IP碎片重組過程分析

1. 前言

對ip碎片的重組是防火牆提高安全性的乙個重要手段，通過提前進行碎片重組，可以有效防禦各種碎片攻擊，linux核心的防火牆netfilter就自動對ip碎片包進行了重組，本文介紹linux核心中的ip重組過程，核心**版本2.4.26。

2. 處理流程

實現ip重組的基本函式為ip_defrag()，在net/ipv4/ip_fragment.c中實現，基本過程是建立碎片處理佇列，佇列中每個節點是乙個鍊錶，這個鍊錶儲存同乙個連線的碎片，當碎片都到達之後進行資料報重組，或者在一定時間(預設30秒)內所有碎片包不能到達而釋放掉。

2.1 資料結構

在處理分片包時，將skb包的cb欄位儲存碎片控制資訊struct ipfrag_skb_cb。

#define frag_cb(skb) ((struct ipfrag_skb_cb*)((skb)->cb))

struct ipfrag_skb_cb

;ipq佇列節點結構：

/* describe an entry in the "incomplete datagrams" queue. */

struct ipq ;

2.2 ip_defrag()函式：

這是進行碎片重組的基本函式，返回重組後的skb包，或者返回null。

struct sk_buff *ip_defrag(struct sk_buff *skb)

// 找不到相關節點，丟棄該資料報

ip_inc_stats_bh(ipreasmfails);

kfree_skb(skb);

return null;

}2.3 ip_find()函式

ip_find()函式用於查詢符合資料報的源、目的位址、協議和id的佇列節點，找到後返回，如果找不到，則新建乙個節點：

static inline struct ipq *ip_find(struct iphdr *iph)

}read_unlock(&ipfrag_lock);

// 如果不存在，新建佇列節點

return ip_frag_create(hash, iph);

}ip_frag_create()函式，返回乙個碎片佇列節點

static struct ipq *ip_frag_create(unsigned hash, struct iphdr *iph)

2.4 ip_frag_queue()函式

ip_frag_queue()函式將新來的skb包插入佇列節點中，這個函式是防禦各種碎片攻擊的關鍵，要能處理各種異常的重組過程：

// ping of death, teardrop等就是靠異常的碎片偏移來進行攻擊,因此需要仔細檢查

// 是否碎片偏移是否異常

static void ip_frag_queue(struct ipq *qp, struct sk_buff *skb)

else

if (end > qp->len)

}if (end == offset)

goto err;

// 去掉ip頭部分，只保留資料部分

if (pskb_pull(skb, ihl) == null)

goto err;

// 調整碎片節點在最近使用佇列中的位置,在儲存區超過限值時先釋放的是最老的未用的

// 那些碎片

list_move_tail(&qp->lru_list, &ipq_lru_list);

write_unlock(&ipfrag_lock);

return;

err:

// 出錯時直接丟棄資料報,但佇列中已有的不釋放,如果重組失敗是等超時或

// 超過碎片記憶體限值上限時釋放

kfree_skb(skb);

}2.5 ip_frag_reasm()函式

ip_frag_reasm()函式實現最終的資料重組過程,是在所有資料都正確接收後進行

static struct sk_buff *ip_frag_reasm(struct ipq *qp, struct net_device *dev)

skb_shinfo(head)->frag_list = head->next;

skb_push(head, head->data - head->nh.raw);

atomic_sub(head->truesize, &ip_frag_mem);

// 依次將所有後續包資料長度累加,並將其長度從分配的記憶體計數中刪除

for (fp=head->next; fp; fp = fp->next)

head->next = null;

head->dev = dev;

head->stamp = qp->stamp;

// 對ip頭中的長度和偏移標誌進行重置

iph = head->nh.iph;

iph->frag_off = 0;

iph->tot_len = htons(len);

ip_inc_stats_bh(ipreasmoks);

// 各碎片skb已經得到處理,在釋放qp時將不再重新釋放了

qp->fragments = null;

return head;

out_nomem:

netdebug(if (net_ratelimit())

printk(kern_err

"ip: queue_glue: no memory for gluing queue %p\n",

qp));

goto out_fail;

out_oversize:

if (net_ratelimit())

printk(kern_info

"oversized ip packet from %d.%d.%d.%d.\n",

nipquad(qp->saddr));

out_fail:

ip_inc_stats_bh(ipreasmfails);

return null;

}2.6 ipq的釋放

重組完成後就要將碎片佇列釋放掉:

static __inline__ void ipq_put(struct ipq *ipq)

/* complete destruction of ipq. */

static void ip_frag_destroy(struct ipq *qp)

/* finally, release the queue descriptor itself. */

// 釋放碎片節點本身

frag_free_queue(qp);

}3. 結論

linux的ip碎片重組過程中考慮了多種可能的異常，具有較大的安全性，因此在資料報進入netfilter架構前進行資料報的重組就可以防禦各類碎片攻擊。

IP碎片重組過程分析

IP分片重組

IP分片與重組

分片報文的最後一片 IP分片（碎片）重組簡單概念

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分片報文的最後一片 IP分片（碎片）重組簡單概念

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