linux下防火墙的编程实现(一)
--- 摘自<<绿盟月刊>>第九期◆ linux下防火墙的编程实现一 作者：flag<flag@isbase.com>主页：http://www.isbase.com日期：2000-05-10前言 linux自带了ipchains作为自己的防火墙工具。现在有很多文章介绍如何使用ipchains来把linux机器配置成防火墙，但好像很少有文章介绍ipchains是如何实现的,也就是说linux是如何实现防火墙功能的。linux确实有自己的做法，它定义了针对防火墙实现的自己的接口库，在内核中的ip层上实现了防火墙。下面的文字是我从编程的角度对linux防火墙的一些理解。一·ipchains简介 ipchains是linux的防火墙配置工具，以前叫ipfwadm,版本的更新非常快，现在的版本号是1.3.9。我们网站上的安全文摘中有一篇《ipchains参数介绍》，介绍了ipchains的用法，请大家参考。它的特点是定义了三条链，分别为ipput,forward和output链，然后对链进行操作，如添加删除等。它的功能很强，允许用户作很细的规则定义。本文目的不是介绍ipchains的用法，这段就请大家自己看书了。二·linux防火墙实现分析 1·基础知识 tcp/ip协议处理进入的报文是把接口进入的报文放在一个缓冲区中，由ip进程处理。在ip层进行选路，决定包是路由还是发给某个套接口去处理。对于出去的报文，先有套接口把报文放在缓冲区中，ip进程再进行处理，决定从那个接口发送。这些工作是内核完成的。是TCPIP协议处理包文的过程。 2·linux防火墙分析 linux防火墙是写在内核中的，具体是写在ip协议的中,ipchains只是一个命令行程序，它的作用是把我们写出的规则表达成系统认识的结构然后传给内核。 这是linux自己做的工作，因为在通用的套接口编程中可没有。static int ipfwc_init(){ipfwc_fn = ipfwc_init;init = 1;return ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW)) != -1);} 大家可以看到这是起了一个原始套接口，但请注意socket的第三个参数，第三个参数在创建原始套接口时不为0，为一个常值，代表协议名，告诉系统此套接口接受什么协议的包。具体由RFC定义，在linux实现时，此常量定义在<netinet/in.h>中。但本文所用的IPPROTO_RAW代表的常量是255，在RFC中的定义是保留项，linux就利用了此保留项。当用IPPROTO_RAW起了套接口后；static intdo_setsockopt(int cmd, const void *data, int length){return setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, cmd, (char *)data, length) != -1;} setsockopt可以设置套接口选项，在这里，它被用来向系统传递特定的结构，它的意义就是，linux定义了一个接口库，这个库容许我们对内核进行操作，达到过滤包的目的。这样的实现大大简化了ipchains的工作，并且使得防火墙的效率很高。三·一个例子 为了验证上面的看法，我提供一个小例子，#include <stdio.h>#include <errno.h>#include <sys/socket.h>#include <linux/in.h>#include <linux/if.h>typedef char ip_chainlabel[9];struct ip_fw{ struct in_addr fw_src, fw_dst; /* Source and destination IP addr */ struct in_addr fw_smsk, fw_dmsk; /* Mask for src and dest IP addr */ __u32 fw_mark; /* ID to stamp on packet */ __u16 fw_proto; /* Protocol, 0 = ANY */ __u16 fw_flg; /* Flags word */ __u16 fw_invflg; /* Inverse flags */ __u16 fw_spts[2]; /* Source port range. */ __u16 fw_dpts[2]; /* Destination port range. */ __u16 fw_redirpt; /* Port to redirect to. */ __u16 fw_outputsize; /* Max amount to output to NETLINK */ char fw_vianame[IFNAMSIZ]; /* name of interface "via" */ __u8 fw_tosand, fw_tosxor; /* Revised packet priority */};struct ip_fwuser{ struct ip_fw ipfw; ip_chainlabel label;};struct ip_fwchange{ struct ip_fwuser fwc_rule; ip_chainlabel fwc_label;};main(int argc,char **argv){ static struct ip_fwchange new ; struct ip_fwchange *new1; const char *srcpts=NULL,*dstpts=NULL; static int sockfd = -1; new1=&new; if (argc!=2) { printf("usage: <ipaddress>/n"); exit(1); } if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_RAW))==-1) { printf("init error!/n"); exit(1); } memcpy(new.fwc_rule.label,"DENY",sizeof(new.fwc_rule.label)); memcpy(new.fwc_label, "input", sizeof(new.fwc_label)); if(inet_aton(argv[1],&new.fwc_rule.ipfw.fw_src.s_addr)==0) { printf("aton err!/n"); exit(1); } new.fwc_rule.ipfw.fw_smsk.s_addr=0xffffffff; new.fwc_rule.ipfw.fw_dst.s_addr=0x00000000; new.fwc_rule.ipfw.fw_dmsk.s_addr=0x00000000; new.fwc_rule.ipfw.fw_spts[0]=0; new.fwc_rule.ipfw.fw_spts[1]=0xFFFF; new.fwc_rule.ipfw.fw_dpts[0]=0; new.fwc_rule.ipfw.fw_dpts[1]=0xFFFF; if(setsockopt(sockfd,IPPROTO_IP,64,&new,sizeof(new))==-1) perror("setsockopt err!"); else printf("ok!/n");exit(1);} 为了大家方便，我把用到的结构列了出来，这些结构是系统定义的。对照上面所说，我先起了个第三个参数为IPPROTO_RAW的原始套接口，然后开始打包，源地址设为argv的参数，源地址掩码设为255.255.255.255，目的地址和目的地址掩码均不限，源端口和目的端口均设为0－65535。规则设为"DENY",链设为“input",大家看到结构中还有很多项可以设置，这里都省略了。setsockopt的第三项64为系统定义的常量，意思是"append",具体的定义大家可以参考ipfw(4)。这个例子的意思就是禁止命令行参数的ip地址的包进入linux的机器。小程序在radhat 6.1上编译通过，大家可以拿自己的ip地址做试验，但要在root权限下运行，因为设置原始套接口要root权限。运行后你就连不上你的linux服务器了。最方便的解决办法就是在root下运行ipchains -F。大家看得出来这个小程序实现的就是ipchains的部分功能。 有了这种方法，我们可以自己做个界面就是防火墙了。不过那样不好用，局限性太大。因为最多可以做一个图形界面，比ipchains易用。如果要想实现自己的一些想法，就必须改动内核。那么内核是怎么处理我们传进去的规则的？咱们下期再谈。 参考资料：Richard.Stevens的经典 ipchains 1.3.9 源代码 linux 2.2.12 ipv4源代码
