Netfilter的rpfilter技术-Linux的uRPF


作为IP路由的一种补充，uRPF(单播反向路径转发)可谓非常有用，它认证了IP数据报的源地址，在一定程度了保护了网络的安全，比如有效防止了洪泛攻击。然而直到Linux内核的2.6的高版本版本，Linux只能实现严格的uRPF，这是由fib_validate_source函数来完成的，具体配置在/proc/sys/net/ipv4/conf/$dev/rp_filter，对于Cisco上很简单的松散的uRPF，Linux却无能为力，kernel 2.6的高版本可以为/proc/sys/net/ipv4/conf/$dev/rp_filter设置3个值，分别为不检查，严格uRPF，松散uRPF。kernel 3.3增加了rpfilter机制，将uRPF从协议栈移到了Netfilter，使得Linux可以在协议栈之外实现严格/松散uRPF，然而即便如此，对于VRF(虚拟路由转发)，Linux还是没有实现，不过在rpfilter的基础上，这个VRF的实现应该很简单。

反向路由查找并非那么简单，因为需要考虑策略路由的问题，这一切从何道来呢？rpfilter技术作用在Netfilter的PREROUTING这个HOOK点上，这是合理的，因为必须在标准路由之前进行反向路径查询，以保证没有任何数据从被拒绝的反向路径发出，这里主要是为了禁止ICMP包的回发，然而在PREROUTING这个点上，目标网卡是不知道的，因此也就不能像标准路由中的fib_validate_source那样设置flowi4的iif，既然rpfilter的目的只是裁决一下反向路径的出口，那么其入口就是无关紧要的了，并且我们知道，本机loopback口的通信是可信的，那么就将反向路径查询中的flowi4的iif设置成loopback即可，然而这还有问题，那就是策略路由的问题了，如果我们不查找策略路由表，就会漏掉在策略路由表中的条目而导致正向包被丢弃，而如果想查找策略路由表，由于我们将iif设置成了loopback，就可能会因为rule的iif不匹配而错过：

  1. static int fib_rule_match(struct fib_rule *rule, struct fib_rules_ops *ops,  
  2.                            struct flowi *fl, int flags)  
  3. {  
  4.          int ret = 0;  
  5.          if (rule->iifindex && (rule->iifindex != fl->flowi_iif))  
  6.                  goto out;  
  7.          if (rule->oifindex && (rule->oifindex != fl->flowi_oif))  
  8.                  goto out;  
  9.          if ((rule->mark ^ fl->flowi_mark) & rule->mark_mask)  
  10.                  goto out;  
  11.          ret = ops->match(rule, fl, flags);  
  12. out:  
  13.          return (rule->flags & FIB_RULE_INVERT) ? !ret : ret;  
  14. }  

策略路由中的FIB_RULE_INVERT标志和rpfilter中的XT_RPFILTER_INVERT标志是相互独立的两个取反标志，然而代表的含义基本一致，这可以让我们配置出各种组合，www.bkjia.com 也就是说，你可能需要单独的配置一些针对正方向策略路由的反方向策略路由，是不是有点VRF的意思啊！

rpfilter的核心代码如下：

1.match函数：

  1. static bool rpfilter_mt(const struct sk_buff *skb, struct xt_action_param *par)  
  2. {  
  3.        const struct xt_rpfilter_info *info;  
  4.        const struct iphdr *iph;  
  5.        struct flowi4 flow;  
  6.        bool invert;  
  7.   
  8.        info = par->matchinfo;  
  9.        invert = info->flags & XT_RPFILTER_INVERT;  
  10.   
  11.        if (par->in->flags & IFF_LOOPBACK)  
  12.                return true ^ invert;  
  13.   
  14.        iph = ip_hdr(skb);  
  15.        if (ipv4_is_multicast(iph->daddr)) {  
  16.                if (ipv4_is_zeronet(iph->saddr))  
  17.                        return ipv4_is_local_multicast(iph->daddr) ^ invert;  
  18.                flow.flowi4_iif = 0;  
  19.        } else {  
  20.                flow.flowi4_iif = dev_net(par->in)->loopback_dev->ifindex;  
  21.        }  
  22.   
  23.        flow.daddr = iph->saddr;  
  24.        flow.saddr = rpfilter_get_saddr(iph->daddr);  
  25.        flow.flowi4_oif = 0;  
  26.        flow.flowi4_mark = info->flags & XT_RPFILTER_VALID_MARK ? skb->mark : 0;  
  27.        flow.flowi4_tos = RT_TOS(iph->tos);  
  28.        flow.flowi4_scope = RT_SCOPE_UNIVERSE;  
  29.   
  30.        return rpfilter_lookup_reverse(&flow, par->in, info->flags) ^ invert;  
  31. }  

2.路由查找以及结果判断逻辑：

  1. static bool rpfilter_lookup_reverse(struct flowi4 *fl4,  
  2.                                const struct net_device *dev, u8 flags)  
  3. {  
  4.        struct fib_result res;  
  5.        bool dev_match;  
  6.        struct net *net = dev_net(dev);  
  7.        int ret __maybe_unused;  
  8.   
  9.        if (fib_lookup(net, fl4, &res))  
  10.                return false;  
  11.   
  12.        if (res.type != RTN_UNICAST) {  
  13.                if (res.type != RTN_LOCAL || !(flags & XT_RPFILTER_ACCEPT_LOCAL))  
  14.                        return false;  
  15.        }  
  16.        dev_match = false;  
  17. #ifdef CONFIG_IP_ROUTE_MULTIPATH  
  18.        for (ret = 0; ret < res.fi->fib_nhs; ret++) {  
  19.                struct fib_nh *nh = &res.fi->fib_nh[ret];  
  20.   
  21.                if (nh->nh_dev == dev) {  
  22.                        dev_match = true;  
  23.                        break;  
  24.                }  
  25.        }  
  26. #else  
  27.        if (FIB_RES_DEV(res) == dev)  
  28.                dev_match = true;  
  29. #endif  
  30.        if (dev_match || flags & XT_RPFILTER_LOOSE)  
  31.                return FIB_RES_NH(res).nh_scope <= RT_SCOPE_HOST;  
  32.        return dev_match;  
  33. }  
虽然基于Netfilter的rpfilter比内置的源地址判断更合理，但是由于Linux协议栈以及Netfilter本身的机制，还是有一些副作用的。

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