, чем OpenVPN TAP) или TAP-Windows. Для сетевого взаимодействия — WinSock2. Для криптографии — libsodium или CryptoAPI. 6. Примерный алгоритм работы Клиент подключается к серверу (UDP-пакет с публичным ключом). Сервер отвечает своим публичным ключом. Обе стороны вычисляют общий секрет (ECDH). Начинается обмен данными: Каждый пакет шифруется AES-GCM. Добавляется nonce для защиты от повторов. Трафик направляется через TUN/TAP-интерфейс. 7. Что дальше? Если согласны с подходом, можем: Начать с проектирования протокола (формат пакетов, handshake). Написать серверную часть (CentOS). Написать клиентскую часть (Windows). Протестировать туннелирование и шифрование. Готовы продолжить? Если да, уточните, с какой части начать. This response is AI-generated, for reference only. Давайте ещё подробно разберём механизмы захвата трафика на стороне клиента. То-есть механизмы как создания виртуальных сетевых интерфейсов на Windows так и захват трафика без таковых(варианты создания соединений через стандартные механизмы VPN Windows можно не рассматривать, так как понятно что такие механизмы при подключении создают сетевой интерфейс). И приведите пожалуйста пример кода на C++, например для захвата TCP трафика и возврата ответа приложению источнику(можно рассмотреть и вариант передачи информации VPN-серверу, если предложите не большой по объёму вариант кода) Хорошо, разберём механизмы захвата трафика на Windows без использования встроенных VPN-интерфейсов (т.е. без автоматического создания TAP-адаптеров, как в OpenVPN). Рассмотрим два подхода: Перехват трафика через RAW-сокеты (работает только с правами администратора). Перехват через пользовательский TUN/TAP-драйвер (например, Wintun). 1. Перехват трафика через RAW-сокеты (L3) Этот метод позволяет перехватывать IP-пакеты до их отправки в сеть. Особенности: Требует административных прав. Работает на сетевом уровне (L3). Можно фильтровать пакеты по IP/портам. Не подходит для HTTPS (так как перехватывается уже зашифрованный трафик). Пример кода (C++): cpp #include #include #include #include #pragma comment(lib, "ws2_32.lib") int main() { // Инициализация Winsock WSADATA wsaData; if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0) { std::cerr << "WSAStartup failed\n"; return 1; } // Создание RAW-сокета для IPv4 SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_IP); if (sock == INVALID_SOCKET) { std::cerr << "socket() failed: " << WSAGetLastError() << "\n"; WSACleanup(); return 1; } // Указываем локальный адрес (для привязки) sockaddr_in localAddr; localAddr.sin_family = AF_INET; localAddr.sin_port = htons(0); // 0 = любой порт localAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.100"); // Ваш локальный IP // Привязываем сокет if (bind(sock, (sockaddr*)&localAddr, sizeof(localAddr)) == SOCKET_ERROR) { std::cerr << "bind() failed: " << WSAGetLastError() << "\n"; closesocket(sock); WSACleanup(); return 1; } // Включаем режим приёма всех пакетов (promiscuous mode) DWORD flag = 1; if (ioctlsocket(sock, SIO_RCVALL, &flag) == SOCKET_ERROR) { std::cerr << "ioctlsocket() failed: " << WSAGetLastError() << "\n"; closesocket(sock); WSACleanup(); return 1; } // Буфер для пакета (максимальный размер IP-пакета) std::vector buffer(65536); while (true) { // Чтение пакета int bytesRead = recv(sock, buffer.data(), buffer.size(), 0); if (bytesRead == SOCKET_ERROR) { std::cerr << "recv() failed: " << WSAGetLastError() << "\n"; break; } // Здесь можно проанализировать пакет и отправить его на VPN-сервер std::cout << "Received packet (" << bytesRead << " bytes)\n"; } closesocket(sock); WSACleanup(); return 0; } Недостатки RAW-сокетов: Нельзя легко подменить трафик (ответы должны идти через тот же RAW-сокет). Windows ограничивает RAW-сокеты (нужны права администратора). 2. Перехват через TUN/TAP-драйвер (Wintun) Wintun — это легковесный TUN-драйвер от разработчиков WireGuard. Он позволяет создавать виртуальные сетевые интерфейсы и перехватывать L3-трафик. Установка Wintun: Скачайте wintun.dll с официального сайта. Подключите заголовочные файлы (wintun.h). Пример кода (C++): cpp #include #include #include #pragma comment(lib, "wintun.lib") int main() { // Загрузка Wintun HMODULE wintun = LoadLibraryExW(L"wintun.dll", NULL, LOAD_LIBRARY_SEARCH_APPLICATION_DIR); if (!wintun) { std::cerr << "Failed to load wintun.dll\n"; return 1; } // Создание адаптера WINTUN_ADAPTER_HANDLE adapter = WintunCreateAdapter( L"MyVPN", // Имя адаптера L"Wintun", // Тип адаптера nullptr // GUID (можно оставить NULL) ); if (!adapter) { std::cerr << "Failed to create adapter\n"; FreeLibrary(wintun); return 1; } // Создание сессии WINTUN_SESSION_HANDLE session = WintunStartSession(adapter, 0x400000); // 4 МБ буфер if (!session) { std::cerr << "Failed to start session\n"; WintunCloseAdapter(adapter); FreeLibrary(wintun); return 1; } // Чтение пакетов из адаптера while (true) { DWORD packetSize; BYTE *packet = WintunReceivePacket(session, &packetSize); if (!packet) { Sleep(1); // Нет данных, ждём continue; } // Здесь можно отправить пакет на VPN-сервер std::cout << "Received packet (" << packetSize << " bytes)\n"; // Освобождаем пакет WintunReleaseReceivePacket(session, packet); } // Очистка WintunEndSession(session); WintunCloseAdapter(adapter); FreeLibrary(wintun); return 0; } Как это работает? Создаётся виртуальный сетевой интерфейс (MyVPN). Трафик, направленный в этот интерфейс, попадает в программу через WintunReceivePacket. Программа может шифровать пакеты и отправлять их на VPN-сервер. Плюсы Wintun: Легковесный (в отличие от TAP-Windows). Поддержка Windows 10/11. Можно настроить маршрутизацию (например, отправлять весь трафик через VPN). 3. Перехват TCP-трафика и ответ приложению Если нужно перехватывать TCP-соединения и возвращать ответы, можно использовать прокси-подход: Пример простого TCP-прокси (C++):

C++

    
#include <winsock2.h>
#include <ws2tcpip.h>
#include <iostream>
      
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
      
void handleClient(SOCKET clientSocket) {
    char buffer[4096];
    int bytesRead = recv(clientSocket, buffer, sizeof(buffer), 0);
    if (bytesRead > 0) {
        // Здесь можно отправить данные на VPN-сервер
        std::cout << "Received data: " << std::string(buffer, bytesRead) << "\n";
      
        // Отправляем "фейковый" ответ
        const char *response = "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Length: 12\r\n\r\nHello, VPN!";
        send(clientSocket, response, strlen(response), 0);
    }
    closesocket(clientSocket);
}
      
int main() {
    WSADATA wsaData;
    WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
      
    SOCKET proxySocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    sockaddr_in addr;
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    addr.sin_port = htons(8888);  // Порт прокси
      
    bind(proxySocket, (sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
    listen(proxySocket, 5);
      
    while (true) {
        SOCKET clientSocket = accept(proxySocket, nullptr, nullptr);
        if (clientSocket != INVALID_SOCKET) {
            handleClient(clientSocket);
        }
    }
      
    closesocket(proxySocket);
    WSACleanup();
    return 0;
}

  

Как это использовать? Настройте браузер/приложение на использование SOCKS5 или HTTP-прокси (127.0.0.1:8888). Программа будет перехватывать запросы и отправлять их на VPN-сервер. Вывод RAW-сокеты — подходят для анализа трафика, но сложны для полного VPN. Wintun — лучший вариант для создания VPN-клиента (аналог TUN/TAP). Прокси-сервер — альтернатива, если не хочется работать с драйверами. Какой подход вас интересует больше? Могу подробнее разобрать любой из них.

Другие товары

Вы так же можете прочитать следующие статьи:

• Гобелен "Музей промышленности и искусства в городе Иваново. Наследие Д.Г. Бурылина"
• Гобелен "Грандиозные пирамиды Гизы"
• 10
• Глубокий анализ Samsung 9100 Pro: новый король PCIe 5.0 SSD или осторожная эволюция?
• Расширение Firefox передача информации о странице в случаи если для неё применяется проксирование
• Гобелен "Франция. Прованс. Лавандовое поле под солнцем"
• Сервис для разработки приложений для Android с необходимостью знания только HTML(+ CSS) и javaScript
• Гобелен «Мексика. Пирамиды Теотиуакан»
• Гобелен "Ярмарочная площадь, в городе Фурманов", Ивановская область
• 11
• Гобелен "Церковь Ильи Пророка. Шедевр Ярославской архитектуры"
• Чем «видящий» отличается от «шамана» или «мистика» в других традициях?
• Гобелен «Нью-Йорк. Вид на Бруклинский мост и Манхэттен»
• Гобелен "Шотландские высокогорья: Озеро Лох-Несс и мистическая природа"
• Как «остановить внутренний диалог» без использования психотропных веществ?
• 5
• Можно ли вычистить базу данных модели ollama deepseek-r1:32b от не используемых тематик и этим увеличить производительность и уменьшить объём базы данных
• Гобелен «Тадж-Махал. Утренний свет над рекой Ямуна»
• Гобелен «Италия. Амальфитанское побережье»
• Гобелен "Замок Нойшванштайн: Утренний свет в Альпах"