netfilter-在内核态操作网络数据包
一.概述
netfilter是自2.4内核的一个数据包过滤框架。可以过滤数据包，网络地址和端口转换(nat和napt技术)，以及其他操作数据包的功能。主要工作原理是在内核模块注册回调函数(hook函数)到内核，内核执行到相关点时会触发这个回调函数，然后根据回调函数里的逻辑，对包含网络协议栈的sk_buff结构进行操作！！！iptables的内核模块就是使用的netfilter。netfilter官方网站：
二.基本函数接口
1.把hook函数注册到内核需要使用结构体nf_hook_ops来关联，该结构体定义在内核头文件目录的linux/netfilter.h里面，这里以2.6.39内核为例：
1 struct nf_hook_ops { 2 struct list_head list; 3 4 /* User fills in from here down. */ 5 nf_hookfn *hook; 6 struct module *owner; 7 u_int8_t pf; 8 unsigned int hooknum; 9 /* Hooks are ordered in ascending priority. */10 int priority;11 };
nf_hookfn就是要填充的hook函数。pf时8位协议族，如ipv4就是PF_INET。hooknum是指定hook函数注册的数据包的路径地点。priority是该hook的优先级，当有多个hook在同一个点注册的时候，会按照优先级来执行hook。
2.nf_hookfn函数声明也是在linux/netfilter.h里面：
1 typedef unsigned int nf_hookfn(unsigned int hooknum,2 struct sk_buff *skb,3 const struct net_device *in,4 const struct net_device *out,5 int (*okfn)(struct sk_buff *));
sk_buff是内核维护的网络协议栈结构，里面可以取出各协议栈信息。该函数的返回值：
1 /* Responses from hook functions. */2 #define NF_DROP 03 #define NF_ACCEPT 14 #define NF_STOLEN 25 #define NF_QUEUE 36 #define NF_REPEAT 47 #define NF_STOP 5
NF_ACCEPT：接收数据包，由内核继续正常的报文传送
NF_DROP：丢弃数据包
NF_STOLEN：数据包的操作全部由hook函数处理
NF_QUEUE：将报文入队，通常交由用户程序处理
NF_REPEAT：再次调用该hook函数。
3.hooknum的5个通用注册点也是定义在linux/netfilter.h
1 enum nf_inet_hooks {2 NF_INET_PRE_ROUTING,3 NF_INET_LOCAL_IN,4 NF_INET_FORWARD,5 NF_INET_LOCAL_OUT,6 NF_INET_POST_ROUTING,7 NF_INET_NUMHOOKS8 };
NF_INET_PRE_ROUTING：系统收到数据后，且没有经过路由
NF_INET_LOCAL_IN：系统收到数据，经过路由后，如果数据的目标地址是本机就经过该点
NF_INET_FORWARD：系统收到数据，经过路由后，如果数据的目标地址是其他地方就经过该点
NF_INET_LOCAL_OUT：系统发送数据时，未经过路由
NF_INET_POST_ROUTING：系统发送数据时，经过了路由阶段，马上就发出去了
对于ipv4的注册点值跟上面一样，只是用的宏定义：
1 /* IP Hooks */ 2 /* After promisc drops, checksum checks. */ 3 #define NF_IP_PRE_ROUTING 0 4 /* If the packet is destined for this box. */ 5 #define NF_IP_LOCAL_IN 1 6 /* If the packet is destined for another interface. */ 7 #define NF_IP_FORWARD 2 8 /* Packets coming from a local process. */ 9 #define NF_IP_LOCAL_OUT 310 /* Packets about to hit the wire. */11 #define NF_IP_POST_ROUTING 412 #define NF_IP_NUMHOOKS 513 #endif /* ! __KERNEL__ */
4.注册和撤销注册函数：
1 /* Function to register/unregister hook points. */2 int nf_register_hook(struct nf_hook_ops *reg);3 void nf_unregister_hook(struct nf_hook_ops *reg);
参数都是nf_hook_ops结构指针。
三.简单例子
我们用一个简单例子观察vxlan的数据包在各hook点的ip情况，vxlan环境可以参考
本例子是内核模块编程，可以参考
1 /** 2 * @file netfilter_hook.c 3 */ 4 5 6 7 8 9 10 11 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); 12 MODULE_AUTHOR("yuuyuu"); 13 MODULE_DESCRIPTION("netfilter"); 14 MODULE_VERSION("1.0"); 15 16 /* 打印点分制ip地址 */ 17 #define printk_ip(info, be32_addr) \ 18 printk("%s %d.%d.%d.%d\n", \ 19 info, \ 20 ((unsigned char *)&(be32_addr))[0], \ 21 ((unsigned char *)&(be32_addr))[1], \ 22 ((unsigned char *)&(be32_addr))[2], \ 23 ((unsigned char *)&(be32_addr))[3]) 24 25 int filter_ip(__be32 addr) 26 { 27 unsigned char net_num = ((unsigned char *)&addr)[0]; 28 unsigned char host_num = ((unsigned char *)&addr)[3]; 29 if (net_num == 10 || host_num == 1 || host_num == 2) 30 return 1; 31 return 0; 32 } 33 34 int filter_src_dst_ip(__be32 s_addr, __be32 d_addr) 35 { 36 int i = filter_ip(s_addr) && filter_ip(d_addr); 37 return i; 38 } 39 40 /* NF_INET_PRE_ROUTING */ 41 unsigned int pre_routing_hook(unsigned int hooknum, struct sk_buff *skb, 42 const struct net_device *in, const struct net_device *out, 43 int (*okfn)(struct sk_buff *)) 44 { 45 struct iphdr *ip_header; 46 47 ip_header = ip_hdr(skb); 48 if (filter_src_dst_ip(ip_header->saddr, ip_header->daddr)) 49 { 50 printk("pre_routing_hook()==================================\n"); 51 printk_ip("src ip:", ip_header->saddr); 52 printk_ip("dst ip:", ip_header->daddr); 53 } 54 55 return NF_ACCEPT; 56 } 57 58 struct nf_hook_ops pre_routing_ops = 59 { 60 .hook = pre_routing_hook, 61 .pf = PF_INET, 62 .hooknum = NF_INET_PRE_ROUTING, 63 .priority = NF_IP_PRI_FIRST 64 }; 65 66 /* NF_INET_LOCAL_IN */ 67 unsigned int local_in_hook(unsigned int hooknum, struct sk_buff *skb, 68 const struct net_device *in, const struct net_device *out, 69 int (*okfn)(struct sk_buff *)) 70 { 71 struct iphdr *ip_header; 72 73 ip_header = ip_hdr(skb); 74 if (filter_src_dst_ip(ip_header->saddr, ip_header->daddr)) 75 { 76 printk("local_in_hook()========================================\n"); 77 printk_ip("src ip:", ip_header->saddr); 78 printk_ip("dst ip:", ip_header->daddr); 79 } 80 81 return NF_ACCEPT; 82 } 83 84 struct nf_hook_ops local_in_ops = 85 { 86 .hook = local_in_hook, 87 .pf = PF_INET, 88 .hooknum = NF_INET_LOCAL_IN, 89 .priority = NF_IP_PRI_FIRST 90 }; 91 92 /* NF_INET_FORWARD */ 93 unsigned int forward_hook(unsigned int hooknum, struct sk_buff *skb, 94 const struct net_device *in, const struct net_device *out, 95 int (*okfn)(struct sk_buff *)) 96 { 97 struct iphdr *ip_header; 98 99 ip_header = ip_hdr(skb);100 if (filter_src_dst_ip(ip_header->saddr, ip_header->daddr))101 {102 printk("forward_hook=========================================\n");103 printk_ip("src ip:", ip_header->saddr);104 printk_ip("dst ip:", ip_header->daddr);105 }106 107 return NF_ACCEPT;108 }109 110 struct nf_hook_ops forward_ops =111 {112 .hook = forward_hook,113 .pf = PF_INET,114 .hooknum = NF_INET_FORWARD,115 .priority = NF_IP_PRI_FIRST116 };117 118 /* NF_INET_LOCAL_OUT */119 unsigned int local_out_hook(unsigned int hooknum, struct sk_buff *skb,120 const struct net_device *in, const struct net_device *out,121 int (*okfn)(struct sk_buff *))122 {123 struct iphdr *ip_header;124 125 ip_header = ip_hdr(skb);126 if (filter_src_dst_ip(ip_header->saddr, ip_header->daddr))127 {128 printk("local_out_hook===========================================\n");129 printk_ip("src ip:", ip_header->saddr);130 printk_ip("dst ip:", ip_header->daddr);131 }132 133 return NF_ACCEPT;134 }135 136 struct nf_hook_ops local_out_ops =137 {138 .hook = local_out_hook,139 .pf = PF_INET,140 .hooknum = NF_INET_LOCAL_OUT,141 .priority = NF_IP_PRI_FIRST142 };143 144 /* NF_INET_POST_ROUTING */145 unsigned int post_routing_hook(unsigned int hooknum, struct sk_buff *skb,146 const struct net_device *in, const struct net_device *out,147 int (*okfn)(struct sk_buff *))148 {149 struct iphdr *ip_header;150 151 ip_header = ip_hdr(skb);152 if (filter_src_dst_ip(ip_header->saddr, ip_header->daddr))153 {154 printk("post_routing_hook====================================\n");155 printk_ip("src ip:", ip_header->saddr);156 printk_ip("dst ip:", ip_header->daddr);157 }158 159 return NF_ACCEPT;160 }161 162 struct nf_hook_ops post_routing_ops =163 {164 .hook = post_routing_hook,165 .pf = PF_INET,166 .hooknum = NF_INET_POST_ROUTING,167 .priority = NF_IP_PRI_FIRST168 };169 170 /* 注册 */171 static int hook_init(void)172 {173 printk("hook_init()======================\n");174 nf_register_hook(&pre_routing_ops);175 nf_register_hook(&local_in_ops);176 nf_register_hook(&forward_ops);177 nf_register_hook(&local_out_ops);178 nf_register_hook(&post_routing_ops);179 180 return 0;181 }182 183 static void hook_exit(void)184 {185 printk("hook_exit()=====================\n");186 nf_unregister_hook(&pre_routing_ops);187 nf_unregister_hook(&local_in_ops);188 nf_unregister_hook(&forward_ops);189 nf_unregister_hook(&local_out_ops);190 nf_unregister_hook(&post_routing_ops);191 }192 193 module_init(hook_init);194 module_exit(hook_exit);
第27，34行简单过滤下本环境的IP，方便查看结果。
Makefile文件
1 KERNEL_DIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build2 PWD := $(shell pwd)3 4 obj-m := netfilter_hook.o5 6 default:7 $(MAKE) -C $(KERNEL_DIR) M=$(PWD) modules
四.验证
vxlan环境：
host1：eth0：192.168.2.1，虚拟网桥10.1.2.10
host2：eth0：192.168.2.2，虚拟网桥10.1.2.11
编译后插入模块，在host1里面ping一次host2的虚拟网桥10.1.2.11
1 ping 10.2.1.11 -c 1
然后参看内核输出信息：
1 sudo dmesg
可以看到vxlan的icmp请求有2个IP在工作，分别经过local_out_hook和post_routing_hook。
同理host2的icmp应答进入本机也是2个IP都经过了pre_routing_hook和local_in_hook。
转载自:https://www.linuxidc.com/Linux/2016-02/128396.htm
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转载请注明：转自《netfilter-在内核态操作网络数据包》
本文地址：https://www.zhiletu.com/archives-6057.html
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