什么是Linux系統(tǒng)防火墻框架

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　　Linux系統(tǒng)中的Netfilter提供了一個(gè)抽象、通用化的框架，該框架定義的一個(gè)子功能的實(shí)現(xiàn)就是包過濾子系統(tǒng)，框架包含以下五部分：

　　1. 為每種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(IPv4、IPv6等)定義一套鉤子函數(shù)(IPv4定義了5個(gè)鉤子函數(shù))， 這些鉤子函數(shù)在數(shù)據(jù)報(bào)流過協(xié)議棧的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)被調(diào)用。在這幾個(gè)點(diǎn)中，協(xié)議棧將把數(shù)據(jù)報(bào)及鉤子函數(shù)標(biāo)號作為參數(shù)調(diào)用Netfilter框架。

　　2. 內(nèi)核的任何模塊可以對每種協(xié)議的一個(gè)或多個(gè)鉤子進(jìn)行注冊，實(shí)現(xiàn)掛接，這樣當(dāng)某個(gè)數(shù)據(jù)包被傳遞給Netfilter框架時(shí)，內(nèi)核能檢測是否有任何模塊對該協(xié)議和鉤子函數(shù)進(jìn)行了注冊。若注冊了，則調(diào)用該模塊的注冊時(shí)使用的回調(diào)函數(shù)，這樣這些模塊就有機(jī)會檢查(可能還會修改)該數(shù)據(jù)包、丟棄該數(shù)據(jù)包及指示Netfilter將該數(shù)據(jù)包傳入用戶空間的隊(duì)列。

　　3 .那些排隊(duì)的數(shù)據(jù)包是被傳遞給用戶空間的異步地進(jìn)行處理。一個(gè)用戶進(jìn)程能檢查數(shù)據(jù)包，修改數(shù)據(jù)包，甚至可以重新將該數(shù)據(jù)包通過離開內(nèi)核的同一個(gè)鉤子函數(shù)中注入到內(nèi)核中。

　　4. 任何在IP層要被拋棄的IP數(shù)據(jù)包在真正拋棄之前都要進(jìn)行檢查。例如允許模塊檢查IP-Spoofed包(被路由拋棄)。

　　5.IP層的五個(gè)HOOK點(diǎn)的位置如下所示：

　　(1)NF_IP_PRE_ROUTING：剛剛進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)包通過此點(diǎn)(剛剛進(jìn)行完版本號，校驗(yàn) 和等檢測)，源地址轉(zhuǎn)換在此點(diǎn)進(jìn)行;IP_Input.c中IP_Rcv調(diào)用;

　　(2)NF_IP_LOCAL_IN：經(jīng)路由查找后，送往本機(jī)的通過此檢查點(diǎn)，INPUT包過濾在此點(diǎn)進(jìn)行，IP_local_deliver中調(diào)用;

　　(3)NF_IP_FORWARD：要轉(zhuǎn)發(fā)的包通過此檢測點(diǎn)，F(xiàn)ORWORD包過濾在此點(diǎn)進(jìn)行;

　　(4)NF_IP_POST_ROUTING：所有馬上便要通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出去的包通過此檢測點(diǎn)，內(nèi)置的目的地址轉(zhuǎn)換功能(包括地址偽裝)在此點(diǎn)進(jìn)行;

　　(5)NF_IP_LOCAL_OUT：本機(jī)進(jìn)程發(fā)出的包通過此檢測點(diǎn)，OUTPUT包過濾在此點(diǎn)進(jìn)行。

　　這些點(diǎn)是已經(jīng)在內(nèi)核中定義好的，內(nèi)核模塊能夠注冊在這些HOOK點(diǎn)進(jìn)行的處理，可使用nf_register_hook函數(shù)指定。在數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)過這些鉤子函數(shù)時(shí)被調(diào)用，從而模塊可以修改這些數(shù)據(jù)報(bào)，并向Netfilter返回如下值：

　　NF_ACCEPT 繼續(xù)正常傳輸數(shù)據(jù)報(bào)

　　NF_DROP 丟棄該數(shù)據(jù)報(bào)，不再傳輸

　　NF_STOLEN 模塊接管該數(shù)據(jù)報(bào)，不要繼續(xù)傳輸該數(shù)據(jù)報(bào)

　　NF_QUEUE 對該數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行排隊(duì)(通常用于將數(shù)據(jù)報(bào)給用戶空間的進(jìn)程進(jìn)行處理)

　　NF_REPEAT 再次調(diào)用該鉤子函數(shù)

　　一個(gè)基于Netfilter框架的、稱為IPtables的數(shù)據(jù)報(bào)選擇系統(tǒng)在Linux2.4內(nèi)核中被應(yīng)用，其實(shí)它就是IPchains的后繼工具，但卻有更強(qiáng)的可擴(kuò)展性。內(nèi)核模塊可以注冊一個(gè)新的規(guī)則表(table)，并要求數(shù)據(jù)報(bào)流經(jīng)指定的規(guī)則表。這種數(shù)據(jù)報(bào)選擇用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)過濾(filter表)，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(Nat表)及數(shù)據(jù)報(bào)處理(Mangle表)。 Linux2.4內(nèi)核提供的這三種數(shù)據(jù)報(bào)處理功能都基于Netfilter的鉤子函數(shù)和IP表。它們是獨(dú)立的模塊，相互之間是獨(dú)立的。它們都完美的集成到由Netfileter提供的框架中。

　　包過濾

　　Filter表格不會對數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行修改，而只對數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行過濾。IPtables優(yōu)于IPchains的一個(gè)方面就是它更為小巧和快速。它是通過鉤子函數(shù)NF_IP_LOCAL_IN、NF_IP_FORWARD及NF_IP_LOCAL_OUT接入Netfilter框架的。因此對于任何一個(gè)數(shù) 報(bào)只有一個(gè)地方對其進(jìn)行過濾。這相對IPchains來說是一個(gè)巨大的改進(jìn)，因?yàn)樵贗Pchains中一個(gè)被轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)報(bào)會遍歷三條鏈。

　　NAT

　　NAT表格監(jiān)聽三個(gè)Netfilter鉤子函數(shù)：NF_IP_PRE_ROUTING、NF_IP_POST_ROUTING及NF_IP_LOCAL_OUT. NF_IP_PRE_ROUTING實(shí)現(xiàn)對需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)報(bào)的源地址進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換而NF_IP_POST_ROUTING則對需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包的目的地址進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。對于本地?cái)?shù)據(jù)報(bào)的目的地址的轉(zhuǎn)換則由NF_IP_LOCAL_OUT來實(shí)現(xiàn)。NAT表格不同于filter表格，因?yàn)橹挥行逻B接的第一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)將遍歷表格，而隨后的數(shù)據(jù)報(bào)將根據(jù)第一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的結(jié)果進(jìn)行同樣的轉(zhuǎn)換處理。NAT表格被用在源NAT、目的NAT，偽裝(其是源NAT的一個(gè)特例)及透明代理(其是目的NAT的一個(gè)特例)。

　　數(shù)據(jù)報(bào)處理(Packet Mangling)

　　Mangle表格在NF_IP_PRE_ROUTING和NF_IP_LOCAL_OUT鉤子中進(jìn)行注冊。使用 mangle表，可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)報(bào)的修改或給數(shù)據(jù)報(bào)附上一些帶外數(shù)據(jù)。當(dāng)前mangle表支持修改TOS位及設(shè)置skb的nfmard字段。

　　源碼分析

　　如果我們想加入自己的代碼，便要用nf_register_hook函數(shù)，其函數(shù)原型為：

　　int nf_register_hook(struct nf_hook_ops *reg)

　　struct nf_hook_ops

　　{

　　struct list_head list;

　　/* User fills in from here down. */

　　nf_hookfn *hook;

　　int pf;

　　int hooknum;

　　/* Hooks are ordered in ascending priority. */

　　int priority;

　　};