Linux使用TPROXY进行UDP的透明代理

 

1.为什么使用TPROXY才能代理UDP

在进行TCP的代理时，只要在NET表上无脑进行REDIRECT就好了。例如使用ss-redir,你只要把tcp的流量redirect到ss-redir监听的端口上就OK了。但是当你使用这种方法的时候，就会不正常，因为对于UDP进行redirect之后，原始的目的地址和端口就找不到了。

这是为什么呢？
ss-redir的原理很简单：使用iptables对PREROUTING与OUTPUT的TCP/UDP流量进行REDIRECT（REDIRECT是DNAT的特例），ss—redir在捕获网络流量后，通过一些技术手段获取REDIRECT之前的目的地址（dst）与端口（port），连同网络流量一起转发至远程服务器。
针对TCP连接，的确是因为Linux Kernel连接跟踪机制的实现才使获取数据包原本的dst和port成为可能，但这种连接跟踪机制并非只存在于TCP连接中，UDP连接同样存在，conntrack -p udp便能看到UDP的连接跟踪记录。内核中有关TCP与UDP的NAT源码/net/netfilter/nf_nat_proto_tcp.c和/net/netfilter/nf_nat_proto_udp.c几乎一模一样，都是根据NAT的类型做SNAT或DNAT。

那这究竟是怎么一回事？为什么对于UDP连接就失效了呢？
回过头来看看ss-redir有关获取TCP原本的dst和port的源码.

2.TPROXY

为了在redirect UDP后还能够获取原本的dst和port，ss-redir采用了TPROXY。Linux系统有关TPROXY的设置是以下三条命令：
ip rule add fwmark 0x2333/0x2333 pref 100 table 100
ip route add local default dev lo table 100
iptables -t mangle -A PREROUTING -p udp -j TPROXY --tproxy-mark 0x2333/0x2333 --on-ip 127.0.0.1 --on-port 1080

大意就是在mangle表的PREROUTING中为每个UDP数据包打上0x2333/0x2333标志，之后在路由选择中将具有0x2333/0x2333标志的数据包投递到本地环回设备上的1080端口；对监听0.0.0.0地址的1080端口的socket启用IP_TRANSPARENT标志，使IPv4路由能够将非本机的数据报投递到传输层，传递给监听1080端口的ss-redir。IP_RECVORIGDSTADDR与IPV6_RECVORIGDSTADDR则表示获取送达数据包的dst与port。
可问题来了：要知道mangle表并不会修改数据包，那么TPROXY是如何做到在不修改数据包的前提下将非本机dst的数据包投递到换回设备上的1080端口呢？
这个问题在内核中时如何实现的，还待研究，但是确定是TPROXY做了某些工作。

TPROXY主要功能：

        重定向一部分经过路由选择的流量到本地路由进程(类似NAT中的REDIRECT)
        在非本地IP上起监听。监听后就可以转发了(神奇吧)

TPROXY要解决的两个重要的问题

    1.套接字如何监听到非本地IP地址。
    先用setsockopt函数为套接字设置IP_TRANSPARENT标识，再去监听0.0.0.0地址这样的方式来实现监听任意IP。
    2.如何获取的原始目标的端口 。
    先调用setsockopt (s, IPPROTO_IP, IP_RECVORIGDSTADDR, &n, sizeof(int))函数为套接字设置IP_RECVORIGDSTADDR标识，然后通过recvmsg函数从tproxy那边接受发过来的msghdr结构体信息，并循环遍历cmsghdr成员最终获取到原始目标的地址和端口，也就是说tproxy会向msghdr(附属数据结构)填入原始目标ip和端口信息，再通过sendmsg函数发送给代理应用。

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