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(一)洞悉linux下的Netfilter&iptables:什么是Netfilter?(二)
2019-09-01 23:08:35 】 浏览:54
Tags:洞悉 linux Netfilter&iptables 什么 Netfilter
empty(&nf_hooks[pf][hook])) return 1; #endif return nf_hook_slow(pf, hook, pskb, indev, outdev, okfn, thresh); }

这个函数又只增加了一个参数cond,该参数为0则放弃遍历,并且也不执行okfn函数;为1则执行nf_hook_slow去完成钩子函数okfn的顺序遍历(优先级从小到大依次执行)。

在net/netfilter/core.h文件中定义了一个二维的结构体数组,用来存储不同协议栈钩子点的回调处理函数。

struct list_head nf_hooks[NPROTO][NF_MAX_HOOKS];

其中,行数NPROTO为32,即目前内核所支持的最大协议簇;列数NF_MAX_HOOKS为挂载点的个数,目前在2.6内核中该值为8。nf_hooks数组的最终结构如下图所示。

image

在include/linux/socket.h中IP协议AF_INET(PF_INET)的序号为2,因此我们就可以得到TCP/IP协议族的钩子函数挂载点为:

PRE_ROUTING:     nf_hooks[2][0]

LOCAL_IN:        nf_hooks[2][1]

FORWARD:      nf_hooks[2][2]

LOCAL_OUT:      nf_hooks[2][3]

POST_ROUTING:          nf_hooks[2][4]

同时我们看到,在2.6内核的IP协议栈里,从协议栈正常的流程切入到Netfilter框架中,然后顺序、依次去调用每个HOOK点所有的钩子函数的相关操作有如下几处:

  1. net/ipv4/ip_input.c里的ip_rcv函数。该函数主要用来处理网络层的IP报文的入口函数,它到Netfilter框架的切入点为:
NF_HOOK(PF_INET, NF_IP_PRE_ROUTING, skb, dev, NULL,ip_rcv_finish)

根据前面的理解,这句代码意义已经很直观明确了。那就是:如果协议栈当前收到了一个IP报文(PF_INET),那么就把这个报文传到Netfilter的NF_IP_PRE_ROUTING过滤点,去检查[R]在那个过滤点(nf_hooks[2][0])是否已经有人注册了相关的用于处理数据包的钩子函数。如果有,则挨个去遍历链表nf_hooks[2][0]去寻找匹配的match和相应的target,根据返回到Netfilter框架中的值来进一步决定该如何处理该数据包(由钩子模块处理还是交由ip_rcv_finish函数继续处理)。

[R]:刚才说到所谓的“检查”。其核心就是nf_hook_slow()函数。该函数本质上做的事情很简单,根据优先级查找双向链表nf_hooks[][],找到对应的回调函数来处理数据包:

struct list_head **i;

list_for_each_continue_rcu(*i, head) {

struct nf_hook_ops *elem = (struct nf_hook_ops *)*i;

if (hook_thresh > elem->priority)

                  continue;

         verdict = elem->hook(hook, skb, indev, outdev, okfn);

         if (verdict != NF_ACCEPT) { … … }

    return NF_ACCEPT;

}

上面的代码是net/netfilter/core.c中的nf_iterate()函数的部分核心代码,该函数被nf_hook_slow函数所调用,然后根据其返回值做进一步处理。

  1. net/ipv4/ip_forward.c中的ip_forward函数,它的切入点为:
NF_HOOK(PF_INET, NF_IP_FORWARD, skb, skb->dev, rt->u.dst.dev,ip_forward_finish);

在经过路由抉择后,所有需要本机转发的报文都会交由ip_forward函数进行处理。这里,该函数由NF_IP_FOWARD过滤点切入到Netfilter框架,在nf_hooks[2][2]过滤点执行匹配查找。最后根据返回值来确定ip_forward_finish函数的执行情况。

  1. net/ipv4/ip_output.c中的ip_output函数,它切入Netfilter框架的形式为:
NF_HOOK_COND(PF_INET, NF_IP_POST_ROUTING, skb, NULL, dev,ip_finish_output,

                                !(IPCB(skb)->flags & IPSKB_REROUTED));

如果需要陷入Netfilter框架则数据包会在nf_hooks[2][4]过滤点去进行匹配查找。

  1. 还是在net/ipv4/ip_input.c中的ip_local_deliver函数。该函数处理所有目的地址是本机的数据包,其切入函数为:
NF_HOOK(PF_INET, NF_IP_LOCAL_IN, skb, skb->dev, NULL,ip_local_deliver_finish);

发给本机的数据包,首先全部会去nf_hooks[2][1]过滤点上检测是否有相关数据包的回调处理函数,如果有则执行匹配和动作,最后根据返回值执行ip_local_deliver_finish函数。

  1. net/ipv4/ip_output.c中的ip_push_pending_frames函数。该函数是将IP分片重组成完整的IP报文,然后发送出去。进入Netfilter框架的切入点为:
NF_HOOK(PF_INET, NF_IP_LOCAL_OUT, skb, NULL, skb->dst->dev, dst_output);

对于所有从本机发出去的报文都会首先去Netfilter的nf_hooks[2][3]过滤点去过滤。一般情况下来来说,不管是路由器还是PC中端,很少有人限制自己机器发出去的报文。因为这样做的潜在风险也是显而易见的,往往会因为一些不恰当的设置导致某些服务失效,所以在这个过滤点上拦截数据包的情况非常少。当然也不排除真的有特殊需求的情况。

小节:整个Linux内核中Netfilter框架的HOOK机制可以概括如下:

在数据包流经内核协议栈的整个过程中,在一些已预定义的关键点上PRE_ROUTING、LOCAL_IN、FORWARD、LOCAL_OUT和POST_ROUTING会根据数据包的协议簇PF_INET到这些关键点去查找是否注册有钩子函数。如果没有,则直接返回okfn函数指针所指向的函数继续走协议栈;如果有,则调用nf_hook_slow函数,从而进入到Netfilter框架中去进一步调用已注册在该过滤点下的钩子函数,再根据其返回值来确定是否继续执行由函数指针okfn所指向的函数。

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