网桥调用IP层netfilter的HOOK函数
原创redwingz 最后发布于2018-05-24 16:49:04 阅读数 1355 收藏
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Linux中的网桥属于二层转发设备，可利用ebtables工具根据数据包的ethernet头等信息，配置规则，如下，将目的MAC地址为00:01:02:03:04:05的数据包，转发到目的MAC地址为00:06:07:08:09:0a的主机上：
ebtables -t nat -A PREROUTING -d 00:01:02:03:04:05 -j dnat --to-destination 00:06:07:08:09:0a
但是，网桥不仅可以支持ebtables配置的二层规则，也可支持iptables配置的三层规则。可通过PROC文件系统实现动态控制，控制文件位于/proc/sys/net/bridge目录下的bridge-nf-call-iptables和bridge-nf-call-ip6tables。
初始化
内核中网桥代码，通过调用br_netfilter_init函数，注册二层netfilter的三个hook点，分别是NF_BR_PRE_ROUTING，NF_BR_FORWARD和NF_BR_POST_ROUTING。这三个hook点，分别对应了三层netfilter的三个相同的hook点（准确说，是三层的6个hook点，IPv4与IPv6各三个点），这样在数据包经过网桥的这三个hook点时，就可以调用三层的iptables规则了。
三层netfilter的另外两个hook，NF_INET_LOCAL_IN和NF_INET_LOCAL_OUT，为发往主机和从主机发出的数据包所经过的hook，其本身自会经过三层协议栈的处理而被调用到，不需要在二层网桥上调用。
static struct nf_hook_ops br_nf_ops[] __read_mostly = {
{
.hook = br_nf_pre_routing,
.pf = NFPROTO_BRIDGE,
.hooknum = NF_BR_PRE_ROUTING,
},
{
.hook = br_nf_forward_ip,
.pf = NFPROTO_BRIDGE,
.hooknum = NF_BR_FORWARD,
},
{
.hook = br_nf_post_routing,
.pf = NFPROTO_BRIDGE,
.hooknum = NF_BR_POST_ROUTING,
},
}
static int __init br_netfilter_init(void)
{
ret = nf_register_hooks(br_nf_ops, ARRAY_SIZE(br_nf_ops));
}
网桥PRE_ROUTING HOOK
数据包在进入网桥（br_handle_frame）后，调用其NF_BR_PRE_ROUTING hook点上注册的函数。其中，会调用到之前注册的br_nf_pre_routing函数。其首先检查proc文件bridge-nf-call-iptables是否允许数据包到达三层netfilter的hook点。之后调用setup_pre_routing函数准备调用NF_INET_PRE_ROUTING hook点注册的函数，两点准备工作：第一skb中pkt_type需要由PACKET_OTHERHOST修改为PACKET_HOST，否则将会被三层丢弃；第二skb中的dev由物理口设备修改为其父设备（网桥设备），因为像REDIRECT等的iptables规则需要使用设备的IP地址（子设备无三层地址），所以作此修改。注意，最后在br_nf_pre_routing_finish函数中，会将此两项修改还原回去。
IPv6相关的NF_INET_PRE_ROUTING调用也在br_nf_pre_routing函数中处理，此处略去。
struct net_device *setup_pre_routing(struct sk_buff *skb)
{
if (skb->pkt_type == PACKET_OTHERHOST) {
skb->pkt_type = PACKET_HOST;
nf_bridge->pkt_otherhost = true;
}
nf_bridge->physindev = skb->dev;
skb->dev = brnf_get_logical_dev(skb, skb->dev);
}
static unsigned int br_nf_pre_routing(...)
{
if (!brnf_call_iptables && !br->nf_call_iptables)
return NF_ACCEPT;
if (!setup_pre_routing(skb))
return NF_DROP;
NF_HOOK(NFPROTO_IPV4, NF_INET_PRE_ROUTING, state->sk, skb, skb->dev, NULL,
br_nf_pre_routing_finish);
}
网桥转发HOOK
在网桥转发（NF_BR_FORWARD）hook点上，除了要修改skb的pkt_type到PACKET_HOST外，还要在调用三层NF_INET_FORWARD hook点函数之前，将入口设备和出口设备修改为对应的父设备（网桥设备）。skb成员dev中指向的为真实的出口设备（非网桥）。最后br_nf_forward_finish函数会还原skb->pkt_type的值。
另外，只有PROC文件bridge-nf-call-iptables为真，nf_bridge才会在br_nf_pre_routing函数中分配，此时检查nf_bridge就可以了。
static unsigned int br_nf_forward_ip(...)
{
if (!skb->nf_bridge)
return NF_ACCEPT;
parent = bridge_parent(state->out);
if (!parent)
return NF_DROP;
if (skb->pkt_type == PACKET_OTHERHOST) {
skb->pkt_type = PACKET_HOST;
nf_bridge->pkt_otherhost = true;
}
NF_HOOK(pf, NF_INET_FORWARD, NULL, skb,
brnf_get_logical_dev(skb, state->in), parent, br_nf_forward_finish);
}
网桥POST_ROUTING
网桥的NF_BR_POST_ROUTING hook点调用三层的NF_INET_POST_ROUTING hook点，但与前两个HOOK点不同，主机本身发出的报文也会调用NF_INET_POST_ROUTING hook点的函数，所以需要再此判断physoutdev是否为空，为空说明主机已经在IP三层处理中调用了此hook点，直接返回NF_ACCEPT。
static unsigned int br_nf_post_routing(...)
{
if (!nf_bridge || !nf_bridge->physoutdev)
return NF_ACCEPT;
if (skb->pkt_type == PACKET_OTHERHOST) {
skb->pkt_type = PACKET_HOST;
nf_bridge->pkt_otherhost = true;
}
NF_HOOK(pf, NF_INET_POST_ROUTING, state->sk, skb,
NULL, realoutdev, br_nf_dev_queue_xmit);
}
内核版本
linux-3.10.0
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