数据包如何游走于 Iptables 规则之间?

news2024/10/6 2:20:03

在前文《Linux路由三大件》中,我们提到了 iptables 可以修改数据包的特征从而影响其路由。这个功能无论是传统场景下的 防火墙,还是云原生场景下的 服务路由(k8s service)、网络策略(calico network policy) 等都有依赖。

虽然业界在积极地推进 ipvs、ebpf 等更新、更高效的技术落地,但是出于各种各样的原因(技术、成本、管理等),iptables 仍然有着非常广泛的使用 ,所以我们有必要了解 iptables 的方方面面。今天我们就来了解其中的重要一环:调试和追踪 iptables。更具体一点:一个数据包是怎么在 iptables 的各个 chain/table/rule 中游走的。

trace

我们知道,iptables 的 rule 最后是一个 target,这个 target 可以设置为 TRACE。这样,匹配这个 rule 的包经过的所有 chain/table/rule 都会被记录下来。

这个 rule 本身只能被放在 raw 表里,可以存在于 PREROUTING 和 OUTPUT 两个 chain 中。其匹配规则和其他一般的 rule 没有什么差别。

实践

我们采用一个 docker 场景来进行实践,如下图:

亦即宿主机的 10000 端口映射给了容器的 80 端口。图中有两种测试场景,分别是:

  1. 本节点访问容器 IP
  2. 跨节点访问宿主机 IP

为了让分析更直观/简单,我们用 telnet 测试即可(curl 会产生很多后续 http 包,不够简洁)。

OK,开始我们的测试!

首先在宿主机上开启 iptables log

# check first
# cat /proc/net/netfilter/nf_log

modprobe nf_log_ipv4
sysctl net.netfilter.nf_log.2=nf_log_ipv4

然后增加 trace 配置

# 访问容器 IP 使用
iptables -t raw -A OUTPUT -p tcp --destination 172.19.0.0/16 --dport 80 -j TRACE

# 访问节点 IP 使用
iptables -t raw -A PREROUTING -p tcp --destination 192.168.64.4 --dport 10000 -j TRACE

查看结果可以用这个命令:cat /var/log/messages | grep "TRACE:"

本节点访问:telnet 172.19.0.9 80,结果:

fedora kernel: [ 2350.411619] TRACE: raw:OUTPUT:policy:2 IN= OUT=br-00ea7870520a SRC=172.19.0.1 DST=172.19.0.9 LEN=60 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=64 ID=11432 DF PROTO=TCP SPT=43256 DPT=80 SEQ=2316959420 ACK=0 WINDOW=64240 RES=0x00 SYN URGP=0 OPT (020405B40402080AAF8EE4320000000001030307) UID=0 GID=0 
fedora kernel: [ 2350.411634] TRACE: nat:OUTPUT:policy:2 IN= OUT=br-00ea7870520a SRC=172.19.0.1 DST=172.19.0.9 LEN=60 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=64 ID=11432 DF PROTO=TCP SPT=43256 DPT=80 SEQ=2316959420 ACK=0 WINDOW=64240 RES=0x00 SYN URGP=0 OPT (020405B40402080AAF8EE4320000000001030307) UID=0 GID=0 
fedora kernel: [ 2350.411639] TRACE: filter:OUTPUT:policy:1 IN= OUT=br-00ea7870520a SRC=172.19.0.1 DST=172.19.0.9 LEN=60 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=64 ID=11432 DF PROTO=TCP SPT=43256 DPT=80 SEQ=2316959420 ACK=0 WINDOW=64240 RES=0x00 SYN URGP=0 OPT (020405B40402080AAF8EE4320000000001030307) UID=0 GID=0 
fedora kernel: [ 2350.411644] TRACE: nat:POSTROUTING:policy:4 IN= OUT=br-00ea7870520a SRC=172.19.0.1 DST=172.19.0.9 LEN=60 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=64 ID=11432 DF PROTO=TCP SPT=43256 DPT=80 SEQ=2316959420 ACK=0 WINDOW=64240 RES=0x00 SYN URGP=0 OPT (020405B40402080AAF8EE4320000000001030307) UID=0 GID=0 
fedora kernel: [ 2350.411778] TRACE: raw:OUTPUT:policy:2 IN= OUT=br-00ea7870520a SRC=172.19.0.1 DST=172.19.0.9 LEN=52 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=64 ID=11433 DF PROTO=TCP SPT=43256 DPT=80 SEQ=2316959421 ACK=357062108 WINDOW=502 RES=0x00 ACK URGP=0 OPT (0101080AAF8EE4320C2ACEC2) UID=0 GID=0 
fedora kernel: [ 2350.411784] TRACE: filter:OUTPUT:policy:1 IN= OUT=br-00ea7870520a SRC=172.19.0.1 DST=172.19.0.9 LEN=52 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=64 ID=11433 DF PROTO=TCP SPT=43256 DPT=80 SEQ=2316959421 ACK=357062108 WINDOW=502 RES=0x00 ACK URGP=0 OPT (0101080AAF8EE4320C2ACEC2) UID=0 GID=0 

跨节点访问:telnet 192.168.64.4 10000,结果:

fedora kernel: [ 2631.978281] TRACE: raw:PREROUTING:policy:2 IN=enp0s1 OUT= MAC=fa:f3:dc:b4:4e:ef:3a:f9:d3:9e:aa:64:08:00 SRC=192.168.64.1 DST=192.168.64.4 LEN=64 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=64 ID=0 PROTO=TCP SPT=52842 DPT=10000 SEQ=1184533180 ACK=0 WINDOW=65535 RES=0x00 CWR ECE SYN URGP=0 OPT (020405B4010303060101080A6EF8750A0000000004020000) 
fedora kernel: [ 2631.978585] TRACE: nat:PREROUTING:rule:1 IN=enp0s1 OUT= MAC=fa:f3:dc:b4:4e:ef:3a:f9:d3:9e:aa:64:08:00 SRC=192.168.64.1 DST=192.168.64.4 LEN=64 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=64 ID=0 PROTO=TCP SPT=52842 DPT=10000 SEQ=1184533180 ACK=0 WINDOW=65535 RES=0x00 CWR ECE SYN URGP=0 OPT (020405B4010303060101080A6EF8750A0000000004020000) 
fedora kernel: [ 2631.979055] TRACE: nat:DOCKER:rule:3 IN=enp0s1 OUT= MAC=fa:f3:dc:b4:4e:ef:3a:f9:d3:9e:aa:64:08:00 SRC=192.168.64.1 DST=192.168.64.4 LEN=64 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=64 ID=0 PROTO=TCP SPT=52842 DPT=10000 SEQ=1184533180 ACK=0 WINDOW=65535 RES=0x00 CWR ECE SYN URGP=0 OPT (020405B4010303060101080A6EF8750A0000000004020000) 
fedora kernel: [ 2631.979077] TRACE: filter:FORWARD:rule:1 IN=enp0s1 OUT=br-00ea7870520a MAC=fa:f3:dc:b4:4e:ef:3a:f9:d3:9e:aa:64:08:00 SRC=192.168.64.1 DST=172.19.0.9 LEN=64 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=63 ID=0 PROTO=TCP SPT=52842 DPT=80 SEQ=1184533180 ACK=0 WINDOW=65535 RES=0x00 CWR ECE SYN URGP=0 OPT (020405B4010303060101080A6EF8750A0000000004020000) 
fedora kernel: [ 2631.979585] TRACE: filter:DOCKER-USER:return:1 IN=enp0s1 OUT=br-00ea7870520a MAC=fa:f3:dc:b4:4e:ef:3a:f9:d3:9e:aa:64:08:00 SRC=192.168.64.1 DST=172.19.0.9 LEN=64 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=63 ID=0 PROTO=TCP SPT=52842 DPT=80 SEQ=1184533180 ACK=0 WINDOW=65535 RES=0x00 CWR ECE SYN URGP=0 OPT (020405B4010303060101080A6EF8750A0000000004020000) 
fedora kernel: [ 2631.979585] TRACE: filter:FORWARD:rule:2 IN=enp0s1 OUT=br-00ea7870520a MAC=fa:f3:dc:b4:4e:ef:3a:f9:d3:9e:aa:64:08:00 SRC=192.168.64.1 DST=172.19.0.9 LEN=64 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=63 ID=0 PROTO=TCP SPT=52842 DPT=80 SEQ=1184533180 ACK=0 WINDOW=65535 RES=0x00 CWR ECE SYN URGP=0 OPT (020405B4010303060101080A6EF8750A0000000004020000) 
fedora kernel: [ 2631.979585] TRACE: filter:DOCKER-ISOLATION-STAGE-1:return:3 IN=enp0s1 OUT=br-00ea7870520a MAC=fa:f3:dc:b4:4e:ef:3a:f9:d3:9e:aa:64:08:00 SRC=192.168.64.1 DST=172.19.0.9 LEN=64 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=63 ID=0 PROTO=TCP SPT=52842 DPT=80 SEQ=1184533180 ACK=0 WINDOW=65535 RES=0x00 CWR ECE SYN URGP=0 OPT (020405B4010303060101080A6EF8750A0000000004020000) 
fedora kernel: [ 2631.980070] TRACE: filter:FORWARD:rule:8 IN=enp0s1 OUT=br-00ea7870520a MAC=fa:f3:dc:b4:4e:ef:3a:f9:d3:9e:aa:64:08:00 SRC=192.168.64.1 DST=172.19.0.9 LEN=64 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=63 ID=0 PROTO=TCP SPT=52842 DPT=80 SEQ=1184533180 ACK=0 WINDOW=65535 RES=0x00 CWR ECE SYN URGP=0 OPT (020405B4010303060101080A6EF8750A0000000004020000) 
fedora kernel: [ 2631.980070] TRACE: filter:DOCKER:rule:1 IN=enp0s1 OUT=br-00ea7870520a MAC=fa:f3:dc:b4:4e:ef:3a:f9:d3:9e:aa:64:08:00 SRC=192.168.64.1 DST=172.19.0.9 LEN=64 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=63 ID=0 PROTO=TCP SPT=52842 DPT=80 SEQ=1184533180 ACK=0 WINDOW=65535 RES=0x00 CWR ECE SYN URGP=0 OPT (020405B4010303060101080A6EF8750A0000000004020000) 
fedora kernel: [ 2631.980070] TRACE: nat:POSTROUTING:policy:4 IN=enp0s1 OUT=br-00ea7870520a MAC=fa:f3:dc:b4:4e:ef:3a:f9:d3:9e:aa:64:08:00 SRC=192.168.64.1 DST=172.19.0.9 LEN=64 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=63 ID=0 PROTO=TCP SPT=52842 DPT=80 SEQ=1184533180 ACK=0 WINDOW=65535 RES=0x00 CWR ECE SYN URGP=0 OPT (020405B4010303060101080A6EF8750A0000000004020000) 
fedora kernel: [ 2631.981288] TRACE: raw:PREROUTING:policy:2 IN=enp0s1 OUT= MAC=fa:f3:dc:b4:4e:ef:3a:f9:d3:9e:aa:64:08:00 SRC=192.168.64.1 DST=192.168.64.4 LEN=52 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=64 ID=0 PROTO=TCP SPT=52842 DPT=10000 SEQ=1184533181 ACK=3245308350 WINDOW=2058 RES=0x00 ACK URGP=0 OPT (0101080A6EF8750D8E0CA28F) 
fedora kernel: [ 2631.981299] TRACE: filter:FORWARD:rule:1 IN=enp0s1 OUT=br-00ea7870520a MAC=fa:f3:dc:b4:4e:ef:3a:f9:d3:9e:aa:64:08:00 SRC=192.168.64.1 DST=172.19.0.9 LEN=52 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=63 ID=0 PROTO=TCP SPT=52842 DPT=80 SEQ=1184533181 ACK=3245308350 WINDOW=2058 RES=0x00 ACK URGP=0 OPT (0101080A6EF8750D8E0CA28F) 
fedora kernel: [ 2631.981304] TRACE: filter:DOCKER-USER:return:1 IN=enp0s1 OUT=br-00ea7870520a MAC=fa:f3:dc:b4:4e:ef:3a:f9:d3:9e:aa:64:08:00 SRC=192.168.64.1 DST=172.19.0.9 LEN=52 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=63 ID=0 PROTO=TCP SPT=52842 DPT=80 SEQ=1184533181 ACK=3245308350 WINDOW=2058 RES=0x00 ACK URGP=0 OPT (0101080A6EF8750D8E0CA28F) 
fedora kernel: [ 2631.981308] TRACE: filter:FORWARD:rule:2 IN=enp0s1 OUT=br-00ea7870520a MAC=fa:f3:dc:b4:4e:ef:3a:f9:d3:9e:aa:64:08:00 SRC=192.168.64.1 DST=172.19.0.9 LEN=52 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=63 ID=0 PROTO=TCP SPT=52842 DPT=80 SEQ=1184533181 ACK=3245308350 WINDOW=2058 RES=0x00 ACK URGP=0 OPT (0101080A6EF8750D8E0CA28F) 
fedora kernel: [ 2631.981312] TRACE: filter:DOCKER-ISOLATION-STAGE-1:return:3 IN=enp0s1 OUT=br-00ea7870520a MAC=fa:f3:dc:b4:4e:ef:3a:f9:d3:9e:aa:64:08:00 SRC=192.168.64.1 DST=172.19.0.9 LEN=52 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=63 ID=0 PROTO=TCP SPT=52842 DPT=80 SEQ=1184533181 ACK=3245308350 WINDOW=2058 RES=0x00 ACK URGP=0 OPT (0101080A6EF8750D8E0CA28F) 
fedora kernel: [ 2631.981316] TRACE: filter:FORWARD:rule:7 IN=enp0s1 OUT=br-00ea7870520a MAC=fa:f3:dc:b4:4e:ef:3a:f9:d3:9e:aa:64:08:00 SRC=192.168.64.1 DST=172.19.0.9 LEN=52 TOS=0x10 PREC=0x00 TTL=63 ID=0 PROTO=TCP SPT=52842 DPT=80 SEQ=1184533181 ACK=3245308350 WINDOW=2058 RES=0x00 ACK URGP=0 OPT (0101080A6EF8750D8E0CA28F) 

对比这张图

以及宿主机节点上具体的规则(删除了 docker0 相关)

*raw
:PREROUTING ACCEPT [312:33617]
:OUTPUT ACCEPT [335:24610]
-A PREROUTING -d 192.168.64.4/32 -p tcp -m tcp --dport 10000 -j TRACE
-A OUTPUT -d 172.19.0.0/16 -p tcp -m tcp --dport 80 -j TRACE
COMMIT

*nat
:PREROUTING ACCEPT [4:903]
:INPUT ACCEPT [4:903]
:OUTPUT ACCEPT [222:16027]
:POSTROUTING ACCEPT [224:16155]
:DOCKER - [0:0]
-A PREROUTING -m addrtype --dst-type LOCAL -j DOCKER
-A OUTPUT ! -d 127.0.0.0/8 -m addrtype --dst-type LOCAL -j DOCKER
-A POSTROUTING -s 172.19.0.0/16 ! -o br-00ea7870520a -j MASQUERADE
-A POSTROUTING -s 172.19.0.9/32 -d 172.19.0.9/32 -p tcp -m tcp --dport 80 -j MASQUERADE
-A DOCKER -i br-00ea7870520a -j RETURN
-A DOCKER ! -i br-00ea7870520a -p tcp -m tcp --dport 10000 -j DNAT --to-destination 172.19.0.9:80
COMMIT

*filter
:INPUT ACCEPT [308:34040]
:FORWARD DROP [0:0]
:OUTPUT ACCEPT [351:26291]
:DOCKER - [0:0]
:DOCKER-ISOLATION-STAGE-1 - [0:0]
:DOCKER-ISOLATION-STAGE-2 - [0:0]
:DOCKER-USER - [0:0]
-A FORWARD -j DOCKER-USER
-A FORWARD -j DOCKER-ISOLATION-STAGE-1
-A FORWARD -o br-00ea7870520a -m conntrack --ctstate RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
-A FORWARD -o br-00ea7870520a -j DOCKER
-A FORWARD -i br-00ea7870520a ! -o br-00ea7870520a -j ACCEPT
-A FORWARD -i br-00ea7870520a -o br-00ea7870520a -j ACCEPT
-A DOCKER -d 172.19.0.9/32 ! -i br-00ea7870520a -o br-00ea7870520a -p tcp -m tcp --dport 80 -j ACCEPT
-A DOCKER-ISOLATION-STAGE-1 -i br-00ea7870520a ! -o br-00ea7870520a -j DOCKER-ISOLATION-STAGE-2
-A DOCKER-ISOLATION-STAGE-1 -j RETURN
-A DOCKER-ISOLATION-STAGE-2 -o br-00ea7870520a -j DROP
-A DOCKER-ISOLATION-STAGE-2 -j RETURN
-A DOCKER-USER -j RETURN
COMMIT

分析内容可以知:

  1. 两个测试都是 TCP 三步握手的第一、三步的两个包,从包的 SEQ 字段可以验证,也可以用 iptables rule 的 pkts 字段的差异来进行验证
iptables -v -t raw -L PREROUTING --line-number
Chain PREROUTING (policy ACCEPT 239 packets, 24919 bytes)
num   pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         
1        8   445 TRACE      tcp  --  any    any     anywhere             fedora               tcp dpt:ndmp
  1. 对于 TCP 链接,只有第一个包才会经过 nat,后续包属于 RELATED,ESTABLISHED,直接放过,不需要重新 nat
  2. 对于跨节点访问,第一个包首先来到 PREROUTING 链, 命中了 docker 添加的 DNAT 规则:nat:DOCKERrule 3),效果就是第三行到第四行 DST 从 192.168.64.4 变成了 172.19.0.9
iptables -v  -t nat -L DOCKER --line-number
Chain DOCKER (2 references)
num   pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         
1        0     0 RETURN     all  --  docker0 any     anywhere             anywhere            
2        0     0 RETURN     all  --  br-00ea7870520a any     anywhere             anywhere            
3        2   128 DNAT       tcp  --  !br-00ea7870520a any     anywhere             anywhere             tcp dpt:ndmp to:172.19.0.9:80

DNAT 后走到了 Forward 链, DOCKER-USER 和 DOCKER-ISOLATION-STAGE-1 都 return 了。最后通过 filter:FORWARD:rule:8 来到 filter:DOCKER 上,accept 将包送到了 docker bridge: br-00ea7870520a 上,从而送进了容器 172.19.0.9。当然,第二个包依然属于 RELATED,ESTABLISHED,所以在 filter:FORWARD:rule:7 上直接 ACCEPT,不需要再走 filter:DOCKER 了。

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哈喽,Python爬虫小伙伴们!今天我们来聊聊如何从入门到精通地使用和优化Python隧道代理,让我们的爬虫程序更加稳定、高效!今天我们将对使用和优化进行一个简单的梳理,并且会提供相应的代码示例。 1. 什么是隧道代理&…

V2board缓存投毒漏洞复现

1.什么是缓存投毒 缓存投毒(Cache poisoning),通常也称为域名系统投毒(domain name system poisoning),或DNS缓存投毒(DNS cache poisoning)。它是利用虚假Internet地址替换掉域名系…

数据结构—排序

8.排序 8.1排序的概念 什么是排序? 排序:将一组杂乱无章的数据按一定规律顺序排列起来。即,将无序序列排成一个有序序列(由小到大或由大到小)的运算。 如果参加排序的数据结点包含多个数据域,那么排序往…

Arduino 入门学习笔记10 使用I2C的OLED屏幕

Arduino 入门学习笔记10 使用I2C的OLED屏幕 一、准备工具二、JMD0.96C-1介绍1. 显示屏参数2. SSD1306驱动芯片介绍: 三、使用Arduino开发步骤1. 安装库(1)Adafruit_GFX_Library 库(2)Adafruit_SSD1306 驱动库&#xff…

HCIP——STP配置案例

STP配置案例 一、简介二、实现说明1、华为实现说明2、其他厂商实现 三、STP原理1、协商原则2、角色和状态3、报文格式4、BPDU报文处理流程4.1 BPDU报文的分类4.2 BPDU报文的处理流程4.3 BPDU报文格式 四、使用注意事项五、配置举例1、组网需求2、配置思路3、操作步骤4、配置文件…

多维时序 | MATLAB实现WOA-CNN鲸鱼算法优化卷积神经网络的数据多变量时间序列预测

多维时序 | MATLAB实现WOA-CNN鲸鱼算法优化卷积神经网络的数据多变量时间序列预测 目录 多维时序 | MATLAB实现WOA-CNN鲸鱼算法优化卷积神经网络的数据多变量时间序列预测效果一览基本介绍程序设计参考资料 效果一览 基本介绍 多维时序 | MATLAB实现WOA-CNN鲸鱼算法优化卷积神经…

大模型技术实践(一)|ChatGLM2-6B基于UCloud UK8S的创新应用

近半年来,通过对多款主流大语言模型进行了调研,我们针对其训练方法和模型特点进行逐一分析,方便大家更加深入了解和使用大模型。本文将重点分享ChatGLM2-6B基于UCloud云平台的UK8S实践应用。 01各模型结构及特点 自从2017年6月谷歌推出Transf…

【OpenCV学习笔记】我的OpenCV学习之路

刚开始接触OpenCV是因为需要进行图像的处理,由于之前没有接触过,所以只能自己进行学习,下面将学习的过程做简单记录分享。 OpenCV专栏链接 OpenCV学习笔记 一、引言 OpenCV(Open Source Computer Vision Library)是…

【C# 基础精讲】文件读取和写入

文件读取和写入是计算机程序中常见的操作,用于从文件中读取数据或将数据写入文件。在C#中,使用System.IO命名空间中的类来进行文件读写操作。本文将详细介绍如何在C#中进行文件读取和写入,包括读取文本文件、写入文本文件、读取二进制文件和写…

MyBatis动态SQL:打造灵活可变的数据库操作

目录 if标签trim标签where标签set标签foreach标签 动态SQL就是根据不同的条件或需求动态地生成查询语句,比如动态搜索条件、动态表或列名、动态排序等。 if标签 在我们填写一些信息时,有些信息是必填字段,有的则是非必填的,这些…

Docker版TDengine2.6升级到Tdengine3.0

此升级性质为导入导出操作 2.6版本操作步棸 进入docker容器 docker exec -it a5f88c26119d bash 查找taosdump文件路径 find -name /taosdump 进入taosdump外层文件夹中,执行导出命令 ./taosdump -o /root -D power -T 4 实际导出命令可根据个人需求查到官方文档…