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pub!1c 2006-1-24 17:19

[转载]Linux网桥源码框架分析初步

信息来源: 邪恶八进制信息安全团队
版本：Linux 2.4.18 一、调用 在src/net/core/dev.c的软中断函数static void net_rx_action(struct softirq_action *h)中： line 1479 #if defined(CONFIG_BRIDGE) || defined(CONFIG_BRIDGE_MODULE) if (skb->dev->br_port != NULL && br_handle_frame_hook != NULL) { handle_bridge(skb, pt_prev); dev_put(rx_dev); continue; } #endif 如果定义了网桥或网桥模块，则由handle_bridge函数处理 skb->dev->br_port ：接收该数据包的端口是网桥端口组的一员 br_handle_frame_hook ：定义了网桥处理函数 二、初始化 src/net/bridge/br.c： static int __init br_init(void) { printk(KERN_INFO "NET4: Ethernet Bridge 008 for NET4.0\n"; br_handle_frame_hook = br_handle_frame; br_ioctl_hook = br_ioctl_deviceless_stub; #if defined(CONFIG_ATM_LANE) || defined(CONFIG_ATM_LANE_MODULE) br_fdb_get_hook = br_fdb_get; br_fdb_put_hook = br_fdb_put; #endif register_netdevice_notifier(&br_device_notifier); return 0; } 初始化函数指明了网桥的处理函数是br_handle_frame ioctl处理函数是：br_ioctl_deviceless_stub 三、br_handle_frame(br_input.c) /*网桥处理函数*/ void br_handle_frame(struct sk_buff *skb) { struct net_bridge *br; unsigned char *dest; struct net_bridge_port *p; /*获取目的MAC地址*/ dest = skb->mac.ethernet->h_dest; /*skb->dev->br_port用于指定接收该数据包的端口，若不是属于网桥的端口，则为NULL*/ p = skb->dev->br_port; if (p == NULL) /*端口不是网桥组端口中*/ goto err_nolock; /*本端口所属的网桥组*/ br = p->br; /*加锁，因为在转发中需要读CAM表，所以必须加读锁，避免在这个过程中另外的内核控制路径(如多处理机上另外一个CPU上的系统调用)修改CAM表*/ read_lock(&br->lock); if (skb->dev->br_port == NULL) /*前面判断过的*/ goto err; /*br->dev是网桥的虚拟网卡，如果它未UP，或网桥DISABLED,p->state实际上是桥的当前端口的STP计算判断后的状态*/ if (!(br->dev.flags & IFF_UP) || p->state == BR_STATE_DISABLED) goto err; /*源MAC地址为255.X.X.X，即源MAC是多播或广播，丢弃之*/ if (skb->mac.ethernet->h_source[0] & 1) goto err; /*众所周之，网桥之所以是网桥，比HUB更智能，是因为它有一个MAC-PORT的表，这样转发数据就不用广播，而查表定端口就可以了 每次收到一个包，网桥都会学习其来源MAC，添加进这个表。Linux中这个表叫CAM表(这个名字是其它资料上看的)。 如果桥的状态是LEARNING或FORWARDING(学习或转发)，则学习该包的源地址skb->mac.ethernet->h_source， 将其添加到CAM表中，如果已经存在于表中了，则更新定时器，br_fdb_insert完成了这一过程*/ if (p->state == BR_STATE_LEARNING || p->state == BR_STATE_FORWARDING) br_fdb_insert(br, p, skb->mac.ethernet->h_source, 0); /*STP协议的BPDU包的目的MAC采用的是多播目标MAC地址：从01-80-c2-00-00-00（Bridge_group_addr：网桥组多播地址）开始 所以这里是如果开启了STP，而当前数据包又是一个BPDU (!memcmp(dest, bridge_ula, 5)， unsigned char bridge_ula[6] = { 0x01, 0x80, 0xc2, 0x00, 0x00, 0x00 }， 则交由相应函数处理*/ if (br->stp_enabled && /*这里只比较前5个字节，没有仔细研究过STP是使用了全部多播地址（从0 1 : 0 0 : 5 e : 0 0 : 0 0 : 0 0到0 1 : 0 0 : 5 e : 7 f : ff : ff。），还是只使用了一部份，这里看来似乎只是一部份，没去深究了*/ !memcmp(dest, bridge_ula, 5) && !(dest[5] & 0xF0)) /*01-80-c2-00-00-F0 是一个什么地址？为什么要判断呢？*/ goto handle_special_frame; /*处理钩子函数，然后转交br_handle_frame_finish函数继续处理*/ if (p->state == BR_STATE_FORWARDING) { NF_HOOK(PF_BRIDGE, NF_BR_PRE_ROUTING, skb, skb->dev, NULL, br_handle_frame_finish); read_unlock(&br->lock); return; } err: read_unlock(&br->lock); err_nolock: kfree_skb(skb); return; handle_special_frame: if (!dest[5]) { br_stp_handle_bpdu(skb); return; } kfree_skb(skb); } 四、br_handle_frame_finish static int br_handle_frame_finish(struct sk_buff *skb) { struct net_bridge *br; unsigned char *dest; struct net_bridge_fdb_entry *dst; struct net_bridge_port *p; int passedup; /*前面基本相同*/ dest = skb->mac.ethernet->h_dest; p = skb->dev->br_port; if (p == NULL) goto err_nolock; br = p->br; read_lock(&br->lock); if (skb->dev->br_port == NULL) goto err; passedup = 0; /*如果网桥的虚拟网卡处于混杂模式，那么每个接收到的数据包都需要克隆一份 送到AF_PACKET协议处理体(网络软中断函数net_rx_action中ptype_all链的处理)。*/ if (br->dev.flags & IFF_PROMISC) { struct sk_buff *skb2; skb2 = skb_clone(skb, GFP_ATOMIC); if (skb2 != NULL) { passedup = 1; br_pass_frame_up(br, skb2); } } /*目的MAC为广播或多播，则需要向本机的上层协议栈传送这个数据包，这里有一个标志变量passedup 用于表示是否传送过了，如果已传送过，那就算了*/ if (dest[0] & 1) { br_flood_forward(br, skb, !passedup); if (!passedup) br_pass_frame_up(br, skb); goto out; } /*Linux中的MAC-PORT表是CAM表，这里根据目的地址来查表，以确定由哪个接口把包转发出去 每一个表项是通过结构struct net_bridge_fdb_entry来描述的： struct net_bridge_fdb_entry { struct net_bridge_fdb_entry *next_hash; //用于CAM表连接的链表指针 struct net_bridge_fdb_entry **pprev_hash; //为什么是pprev不是prev呢？还没有仔细去研究 atomic_t use_count; //此项当前的引用计数器 mac_addr addr; //MAC地址 struct net_bridge_port *dst; //此项所对应的物理端口 unsigned long ageing_timer; //处理MAC超时 unsigned is_local:1; //是否是本机的MAC地址 unsigned is_static:1; //是否是静态MAC地址 };*/ dst = br_fdb_get(br, dest); /*查询CAM表后，如果能够找到表项，并且目的MAC是到本机的虚拟网卡的，那么就需要把这个包提交给上层协议， 这样，我们就可以通过这个虚拟网卡的地址来远程管理网桥了*/ if (dst != NULL && dst->is_local) { if (!passedup) br_pass_frame_up(br, skb); else kfree_skb(skb); br_fdb_put(dst); goto out; } /*查到表了，且不是本地虚拟网卡的，转发之*/ if (dst != NULL) { br_forward(dst->dst, skb); br_fdb_put(dst); goto out; } /*如果表里边查不到，那么只好学习学习HUB了……*/ br_flood_forward(br, skb, 0); out: read_unlock(&br->lock); return 0; err: read_unlock(&br->lock); err_nolock: kfree_skb(skb); return 0; } 基本框架就是这样了，与那些讲网桥原理的书上讲的基本差不多…… 网桥之所以是网桥，主要靠这两个函数： br_fdb_insert br_fdb_get 一个学习，一个查表； 另外，支持STP，处理BPDU，需要用到函数br_stp_handle_bpdu 哪位有这三个函数的细节分析，可否送九贱一份，免得下午那么辛苦再去啃代码…… 扫了一下 br_fdb_insert，结构还是很清析，如果当前项已存在于hash表项中，则更新它（__fdb_possibly_replace），如果是新项，则插入，实际是一个双向链表的维护过程（__hash_link）： void br_fdb_insert(struct net_bridge *br, struct net_bridge_port *source, unsigned char *addr, int is_local) { struct net_bridge_fdb_entry *fdb; int hash; hash = br_mac_hash(addr); write_lock_bh(&br->hash_lock); fdb = br->hash[hash]; while (fdb != NULL) { if (!fdb->is_local && !memcmp(fdb->addr.addr, addr, ETH_ALEN)) { __fdb_possibly_replace(fdb, source, is_local); write_unlock_bh(&br->hash_lock); return; } fdb = fdb->next_hash; } fdb = kmalloc(sizeof(*fdb), GFP_ATOMIC); if (fdb == NULL) { write_unlock_bh(&br->hash_lock); return; } memcpy(fdb->addr.addr, addr, ETH_ALEN); atomic_set(&fdb->use_count, 1); fdb->dst = source; fdb->is_local = is_local; fdb->is_static = is_local; fdb->ageing_timer = jiffies; __hash_link(br, fdb, hash); write_unlock_bh(&br->hash_lock); } 同样，查表也是一个遍历链表，进行地址匹配的过程： struct net_bridge_fdb_entry *br_fdb_get(struct net_bridge *br, unsigned char *addr) { struct net_bridge_fdb_entry *fdb; read_lock_bh(&br->hash_lock); fdb = br->hash[br_mac_hash(addr)]; while (fdb != NULL) { if (!memcmp(fdb->addr.addr, addr, ETH_ALEN)) { if (!has_expired(br, fdb)) { atomic_inc(&fdb->use_count); read_unlock_bh(&br->hash_lock); return fdb; } read_unlock_bh(&br->hash_lock); return NULL; } fdb = fdb->next_hash; } read_unlock_bh(&br->hash_lock); return NULL; }

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