VpnService实现vpn初步连接

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发布时间：2019-08-06

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技术：android

运行环境：androidstudio

概述

在android4.0以后，出现了一个VpnService类，字面上理解的话，似乎和Vpn有那么点关系，那么今天我们就来具体了解下VpnService吧

详细

###前言
在android4.0以后，出现了一个VpnService类，字面上理解的话，似乎和Vpn有那么点关系，那么今天我们就来具体了解下VpnService吧

今天涉及的内容有：
1. VpnService是什么
2. 创建 VpnService 的步骤
3. VpnService 创建具体实施
4. 效果图

先来看看效果图吧：
vpn建立连接之前会有一个对话框提示，然后在未连接和断开的时候，顶部导航不会出现一个“钥匙”图标，但在连接的时候顶部会出现“钥匙”图标，具体效果图如下：

![](/contentImages/image/20190806/3aghc4z5kZhZA5r3ot5.gif)
####一. VpnService是什么
VPNService的作用实际上是拦截访问网络的数据，并给应用程序提供一个访问该网络数据报文的接口，而不是真实的实现了数据代理的功能，如果需要实现数据代理服务，拿到报文后还需要做一些其它的操作。本文主要介绍VPNService的使用。

####二. 创建 VpnService 的步骤
创建一个简单的VpnService需要以下几个步骤：

- 在android mainfast.xml中配置权限
- 写一个service继承VpnService
- 在mainfast中添加该service的注册
- 在MainActivity中启动service

####三. VpnService 创建具体实施
#####3.1 在android mainfast.xml中配置权限
创建vpn连接，需要在mainfast中增加对于app的系统权限，即在 androidMainfast.xml中需要添加以下权限：
```
<uses-permission android:name="android.permission.CONTROL_VPN"
        tools:ignore="ProtectedPermissions"/>
```
除此之外，还需要添加一些基本的网络权限：
```
    <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" />
    <uses-permission android:name="android.permission.CHANGE_WIFI_STATE" />
    <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_WIFI_STATE" />
    <uses-permission android:name="android.permission.CHANGE_NETWORK_STATE" />
    <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
```
#####3.2 写一个service继承VpnService
VpnService需要用到一个重要的类：ParcelFileDescriptor. 它的初始化需要用到Builder的协助，然后，我们可以在Builder中做一些vpn连接需要的基本皮配置，如下：
```
mParcelFileDescriptor  = builder.setSession("testapp")
                                .addAddress(IpUtil.getIPAddress(getApplicationContext()), 24)
                                .addDnsServer("8.8.8.8")
                                .addRoute("0.0.0.0", 0)
                                .setConfigureIntent(pendingIntent)
                                .establish();
```
VPNService中Builder类常用的方法如下：
```
builder.setMtu(int mut)//设置读写操作时最大缓存
       .setSession(String session)//设置该次服务名称，服务启动后可在手机设置界面查看
       .addAddress(String address, int port)//设置虚拟主机地址和端口
       .addRoute(String address, int port)//设置允许通过的路由
       .addDnsServer(String address)//添加域名服务器
       .addAllowedApplication(String name)//添加允许访问连接的程序
       .setConfigureIntent(PendingIntent intent);//设置配置启动项
```
然后，ParcelFileDescriptor调用以下方法：
```
public ParcelFileDescriptor establish()
```
创建VPN连接并返回包文件描述符
其中还可以通过ParcelFileDescriptor获得io流:
```
//开启线程从vpnInterface.getFileDescriptor中读取数据包，进行处理
    FileChannel vpnInput = new FileInputStream(vpnFileDescriptor).getChannel();
    FileChannel vpnOutput = new FileOutputStream(vpnFileDescriptor).getChannel();
    vpnInput.read(bufferToNetwork);
    vpnOutput.write(bufferFromNetwork);
```
在进行vpn连接的时候，需要对vpn建立的socket进行保护：
```
protect (DatagramSocket socket);
```
结束vpn连接的时候，需要调用VpnService的onRevoke()方法。我已经将这一连串操作封装到MyVpnService中，具体代码大家可以看demo中。
#####3.3 在mainfast中添加该service的注册
在androidmainfst中注册vpnService与一般的service注册稍有不同，需要添加vpn声明，则MyVpnService在androidmainfst中注册如下：
```
        <service
            android:name="com.example.function.MyVpnService"
            android:permission="android.permission.BIND_VPN_SERVICE" >
            <intent-filter>
                <action android:name="android.net.VpnService" />
            </intent-filter>
        </service>
```
#####3.4 在MainActivity中启动service
在MainActivity中启动MyVpnService的流程是先通过VpnService.prepare(Context context);获取一个intent，然后通过intent的回调去启动MyVpnService。具体MainActivity中调用代码如下:
```
package com.example.testdemo;

import android.content.Intent;
import android.net.VpnService;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.TextView;
import androidx.annotation.Nullable;
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import com.example.function.MyVpnService;
import com.example.function.IpUtil;
import com.util.LogUtil;
import java.net.NetworkInterface;
import java.util.Collections;
import java.util.Enumeration;

public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {

private TextView mTvText;
    private Button mBtnConfirm;
    private Button mBtnTest;
    private Button mBtnThree;

@Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

initData();
        setListener();
    }

private void initData() {
        mTvText = findViewById(R.id.tv_text);
        mBtnConfirm = findViewById(R.id.btn_confirm);
        mBtnTest = findViewById(R.id.btn_test);
        mBtnThree = findViewById(R.id.btn_three);

mBtnConfirm.setText("连接");
        mBtnTest.setText("vpn状态");
        mBtnThree.setText("断开");

}

private void setListener() {
        mBtnConfirm.setOnClickListener(this);
        mBtnTest.setOnClickListener(this);
        mBtnThree.setOnClickListener(this);
    }

@Override
    public void onClick(View v) {
        switch (v.getId()) {
            case R.id.btn_confirm:
                Intent intent = VpnService.prepare(MainActivity.this);
                if (intent != null) {
                    startActivityForResult(intent, 0);
                } else {
                    onActivityResult(0, RESULT_OK, null);
                }
                break;
            case R.id.btn_test:
                boolean isConnected=isVpnUsed();
                String ip=IpUtil.getIPAddress(MainActivity.this);
                mTvText.setText("vpn连接状态: "+isConnected+"  连接ip: "+ip);
                break;
            case R.id.btn_three:
                //关闭vpn连接
                Intent intentStop = new Intent(this, MyVpnService.class);
                intentStop.putExtra(MyVpnService.VPN_TAG, MyVpnService.VPN_STOP);
                startService(intentStop);
                break;
            default:
                break;
        }
    }

@Override
    protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, @Nullable Intent data) {
        super.onActivityResult(requestCode, resultCode, data);
        if (resultCode == RESULT_OK) {
            Intent intentStart = new Intent(this, MyVpnService.class);
            intentStart.putExtra(MyVpnService.VPN_TAG, MyVpnService.VPN_START);
            startService(intentStart);
        }
    }
}
```
此处涉及到两个方法，一个是获取连接ip的方法IpUtil.getIPAddress(MainActivity.this)，另一个是isVpnUsed()，用于判断vpn是否已经连接。
###四. 效果图
vpn建立连接之前会有一个对话框提示，然后在未连接和断开的时候，顶部导航不会出现一个“钥匙”图标，但在连接的时候顶部会出现“钥匙”图标，具体效果图如下：

![](/contentImages/image/20190806/3aghc4z5kZhZA5r3ot5.gif)

项目结构图如下：
![](/contentImages/image/20190806/bcjJy54f7QS8iVWNCpz.png)

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