ip_tables.h分析

 http://www.linuxforum.net/forum/gshowflat.php?Cat=&Board=linuxK&Number=112607&page=5&view=collapsed&sb=5&o=all&fpart=1 /*
2 * 25-Jul-1998 Major changes to allow for ip chain table
3 *
4 * 3-Jan-2000 Named tables to allow packet selection for different uses.
5 */
6
7 /*
8 * Format of an IP firewall descriptor
9 *
注意这里的说明：IP地址和掩码是按照网络字节存储（大端存储）标志字节和端口号是按照主机字节序存储（依主机硬件结构而定）
10 * src, dst, src_mask, dst_mask are always stored in network byte order.
11 * flags are stored in host byte order (of course).
12 * Port numbers are stored in HOST byte order.
13 */
14
15 #ifndef _IPTABLES_H
16 #define _IPTABLES_H
17
18 #ifdef __KERNEL__
19 #include linux/if.h
20 #include linux/types.h
21 #include linux/in.h
22 #include linux/ip.h
23 #include linux/skbuff.h
24 #endif
25 #include linux/netfilter_ipv4.h
26
27 #define IPT_FUNCTION_MAXNAMELEN 30
28 #define IPT_TABLE_MAXNAMELEN 32
29
这个结构存储与IP头部有关的防火墙规则信息。这里的注释说“这个结构无须填充零字节”，就是说这个结构的大小正好是4的倍数。这里由于IFNAMSIZ等于16，所以整个结构大小确实是4的倍数。
30 /* Yes, Virginia, you have to zero the padding. */
31 struct ipt_ip {
32 /* Source and destination IP addr */
33 struct in_addr src, dst;
34 /* Mask for src and dest IP addr */
35 struct in_addr smsk, dmsk;
36 char iniface[IFNAMSIZ], outiface[IFNAMSIZ];
37 unsigned char iniface_mask[IFNAMSIZ], outiface_mask[IFNAMSIZ];
38
39 /* Protocol, 0 = ANY */
40 u_int16_t proto;
41
42 /* Flags word */
43 u_int8_t flags;
44 /* Inverse flags */
45 u_int8_t invflags;
46 };
47这个结构存储match的信息，这里的匹配主要是指与IP无关的防火墙规则信息。由系统缺省设置的匹配主要有三个“tcp”、“udp”，“icmp”，我在分析ip_tables.c时将详细描述。
48 struct ipt_entry_match
49 {
50 union {
51 struct {
52 u_int16_t match_size;
53
54 /* Used by userspace */
55 char name[IPT_FUNCTION_MAXNAMELEN];
56 } user;
57 struct {
58 u_int16_t match_size;
59
60 /* Used inside the kernel */
61 struct ipt_match *match;
62 } kernel;
63
64 /* Total length */
65 u_int16_t match_size;
66 } u;
67
68 unsigned char data[0];
69 };
70 target结构信息，是决定一个分组命运的信息。也可以理解为action信息，其意义是指当一个分组与rule和match信息匹配后，如何处置该分 组。处置方法一般有三种：一，命令常数，比如DROP ACCEPT等等；二 系统预定义的模块处理函数，比如”SNAT DNAT"等等；第三种是用户自己写模块函数。
71 struct ipt_entry_target
72 {
73 union {
74 struct {
75 u_int16_t target_size;
76
77 /* Used by userspace */
78 char name[IPT_FUNCTION_MAXNAMELEN];
79 } user;
80 struct {
81 u_int16_t target_size;
82
83 /* Used inside the kernel */
84 struct ipt_target *target;
85 } kernel;
86
87 /* Total length */
88 u_int16_t target_size;
89 } u;
90
91 unsigned char data[0];
92 };
93这个结构已经很明显给出了target的形式：命令常数、或者模块函数。
94 struct ipt_standard_target
95 {
96 struct ipt_entry_target target;
97 int verdict;
98 };
99
计数器结构，每一个rule都有一个计数器结构用来统计匹配该条规则的分组数目和字节数目。为基于统计的安全工具提供分析基础。
100 struct ipt_counters
101 {
102 u_int64_t pcnt, bcnt; /* Packet and byte counters */
103 };
104
标志字段，各个常数后面的注释已经给出了明确的解释，这里不再赘述。
105 /* Values for "flag" field in struct ipt_ip (general ip structure). */
106 #define IPT_F_FRAG 0x01 /* Set if rule is a fragment rule */
107 #define IPT_F_MASK 0x01 /* All possible flag bits mask. */
108
109 /* Values for "inv" field in struct ipt_ip. */
110 #define IPT_INV_VIA_IN 0x01 /* Invert the sense of IN IFACE. */
111 #define IPT_INV_VIA_OUT 0x02 /* Invert the sense of OUT IFACE */
112 #define IPT_INV_TOS 0x04 /* Invert the sense of TOS. */
113 #define IPT_INV_SRCIP 0x08 /* Invert the sense of SRC IP. */
114 #define IPT_INV_DSTIP 0x10 /* Invert the sense of DST OP. */
115 #define IPT_INV_FRAG 0x20 /* Invert the sense of FRAG. */
116 #define IPT_INV_PROTO 0x40 /* Invert the sense of PROTO. */
掩码标志。用法是当出现超出掩码范围的标志时，确认是非法标志。
117 #define IPT_INV_MASK 0x7F /* All possible flag bits mask. */
118
其 实这个结构的构成这里的注释已经说的很清楚，但是从论坛上有人问"关于netfilter的问题“时，可以看出很多人还是不理解。与前面ipchains 版本防火墙不同的是iptables的防火墙规则构成发生了变化。ipchains的构成是rule＋target，而iptables的构成是ip匹配 信息＋match＋target。同时iptables构成的每一个部分都是可变大小的，由于经常出现”char XXX[0]“就可以看出。但是我个人认为规则的组织有点不好理解，它经常是先分配一段空间，然后将规则一条一条放入。如同文件系统存放变长记录的文件 时，总要在记录中放入记录长度，以便以后取出记录，这里iptables正是使用这种方法，在每个规则中都放入长度字段，这样方便提取各个组成部分和计算 下一条规则的位置。
119 /* This structure defines each of the firewall rules. Consists of 3
120 parts which are 1) general IP header stuff 2) match specific
121 stuff 3) the target to perform if the rule matches */
122 struct ipt_entry
123 {
124 struct ipt_ip ip;
125
126 /* Mark with fields that we care about. */
127 unsigned int nfcache;
128下面两个字段用来计算target的位置和下一条规则的位置。
129 /* Size of ipt_entry + matches */
130 u_int16_t target_offset;
131 /* Size of ipt_entry + matches + target */
132 u_int16_t next_offset;
133
这个字段的存在，为发现规则中存在”环路“提供手段。
134 /* Back pointer */
135 unsigned int comefrom;
136
137 /* Packet and byte counters. */
138 struct ipt_counters counters;
139
140 /* The matches (if any), then the target. */
141 unsigned char elems[0];
142 };
143
144 /*
145 * New IP firewall options for [gs]etsockopt at the RAW IP level.
146 * Unlike BSD Linux inherits IP options so you don't have to use a raw
147 * socket for this. Instead we check rights in the calls. */
定义提供给set/getsockopt系统调用的命令常数的基常数。
148 #define IPT_BASE_CTL 64 /* base for firewall socket options */
149
150 #define IPT_SO_SET_REPLACE (IPT_BASE_CTL)
151 #define IPT_SO_SET_ADD_COUNTERS (IPT_BASE_CTL + 1)
152 #define IPT_SO_SET_MAX IPT_SO_SET_ADD_COUNTERS
153
154 #define IPT_SO_GET_INFO (IPT_BASE_CTL)
155 #define IPT_SO_GET_ENTRIES (IPT_BASE_CTL + 1)
156 #define IPT_SO_GET_MAX IPT_SO_GET_ENTRIES
157
158 /* CONTINUE verdict for targets */
159 #define IPT_CONTINUE 0xFFFFFFFF
160
161 /* For standard target */
162 #define IPT_RETURN (-NF_MAX_VERDICT - 1)
163
Tcp匹配规则信息。
164 /* TCP matching stuff */
165 struct ipt_tcp
166 {
167 u_int16_t spts[2]; /* Source port range. */
168 u_int16_t dpts[2]; /* Destination port range. */
169 u_int8_t option; /* TCP Option iff non-zero*/
170 u_int8_t flg_mask; /* TCP flags mask byte */
171 u_int8_t flg_cmp; /* TCP flags compare byte */
172 u_int8_t invflags; /* Inverse flags */
173 };
174
tcp的取反标志值。
175 /* Values for "inv" field in struct ipt_tcp. */
176 #define IPT_TCP_INV_SRCPT 0x01 /* Invert the sense of source ports. */
177 #define IPT_TCP_INV_DSTPT 0x02 /* Invert the sense of dest ports. */
178 #define IPT_TCP_INV_FLAGS 0x04 /* Invert the sense of TCP flags. */
179 #define IPT_TCP_INV_OPTION 0x08 /* Invert the sense of option test. */
180 #define IPT_TCP_INV_MASK 0x0F /* All possible flags. */
181
udp匹配规则信息
182 /* UDP matching stuff */
183 struct ipt_udp
184 {
185 u_int16_t spts[2]; /* Source port range. */
186 u_int16_t dpts[2]; /* Destination port range. */
187 u_int8_t invflags; /* Inverse flags */
188 };
189
190 /* Values for "invflags" field in struct ipt_udp. */
191 #define IPT_UDP_INV_SRCPT 0x01 /* Invert the sense of source ports. */
192 #define IPT_UDP_INV_DSTPT 0x02 /* Invert the sense of dest ports. */
193 #define IPT_UDP_INV_MASK 0x03 /* All possible flags. */
194
195 /* ICMP matching stuff */
ICMP匹配规则信息
196 struct ipt_icmp
197 {
198 u_int8_t type; /* type to match */
199 u_int8_t code[2]; /* range of code */
200 u_int8_t invflags; /* Inverse flags */
201 };
202
203 /* Values for "inv" field for struct ipt_icmp. */
204 #define IPT_ICMP_INV 0x01 /* Invert the sense of type/code test */
205
这个结构实质上用户通过getsockopt系统调用获取table信息时所传递参数的类型。
206 /* The argument to IPT_SO_GET_INFO */
207 struct ipt_getinfo
208 {
209 /* Which table: caller fills this in. */
210 char name[IPT_TABLE_MAXNAMELEN];
211
212 /* Kernel fills these in. */
213 /* Which hook entry points are valid: bitmask */
214 unsigned int valid_hooks;
215
216 /* Hook entry points: one per netfilter hook. */
217 unsigned int hook_entry[NF_IP_NUMHOOKS];
218
219 /* Underflow points. */
220 unsigned int underflow[NF_IP_NUMHOOKS];
221
222 /* Number of entries */
223 unsigned int num_entries;
224
225 /* Size of entries. */
226 unsigned int size;
227 };
228
这个结构是用户通过系统调用更换table是所传递的参数类型。
229 /* The argument to IPT_SO_SET_REPLACE. */
230 struct ipt_replace
231 {
232 /* Which table. */
233 char name[IPT_TABLE_MAXNAMELEN];
234
235 /* Which hook entry points are valid: bitmask. You can't
236 change this. */
237 unsigned int valid_hooks;
238
239 /* Number of entries */
240 unsigned int num_entries;
241
242 /* Total size of new entries */
243 unsigned int size;
244
245 /* Hook entry points. */
246 unsigned int hook_entry[NF_IP_NUMHOOKS];
247
248 /* Underflow points. */
249 unsigned int underflow[NF_IP_NUMHOOKS];
250
251 /* Information about old entries: */
252 /* Number of counters (must be equal to current number of entries). */
253 unsigned int num_counters;
254 /* The old entries' counters. */
255 struct ipt_counters *counters;
256
257 /* The entries (hang off end: not really an array). */
258 struct ipt_entry entries[0];
259 };
260
这个更改计数器时传递的参数类型。
261 /* The argument to IPT_SO_ADD_COUNTERS. */
262 struct ipt_counters_info
263 {
264 /* Which table. */
265 char name[IPT_TABLE_MAXNAMELEN];
266
267 unsigned int num_counters;
268
269 /* The counters (actually `number' of these). */
270 struct ipt_counters counters[0];
271 };
272
这个是想获取防火墙规则时，传递给系统调用的参数类型。
273 /* The argument to IPT_SO_GET_ENTRIES. */
274 struct ipt_get_entries
275 {
276 /* Which table: user fills this in. */
277 char name[IPT_TABLE_MAXNAMELEN];
278
279 /* User fills this in: total entry size. */
280 unsigned int size;
281
282 /* The entries. */
283 struct ipt_entry entrytable[0];
284 };
285
286 /* Standard return verdict, or do jump. */
287 #define IPT_STANDARD_TARGET ""
288 /* Error verdict. */
289 #define IPT_ERROR_TARGET "ERROR"
290
现面定义了一些使用例程
291 /* Helper functions */
获取一条防火墙规则的target位置
292 extern __inline__ struct ipt_entry_target *
293 ipt_get_target(struct ipt_entry *e)
294 {
295 return (void *)e + e->target_offset;
296 }
297
下面的宏遍历处理一条防火墙规则的所有匹配。我已经说过每一条防火墙规则在iptables中分为三部分，而且每一部分的大小都是可变的。比如match部分，它本身可以有多个match项。
298 /* fn returns 0 to continue iteration */
299 #define IPT_MATCH_ITERATE(e, fn, args...) /
300 ({ /
301 unsigned int __i; /
302 int __ret = 0; /
303 struct ipt_entry_match *__m; /

这 个for语句我来解释一下：首先__i取值为ipt_entry结构的大小，实质上就是match匹配的开始处的偏移地址，将其与e相加就得到了 match匹配的地址，然后调用fn处理这个匹配。如果函数返回值为零，当前匹配的偏移地址加上当前匹配的大小，如果不超过target的偏移地址，则继 续处理下一条匹配。
304 /
305 for (__i = sizeof(struct ipt_entry); /
306 __i < (e)->target_offset; /
307 __i += __m->u.match_size) { /
308 __m = (void *)(e) + __i; /
309 /
310 __ret = fn(__m , ## args); /
311 if (__ret != 0) /
312 break; /
313 } /
314 __ret; /
315 })
316
这个宏处理一个table中的所有防火墙规则。对比对上一个宏的理解，这里我就不解释了。
317 /* fn returns 0 to continue iteration */
318 #define IPT_ENTRY_ITERATE(entries, size, fn, args...) /
319 ({ /
320 unsigned int __i; /
321 int __ret = 0; /
322 struct ipt_entry *__e; /
323 /
324 for (__i = 0; __i < (size); __i += __e->next_offset) { /
325 __e = (void *)(entries) + __i; /
326 /
327 __ret = fn(__e , ## args); /
328 if (__ret != 0) /
329 break; /
330 } /
331 __ret; /
332 })
333
334 /*
335 * Main firewall chains definitions and global var's definitions.
336 */
337 #ifdef __KERNEL__
338
339 #include
340 extern void ipt_init(void) __init;
341
所有的匹配处理都注册到一个match处理链表中，链表结点的类型就是这里的结构类型。当处理匹配时都是调用这里注册的处理函数。每个结点实质上由三个函数构成，一个匹配处理函数，一个合法性检查函数，一个析构函数。最后一个是反身指针，指针的作用如注释所示。
342 struct ipt_match
343 {
344 struct list_head list;
345
346 const char name[IPT_FUNCTION_MAXNAMELEN];
347
348 /* Return true or false: return FALSE and set *hotdrop = 1 to
349 force immediate packet drop. */
350 int (*match)(const struct sk_buff *skb,
351 const struct net_device *in,
352 const struct net_device *out,
353 const void *matchinfo,
354 int offset,
355 const void *hdr,
356 u_int16_t datalen,
357 int *hotdrop);
358
359 /* Called when user tries to insert an entry of this type. */
360 /* Should return true or false. */
361 int (*checkentry)(const char *tablename,
362 const struct ipt_ip *ip,
363 void *matchinfo,
364 unsigned int matchinfosize,
365 unsigned int hook_mask);
366
367 /* Called when entry of this type deleted. */
368 void (*destroy)(void *matchinfo, unsigned int matchinfosize);
369
370 /* Set this to THIS_MODULE if you are a module, otherwise NULL */
371 struct module *me;
372 };
373
和match一样，所有的target都注册到这个结构类型的全局链表中，每个target的处理函数都是这里注册的函数。和上面的解释一样，这里也主要包含三个函数指针。
374 /* Registration hooks for targets. */
375 struct ipt_target
376 {
377 struct list_head list;
378
379 const char name[IPT_FUNCTION_MAXNAMELEN];
380
381 /* Returns verdict. */
382 unsigned int (*target)(struct sk_buff **pskb,
383 unsigned int hooknum,
384 const struct net_device *in,
385 const struct net_device *out,
386 const void *targinfo,
387 void *userdata);
388
389 /* Called when user tries to insert an entry of this type:
390 hook_mask is a bitmask of hooks from which it can be
391 called. */
392 /* Should return true or false. */
393 int (*checkentry)(const char *tablename,
394 const struct ipt_entry *e,
395 void *targinfo,
396 unsigned int targinfosize,
397 unsigned int hook_mask);
398
399 /* Called when entry of this type deleted. */
400 void (*destroy)(void *targinfo, unsigned int targinfosize);
401
402 /* Set this to THIS_MODULE if you are a module, otherwise NULL */
403 struct module *me;
404 };
405
注册函数
406 extern int ipt_register_target(struct ipt_target *target);
407 extern void ipt_unregister_target(struct ipt_target *target);
408
409 extern int ipt_register_match(struct ipt_match *match);
410 extern void ipt_unregister_match(struct ipt_match *match);
411
table结构
412 /* Furniture shopping... */
413 struct ipt_table
414 {
415 struct list_head list;
416
417 /* A unique name... */
418 char name[IPT_TABLE_MAXNAMELEN];
419
420 /* Seed table: copied in register_table */
421 struct ipt_replace *table;
422
423 /* What hooks you will enter on */
424 unsigned int valid_hooks;
425
426 /* Lock for the curtain */
427 rwlock_t lock;
428
429 /* Man behind the curtain... */
430 struct ipt_table_info *private;
431 };
432
小结iptables的防火墙组织结构：

现 在我们可以给出iptables防火墙规则的组织结构了。第一级是table级，每一个防火墙可以有多个table；第二级是hook级，每一个 table都有一个hook集合，每个hook都有一个防火墙规则链；第三级基本规则级，基本规则级的规则包括三部分，IP规则信息、匹配规则信息和 target。而这三个组成部分的每一个都可以包括同类型的多个部分规则。
433 extern int ipt_register_table(struct ipt_table *table);
434 extern void ipt_unregister_table(struct ipt_table *table);
435 extern unsigned int ipt_do_table(struct sk_buff **pskb,
436 unsigned int hook,
437 const struct net_device *in,
438 const struct net_device *out,
439 struct ipt_table *table,
440 void *userdata);
441
有关table结构对齐的宏。

442 #define IPT_ALIGN(s) (((s) + (__alignof__(struct ipt_entry)-1)) & ~(__alignof__(struct ipt_entry)-1))
443 #endif /*__KERNEL__*/
444 #endif /* _IPTABLES_H */
445