如何用IP Queue机制编写用户态防火墙一

核心提示： NF_QUEUE 将该报文传递到用户态去做进一步的处理；NF_REPEAT 再次调用本HOOK函数，当HOOK处理函数返回NF_QUEUE值时，如何用IP Queue机制编写用户态防火墙一(2)，内核协议栈将通过Linux NetLink通信机制把当前报文传递到用户态，由用户态的防火墙程序

NF_QUEUE 将该报文传递到用户态去做进一步的处理；

NF_REPEAT 再次调用本HOOK函数。

当HOOK处理函数返回NF_QUEUE值时，内核协议栈将通过Linux NetLink通信机制把当前报文传递到用户态，由用户态的防火墙程序进行处理。这样，只要能够在相应的HOOK点上返回NF_QUEUE值，就可以安心地在用户态使用自己的程序来过滤报文了，这个功能可以由iptables实现。

NetLink机制

上面提到，使用IP Queue的用户态防火墙程序是通过NetLink机制和内核协议栈进行通信的。NetLink是Linux系统特有的、基于Socket编程接口的通信机制。

它是一个面向数据报文的服务，并提供“路由操作(NETLINK_ROUTE)”、“IP Queue操作(NETLINK_FIREWALL)”和“用户态ARP表操作(NETLINK_ARPD)”等通信协议。在创建IPQueue NetLink Socket时，将采用如下系统调用：

fd = socket(PF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_FIREWALL);

这里，PF_NETLINK指明要创建NetLink Socket；SOCK_RAW指明采用原始套接字，也可以采用SOCK_DGRAM，因为NetLink机制的实现并不区分SOCK_RAW和SOCK_DGRAM；参数NETLINK_FIREWALL则指明通信协议采用IP Queue。

既然IP Queue是基于NetLink的，其消息格式自然也遵从NetLink的规范。NetLink消息由两部分组成：消息头(struct nlmsghdr)和数据负载(data payload)。

消息头的定义如下：

　　struct nlmsghdr{
　　
　　__u32 nlmsg_len; /*消息长度*/
　　__u16 nlmsg_type;/*消息类型*/
　　__u16 nlmsg_flags;/*额外的标志*/
　　__u32 nlmsg_seq; /*序列号*/
　　__u32 nlmsg_pid; /*进程号*/
　　};

所有的IP Queue消息都将包含一个struct nlmsghdr消息头，具体的IP Queue消息则包含在NetLink消息的数据负载中。有关NetLink消息格式的详情可以参见手册页Netlink(7)。

IP Queue编程接口

使用IP Queue机制的程序必须包含如下的头文件：

#include<linux/netfilter_ipv4/ip_queue.h>

在这个头文件中定义了所有IP Queue消息的格式。

IP Queue消息可以分为两大类：由内核协议栈发给用户态进程的IP Queue消息和由用户态进程发给内核的IP Queue消息。

由内核协议栈发给用户态进程的IP Queue消息(nlmsghdr.nlmsg_type = IPQM_PACKET)，其数据类型为ipq_packet_msg_t，定义如下：

　　typedef struct ipq_packet_msg {
　　unsigned long packet_id; /* 报文的标识号 */
　　unsigned long mark; /* Netfilter标记值 */
　　long timestamp_sec; /* 报文到达时间（秒） */
　　long timestamp_usec; /* 报文到达时间（毫秒） */
　　unsigned int hook; /* 所处的HOOK点 */
　　char indev_name[IFNAMSIZ]; /* 接收网络接口名 */
　　char outdev_name[IFNAMSIZ]; /*发送网络接口名*/
　　unsigned short hw_protocol; /* 硬件协议（网络顺序）*/
　　unsigned short hw_type; /* 硬件类型 */
　　unsigned char hw_addrlen; /* 硬件地址长度 */
　　unsigned char hw_addr[8]; /* 硬件地址 */
　　size_t data_len; /* 报文的长度 */
　　unsigned char payload[0]; /* 报文本身 */
　　} ipq_packet_msg_t;