(十五)洞悉linux下的Netfilter&iptables：开发自己的hook函数【实战】(上)

向Netfilter中注册自己的hook函数

        数据包在协议栈中传递时会经过不同的HOOK点，而每个HOOK点上又被Netfilter预先注册了一系列hook回调函数，当每个清纯的数据包到达这些点后会被这些可恶hook函数轮番调戏一番。有时候我们就在想，只让系统自带的这些恶棍来快活，我自己能不能也make一个hook出来和它们同流合污呢？答案是肯定的。

       我们来回顾一下目前系统中已经注册了的hook函数可分为以下几类:

       它们在协议栈中位置如下：

       首先我们心里要非常清楚的知道我们将要开发的这个hook函数位于哪个HOOK点的什么级别，它的前后分别是哪些函数，这一点很重要，因为遇到问题时至少心里有个谱。

       我们今天讲的这个hook函数功能很简单，主要是向大家展示开发流程和方法。细节性的东西还需要每个人日积月累的修炼才行。

 

        要注册一个hook函数需要用到nf_register_hook()或者nf_register_hooks()系统API和一个struct nf_hook_ops{}类型的结构体对象。最简单的hook函数如下：

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

 

MODULE_LICENSE("GPL");

MODULE_AUTHOR("koorey KING");

MODULE_DESCRIPTION("My hook test");

 

static int pktcnt = 0;

//我们自己定义的hook回调函数，丢弃每第5×n(n=1,2,3,4…)个ICMP报文。

static unsigned int myhook_func(unsigned int hooknum, struct sk_buff **skb, const struct net_device *in, const struct net_device *out, int (*okfn)(struct sk_buff *))

{

   const struct iphdr *iph = (*skb)->nh.iph;

   if(iph->protocol == 1){

      atomic_inc(&pktcnt);

      if(pktcnt%5 == 0){

           printk(KERN_INFO "%d: drop an ICMP pkt to %u.%u.%u.%u !\n", pktcnt,NIPQUAD(iph->daddr));

           return NF_DROP;

      }

   }

   return NF_ACCEPT;

}

 

static struct nf_hook_ops nfho={

        .hook           = myhook_func,  //我们自己的hook回调处理函数

        .owner          = THIS_MODULE,

        .pf             = PF_INET,

        .hooknum        = NF_IP_LOCAL_OUT, //挂载在本地出口处

        .priority       = NF_IP_PRI_FIRST,  //优先级最高

};

 

static int __init myhook_init(void)

{

    return nf_register_hook(&nfho);

}

 

static void __exit myhook_fini(void)

{

    nf_unregister_hook(&nfho);

}

 

module_init(myhook_init);

module_exit(myhook_fini);

 

       我们在LOCAL_OUT这个HOOK点上，以最高优先级NF_IP_PRI_FIRST注册了一个名为myhook_func()的函数。从本机发出的所有数据包从协议栈进入Netfilter框架时，最先都会被该函数所看到，然后我们在这里就可以“胡作非为”了。

       这个模块最后会被编译成名为myhook.ko的驱动模块，然后用insmod来将其加载。具体操作流程如下：

       可以看到，我们自己的hook函数已经成功run起来了。我们可能不仅局限于做这么简单一个hook，没什么意义，也没啥成就感。况且这种hook压根儿就没有存在的价值，因为我们完全可以通过iptables来配置相应的规则而达到同样的目的。

       OK，那我们就改造一下刚写的这个hook。让它实现的功能是：每收到5个ICMP报文就向指定的IP地址发送一个UDP报文。由于这个功能的开发牵扯到内核协议栈编程，关于协议栈部分打算在以后的系列博文中详细阐述。这里仅做个简单的普及入门就可以了。

      我们要实现的功能是从内核中发一个报文，这完全不同于之前在用户层通过socket套接字编程的模式。

Godbach兄的文章http://blog.chinaunix.net/u/33048/showart_2043789.html，以及内核版的精华帖《教你修改以及重构skb》都是非常经典的参考文章。不太明白的童鞋可以去拜读一下：。

      再重申一下我们的目标，每收到5个ICMP报文就向指定IP(例如118.6.24.132)发送一个UDP报文。这里我是在内核里自己去DIY一个新的skb出来，构造数据包和发送数据包的过程如下：

#define    ETH    "eth0"  //接口名称

#define    SIP     "192.168.6.130" //接口的IP地址

#define    DIP     "118.6.24.132" //要发送UDP报文的目的IP地址

#define    SPORT   39804   //源端口

#define    DPORT   6980    //目的端口

unsigned char SMAC[ETH_ALEN] = {0x00,0x0C,0x29,0x33,0x2C,0x3C}; //eth0网卡地址

unsigned char DMAC[ETH_ALEN] = {0x00,0x50,0x56,0xF4,0x8B,0xB3}; //默认网关的网卡地址

 

static int build_and_xmit_udp(char * eth, u_char * smac, u_char * dmac,

             u_char * pkt, int pkt_len,u_long sip, u_long dip,

             u_short sport, u_short dport)

{

  struct sk_buff * skb = NULL;

  struct net_device * dev = NULL;

  struct ethhdr * ethdr = NULL;

  struct iphdr * iph = NULL;

  struct udphdr * udph = NULL;

  u_char * pdata = NULL;

 

  if(NULL == smac || NULL == dmac)

      goto out;

 

  if(NULL == (dev= dev_get_by_name(eth)))

        goto out;

  //通过alloc_skb()来为一个新的skb申请内存结构

  skb = alloc_skb(pkt_len + sizeof(struct iphdr) + sizeof(struct udphdr) + LL_RESERVED_SPACE(dev), GFP_ATOMIC);

 

  if(NULL == skb)

      goto out;

  skb_reserve(skb, LL_RESERVED_SPACE(dev));

 

  skb->dev = dev;

  skb->pkt_type = PACKET_OTHERHOST;

  skb->protocol = __constant_htons(ETH_P_IP);

  skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;

  skb->priority = 0;

 

  skb->nh.iph = (struct iphdr*)skb_put(skb, sizeof(struct iphdr));

  skb->h.uh = (struct udphdr*)skb_put(skb, sizeof(struct udphdr));

 

  pdata = skb_put(skb, pkt_len); //预留给上层用于数据填充的接口

  {

     if(NULL != pkt)

        memcpy(pdata, pkt, pkt_len);

  }

 

  //“从上往下”填充skb结构，依次是UDP层--IP层--MAC层

  udph = (struct udphdr *)skb->h.uh;

  memset(udph, 0, sizeof(struct udphdr));

  udph->source = sport;

  udph->dest = dport;

  skb->csum = 0;

  udph->len = htons(sizeof(struct udphdr)+pkt_len);

  udph->check = 0;

  //填充IP层

  iph = (struct iphdr*)skb->nh.iph;

  iph->version = 4;

  iph->ihl = sizeof(struct iphdr)>>2;

  iph->frag_off = 0;

  iph->protocol = IPPROTO_UDP;

  iph->tos = 0;

  iph->daddr = dip;

  iph->saddr = sip;

  iph->ttl = 0x40;

  iph->tot_len = __constant_htons(skb->len);

  iph->check = 0;

  iph->check = ip_fast_csum((unsigned char *)iph,iph->ihl);

 

  skb->csum = skb_checksum(skb, iph->ihl*4, skb->len - iph->ihl * 4, 0);

  udph->check = csum_tcpudp_magic(sip, dip, skb->len - iph->ihl * 4, IPPROTO_UDP, skb->csum);

  //填充MAC层

  skb->mac.raw = skb_push(skb, 14);

  ethdr = (struct ethhdr *)skb->mac.raw;

  memcpy(ethdr->h_dest, dmac, ETH_ALEN);

  memcpy(ethdr->h_source, smac, ETH_ALEN);

  ethdr->h_proto = __constant_htons(ETH_P_IP);

  //调用dev_queue_xmit()发送报文

  if(0 > dev_queue_xmit(skb))

      goto out;

 

out:

   if(NULL != skb)

   {

        dev_put (dev);

        kfree_skb (skb);

   }

   return(NF_ACCEPT);

}

       上面这部分代码看不懂没关系，因为它需要比较熟练的内核协议栈编程知识，大家可以从整体上对其有个感性的把握就可以了。后面如果有时间我会再写个TCP/IP内核协议栈分析的系列文章，虽然CU上有很多大牛已经在写了，但每个人的收获不一样，和大家分享也是学习的另一种形式。好了，闲话不多说。我们这个hook的最终版本在“ myhook.zip ”下载。

       接下来，激动人心的时刻又到了，我们来验证一下我们的hook函数是否可以按预期一样地进行工作。编译和加载流程如前面所述。我们为上层应用层往UDP报文中填充数据预留了接口，所以我们可以以如下的形式来调用build_and_xmit_udp()接口：

build_and_xmit_udp(ETH,SMAC,DMAC,”hello”,5,in_aton(SIP),in_aton(DIP),htons(SPORT),htons(DPORT));

       通过wireshark抓包来验证一下是不是每收到5个ICMP报文就往118.6.24.132地址发送一个内容仅有“hello”字符串的UDP报文：

       经过这么一番“改造”，我们自定义这个hook函数算是有点特色了。至此我们今天的内容就全部讲完了。估计有些人可能觉得还少了点什么，有没有悟性比较高的童鞋提出几点质疑来？没错，就是我们这个hook里设置的IP地址是固定的，包括MAC地址、源和目的端口以及发送的内容。用户空间我们根本没法对这些属性进行操作，骤然间，这个模块的可操作性和易用性大打折扣。那么我们到底如何才能从用户空间来操作这个新注册的hook呢？

       未完，待续…