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Linux內核實現多路鏡像流量聚合和復制的方法

我們在進行安全性監控、測試的過程中,難免會遇到這樣的問題:需要部署大量基於鏡像流量的安全設備,如IPS,異常流量,數據庫審計,流量分析等,可是交換機上可以做鏡像流量的端口數量有限制,購買專業的設備又太昂貴。

本文就針對此種情況,從Linux內核模塊對網絡數據庫包進行處理,解決上述問題。

應用場景

我們在進行安全性監控、測試的過程中,難免會遇到這樣的問題:需要部署大量基於鏡像流量的安全設備,如IPS,異常流量,數據庫審計,流量分析等,可是交換機上可以做鏡像流量的端口數量有限制,購買專業的設備又太昂貴。

本文就針對此種情況,從Linux內核模塊對網絡數據庫包進行處理,解決上述問題。這裡也感謝“白金PT”給予的幫助。

架構設計

Linux內核實現多路鏡像流量聚合和復制

內核模塊的流程比較簡單,轉發配置從用戶態提交給內核模塊,如”eth1@eth2_eth1@eth3_eth1/eth4@eth5“,這段的配置是:

來自eth1的流量,復制給eth2和eth3

來自eth1和eth4的流量,聚合給eth5

MIRROR內核模塊中,只需要實現參數讀取,配置分析,網卡判斷(源,目的)即可。

算法、代碼實現

參數輸入

Linux內核實現多路鏡像流量聚合和復制

這段代碼的功能是,將前面提到的如“eth1@eth2_eth1@eth3_eth1/eth4@eth5“這樣的參數,按照”_”進行拆分,分段提交給參數設置函數”option_setup”

參數設置

Linux內核實現多路鏡像流量聚合和復制

這裡我們把得到的參數”eth0@eth1”進行進一步的拆分,分出了源網卡eth0,目的網卡eth1,在內核模塊的全局變量中,有一個結構

”__read_mostly __u8 ethout_bits[MAX_OUT] ={0};“

用來存儲每個網卡對應分發的網卡號,可以這樣理解,如果服務器有8個網卡,那麼每個網都會有一個8位的二進制數來標明它的轉發,比如eth0復制到eth1,那麼ethout_bits[0]就等於01000000,以此類推,如果我要把eth0復制到其他所有網卡,就會是01111111。

同時用一個全局的8字節變量,來存儲哪些網卡是鏡像流量口,防止多余的資源浪費。

__read_mostly__u8 ifindex_bits = 0;

Skb包復制和轉發

Linux內核實現多路鏡像流量聚合和復制

當Linux內核收到一個skb結構的數據包時,判斷這個數據包是不是在轉發列表裡,也就是網卡是不是鏡像源。

Linux內核實現多路鏡像流量聚合和復制

接著我用了一個循環,來遍歷存儲的轉發目的網口,如果匹配的話,就使用skb_clone函數將數據包復制一份,然後通過dev_queue_xmit函數直接發送出去。

最後清理skb_buff結構。

啟動腳本

為了方便調試和快速提交參數,可以使用如下的shell腳本:

Linux內核實現多路鏡像流量聚合和復制

實測效果

編譯,填充參數並執行

執行sh sh.sh

Dmesg輸出

Linux內核實現多路鏡像流量聚合和復制

鏡像流量效果

Linux內核實現多路鏡像流量聚合和復制

這裡可以看到流量統計由於網卡速率,時間差等,並不會100%一樣,是正常的。

CPU占用

當流量已經達到400M左右的時候,CPU占用仍然比較低。

Linux內核實現多路鏡像流量聚合和復制

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