====== Использование ng_ipfw + ng_bpf для фильтрации по телу пакета ======

ipfw это удобный и гибкий пакетный фильтр, но без внешних средств решение он может принимать только на основе данных в заголовке пакета (ip и udp/tcp). Иногда этого недостаточно и нужно учитывать содержимое пакета. Например у меня возникло желание зафильтровать DNS-запросы MX-записей, которые в большом количестве делают зараженные спамерскими троянами клиентские компьютеры, чем вызывают повышенную загрузку DNS-сервера. В случае если клиентские компьютеры за NAT, почтовых серверов на них быть не должно, и MX-записи им спрашивать не нужно. Правильно ли так делать это отдельный вопрос, здесь будет рассмотрен только технический аспект - как это сделать.

Для решения данной задачи есть как минимум три варианта:
  * Из ipfw через divert-сокет отправлять пакеты процессу работающему в userspace, который будет слушать divert-сокет и фильтровать приходящие на него пакеты. Главный минус такого варианта - большие накладные расходы и как следствие низкая производительность. Другой минус - этот демон еще нужно написать. Хотя не исключено, что кто то уже написал демон слушающий divert и фильтрующий пакеты через bpf.
  * [[http://www.freebsd.org/cgi/man.cgi?query=ng_bpf&sektion=4|ng_bpf]] - узел Netgraph использующий bpf для фильтрации пакетов
    * ng_bpf можно подключить непосредственно к ng_ether.
    * пакеты в ng_bpf можно отправлять из ipfw через ng_ipfw, при выполнении определенного правила через.

Я выбрал последний вариант (ng_ipfw+ng_bpf), несмотря на то, что он несколько сложнее (ниже напишу почему), чем ng_ether+ng_bpf. Во-первых связка ng_ipfw+ng_bpf теоретически должна работать немного быстрее (тесты не проводил), а во вторых из ipfw удобно рулить тем какие пакеты отправлять на дальнейшую обработку в bpf, а какие нет.



===== bpf =====

Для начала нужно определиться по какому bpf-выражению будем фильтровать пакеты. Исходная задача звучала так: DNS-запросы (бит QR установлен в 1). Тип запроса - MX. Со вторым сложнее - в одном пакете может быть запрос на несколько записей разных типов, а сами запросы имеют переменную длину, и начинаются со строки заканчивающейся на 0 длина которой не указана в полях. Парсить такой запрос полностью в bpf очень неудобно. Впрочем это и не нужно - запросы посылаемые спамботами содержать запрос только на одну запись типа MX и можно просто заглянуть в конец пакета - там будут поля Type (MX - 0x000f)и Class (IN - 0x0001). Если это проверять, то под правило будут подпадать любые пакеты у которых в конце запрос на MX-запись.

При составлении выражения удобно пользоваться описанием формата пакетов с сайта [[http://www.networksorcery.com/enp/protocol/dns.htm|networksorcery.com]] ((первоисточник этой информации RFC, но в RFC эта информация представлена не так наглядно и удобно)).

udp[10] & 0x80 = 0 - проверяем, что 1-й бит, байта со смещением 10((8 байт, [[http://www.networksorcery.com/enp/protocol/udp.htm|заголовок UDP]] и 2 байта идентификатор DNS запроса)) выставлен в 1, т. е. то, что это запрос, а не ответ.

udp[udp[4:2]-4 : 4] = 0x000f0001 - последние 4 байта UDP пакета 0x000f0001. udp[4:2] это длинна UDP пакета в байтах (вместе с заголовком).

В результате получается выражение:
  udp dst port 53 and udp[10] & 0x80 = 0 and udp[udp[4:2]-4 : 4] = 0x000f0001

Но для ng_bpf нужно не выражение, а [[http://www.freebsd.org/cgi/man.cgi?query=bpf&sektion=4#FILTER+MACHINE|bpf-программа]] - набор низкоуровневых инструкций, которые нужно выполнить для проверки пакета. Чем то напоминает упрощенный и усеченный ассемблер.

В какие инструкции нужно преобразовать выражение зависит от того, что подается на вход bpf-фильтра - IP пакеты (начиная с заголовка IP-пакета без каких либо дополнительных заголовков), ethernet-фреймы (т. е. заголовок канального уровня и далее IP пакет) или пакет какого либо другого канального уровня.

В случае если ng_bpf подключен к ng_ether на его вход подаются ethernet фреймы, и для получения bpf-кода можно воспользоваться способом описанным в [[http://www.freebsd.org/cgi/man.cgi?query=ng_bpf&sektion=4#EXAMPLES|man ng_bpf]] - tcpdump -ddd и последующее приведении в формат который нужен для netgraph с помощью awk.

В случае подключения ng_bpf к ng_ipfw на вход подаются IP пакеты и такой способ не подойдет - в начале будет пара команд проверяющих поле в заголовке ethernet-фрейма которого в нашем случае нету, а в последующих командах будет использовано смещение на 14 байт больше чем нужно.

Поэтому есть два способа - составить программу руками заглядывая в man bpf и /usr/include/net/bpf.h (за основу можно взять вывод tcpdump -ddd, но с нуля написать не сложнее чем вручную дизассемблировать вывод tcpdump -ddd, изменить и потом снова перевести это в bpf-код). Это процесс сильно напоминает программирование на ассемблере с последующим переводом этого в машинные коды.

Или можно написать небольшую программку для компиляции выражения в bpf-код проверки IP пакетов (в libpcap это тип DLT_RAW, т. е. "сырой" IP пакет без каких либо дополнительных заголовков).

Cначала я составил bpf-код вручную, потом решил, что такой способ хорошо только в учебных целях, поскольку отнимает много времени и для повседневной работы не годится.

Потом написал маленькую программку которая это делает используя libpcap:
<code c>
/*
 * to compile type:
 * gcc -lpcap bpf_comp.c -o bpf_comp
 */

#include <err.h>
#include <pcap.h>
#include <stdio.h>
#include <sysexits.h>

int main(int argc, char *argv[])

{
        struct bpf_program bp;
        unsigned int i;

        if (argc != 2)
                errx(EX_USAGE, "Usage %s 'filter expression'", argv[0]);

        if(pcap_compile_nopcap(65535, DLT_RAW, &bp, argv[1], 1, 0)) {
                errx(EX_USAGE, "filter syntax error");
        }

        printf("bpf_prog_len=%d bpf_prog=[ ", bp.bf_len);

        for (i = 0; i < bp.bf_len; i ++) {
                printf("{ code=%d jt=%d jf=%d k=%d } ",
                        bp.bf_insns[i].code, bp.bf_insns[i].jt, bp.bf_insns[i].jf, bp.bf_insns[i].k);
        }

        printf("]\n");

        exit(0);
}
</code>

Для тестирования этой программы можно посмотреть bpf-программу для фильтрации udp пакетов
  :~> ./bpf_comp udp
  bpf_prog_len=5 bpf_prog=[ { code=0 jt=0 jf=0 k=0 } { code=48 jt=0 jf=0 k=9 } { code=21 jt=0 jf=1 k=17 } { code=6 jt=0 jf=0 k=65535 } { code=6 jt=0 jf=0 k=0 } ]

Если у Вас получится программа, не 5 команд (bpf_prog_len=5), а 7, значит libpcap собран с поддержкой IPv6 которая пока реализована не очень хорошо. В результате для DLT_RAW создается фильтрующий код, который кроме интересующих нас пакетов может поймать и лишние (это происходит в libpcap до версии 0.9.5 включительно, а в 0.9.6 это должно быть исправлено, но в любом случае если в сети используется только IPv4, то лучше собирать libpcap без поддержки IPv6, чтобы bpf-программа была короче и быстрее). Поэтому если у вас получилось 7 команд для udp, рекомендую пересобрать без поддержки IPv6:
  echo 'NO_INET6=true' >> /etc/make.conf
  cd /usr/src/lib/libpcap/
  make clean
  make
  make install

Для интересующего нас выражения получается такая bpf-программа:
  :~> ./bpf_comp 'udp dst port 53 and udp[10] & 0x80 = 0 and udp[udp[4:2]-4 : 4] = 0x000f0001'
  bpf_prog_len=18 bpf_prog=[ { code=0 jt=0 jf=0 k=0 } { code=48 jt=0 jf=0 k=9 } { code=21 jt=0 jf=14 k=17 } { code=40 jt=0 jf=0 k=6 } { code=69 jt=12 jf=0 k=8191 } { code=177 jt=0 jf=0 k=0 } { code=72 jt=0 jf=0 k=2 } { code=21 jt=0 jf=9 k=53 } { code=80 jt=0 jf=0 k=10 } { code=69 jt=7 jf=0 k=128 } { code=72 jt=0 jf=0 k=4 } { code=20 jt=0 jf=0 k=4 } { code=12 jt=0 jf=0 k=0 } { code=7 jt=0 jf=0 k=0 } { code=64 jt=0 jf=0 k=0 } { code=21 jt=0 jf=1 k=983041 } { code=6 jt=0 jf=0 k=65535 } { code=6 jt=0 jf=0 k=0 } ]

(первая команда в данном случае лишняя и её можно выкинуть, но можно ли это делать зависит от того какая команда стоит за ней, в общем случае проще оставлять программу как есть).



===== Netgraph =====

Для использования узлов типа ng_bpf и ng_ipfw нужно загрузить соответствующие модули (если они не были включены в ядро):
  :~# kldload ng_ipfw
  :~# kldload ng_bpf
Чтобы после перезагрузки они загружались автоматически нужно добавить в /boot/loader.conf
  ng_ipfw_load="YES"
  ng_bpf_load="YES"

При загрузке модуля ng_ipfw автоматически создается одни узел с именем ipfw (дополнительные узлы типа ipfw создавать нельзя). Создаем узел типа bpf и подключаем его к ipfw:
  :~# ngctl mkpeer ipfw: bpf 1 main
Задаем созданному узлу имя:
  :~# ngctl name ipfw:1 dns_mx_q_filter
Конфигурируем его:
  :~# ngctl msg dns_mx_q_filter: setprogram { thisHook=\"main\" ifMatch=\"\" ifNotMatch=\"main\" bpf_prog_len=17 bpf_prog=[ { code=48 jt=0 jf=0 k=9 } { code=21 jt=0 jf=14 k=17 } { code=40 jt=0 jf=0 k=6 } { code=69 jt=12 jf=0 k=8191 } { code=177 jt=0 jf=0 k=0 } { code=72 jt=0 jf=0 k=2 } { code=21 jt=0 jf=9 k=53 } { code=80 jt=0 jf=0 k=10 } { code=69 jt=7 jf=0 k=128 } { code=72 jt=0 jf=0 k=4 } { code=20 jt=0 jf=0 k=4 } { code=12 jt=0 jf=0 k=0 } { code=7 jt=0 jf=0 k=0 } { code=64 jt=0 jf=0 k=0 } { code=21 jt=0 jf=1 k=983041 } { code=6 jt=0 jf=0 k=65535 } { code=6 jt=0 jf=0 k=0 } ] }

thisHook - хук, входящие пакеты с которого будут фильтроваться заданной программой.
ifMatch - хук куда будут отправляться пакеты для которых выполнено условия фильтра. Если задать пустым, то пакеты будут отбрасываться (что в данном случае и требовалось - фильтровать определенные пакеты).
ifNotMatch - все остальные пакеты отправляем обратно в ipfw((что с ними будет дальше зависит от значения sysctl net.inet.ip.fw.one_pass - либо будет разрешен, либо продолжится проверка следующих правил))

Можно посмотреть, что программа действительно задана:
  :~# ngctl msg dns_mx_q_filter: getprogram \"main\"

Теперь осталось интересующие нас пакеты отправить из ipfw через хук с именем 1 в netgraph. Т. к. к хуку с именем 1 подключен узел типа ng_bpf, то пакеты попадут к нему:
  :~# ipfw add 123 netgraph 1 udp from 192.168.0.0/16 to me 53

Для просмотра статистики есть сообщение getstats
  :~# ngctl msg dns_mx_q_filter: getstats \"main\"
  Rec'd response "getstats" (3) from "[4fa]:":
  Args:   { recvFrames=16333 recvOctets=977179 recvMatchFrames=9133 recvMatchOctets=512317 xmitFrames=7200 xmitOctets=464862 }
Из 16333 пакетов отправленных правилом ipfw в ng_bpf, 9133 пакетов были запросами на mx-записи.

Для конфигурации ng_ipfw+ng_bpf при загрузке можно положить {{freebsd:ng_bpf.sh|скрипт}} в /usr/local/etc/rc.d/ (расширение .sh нужно только во FreeBSD 4, 5. Для 6-ки его лучше убрать).
----
комментарии по поводу этой заметки можно писать в [[http://ospf-ripe.livejournal.com/2194.html|ЖЖ]]