更新时间:2024-03-30 23:19
Netfilter是Linux 2.4.x引入的一个子系统,它作为一个通用的、抽象的框架,提供一整套的hook函数的管理机制,使得诸如数据包过滤、网络地址转换(NAT)和基于协议类型的连接跟踪成为了可能。
IP层的五个HOOK点的位置如图1所示
[1]:NF_IP_PRE_ROUTING:刚刚进入网络层的数据包通过此点(刚刚进行完版本号,校验和等检测), 目的地址转换在此点进行;
[2]:NF_IP_LOCAL_IN:经路由查找后,送往本机的通过此检查点,INPUT包过滤在此点进行;
[3]:NF_IP_FORWARD:要转发的包通过此检测点,FORWARD包过滤在此点进行;
[4]:NF_IP_POST_ROUTING:所有马上便要通过网络设备出去的包通过此检测点,内置的源地址转换功能(包括地址伪装)在此点进行;
[5]:NF_IP_LOCAL_OUT:本机进程发出的包通过此检测点,OUTPUT包过滤在此点进行。
在IP层代码中,有一些带有NF_HOOK宏的语句,如IP的转发函数中有:
如果在编译内核时没有配置netfilter时,就相当于调用最后一个参数,此例中即执行
ip_forward_finish函数;否则进入HOOK点,执行通过nf_register_hook()登记的功能
(这句话表达的可能比较含糊,实际是进入nf_hook_slow()函数,再由它执行登记的
函数)。
NF_HOOK宏的参数分别为:
⒈ pf:协议族名,netfilter架构同样可以用于IP层之外,因此这个变量还可以有诸如
PF_INET6,PF_DECnet等名字。
⒉hook:HOOK点的名字,对于IP层,就是取上面的五个值;
⒊skb:不用多解释了吧;
⒋indev:进来的设备,以struct net_device结构表示;
⒌outdev:出去的设备,以struct net_device结构表示;
(后面可以看到,以上五个参数将传到用nf_register_hook登记的处理函数中。)
⒍okfn:是个函数指针,当所有的该HOOK点的所有登记函数调用完后,转而走此流程。
这些点是已经在内核中定义好的,除非你是这部分内核代码的维护者,否则无权增加
或修改,而在此检测点进行的处理,则可由用户指定。像packet filter,NAT,connection
track这些功能,也是以这种方式提供的。正如netfilter的当初的设计目标--提供一
个完善灵活的框架,为扩展功能提供方便。
如果我们想加入自己的代码,便要用nf_register_hook函数,其函数原型为:
int nf_register_hook(struct nf_hook_ops *reg)
我们考察一下struct nf_hook_ops结构:
我们的工作便是生成一个struct nf_hook_ops结构的实例,并用nf_register_hook将
其HOOK上。其中list项我们总要初始化为{NULL,NULL};由于一般在IP层工作,pf总是
PF_INET;hooknum就是我们选择的HOOK点;一个HOOK点可能挂多个处理函数,谁先谁后
,便要看优先级,即priority的指定了。netfilter_ipv4.h中用一个枚举类型指定了内
置的处理函数的优先级:
hook是提供的处理函数,也就是我们的主要工作,其原型为:
它的五个参数将由NFHOOK宏传进去。
了解了这些,基本上便可以可以写一个lkm出来了。
这段代码是一个例子,其功能实现了一个IDS,检测几个简单攻击(land,winnuke)和特殊
扫描(nmap),当然,不会有人真把它当严肃的IDS使用吧:-)。可以利用类似结构干点别
的。
四.附录:
与2.2在应用方面的区别简介
本来还想详细介绍一下iptables的用法,但如果说的太详细的话,还不如索性将HOWTO
翻译一下,于是干脆了却了这个念头,只顺便简介一下与以前版本的变化(而且是我认
为最重要的)。如果ipchains本来便没有在你的脑子中扎根,其实便没有必要看这部分。
netfilter,又可称为iptables.开发初期准备将packet filter和NAT的配置工具完全
分开,一个称为iptables,另一个称为ipnatctl,而将整个项目成为netfilter.但后
来可能是还是习惯2.2内核中用ipchians一个工具干两件事的用法,又
改为全部用iptables配置了。
理论上还可以用2.2系列的ipchains和2.0系列的ipfwadm作配置工具,但只是做兼容
或过渡的考虑了。通过源码看到他们也是通过现有的结构HOOK上去的(主要是net/ipv
4/netfilter目录下的ip_fw_compat.c,ip_fw_compat_masq.c,ip_fw_compat_redir.c,
ipchains_core.c,ipfwadm_core.c这几个文件)。
一个重要的变化是原有的INPUT,OUTPUT(原来是小写的input,ouput)链(后来称
为表?)的位置变了,原来的input,output的位置相当于现在的NF_IP_PRE_ROUTING,
NF_IP_POST_ROUTING。原有的结构确实不太合理,转发的包要经过三条链,现在INPUT
专指去往本机的,OUPUT专指从本机发出的,而FOWARD仍旧是转发的包。
举两个简单的例子:
⒈作地址伪装(场景:对外通过拨号连接internet)注意原来的MASQ变成好长的
MASQUERATE,而伪装相当于SNAT,因此位置是在POSTROUTING:
iptables -t nat -A POSTROUTING -o ppp0 -j MASQUERATE
⒉还有一个限制包速率的功能比较好玩,例如如下规则:
iptables -A FORWARD -p tcp --syn -m limit --limit 1/s -j ACCEPT
简单的说就是在转发时(-A FORWARD:因为是防火墙嘛),如果是tcp协议,且有syn
标记(-p tcp --syn),可以限制为每秒一个(-m limit --limit 1/s),行动项是
ACCEPT。最后连起来意义就是每秒只允许转发一个tcp连接请求。
netfilter还提供了许多新功能,如可以将包转发到应用层,由应用程序进行处理等
,可目前我还没有分析多少,慢慢抽出点时间看吧。唉,尽管以前看过ipchains的代码
,但netfilter实在变动太大了,一切都要从头看起
netfilter是由Rusty Russell提出的Linux 2.4内核防火墙框架,该框架既简洁又灵活,可实现安全策略应用中的许多功能,如数据包过滤、数据包处理、地址伪装、透明代理、动态网络地址转换(Network Address Translation,NAT),以及基于用户及媒体访问控制(Media Access Control,MAC)地址的过滤和基于状态的过滤、包速率限制等。
netfilter提供了一个抽象、通用化的框架[1],作为中间件,为每种网络协议(IPv4、IPv6等)定义一套钩子函数。Ipv4定义了5个钩子函数,这些钩子函数在数据报流过协议栈的5个关键点被调用,也就是说,IPv4协议栈上定义了5个“允许垂钓点”。在每一个“垂钓点”,都可以让netfilter放置一个“鱼钩”,把经过的网络包(Packet)钓上来,与相应的规则链进行比较,并根据审查的结果,决定包的下一步命运,即是被原封不动地放回IPv4协议栈,继续向上层递交;还是经过一些修改,再放回网络;或者干脆丢弃掉。
netfilter主要采用连线跟踪(Connection Tracking)、包过滤(Packet Filtering)、地址转换、包处理(Packet Mangling)4种关键技术。
⒈2.1 连线跟踪
连线跟踪是包过滤、地址转换的基础,它作为一个独立的模块运行。采用连线跟踪技术在协议栈低层截取数据包,将当前数据包及其状态信息与历史数据包及其状态信息进行比较,从而得到当前数据包的控制信息,根据这些信息决定对网络数据包的操作,达到保护网络的目的。
当下层网络接收到初始化连接同步(Synchronize,SYN)包,将被netfilter规则库检查。该数据包将在规则链中依次序进行比较。如果该包应被丢弃,发送一个复位(Reset,RST)包到远端主机,否则连接接收。这次连接的信息将被保存在连线跟踪信息表中,并表明该数据包所应有的状态。这个连线跟踪信息表位于内核模式下,其后的网络包就将与此连线跟踪信息表中的内容进行比较,根据信息表中的信息来决定该数据包的操作。因为数据包首先是与连线跟踪信息表进行比较,只有SYN包才与规则库进行比较,数据包与连线跟踪信息表的比较都是在内核模式下进行的,所以速度很快。
⒈2.2 包过滤
包过滤检查通过的每个数据包的头部,然后决定如何处置它们,可以选择丢弃,让包通过,或者更复杂的操作。
⒈2.3 地址转换
网络地址转换 分为源NAT(Source NAT,SNAT)和目的NAT(Destination NAT,DNAT)2种不同的类型。SNAT是指修改数据包的源地址(改变连接的源IP)。SNAT会在数据包送出之前的最后一刻做好转换工作。地址伪装(Masquerading)是SNAT的一种特殊形式。DNAT 是指修改数据包的目标地址(改变连接的目的IP)。DNAT 总是在数据包进入以后立即完成转换。端口转发、负载均衡和透明代理都属于DNAT。
⒈2.4 包处理
利用包处理可以设置或改变数据包的服务类型(Type of Service,TOS)字段;改变包的生存期(Time to Live,TTL)字段;在包中设置标志值,利用该标志值可以进行带宽限制和分类查询。