CN103166855A - 识别和转换网络报文中的地址信息的方法和系统 - Google Patents
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一种识别和转换网络报文中的地址信息的方法，包括以下步骤：在网络层抓取网络报文，所述网络报文包括报头部分、正文部分；查找所述网络报文的正文部分中的地址信息，并使用预设的回调函数根据预设的地址映射表转换所述地址信息；更新所述网络报文的校验值。此外，还对应提供了一种识别和转换网络报文中的地址信息的系统。上述识别和转换网络报文中的地址信息的方法和系统不用调用应用层的抽象的转换函数，从而提高了识别和转换的执行效率。
Description
【技术领域】
本发明涉及网络技术领域，特别涉及一种识别和转换网络报文中的地址信息的方法和系统。
【背景技术】
传统的网络技术中，OSI(Open System Interconnection，开放系统互连)标准将计算机网络描述为七层模型。该七层模型由下至上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表达层以及应用层。
网络层协议主要包括IP协议。应用层协议中，很多协议都包含应用层通信的信息，比如SIP(Session Initiation Protocol，一种应用层的信令控制协议)、FTP(File Transfer Protocol，文件传输协议)、HTTP(HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议)等。
当网络中不同子网内的节点之间进行通信时，需要通过NAT(NetworkAddress Translation，网络地址转换)技术进行地址转换。在NAT技术的实际应用过程中，仅对网络层报文的报文头进行IP地址的识别和转换，而对于应用层协议协商过程中网络报文的正文部分中的地址信息(IP)则无法进行识别和转换。
传统技术中，为了对网络报文的正文部分中的地址信息(IP)进行识别和转换，在有NAT处理的组网方案中，可以使用应用层网关(ALG，Application LayerGateway)技术。NAT利用ALG技术可以对包含应用层通信信息的各种协议的应用层报文信息进行解析和地址转换，从而保证应用层上通信的正确性。
然而，传统技术中的ALG技术工作于应用层，而应用层属于OSI七层模型中的最上层，因此ALG技术在执行时，会调用大量的抽象的转换函数，而不能对数据包直接进行操作和修改，因此利用ALG技术识别和转换网络报文的正文部分中的地址信息的执行效率较低。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种能提高执行效率的识别和转换网络报文中的地址信息的方法。
一种识别和转换网络报文中的地址信息的方法，包括以下步骤：
在网络层抓取网络报文，所述网络报文包括报头部分、正文部分；
查找所述网络报文的正文部分中的地址信息，并使用预设的回调函数根据预设的地址映射表转换所述地址信息；
更新所述网络报文的校验值。
优选的，所述使用预设的回调函数根据预设的地址映射表转换所述地址信息的步骤之前还包括：
在网络层上预设的检测点注册所述回调函数。
优选的，所述使用预设的回调函数根据预设的地址映射表转换所述地址信息的步骤具体为：
使用所述预设的回调函数在所述网络报文中查找应用层协议头，然后按照预设的地址映射表将所述应用层协议头中包含的地址信息进行转换。
优选的，所述更新所述网络报文的校验值的步骤之后还包括：
根据所述校验值维护连接应答信息。
优选的，所述在网络层抓取网络报文的步骤之后还包括：
根据预设的地址映射表转换所述网络报文的报头部分中的地址信息。
此外，还有必要提供一种能提高执行效率的识别和转换网络报文中的地址信息的系统。
一种识别和转换网络报文中的地址信息的系统，包括以下模块：
报文抓取模块，用于在网络层抓取网络报文，所述网络报文包括报头部分、正文部分；
地址转换模块，用于查找所述网络报文的正文部分中的地址信息，并使用预设的回调函数根据预设的地址映射表转换所述地址信息；
校验更新模块，用于更新所述网络报文的校验值。
优选的，还包括回调函数注册模块，用于在网络层上预设的检测点注册所述回调函数。
优选的，所述地址转换模块用于使用所述预设的回调函数在所述网络报文中查找应用层协议头，然后按照预设的地址映射表将所述应用层协议头中包含的地址信息进行转换。
优选的，还包括连接维护模块，用于根据所述校验值维护连接应答信息。
优选的，所述地址转换模块还用于根据预设的地址映射表转换所述网络报文的报头部分中的地址信息。
上述识别和转换网络报文中的地址信息的方法和系统，先在网络层抓取网络报文，然后根据预设的地址映射表，在网络层通过回调函数对网络报文中的正文部分中的地址信息进行了转换。使得在识别和转换网络报文中的地址信息时，不需要调用应用层的抽象的转换函数，避免了调用抽象的转换函数时大量的库函数调用和类型判断，从而提高了执行效率。
【附图说明】
图1为一个实施例中识别和转换网络报文中的地址信息的方法的流程图；
图2为一个实施例中IP协议定义的网络报文的组织示意图。
图3为一个实施例中识别和转换网络报文中的地址信息的系统的结构示意图。
图4为另一个实施例中识别和转换网络报文中的地址信息的系统的结构示意图。
【具体实施方式】
如图1所示，在一个实施例中，一种识别和转换网络报文中的地址信息的方法，包括以下步骤：
步骤S102，在网络层抓取网络报文，网络报文包括报头部分、正文部分。
在OSI七层模型中，网络层协议包括IP(Internet Protocol，网络互联协议)协议、IPX(Internetwork Packet Exchange protocol，互联网分组交换协议)协议等。数据在网络层传输时，均以网络报文的形式进行传输。
如图2所示，网络层的IP协议中的网络报文(IP包)包括IP报头部分(如图2中的20个字节部分)和IP正文部分(如图2中的数据部分)。报头部分包含了IP协议标识、源地址、目标地址以及整个IP网络报文的校验和。
在windows平台，可以通过sniffer(网络嗅探器)技术抓取IP包。Sniffer技术通过将网络适配器置为杂乱模式(promiscuous mode)来抓取位于传输层的TCP或UDP包，然后通过解包获取TCP包或UDP包封装的IP包。在linux平台可以通过iptables技术来抓取IP包。
步骤S104，查找网络报文的正文部分中的地址信息，并使用预设的回调函数根据预设的地址映射表转换地址信息。
例如，预先创建的地址映射表可参考表1所示：
表1
| 映射源 | 映射目标 |
| 192.168.1.12 | 192.168.1.1 |
| 192.168.1.222 | 192.168.1.55 |
| 192.168.1.134 | 192.168.1.77 |
| ...... | ...... |
其中，“映射源”列表示出现在网络报文的正文部分的IP地址，“映射目标”列表示上述“映射源”列中的项被转换后的IP地址。
预设的回调函数(其他函数调用完毕返回后再通知调用的函数)中定义了根据地址映射表转换网络报文的正文部分中的地址信息的逻辑。回调函数可以设置在抓取网络报文后调用。
在一个实施例中，可以在网络层预设多个检测点，然后在检测点中注册回调函数。例如，在Netfilter框架中，在网络层设置了5个检测点(又称为HOOK点)，该5个检测点如表2所示：
表2
当本机有进程向外界发送IP包时，会通过NF_IP_LOCAL_OUT检测点，然后被Netfilter框架截获，并通过调用注册在该检测点的回调函数转换输出的IP包中的地址信息。当有IP包经过路由被发送至本机时，会通过NF_IP_LOCAL_IN检测点，然后被Netfilter框架截获，通过调用注册在该检测点的回调函数转换输入的IP包中的地址信息。
步骤S106，更新网络报文的校验值。
网络报文的校验值用于验证该网络报文数据的完整性。当网络报文中的数据在传输过程中发生丢失或由于干扰产生误码时，根据网络报文中的数据计算出的校验值会发生改变。因此，转换了网络报文中包含的地址信息后，需要重新计算整个网络报文的校验值。
如图2所示，IP包的报头部分包含校验值部分，可通过先将IP包转换成二进制数，然后对该二进制数进行反码求和得到校验值，并将该校验值更新到IP包的报头部分中的相应位置。
在一个实施例中，更新网络报文的校验值之后还可以根据校验值维护连接应答信息。在网络层转换了网络报文中的地址信息之后，可能会对传输层的传输产生影响。TCP连接中，TCP包封装了IP包，而网络适配器在接收到TCP包之后，需要发送连接应答信息。TCP协议中的连接应答信息为ACK传输控制字符(Acknowledgement)，其中包含了接收到的数据包的校验值，用于在数据通信传输时，它表示接收方确认发送方发来的数据已经接收无误。
例如，在Netfilter框架中，可以在NF_IP_POST_ROUTING检测点注册用于更改ACK的回调函数，该回调函数可以在转发数据包时获取数据包长度变化的量，并动态维护TCP连接的每个数据包的ACK，从而维护了整个TCP连接。
在一个实施例中，使用预设的回调函数根据预设的地址映射表转换地址信息的方式可以是使用预设的回调函数在网络报文中查找应用层协议头，然后按照预设的地址映射表将应用层协议头中包含的地址信息转换。
例如，某个IP包的正文部分中按出现的顺序包含了A、B、C3个IP。其中，A、B两个IP为单独出现，而C出现在包含了“http://”协议头(HTTP协议为应用层协议)的数据段中，即出现在HTTP协议头中，此时，回调函数只根据地址映射表将C转换，而放弃转换A和B。
由于传输中，用于定位的地址信息通常都存在于应用层协议头中，而单独存在的地址信息只是正文部分中的传输数据。因此只转换网络报文中出现的应用层协议头中出现的地址信息，可以防止错误地篡改网络报文中的数据。
在一个实施例中，在网络层抓取网络报文之后，还可以根据预设的地址映射表转换网络报文的报头部分中的地址信息。
例如，可将用于转换IP包的报头部分中的地址信息的回调函数注册于NF_IP_PRE_ROUTING和NF_IP_POST_ROUTING两个检测点。当IP包刚刚进入网络时，通过NF_IP_PRE_ROUTING注册点，并被Netfilter框架截获，然后调用回调函数转换发出的IP包的报头部分中的地址信息。当IP包马上便要通过网络设备被转发出去时，通过NF_IP_POST_ROUTING注册点，并被Netfilter框架截获，然后调用回调函数转换转发的IP包的报头部分中的地址信息。
如图3所示，在一个实施例中，一种识别和转换网络报文中的地址信息的系统，包括报文抓取模块102、地址转换模块104和校验更新模块106，其中：
报文抓取模块102，用于在网络层抓取网络报文，网络报文包括报头部分、正文部分。
在OSI七层模型中，网络层协议包括IP(Internet Protocol，网络互联协议)协议、IPX(Internetwork Packet Exchange protocol，互联网分组交换协议)协议等。数据在网络层传输时，均以网络报文的形式进行传输。
如图2所示，网络层的IP协议中的网络报文(IP包)包括IP报头部分(如图2中的20个字节部分)和IP正文部分(如图2中的数据部分)。报头部分包含了IP协议标识、源地址、目标地址以及整个IP网络报文的校验和。
在windows平台，报文抓取模块102可以通过sniffer(网络嗅探器)技术抓取IP包。Sniffer技术通过将网络适配器置为杂乱模式(promiscuous mode)来抓取位于传输层的TCP或UDP包，然后通过解包获取TCP包或UDP包封装的IP包。在linux平台可以通过iptables技术来抓取IP包。
地址转换模块104，用于查找网络报文的正文部分中的地址信息，并使用预设的回调函数根据预设的地址映射表转换地址信息。
预设的回调函数(其他函数调用完毕返回后再通知调用的函数)中定义了根据地址映射表转换网络报文的正文部分中的地址信息的逻辑。回调函数可以设置在抓取网络报文后调用。
在一个实施例中，如图4所示，识别和转换网络报文中的地址信息的系统还包括回调函数注册模块108，可用于在网络层预设的检测点中注册回调函数。例如，在Netfilter框架中，在网络层设置了5个检测点(又称为HOOK点)，该5个检测点如表2所示。
当本机有进程向外界发送IP包时，会通过NF_IP_LOCAL_OUT检测点，然后被Netfilter框架截获，并通过调用注册在该检测点的回调函数转换输出的IP包中的地址信息。当有IP包经过路由被发送至本机时，会通过NF_IP_LOCAL_IN检测点，然后被Netfilter框架截获，通过调用注册在该检测点的回调函数转换输入的IP包中的地址信息。
校验更新模块106，用于更新网络报文的校验值。
网络报文的校验值用于验证该网络报文数据的完整性。当网络报文中的数据在传输过程中发生丢失或由于干扰产生误码时，根据网络报文中的数据计算出的校验值会发生改变。因此，转换了网络报文中包含的地址信息后，需要重新计算整个网络报文的校验值。
如图2所示，IP包的报头部分包含校验值部分，可通过先将IP包转换成二进制数，然后对该二进制数进行反码求和得到校验值，并将该校验值更新到IP包的报头部分中的相应位置。
在一个实施例中，如图4所示，识别和转换网络报文中的地址信息的系统还包括连接维护模块110，可用于根据校验值维护连接应答信息。在网络层转换了网络报文中的地址信息之后，可能会对传输层的传输产生影响。TCP连接中，TCP包封装了IP包，而网络适配器在接收到TCP包之后，需要发送连接应答信息。TCP协议中的连接应答信息为ACK传输控制字符(Acknowledgement)，其中包含了接收到的数据包的校验值，用于在数据通信传输时，它表示接收方确认发送方发来的数据已经接收无误。
例如，在Netfilter框架中，可以在NF_IP_POST_ROUTING检测点注册用于更改ACK的回调函数，该回调函数可以在转发数据包时获取数据包长度变化的量，并动态维护TCP连接的每个数据包的ACK，从而维护了整个TCP连接。
在一个实施例中，地址转换模块104还可用于使用预设的回调函数在网络报文中查找应用层协议头，然后按照预设的地址映射表将应用层协议头中包含的地址信息转换。
例如，某个IP包的正文部分中按出现的顺序包含了A、B、C3个IP。其中，A、B两个IP为单独出现，而C出现在包含了“http://”协议头(HTTP协议为应用层协议)的数据段中，即出现在HTTP协议头中，此时，回调函数只根据地址映射表将C转换，而放弃转换A和B。
由于传输中，用于定位的地址信息通常都存在于应用层协议头中，而单独存在的地址信息只是正文部分中的传输数据。因此只转换网络报文中出现的应用层协议头中出现的地址信息，可以防止错误地篡改网络报文中的数据。
在一个实施例中，地址转换模块104还可用于根据预设的地址映射表转换网络报文的报头部分中的地址信息。
例如，可将用于转换IP包的报头部分中的地址信息的回调函数注册于NF_IP_PRE_ROUTING和NF_IP_POST_ROUTING两个检测点。当IP包刚刚进入网络时，通过NF_IP_PRE_ROUTING注册点，并被Netfilter框架截获，然后调用回调函数转换发出的IP包的报头部分中的地址信息。当IP包马上便要通过网络设备被转发出去时，通过NF_IP_POST_ROUTING注册点，并被Netfilter框架截获，然后调用回调函数转换转发的IP包的报头部分中的地址信息。
上述识别和转换网络报文中的地址信息的方法和系统，先在网络层抓取网络报文，然后根据预设的地址映射表，在网络层通过回调函数对网络报文中的正文部分中的地址信息进行了转换。使得在识别和转换网络报文中的地址信息时，不需要调用应用层的抽象的转换函数，避免了调用抽象的转换函数时大量的库函数调用和类型判断，从而提高了执行效率。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种识别和转换网络报文中的地址信息的方法，包括以下步骤：
在网络层抓取网络报文，所述网络报文包括报头部分、正文部分；
查找所述网络报文的正文部分中的地址信息，并使用预设的回调函数根据预设的地址映射表转换所述地址信息；
更新所述网络报文的校验值。
2.根据权利要求1所述的识别和转换网络报文中的地址信息的方法，其特征在于，所述使用预设的回调函数根据预设的地址映射表转换所述地址信息的步骤之前还包括：
在网络层上预设的检测点注册所述回调函数。
3.根据权利要求1或2所述的识别和转换网络报文中的地址信息的方法，其特征在于，所述使用预设的回调函数根据预设的地址映射表转换所述地址信息的步骤具体为：
使用所述预设的回调函数在所述网络报文中查找应用层协议头，然后按照预设的地址映射表将所述应用层协议头中包含的地址信息进行转换。
4.根据权利要求1或2所述的识别和转换网络报文中的地址信息的方法，其特征在于，所述更新所述网络报文的校验值的步骤之后还包括：
根据所述校验值维护连接应答信息。
5.根据权利要求1或2所述的识别和转换网络报文中的地址信息的方法，其特征在于，所述在网络层抓取网络报文的步骤之后还包括：
根据预设的地址映射表转换所述网络报文的报头部分中的地址信息。
6.一种识别和转换网络报文中的地址信息的系统，其特征在于，包括以下模块：
报文抓取模块，用于在网络层抓取网络报文，所述网络报文包括报头部分、正文部分；
地址转换模块，用于查找所述网络报文的正文部分中的地址信息，并使用预设的回调函数根据预设的地址映射表转换所述地址信息；
校验更新模块，用于更新所述网络报文的校验值。
7.根据权利要求6所述的识别和转换网络报文中的地址信息的系统，其特征在于，还包括回调函数注册模块，用于在网络层上预设的检测点注册所述回调函数。
8.根据权利要求6或7所述的识别和转换网络报文中的地址信息的系统，其特征在于，所述地址转换模块用于使用所述预设的回调函数在所述网络报文中查找应用层协议头，然后按照预设的地址映射表将所述应用层协议头中包含的地址信息进行转换。
9.根据权利要求6或7所述的识别和转换网络报文中的地址信息的系统，其特征在于，还包括连接维护模块，用于根据所述校验值维护连接应答信息。
10.根据权利要求6或7所述的识别和转换网络报文中的地址信息的系统，其特征在于，所述地址转换模块还用于根据预设的地址映射表转换所述网络报文的报头部分中的地址信息。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant |