Linux内核--基于Netfilter的内核级包过滤防火墙实现

测试内核版本：Linux Kernel 2.6.35----Linux Kernel 3.2.1

知识基础：本防火墙的开发基于对Linux内核网络栈有个良好的概念，本人对网络栈的分析是基于早期版本（Linux 1.2.13），在明确了网络栈架构的前提下，上升一步分析高级版本内核中的Netfilter防火墙实现原理，然后进行模块或内核编程，开发一款基于包过滤的个人防火墙。

包过滤防火墙：包过滤防火墙是用一个软件查看所流经的数据包的包头（header），由此决定整个包的命运。它可能会决定丢弃（DROP）这个包，可能会接受（ACCEPT）这个包（让这个包通过），也可能执行其它更复杂的动作。工作于网络层，能对IP数据报进行首部检查。例如：IP源地址，目的地址，源端口和目的端口等。

本防火墙的包过滤功能如下：　　

* 拒绝来自某主机或某网段的所有连接。
　　* 允许来自某主机或某网段的所有连接。
　　* 拒绝来自某主机或某网段的指定端口的连接。
　　* 允许来自某主机或某网段的指定端口的连接。
　　* 拒绝发去某主机或某网段的所有连接。
　　* 允许发去某主机或某网段的所有连接。
　　* 拒绝发去某主机或某网段的指定端口的连接。
　　* 允许发去某主机或某网段的指定端口的连接。

Netfilter框架是Linux内核分析和过滤特定协议数据包处理框架，为其他模块动态参与网络层数据包处理提供了方便的途径。

本防火墙的简单功能就是检查数据包是否符合过滤的条件，如果不符合就舍弃（Drop），否则就接受（Accept），这里定义八个链表头结点

struct ip_node ip_allowed_in_node_head;/*允许的远程主机或网络IP地址头节点*/
struct ip_node ip_denied_in_node_head;/*拒绝的远程主机或网络IP地址头节点*/
struct ip_node ip_allowed_out_node_head;/*允许的本地主机或网络IP地址头节点*/
struct ip_node ip_denied_out_node_head;/*拒绝的本地主机或网络IP地址头节点*/
struct port_node port_allowed_in_node_head;/*允许的远程主机或网络传输层端口号头节点*/
struct port_node port_denied_in_node_head;/*拒绝的远程主机或网络传输层端口号头节点*/
struct port_node port_allowed_out_node_head;/*允许的本地主机或网络传输层端口号头节点*/
struct port_node port_denied_out_node_head;/*拒绝的本地主机或网络传输层端口号头节点*/

用于保存配置文件中的地址或端口信息。

定义两个钩子函数hook_func_in和hook_func_out，分别将其挂载到INET协议族的入口NF_INET_LOCAL_IN和出口NF_INET_LOCAL_OUT：

static struct nf_hook_ops my_netfilter[] =
{
{
.hook =hook_func_in,
.owner =THIS_MODULE,
.pf =PF_INET,
.hooknum =NF_INET_LOCAL_IN,
.priority =100
},
{
.hook =hook_func_out,
.owner =THIS_MODULE,
.pf =PF_INET,
.hooknum =NF_INET_LOCAL_OUT,
.priority =100
}
};

说明一下自己定义的一些宏和引用的头文件：

#ifndef MODULE
#define MODULE
#endif
#ifndef __KERNEL__
#define __KERNEL__
#endif
//#define NET_DOWN
#define MY_FIREWALL_DEBUG
#include <asm/system.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/net.h>
#include <linux/socket.h>
#include <linux/sockios.h>
#include <linux/in.h>
#include <linux/inet.h>
#include <net/ip.h>
#include <net/protocol.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <net/sock.h>
#include <net/icmp.h>
#include <net/raw.h>
#include <net/checksum.h>
#include <linux/netfilter_ipv4.h>
#include <linux/tcp.h>
#include <linux/udp.h>
#include <linux/igmp.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/mm.h>
#include <asm/uaccess.h>
#define YES 1
#define NO 0
#define IP_MAX_LEN 20
#define PORT_MAX_LEN 20
#define ALLOWED_IP_IN 0
#define DENIED_IP_IN 1
#define ALLOWED_IP_OUT 2
#define DENIED_IP_OUT 3
#define ALLOWED_PORT_IN 0
#define DENIED_PORT_IN 1
#define ALLOWED_PORT_OUT 2
#define DENIED_PORT_OUT 3
#define ALLOWED_IN_IP_CONF_FILE_DIR "/etc/my_firewall/ip_allowed_in"
#define DENIED_IN_IP_CONF_FILE_DIR "/etc/my_firewall/ip_denied_in"
#define ALLOWED_IN_PORT_CONF_FILE_DIR "/etc/my_firewall/port_allowed_in"
#define DENIED_IN_PORT_CONF_FILE_DIR "/etc/my_firewall/port_denied_in"
#define ALLOWED_OUT_IP_CONF_FILE_DIR "/etc/my_firewall/ip_allowed_out"
#define DENIED_OUT_IP_CONF_FILE_DIR "/etc/my_firewall/ip_denied_out"
#define ALLOWED_OUT_PORT_CONF_FILE_DIR "/etc/my_firewall/port_allowed_out"
#define DENIED_OUT_PORT_CONF_FILE_DIR "/etc/my_firewall/port_denied_out"
//DEFINE FOR WORK_MODE
/*不工作状态，默认*/
#define MODE_FREE 0
/*允许来自某主机或某网段的所有连接*/
#define MODE_IP_ONLY_ALLOWED_IN 1
/*拒绝来自某主机或某网段的所有连接*/
#define MODE_IP_ONLY_DENIED_IN 2
/*允许来自某主机或某网段指定端口的连接*/
#define MODE_IP_PORT_ALLOWED_IN 3
/*拒绝来自某主机或某网段的指定端口的连接*/
#define MODE_IP_PORT_DENIED_IN 4
/*允许本地主机或本地网络与其他主机或网络的所有连接*/
#define MODE_IP_ONLY_ALLOWED_OUT 5
/*拒绝本地主机或本地网络与其他主机或网络的所有连接*/
#define MODE_IP_ONLY_DENIED_OUT 6
/*允许本地主机或网络与其他主机或其他网络的指定端口的连接*/
#define MODE_IP_PORT_ALLOWED_OUT 7
/*拒绝本地主机或网络与其他主机或其他网络的指定端口的连接*/
#define MODE_IP_PORT_DENIED_OUT 8

Linux内核--基于Netfilter的内核级包过滤防火墙实现

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