基于嵌入式Linux的SOHO路由器設計

　　3.2 Netfilter 框架分析與NAT 技術實現(xiàn)

　　Netfilter 是Linux2.4 內(nèi)核實現(xiàn)數(shù)據(jù)*濾、數(shù)據(jù)包處理和NAT 功能的框架。它為每種網(wǎng)絡協(xié)議(IPv4, IPv6 等)定義一套鉤子函數(shù)（IPv4 有5 個鉤子函數(shù))，內(nèi)核中任何模塊可以對協(xié)議中的鉤子函數(shù)進行注冊與掛接，這些鉤子函數(shù)在數(shù)據(jù)包流經(jīng)協(xié)議棧時被調(diào)用，注冊后的模塊可以檢查、修改、丟棄數(shù)據(jù)包及指示Netfilter 將數(shù)據(jù)包傳入用戶空間隊列，進行異步處理。一個數(shù)據(jù)包按圖3 所示的過程通過Netfilter 系統(tǒng)。

　　數(shù) 據(jù) 包 從 左 邊 進 入 系 統(tǒng) ， 進 行 IP 校驗后， 數(shù)據(jù)包經(jīng)過第一個鉤子函數(shù)NF_IP_PRE_ROUTING[1]進行處理；然后就進入路由代碼，其決定該數(shù)據(jù)包是需要轉發(fā)還是發(fā)給本機的；若該數(shù)據(jù)包是發(fā)給本機的，則該數(shù)據(jù)經(jīng)過鉤子函數(shù)NF_IP_LOCAL_IN處理后傳遞給上層協(xié)議；若該數(shù)據(jù)包應該被轉發(fā)則它被NF_IP_FORWARD[3]處理；經(jīng)過發(fā)的數(shù)據(jù)包經(jīng)過最后一個鉤子函數(shù)NF_IP_POST_ROUTING[4]處理后，再傳輸?shù)骄W(wǎng)絡上。

　　本地產(chǎn)生的數(shù)據(jù)經(jīng)過鉤子函數(shù)NF_IP_LOCAL_OUT[5]處理后，進行路由選擇處理，然后經(jīng)過NF_IP_POST_ROUTING[4] 處理以后發(fā)送到網(wǎng)絡上。Netfilter 框架支持多種NAT，NAT 一般可分為源NAT 與目的NAT。源NAT 在數(shù)據(jù)包經(jīng)過NF_IP_POST_ROUTING 時修改數(shù)據(jù)包的源地址，偽裝是一個特殊的SNAT，目的NAT在數(shù)據(jù)包經(jīng)過F_IP_LOCAL_OUT 或NF_IP_PRE―ROUTING 時修改數(shù)據(jù)包目的地址。

　　本文利用 IPtables 實現(xiàn)IP 偽裝、Port Forward 端口轉發(fā)、ALG。IPtables 是一個在Linux2.4內(nèi)核中基于Netfilter 框架的數(shù)據(jù)包選擇系統(tǒng)。地址轉換會導致許多對NAT 敏感的應用協(xié)議無法正常工作，而地址轉換應用網(wǎng)關(NAT ALG, Application Level Gateway)，對載荷中的IP地址和端口號進行替換，從而實現(xiàn)對該協(xié)議的透明中繼。IPtables 要求數(shù)據(jù)包流經(jīng)指定的規(guī)則表，其中設定的規(guī)則用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)*濾，網(wǎng)絡地址轉換及數(shù)據(jù)包處理，從而實現(xiàn)多臺主機共享一個合法的IP 地址訪問因特網(wǎng)，并實現(xiàn)*濾防火墻。

　　4 結束語

　　本文作者創(chuàng)新點：提出了一種基于嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)的SOHO 路由器設計方案。與現(xiàn)有設計方案相比，本文采用ATM9TDMI+Linux 構架設計SOHO 路由器，能滿足高速接入網(wǎng)用戶需求，具有更高地系統(tǒng)穩(wěn)定性和用戶安全性。