Netfilter使用一张全局hash表来定义报文的连接状态，它定义在ip_conntrack_core.c中，用指针struct list_head *ip_conntrack_hash来描述该表。这个hash表的大小是有限制的，在模块装载的时候确定，可以由用户指定，由ip_conntrack_htable_size记录，其默认值是根据当前内存的大小计算出来，采用了tcp协议栈中确定hash表大小的算法。每个hash节点均是一个链表的首部，该链表存放了该hash值的所有冲突项。连接跟踪表就由ip_conntrack_htable_size 条链表构成，整个连接跟踪表大小使用全局变量ip_conntrack_max描述，与hash表的关系是ip_conntrack_max = 8 * ip_conntrack_htable_size。
每个hash链表的节点都是一个ip_conntrack_tuple_hash结构：
struct ip_conntrack_tuple_hash
{
struct list_head list;
struct ip_conntrack_tuple tuple;
};
其中list用于链接冲突链表，tuple则用于存放标识连接的最基本信息，如果两个数据包的tuple完全相同，则它们属于同一个连接。因为每一个连接上的数据流都是双向的，所以需要两个tuple来分别标识不同方向上的流量。从Socket套接字角度来讲，连接两端用“地址+端口”的形式来唯一标识一个连接（对于没有端口的协议，如ICMP，可以使用其它办法替代），因此tuple保存了“来源地址/来源端口+目的地址/目的端口”来标识一个连接。
Netfilter用结构struct ip_conntrack_tuple 结构来封装这个“来源”和“目的”:
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struct ip_conntrack_tuple
{
struct ip_conntrack_manip src;
/* These are the parts of the tuple which are fixed. */
struct {
u_int32_t ip;
union {
/* Add other protocols here. */
u_int16_t all;
struct {
u_int16_t port;
} tcp;
struct {
u_int16_t port;
} udp;
struct {
u_int8_t type, code;
} icmp;
struct {
u_int16_t port;
} sctp;
struct {
__be16 key; /* key is 32bit,
* pptp only uses 16 */
} gre;
} u;
/* The protocol. */
u_int8_t protonum;
/* The direction (for tuplehash) */
u_int8_t dir;/*描述数据流方向*/
} dst;
}; |
tuple 结构仅仅用来标识一个连接，并不是描述一条完整的连接状态，netfilter将数据包转换成tuple结构，并根据其计算hash，在相应的链表上查询，获取相应的连接状态，如果没有查到，则表示是一个新的连接。
内核中，描述一个包的连接状态，使用了struct ip_conntrack 结构，可以在ip_conntrack.h中看到它的定义：
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struct ip_conntrack
{
/* Usage count in here is 1 for hash table/destruct timer, 1 per skb,
plus 1 for any connection(s) we are `master' for */
struct nf_conntrack ct_general; 结构的引用计数
/* Have we seen traffic both ways yet? (bitset) */
unsigned long status; 结构的状态，
/* Timer function; drops refcnt when it goes off. */
struct timer_list timeout; 结构的老化定时器，避免过分暂用内存
#ifdef CONFIG_IP_NF_CT_ACCT
/* Accounting Information (same cache line as other written members) */
struct ip_conntrack_counter counters[IP_CT_DIR_MAX]; 计数器，分别统计两个方向上的流量
#endif
/* If we were expected by an expectation, this will be it */
struct ip_conntrack *master; 指向创建本结构的expect，关于expect后续会介绍
/* Current number of expected connections */
unsigned int expecting; 与本结构关联的expect的数量
/* Unique ID that identifies this conntrack*/
unsigned int id;
/* Helper, if any. */
struct ip_conntrack_helper *helper; 与本结构相关的helper，与expect相关
/* Storage reserved for other modules: */
union ip_conntrack_proto proto;
union ip_conntrack_help help;
#ifdef CONFIG_IP_NF_NAT_NEEDED
struct {
struct ip_nat_info info;
union ip_conntrack_nat_help help;
#if defined(CONFIG_IP_NF_TARGET_MASQUERADE) || \
defined(CONFIG_IP_NF_TARGET_MASQUERADE_MODULE)
int masq_index;
#endif
} nat; nat相关数据结构
#endif /* CONFIG_IP_NF_NAT_NEEDED */
#if defined(CONFIG_IP_NF_CONNTRACK_MARK)
u_int32_t mark;
#endif
#ifdef CONFIG_IP_NF_CONNTRACK_SECMARK
u_int32_t secmark;
#endif
/* Traversed often, so hopefully in different cacheline to top */
/* These are my tuples; original and reply */
struct ip_conntrack_tuple_hash tuplehash[IP_CT_DIR_MAX]; 不同方向的tuple
}
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union ip_conntrack_proto proto：对不同的协议，连接所需记录的参数不同，proto记录了和协议相关的私有内容。
union ip_conntrack_help help：记录了协议相关的内容，如ftp协议，h.323协议等
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