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前言

  • 有时候我们可能遇到这样一个情况:当我们访问一个不存在的网页，http协议返回给我们404，浏览器会跳转到一个固定的网页(可以是我们产品的官网)。那么对于这样一个需求，我么应该怎样修改内核呢

方案思路

  • 我这里不会详解http协议，关于http协议可以查看图解http协议这本书。这里我只讲一下我们的思路以及http请求和返回的数据包。http协议本质上是tcp协议。

  • http发送报文

  • http响应报文

  • 我们可以看到http的响应格式和发送的格式还是有区别的，我们可以通过判断数据包中的第一个字段是否是协议版本来判断是不是http协议，同时如果第一个字段是字符串HTTP/1.1，那么该数据包一定是一个http响应报文。接着我们可以判断状态码是否是404。如果是404，则满足我们的需求。

  • 当我们抓到返回404的数据包之后，我们可以构造一个数据包。告诉浏览器域名地址已经改变，主要是返回http协议中的301和302状态码。关于http状态码301和302的介绍请参考图解http协议。

linux内核hook挂载点分析

  • 通过上文，我们知道我们抓取的报文是http回复数据包。那么我们程序的挂载点应该是在pre_routing(关于netfilter的介绍可以查看文章链接地址:netfulter图文介绍)

程序重点流程注意说明

  • 我们一旦查找到匹配的404 http数据包，我们就重新分配一个skb。然后填充新的skb。这里为什么是重新构造，而不是修改，我在程序中已经有注释了。对于修改数据比较多的数据包，建议重新分配一个skb。对于修改少量的数据或者追加数据，建议直接修改数据包。
  • 发送的时候我们使用了三层的发送函数，并没有使用二层的的发送函数dev_xmit。这里不可以使用dev_xmit，因为我们只是构造了tcp和ip报文，并没有填充二层的所有数据。我们调用三层的ip_local_out。数据包将发送到二层，二层的协议程序，将填充二层的头部和校验和。如果我们直接调用dev_xmit，但是却没有手动填充二层的数据结构，那么发送是会出错的。
  • 重点的关于skb的创建和填充需要重点关注。该模块程序的难点就在与对于数据包的构造。可以参考链接再结合程序来进行理解(链接地址:关于内核skb的移动和常用函数介绍)

程序代码分析

#include <linux/device.h>
#include <linux/in.h>
#include <linux/inetdevice.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/ip.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/netdevice.h>
#include <linux/netfilter_bridge.h>
#include <linux/netfilter_ipv4.h>
#include <linux/netlink.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/tcp.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/udp.h>
#include <net/ip.h>
#include <net/sock.h>
#include <net/tcp.h>

/*
 * 重定向HTML的几种格式
 */
const char *http_redirect_header =
    "HTTP/1.1 302 Moved Permanently\r\n"
    "Location: http://%s\r\n"
    "Content-Type: text/html; charset=iso-8859-1\r\n"
    "Content-length: 0\r\n"
    "Cache-control: no-cache\r\n"
    "\r\n";

static char http_err_header[1024] = {0};  // 1536
static int http_err_headlen = 0;

//构建重定向url报文
int build_http_error_redirect_url(const char *url) {
  pr_err("%s: hdr len=%d, url len=%d\n", __func__, strlen(http_redirect_header),
         strlen(url));
  memset(http_err_header, 0, sizeof(http_err_header));
  http_err_headlen = snprintf(http_err_header, sizeof(http_err_header) - 1,
                              http_redirect_header, url);
  pr_err("%s: err url, http_err_header=[%s], len=%d\n", __func__,
         http_err_header, http_err_headlen);
  return 0;
}

//写法1: 构造一个新的报文
static int _http_err_send_redirect_pkt(struct sk_buff *skb, struct iphdr *iph,
                                       struct tcphdr *tcph, const char *data,
                                       int size) {
  struct sk_buff *nskb = NULL;
  struct iphdr *niph;
  struct tcphdr *ntcph;

  if (!skb || !iph || !tcph || !data || size <= 0) {
    printk("args empty! sz=%d", size);
    return -1;
  }

  // TODO:
  // 这里的构建一个新的skb，没有使用以前的skb，其实这里有两种写法，一个是用以前的skb，一个是新构建一个skb
  //个人认为这里直接改变原数据包可能是最简单的方式
  //分配alloc_skb 缓冲区
  nskb = alloc_skb(MAX_TCP_HEADER + size, GFP_ATOMIC);
  if (!nskb) {
    printk("failed alloc_skb! max hdr=%d, size=%d\n", MAX_TCP_HEADER, size);
    goto out;
  }

  // skb_reserve()在数据缓存区头部预留一定的空间
  skb_reserve(nskb, MAX_TCP_HEADER);

  skb_reset_network_header(nskb);
  niph = (struct iphdr *)skb_put(nskb, sizeof(struct iphdr));
  niph->version = 4;
  niph->ihl = sizeof(struct iphdr) / 4;
  niph->tos = 0;
  niph->id = iph->id;
  niph->frag_off = htons(IP_DF);

  //协议为TCP协议s
  niph->protocol = IPPROTO_TCP;
  niph->check = 0;

  //填充目的地址和源地址
  niph->saddr = iph->saddr;
  niph->daddr = iph->daddr;

  // niph->ttl = sysctl_ip_default_ttl;
  niph->ttl = iph->ttl;
  // niph->tot_len = htons(sizeof(struct iphdr) + sizeof(struct tcphdr) + size);
  // niph->check = ip_fast_csum((unsigned char *)niph, niph->ihl);

  skb_set_transport_header(nskb, sizeof(struct iphdr));
  ntcph = (struct tcphdr *)skb_put(nskb, sizeof(struct tcphdr));
  memset(ntcph, 0, sizeof(struct tcphdr));
  ntcph->source = tcph->source;
  ntcph->dest = tcph->dest;
  ntcph->doff = sizeof(struct tcphdr) / 4;
  ntcph->seq = tcph->seq;
  ntcph->ack_seq = tcph->ack_seq;
  ntcph->ack = 1;
  ntcph->psh = tcph->psh;
  ntcph->rst = !size;
  ntcph->window = tcph->window;
  ntcph->urg_ptr = 0;

  if (size) {
    skb_put(nskb, size);
    memcpy((char *)(ntcph + 1), data, size);
  }
  //填充tcp校验和
  /*
      TODO:
      TCP校验和是一个端到端的校验和，由发送端计算，然后由接收端验证。其目的是为了发现TCP首部和数据在发送端到
      接收端之间发生的任何改动。如果接收方检测到校验和有差错，则TCP段会被直接丢弃。
      TCP校验和覆盖TCP首部和TCP数据，而IP首部中的校验和只覆盖IP的首部，不覆盖IP数据报中的任何数据。
      TCP的校验和是必需的，而UDP的校验和是可选的。
      TCP和UDP计算校验和时，都要加上一个12字节的伪首部。

      TODO:个人认为这里应该使用
      struct inet_sock *inet = inet_sk(sk);
      struct tcphdr *th = tcp_hdr(skb);

      if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
          th->check = ~tcp_v4_check(len, inet->saddr, inet->daddr, 0);
     //附加伪头进行校验 skb->csum_start = skb_transport_header(skb) - skb->head;
          skb->csum_offset = offsetof(struct tcphdr, check);
      } else {
          //完整的tcp校验和计算方法
          th->check = tcp_v4_check(len, inet->saddr, inet->daddr,
     csum_partial((char *)th, th->doff << 2, skb->csum));
      }
      TODO:详情请参考
     https://blog.csdn/gongjun12345/article/details/53576935
     https://wwwblogs/super-king/p/3284884.html
     http://hustcat.github.io/checksum-in-kernel/
  */
  ntcph->check =
      ~tcp_v4_check(sizeof(struct tcphdr) + size, niph->saddr, niph->daddr, 0);
  nskb->ip_summed =
      CHECKSUM_PARTIAL;  //使用硬件校验和(关于校验和的赋值是很重要的)
  nskb->csum_start = skb_transport_header(nskb) - nskb->head;
  nskb->csum_offset = offsetof(struct tcphdr, check);

  //获取skb的路由缓存项
  // TODO: 对于转发包，这个选项应该不为空，
  // 这里是重新构建一个数据包所以按道理是应该进去的，也是有必要进行判断的
  // 对于修改已有的数据包，个人认为是不需要进行判断的 本人觉得这一步可以不需要
  if (skb_dst(skb)) {
    //将路由设置到nskb中
    skb_dst_set_noref(nskb, skb_dst(skb));
    printk("skb_dst_set_noref, dev=%s",
           skb_dst(skb) ? skb_dst(skb)->dev->name : "dst_null");
  }
  //填充tcp头部中的协议
  nskb->protocol = htons(ETH_P_IP);

  //重新查找路由
  if (ip_route_me_harder(nskb, RTN_UNSPEC)) {
    printk("%s: ip_route_me_harder fialed, can't find the skb route\n",
           __func__);
    goto out;
  }

  // printk("org dev %s, new dev %s\n", (skb->dev->name), (nskb->dev->name));
  //本地数据包发送
  // TODO: 为什么不用dev_queue_xmit函数
  /*
      在数据包转发流程中，Netfilter
     框架的IP_FORWARD节点会对转发数据包进行检查过滤；
      而对于本机上层发出的数据包，网络层通过注册到上层的*ip_local_out*函数接收数据处理，处理
     OK 进一步交由IP_LOCAL_OUT节点检测；
      对于即将发往下层的数据包，需要经过IP_POST_ROUTING节点处理；网络层处理结束，
      通过*dev_queue_xmit*函数将数据包交由 Linux
     内核中虚拟网络设备做进一步处理，从这里数据包即离开网络层进入到下一层；

      可以参考链接:https://zhuanlan.zhihu/p/93630586?from_voters_page=true
  */
  // TODO:自己构建的数据包需要调用ip_local_out发送
  ip_local_out(nskb);

  return 0;

out:
  if (nskb) kfree_skb(nskb);
  return -1;
}

int http_err_send_redirect(struct sk_buff *old_skb, struct iphdr *iph,
                           struct tcphdr *tcph) {
  int ret;

  if (!old_skb || !iph || !tcph) {
    printk("args empty!");
    return NF_ACCEPT;
  }

  ret = _http_err_send_redirect_pkt(old_skb, iph, tcph, http_err_header,
                                    http_err_headlen);
  if (ret < 0) {
    return NF_ACCEPT;
  }

  return NF_DROP;
}

static unsigned int url_redirect_cb(unsigned int hook, struct sk_buff *skb,
                                    const struct net_device *in,
                                    const struct net_device *out,
                                    int (*okfn)(struct sk_buff *)) {
  struct iphdr *iph = ip_hdr(skb);
  struct ethhdr *eth = eth_hdr(skb);
  struct tcphdr *tcph = NULL;
  struct udphdr *udph = NULL;
  unsigned int sip, dip;
  unsigned short source, dest;
  unsigned char *payload = NULL;
  int plen;

  if (!skb) return NF_ACCEPT;
  if (skb->pkt_type == PACKET_BROADCAST) return NF_ACCEPT;

  if (!eth) {
    return NF_ACCEPT;
  }

  if (!iph) {
    return NF_ACCEPT;
  }

  if ((skb->protocol == htons(ETH_P_8021Q) ||
       skb->protocol == htons(ETH_P_IP)) &&
      skb->len >= sizeof(struct ethhdr)) {
    if (skb->protocol == htons(ETH_P_8021Q)) {
      iph = (struct iphdr *)((u8 *)iph + 4);
    }

    //判断是否是IPV4的报文
    if (iph->version != 4) return NF_ACCEPT;

    // HTTP报文本质上是TCP报文
    if (iph->protocol == IPPROTO_TCP) {
      struct urlfilterList *purlf = NULL;
      int ret = -1;

      //获取TCP头部信息
      tcph = (struct tcphdr *)((unsigned char *)iph + iph->ihl * 4);
      if (!tcph->ack) {
        return NF_ACCEPT;
      }

      //获取TCP的端口号
      source = ntohs(tcph->source);
      if (source != 80) {
        return NF_ACCEPT;
      }
      //获取tcp数据区指针
      payload = (unsigned char *)tcph + tcph->doff * 4;
      //获取tcp数据区长度
      plen = ntohs(iph->tot_len) - iph->ihl * 4 - tcph->doff * 4;

// DEBUG信息
#if 0
            int i = 0;
            for (i = 0; i < plen; i++)
            {
                printk("%c ", payload[i]);
            }
            printk("\n");
#endif

      if (plen > 12 && payload[0] == 'H' && payload[1] == 'T' &&
          payload[2] == 'T' && payload[3] == 'P' && payload[4] == '/') {
        //判断是否是404报文
        if (payload[9] == '4' && payload[10] == '0' && payload[11] == '4') {
          printk("============== line is %d\n", __LINE__);
          ret = http_err_send_redirect(skb, iph, tcph);
          if (ret == NF_DROP) {
            printk("drop http err, error drop!");
            return NF_DROP;
          }
          // printk("drop http err, error drop! ret=%d", ret);
        }
      }
    }
  }
  return NF_ACCEPT;
}

// TODO:
// 因为是pc访问一个不存在的网页，收到包的时候是404，所以需要在DNAT做解析，PREROUTING链
/*
如果内网主机访问外网而经过路由时，源 IP 会发生改变，这种变更行为就是 SNAT
反之，当外网的数据经过路由发往内网主机时，数据包中的目的 IP (路由器上的公网 IP)
将修改为内网 IP，这种变更行为就是 DNAT
*/
static struct nf_hook_ops url_redirect_postrouting = {
    .hook = url_redirect_cb,
    .owner = THIS_MODULE,
    .pf = NFPROTO_IPV4,
    .hooknum = NF_INET_PRE_ROUTING,
    .priority = NF_IP_PRI_FIRST,
};

static int __init redirect_init(void) {
  printk("============== line is %d\n", __LINE__);
  build_http_error_redirect_url("www.baidu");
  nf_register_hook(&url_redirect_postrouting);
}

static void __exit redirect_eixt(void) {
  printk("============== line is %d\n", __LINE__);
  nf_unregister_hook(&url_redirect_postrouting);
}

MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(redirect_init);
module_exit(redirect_eixt);

说明：上述程序可以修改为拦截任何标志的数据报文，大家可以按照自己需求进行修改。这里提供一个404的测试地址:mirrors.ustc.edu/axf2w3f

后续会提供访问所有的url地址都强制跳转到指定的地址(修改http求请求报文)。链接地址:代码仓库。欢迎大家加入QQ:610849576

本文标签： 跳转到地址网页http

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