linux netfilter rule match target 数据结构

对于netfilter 可以参考 https://netfilter.org/documentation/HOWTO/netfilter-hacking-HOWTO-3.html

netfilter 框架中包含了：filter mat mangle raw security；

在net结构中的成员struct netns_xt xt，是用来存储所有table的，

netns_xt结构的成员如下，其中tables存储了多种协议对应的table链表，每种协议对应一个链表，多种table存储在自己所属协议的链表上；

struct netns_xt {
    struct list_head tables[NFPROTO_NUMPROTO];
    bool notrack_deprecated_warning;
    bool clusterip_deprecated_warning;
#if defined(CONFIG_BRIDGE_NF_EBTABLES) || \
    defined(CONFIG_BRIDGE_NF_EBTABLES_MODULE)
    struct ebt_table *broute_table;
    struct ebt_table *frame_filter;
    struct ebt_table *frame_nat;
#endif
};

每个具体类型的table如下：

/* Furniture shopping... */
struct xt_table {
    struct list_head list;
    /* What hooks you will enter on */
    unsigned int valid_hooks; /* 该表关注的钩子点 */
    /* Man behind the curtain... *//* 私有数据，真正的规则，指向xt_table_info */
    struct xt_table_info *private;
    /* Set this to THIS_MODULE if you are a module, otherwise NULL */
    struct module *me;
    u_int8_t af;        /* address/protocol family */ /* 协议族 */
    int priority;        /* hook order */ /* 优先级 */
    /* called when table is needed in the given netns */
    int (*table_init)(struct net *net);
    /* A unique name... */
    const char name[XT_TABLE_MAXNAMELEN];//表的名字
};

xt_table的private成员又指向了xt_table_info结构，存储真正的规则相关信息，包括入口和偏移

/* The table itself */
struct xt_table_info {
    /* Size per table */
    unsigned int size;  /* 表大小，占用的内存空间 */
    /* Number of entries: FIXME. --RR */
    unsigned int number;  /* 表中规则数量 */
    /* Initial number of entries. Needed for module usage count */
    unsigned int initial_entries;/* 初始的规则数量，用于模块计数 */

    /* Entry points and underflows
*   hook_entries：记录所影响的HOOK的规则入口相对于下面的entries变量的偏移量
*   underflows：与hook_entry相对应的规则表上限偏移量
    */

    unsigned int hook_entry[NF_INET_NUMHOOKS];/* 钩子规则入口，相对于下面的entries偏移量 */
    unsigned int underflow[NF_INET_NUMHOOKS];  /* 与hook_entry相对应的规则表上限偏移量，当无规则录入时，hook_entry和underflow均为0 */
    /*
     * Number of user chains. Since tables cannot have loops, at most
     * @stacksize jumps (number of user chains) can possibly be made.
     */
    unsigned int stacksize;
    void ***jumpstack;
  /* 每个cpu的ipt_entry指针，指向ipt_entry的首地址 */
    unsigned char entries[0] __aligned(8);
};

xt_table_info结构的entries成员指向了匹配规则的入口，入口的每个数组包含了多个rule；

Netfilter 中规则是顺序存储的，一条rule规则主要包括三个部

• ipt_entry：标准匹配结构，主要包含数据包的源、目的IP，出、入接口和掩码等；
• ipt_entry_match：扩展匹配。一条rule规则可能有零个或多个ipt_entry_match结构；
• ipt_entry_target：一条rule规则有且仅有一个target动作。就是当所有的标准匹配和扩展匹配都符合之后才来执行该target。
  • • 

      /*ipt_entry中包含ipt_ip结构，用于标准match，匹配内容为源目的地址，入出口设备，协议等*/
      /* Yes, Virginia, you have to zero the padding. */
      struct ipt_ip {
          /* Source and destination IP addr */
          struct in_addr src, dst; /* 源目的地址 */
          /* Mask for src and dest IP addr */
          struct in_addr smsk, dmsk;/* 源目的掩码 */
          char iniface[IFNAMSIZ], outiface[IFNAMSIZ];  /* 入口出口设备 */
          unsigned char iniface_mask[IFNAMSIZ], outiface_mask[IFNAMSIZ]; /* 入口出口设备掩码 */
      
          /* Protocol, 0 = ANY */
          __u16 proto;/* 协议号 */
      
          /* Flags word */
          __u8 flags;
          /* Inverse flags */
          __u8 invflags; /* 是否是反转匹配 */
      };

      /* This structure defines each of the firewall rules.  Consists of 3
         parts which are 1) general IP header stuff 2) match specific
         stuff 3) the target to perform if the rule matches */
      struct ipt_entry {
          struct ipt_ip ip;
      
          /* Mark with fields that we care about. */
          unsigned int nfcache;
      
          /* Size of ipt_entry + matches */
          /* target区的偏移，通常target区位于match区之后，而match区则在ipt_entry的末尾；
      初始化为sizeof(struct ipt_entry)，即假定没有match */
          __u16 target_offset;
          /* Size of ipt_entry + matches + target */
          /* 下一条规则相对于本规则的偏移，也即本规则所用空间的总和，
      初始化为sizeof(struct ipt_entry)+sizeof(struct ipt_target)，即没有match */
      
          __u16 next_offset;
      
          /* Back pointer */
          unsigned int comefrom;
      
          /* Packet and byte counters. *//* 记录该规则处理过的报文数和报文总字节数 */
          struct xt_counters counters;
      
          /* The matches (if any), then the target. *//*target或者是match的起始位置 */
          unsigned char elems[0];
      };
      

      /*
      ipt_entry_match将内核态与用户态关联起来，按我的理解，内核和用户在注册和维护match时使用的是各自的match结构ipt_match和iptables_match，
      但在具体应用到某个规则时则需要统一成ipt_entry_match结构。
      前面说过，match区存储在ipt_entry的末尾，target在最后，结合ipt_entry_match的定义，可以知道一条具体的规则中存储的数据结构不是：
      ipt_entry + ipt_match1 + ipt_match2 + ipt_match3 + … + target
      而是：
      ipt_entry + ipt_entry_match1 + ipt_entry_match2 + ipt_entry_match3 + … + target
      */
      struct xt_entry_match {
          union {
              struct {
                  __u16 match_size;
                  /* Used by userspace */
                  char name[XT_EXTENSION_MAXNAMELEN];
                  __u8 revision;
              } user;
              struct {
                  __u16 match_size;
                  /* Used inside the kernel */
                  struct xt_match *match;
              } kernel;
              /* Total length */
              __u16 match_size;
          } u;
          unsigned char data[0];
      };
      /*
      

      在某条规则匹配之后，执行的动作；也分为标准target和扩展target；

      标准target：t->u.kernel.target->target为NULL，则为标准target，根据verdict返回值决定如何进行下一步处理；扩展target：t->u.kernel.target->target不为NULL，则为扩展target，这时候需要执行该target函数

      */
      struct xt_entry_target {
          union {
              struct {
                  __u16 target_size;
                  /* Used by userspace */
                  char name[XT_EXTENSION_MAXNAMELEN];
                  __u8 revision;
              } user;
              struct {
                  __u16 target_size;
                  /* Used inside the kernel */
                  struct xt_target *target;
              } kernel;
              /* Total length */
              __u16 target_size;
          } u;
          unsigned char data[0];
         xt_standard_target对xt_entry_target成员进行了封装，增加了verdict，该字段用于返回处理结果
      

      struct xt_standard_target {
          struct xt_entry_target target;
          int verdict;
      };

      };

      

      target主要用来处理：当某条规则中的所有match都被数据包匹配后该执行什么样的动作来处理这个报文，最后将处理后结果通过verdict值返回给Netfilter框架