网卡
网卡分为很多类型，虚拟网卡，物理网卡等。
- 物理网卡
物理网卡需要通过网卡驱动在内核中注册后才能工作，它在内核网络协议栈和外界网络之间传递数据，用户可以为物理网卡配置网卡接口属性，比如IP地址，这些属性都配置在内核的网络协议栈中。内核也可以直接创建虚拟的网卡，只要为虚拟网卡提供网卡驱动程序，使其在内核中可以注册成为网卡设备，它就可以工作。
从Linux内核3.x版本开始，物理网卡和虚拟网卡是平等的设备，它们都会在注册时创建net_device数据结构来保存(物理或虚拟)设备信息。相比于物理网卡负责内核网络协议栈和外界网络之间的数据传输，虚拟网卡的两端则是内核网络协议栈和用户空间，它负责在内核网络协议栈和用户空间的程序之间传递数据：发送到虚拟网卡的数据来自于用户空间，然后被内核读取到网络协议栈中。内核写入虚拟网卡准备通过该网卡发送的数据，目的地是用户空间。
- 虚拟网卡
物理网卡是硬件网卡，它位于硬件层，虚拟网卡则可以看作是用户空间的网卡，就像用户空间的文件系统(fuse)一样。物理网卡和虚拟网卡唯一的不同点在于物理网卡本身的硬件功能：物理网卡以比特流的方式传输数据。也就是说，内核会公平对待物理网卡和虚拟网卡，物理网卡能做的配置，虚拟网卡也能做。比如可以为虚拟网卡接口配置IP地址、设置子网掩码，可以将虚拟网卡接入网桥等等。只有在数据流经物理网卡和虚拟网卡的那一刻，才会体现出它们的不同，即传输数据的方式不同：物理网卡以比特流的方式传输数据，虚拟网卡则直接在内存中拷贝数据(即，在内核之间和读写虚拟网卡的程序之间传输)。正因为虚拟网卡不具备物理网卡以比特流方式传输数据的硬件功能，所以，绝不可能通过虚拟网卡向外界发送数据，外界数据也不可能直接发送到虚拟网卡上。能够直接收发外界数据的，只能是物理设备。虽然虚拟网卡无法将数据传输到外界网络，但却可以将数据传输到本机的另一个网卡(虚拟网卡或物理网卡)或其它虚拟设备(如虚拟交换机)上。可以在用户空间运行一个可读写虚拟网卡的程序，该程序可将流经虚拟网卡的数据包进行处理，这个用户程序就像是物理网卡的硬件功能一样，可以收发数据(可将物理网卡的硬件功能看作是嵌入在网卡上的程序)，比如OpenVPN和VTun就是这样的工具。
Note：很多人会误解这样的用户空间程序，认为它们可以对数据进行封装。比如认为OpenVPN可以在数据包的基础上再封装一层隧道IP首部，但这种理解是错的。
用户空间的程序是无法对数据包做任何封装和解封操作的，所有的封装和解封都只能由内核的网络协议栈来完成。使用OpenVPN之所以可对数据再封装一层隧道IP层，是因为OpenVPN可以读取已经封装过一次IP首部的数据，并将包含ip首部的数据作为普通数据通过虚拟网卡再次传输给内核。因为内核接收到的是来自虚拟网卡的数据，所以内核会将其当作普通数据从头开始封装(从四层封装到二层封装)。当数据从网络协议栈流出时，就有了两层IP首部的封装。
- 物理网卡
一般来说，数据的起点和终点是用户程序，所以多数时候的数据需要在用户空间和内核空间(TCP/IP网络协议栈)再传输一次。
- 当用户进程的数据要发送出去时，数据从用户空间写入内核的网络协议栈，再从网络协议栈传输到网卡，最后发送出去。
- 当用户进程等待外界响应数据时，数据从网卡流入，传输至内核的网络协议栈，最后数据写入用户空间被用户进程读取。在次过程中内核和用户空间的数据传输由内核占用CPU来完成，内核和网卡之间的数据传输由网卡的DMA来完成。
用户空间和内核空间与标准TCP/IP协议栈对应关系：用户空间的程序是无法对数据包做任何封装和解封操作的，所有的封装和解封都只能由内核的网络协议栈来完成。
表示(7)层，应用(6)层，会话(5)层只是i编码，并没有内核参数进行封装，大致的封装如下
TCP/TUN
tap/tun 提供了一台主机内用户空间的数据传输机制。它虚拟了一套网络接口，这套接口和物理的接口无任何区别，可以配置 IP，可以路由流量，不同的是，它的流量只在主机内流通。作为网络设备，tap/tun 也需要配套相应的驱动程序才能工作。tap/tun 驱动程序包括两个部分，一个是字符设备驱动，一个是网卡驱动。这两部分驱动程序分工不太一样，字符驱动负责数据包在内核空间和用户空间的传送，网卡驱动负责数据包在 TCP/IP 网络协议栈上的传输和处理。tap/tun 有些许的不同，tun 只操作三层的 IP 包，而 tap 操作二层的以太网帧。在 Linux 中，用户空间和内核空间的数据传输有多种方式，字符设备就是其中的一种。tap/tun 通过驱动程序和一个与之关联的字符设备，来实现用户空间和内核空间的通信接口。在 Linux 内核 2.6.x 之后的版本中，tap/tun 对应的字符设备文件分别为：
- tap：/dev/tap0
- tun：/dev/net/tun
设备文件即充当了用户空间和内核空间通信的接口。当应用程序打开设备文件时，驱动程序就会创建并注册相应的虚拟设备接口，一般以 tunX 或 tapX 命名。当应用程序关闭文件时，驱动也会自动删除 tunX 和 tapX 设备，还会删除已经建立起来的路由等信息。tap/tun 设备文件就像一个管道，一端连接着用户空间，一端连接着内核空间。当用户程序向文件 /dev/net/tun 或/dev/tap0 写数据时，内核就可以从对应的 tunX 或 tapX 接口读到数据，反之，内核可以通过相反的方式向用户程序发送数据。
tap/tun 是 Linux 内核 2.4.x 版本之后实现的虚拟网络设备，不同于物理网卡靠硬件板卡实现，tap/tun 虚拟网卡完全由软件实现，功能和硬件实现完全没差别，它们都属于网络设备，都可配置 IP，都归 Linux 网络设备管理模块统一管理。
tun和tap都是虚拟网卡设备：
- tun是三层设备，其封装的外层是IP头。
- tap是二层设备，其封装的外层是以太网帧(frame)头。
- tun是PPP点对点设备，没有MAC地址。
tap是以太网设备，有MAC地址tap比tun更接近于物理网卡，可以认为，tap设备等价于去掉了硬件功能的物理网卡这意味着，如果提供了用户空间的程序去收发tun/tap虚拟网卡的数据，所收发的内容是不同的。
- 收发tun设备的用户程序，只能间接提供封装和解封数据包的IP头的功能
- 收发tap设备的用户程序，只能间接提供封装和解封数据包的帧头的功能
注意，此处用词是【收发数据】而非【处理数据】，是【间接提供】而非【直接提供】，因为在不绕过内核网络协议栈的情况下，读写虚拟网卡的用户程序是不能封装和解封数据的，只有内核的网络协议栈才能封装和解封数据。虚拟网卡的两个主要功能是：
- 连接其它设备(虚拟网卡或物理网卡)和虚拟交换机(bridge)。
- 提供用户空间程序去收发虚拟网卡上的数据
基于这两个功能，tap设备通常用来连接其它网络设备(它更像网卡)，tun设备通常用来结合用户空间程序实现再次封装。换句话说，tap设备通常接入到虚拟交换机(bridge)上作为局域网的一个节点，tun设备通常用来实现三层的ip隧道。但tun/tap的用法是灵活的，只不过上面两种使用场景更为广泛。例如，除了可以使用tun设备来实现ip层隧道，使用tap设备实现二层隧道的场景也颇为常见。tun、tap作为虚拟网卡，除了不具备物理网卡的硬件功能外，它们和物理网卡的功能是一样的，此外tun、tap负责在内核网络协议栈和用户空间之间传输数据。
tun
程序 A 希望构造数据包发往 192.168.1.0/24 网段的主机 192.168.1.1。
数据包要转发，是比要从用户空间转发到内核空间，到了内核空间后，如果是普通报文就直接送往网络设备上了(1，6，7)。
但是有了tun设备的介入，数据在传递的时候查看了路由表，数据不应该被送往到物理网卡，而是要传送到tun进程打开的设备上。tun设备本身就可以把内核的报文送回给用户空间，用户空间收到后仍然想正常的报文一样处理，但是不同的是，会将报文做一些修改,因为用户空间本身不能做封装，这些修改的内容最终发送到内核空间，内核空间就照单全收，根据数据包信息进行发送。（1-3-4-5-6-7）
这个方式和openvpn是一样的。
