netfilter技术分析

2011-08-11 10:45:48来源: 互联网

     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。
1.1 netfilter框架
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。
Ipv4中的一个数据包通过netfilter系统的过程如图1所示。

图1 Netfilter的功能框架

1.2 netfilter的关键技术
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。
1.2.1 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。
1.2.2 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。
1.2.3 地址转换
网络地址转换源(NAT)分为(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。
1.2.4 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。

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编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0811/article_7978.html
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