利用TPROXY在网桥上实现透明代理(Fully Transparent Proxy)功能 (CentOS 7)

1、TPROXY是什么

你可能听说过TPROXY，它通常配合负载均衡软件HAPrxoy或者缓存软件Squid使用。
在所有"Proxy"类型的应用中都一个共同的问题，就是后端的目标服务器上看到的连接的Source IP都不再是用户原始的IP，而是前端的"Proxy"服务器的IP。

拿HAProxy举例来说，假设你有3台后端Web服务器提供服务，前端使用HAProxy作为负载均衡设备。所有用户的HTTP访问会先到达HAProxy，HAProxy作为代理，将这些请求按照指定的负载均衡规则分发到后边的3台Web服务器上。这个操作本身没有任何问题，因为HAProxy就应该是这么工作的。但是对于某些对于用户的访问IP有限制的敏感应用，问题来了: 后端服务器上的ACL无法限制哪些IP可以访问，因为在它看来，所有连接的SOURCE IP都是HAProxy的IP。

这就是为什么TPROXY产生的原因，最早TPROXY是作为Linux内核的一个patch，从2.6.28以后TPRXOY已经进入官方内核。TPRXOY允许你"模仿"用户的访问IP，就像负载均衡设备不存在一样，当HTTP请求到达后端的Web服务器时，在后端服务器上用netstat查看连接的时候，看到连接的SOURCE IP就是用户的真实IP，而不是haproxy的IP。TPROXY名字中的T表示的就是transparent(透明)。

TPROXY主要功能如下:

1.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)
2.使用非本地IP作为SOURCE IP初始化连接
3.无需iptables参与，在非本地IP上起监听

如果想要了解TPROXY的具体工作原理，请参考作者本人写的PPT，介绍的比较详细了:

http://people.netfilter.org/hidden/nfws/nfws-2008-tproxy_slides.pdf

2、Centos 7系统，iptables透明网桥实现

在2.6.28以后的内核中，TPROXY已经是官方内核的一部分了。CentOS 7 默认使用的是3.10内核，所以不需要额外添加。
在一切开始之前，需要安装两个包：bridge-utils，ebtables

#yum install bridge-utils ebtables

首先建立网桥：(使用bridge) 示例 桥接eth0 与 eth1 网口

/sbin/modprobe bridge
/usr/sbin/brctl addbr br0
/sbin/ifup eth0
/sbin/ifup eth1
/usr/sbin/brctl addif br0 eth0
/usr/sbin/brctl addif br0 eth1
/sbin/ip link set br0 up

在网桥上设置IP地址，示例

# ifconfig br0 192.168.10.90 netmask 255.255.255.0

这样就完成了网桥的配置工作。但这时配置没有保存下来，如果要重启有效，需要添加网桥的配置文件，可以添加如下文件：

/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-br0

DEVICE=br0
TYPE=Bridge
BOOTPROTO=static
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.10.90
NETMASK=255.255.255.0

/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0

TYPE="Ethernet"
BOOTPROTO="none"
NAME="eth0"
DEVICE="eth0"
ONBOOT="yes"
BRIDGE="br0"


/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1

TYPE="Ethernet"
BOOTPROTO="none"
NAME="eth1"
DEVICE="eth1"
ONBOOT="yes"
BRIDGE="br0"

这样，机器重启以后也会保留已配置好的网桥。

2、启用bridge-nf

由于网桥工作于数据链路层，在iptables没有开启 bridge-nf时,数据会直接经过网桥转发，结果就是对FORWARD的设置失效；
centos默认不开启 bridge-nf

启动bridge-nf方式：编辑文件vim /etc/sysctl.conf 添加：

net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-arptables = 1

然后执行命令：

# sysctl -p

这时候，可能会出现

# sysctl -p
sysctl: cannot stat /proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-ip6tables: No such file or directory
sysctl: cannot stat /proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-iptables: No such file or directory

是由于CentOS 7 默认没有加载 br_netfilter 模块，我们加载它：

# modprobe br_netfilter

为了让系统启动的时候，就自动加载此模块，我们得加一个模块启动

vim /etc/sysconfig/modules/br_netfilter.modules

#!/bin/sh 
/sbin/modinfo -F filename br_netfilter > /dev/null 2>&1 
if [ $? -eq 0 ]; then 
    /sbin/modprobe br_netfilter 
fi

文件保存完成，记得加上可执行权限，这样就将br_netfilter加入了开机启动。

# chmod 755 /etc/sysconfig/modules/br_netfilter.modules

3、添加iptables，ebtables 规则

在添加规则之前，先确认一下/etc/sysctl.conf 文件内容是否包含如下项：

net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-arptables = 1

net.ipv4.ip_forward = 1
net.ipv4.ip_nonlocal_bind = 1
net.ipv4.conf.default.rp_filter = 0
net.ipv4.conf.all.rp_filter = 0
net.ipv4.conf.br0.rp_filter = 0
net.ipv4.conf.eth0.rp_filter = 0
net.ipv4.conf.eth1.rp_filter = 0

确认无误后，执行

# sysctl -p

让配置生效。

iptables 添加如下规则：

/sbin/iptables -F
/sbin/iptables -F -t mangle
/sbin/iptables -t mangle -N DIVERT
/sbin/iptables -t mangle -A PREROUTING -p tcp -m socket -j DIVERT
/sbin/iptables -t mangle -A DIVERT -j MARK --set-mark 1
/sbin/iptables -t mangle -A DIVERT -j ACCEPT

然后添加路由，在lo介面上建立代号为100的路由表给iptables比对fwmark

/sbin/ip -f inet rule add fwmark 1 lookup 100
/sbin/ip -f inet route add local default dev lo table 100

以下，我们以代理SSH的22端口为例，添加规则

#首先添加一台对本机访问22端口的通过规则，此例本机连接网卡是eth2
iptables -t mangle -A PREROUTING -i eth2 -p tcp --dport 22 -j ACCEPT

#将桥接模式的封包移到路由模式，此例eth1是数据流入口（接客户端），eth0是数据流出口（接服务端）
ebtables -t broute -A BROUTING -i eth0 -p ipv4 --ip-proto tcp --ip-sport 22 -j redirect --redirect-target DROP
ebtables -t broute -A BROUTING -i eth1 -p ipv4 --ip-proto tcp --ip-dport 22 -j redirect --redirect-target DROP

#将22端口的流量重定向到TCP端口9876
iptables -t mangle -A PREROUTING -p tcp --dport 22 -j TPROXY --tproxy-mark 0x1/0x1 --on-port 9876

经过如上配置，网桥上的透明代理设置基本完成了。

4、运行代理转发程序

socket有一个IP_TRANSPARENT选项，其含义就是可以使一个服务器程序侦听所有的IP地址，哪怕不是本机的IP地址，这个特性在实现透明代理服务器时十分有用，而其使用也很简单：

int opt =1;
setsockopt(server_socket,SOL_IP, IP_TRANSPARENT,&opt,sizeof(opt));

此时，自己编写一个socket代理程序，开启如上参数，监听在 9876 端口上，就可以完成透明代理的功能了。当然，我们也可以使用HAProxy这个软件实现透明代理的功能，只要在它的GROUP配置中加入如下一行；

source 0.0.0.0 usrsrc clientip

就可以达到一样的效果。此处就不再赘述，可参考HAProxy的部署文章。