让Linux NAT firewall支持MSN Messenger

作者：dagger无崖阁xyg.ods.org版本：1.0 2003-06-22 初始版本一、引言目前Linux的NAT和firewall只支持MSN Messenger的文字聊天，本文介绍了如何让Linux的NAT和firewall支持MSN Messenger的语音聊天、文件传送等其它功能的方法。
二、几个基本概念1、Linux NATNetwork Address Translation (NAT)是IETF的一个标准，用来使在私有网络中的PC和设备共享一个公开的可路由的IPv4地址。使用NAT的一个主要原因是缓解目前IPv4地址资源的不足。通常NAT被用在网关设备中，位于私有网络和公共Internet之间。当IP包要通过网关时，NAT就会把私有IP地址、端口和公开的IP地址、端口作转换。Linux 2.4内核中NAT分为两种，Source NAT (SNAT)和Destination NAT (DNAT)。Source NAT就是转换IP包头的源地址，SNAT总是在POSTROUTING中处理，即包被发送出去之前。Masquerading（IP伪装）是SNAT的一种特殊形式。Destination NAT就是转换IP包头的目的地址，DNAT总是在PREROUTING中处理，即在收到包后在路由处理之前。Port forwarding、load sharing、和transparent proxying都是属于DNAT。Linux 2.4内核的NAT流程图： _____ _____ / \ / \ PREROUTING -->[Routing ]----------------->POSTROUTING-----> \D-NAT/ [Decision] \S-NAT/ | ^ | | | | | | | | | | | | --------> Local Process ------2、Linux Packet Filter在Linux中使用包过滤(Packet Filter)来实现防火墙(firewall)的功能。Linux在内核中检查通过的包头，决定所有包的命运，可能是丢弃(DROP)这个包，或允许(ACCEPT)包通过，或其它更复杂的动作。使用包过滤主要可以实现控制、安全和警戒的功能。Linux 2.4内核中有三个过滤规则表，它们是INPUT、FORWARD和OUTPUT。对于数据包，如果是发给本机的，则交INPUT处理；如果是发给其它PC或设备的，则交FORWARD处理；如果是由本机发送的，则交OUTPUT处理。Linux 2.4内核的Packet Filter流程图： _____ Incoming / \ Outgoing -->[Routing ]--->|FORWARD|-------> [Decision] \_____/ ^ | | v ____ ___ / \ / \ |OUTPUT| |INPUT| \____/ \___/ ^ | | ----> Local Process ----3、UPnPUniversal Plug and Play (UPnP)是一种架构，用来实现目前流行的PC、智能设备或装置（特别是家庭中的）的端到端的网络连接。UPnP基于Internet标准和技术，如TCP/IP、HTTP和XML，支持“零配置”网络和自动发现，一个设备可以动态地加入一个网络，获得一个IP地址，声明自己的名字，向其它设备回应自己的能力，并学习到网络中其它设备的存在和能力。进一步，一个设备可以平滑地并自动地离开这个网络，不会留下任何不期望保存的状态。UPnP会集了多个厂商的合作，以建立标准的Device Control Protocols (DCPs)，使用XML来表达，通过HTTP来通信，并提出了Internet Gateway Device (IGD)规格。4、MSN Messenger使用的端口微软的MSN Messenger软件是流行的即时通行软件，包含很多功能，根据微软的资料这个软件需要使用很多端口。文字聊天：TCP 1863或80音频和视频聊天：UDP 5004-65535 动态分配应用共享和白板：TCP 1503文件传输：TCP 6891-6900 允许一次传10个文件远程助手：TCP 3389三、遇到的问题目前我这里的环境是在网关的计算机上装了Redhat Linux 8.0，配置了Masquerading可以让内部网络中的计算机共享上网；配置了firewall限制外部计算机对网关的部分端口的访问。内部网络中的计算机除了MSN Messenger的文字聊天可以正常与外界通信外，其它如音频聊天、文件传输等功能都无法实现。NAT的问题：* 在NAT后面的计算机使用私有IP地址，MSN Messenger会把这个私有IP地址的数据传送给对端，而NAT只能转换IP包头的内容，无法转换IP包数据中包含的私有地址。* NAT需要Port forwarding (端口映射)来使外部IP地址和端口与内部计算机IP地址与端口对应。MSN Messenger动态使用端口，需要NAT能动态端口映射。* 对于使用静态端口的情况，在NAT后面只能有一台计算机使用此功能。firewall的问题：* 对应MSN Messenger的TCP和UDP端口不能禁止，需要都开放。四、解决方法1、方案MSN Messenger使用了UPnP，我们只要在Linux网关中支持UPnP，就能让MSN Messenger实现自动获得相应的NAT或firewall信息，从而可以使用正确的IP地址和端口来通信。目前已经有Linux下的UPnP开发包（libupnp）和支持Internet Gateway Device规格的应用软件（linux-igd）。2、获得软件包libupnp-1.2.1.tar.gzhttp://sourceforge.net/projects/upnplinuxigd-0.92.tgzhttp://sourceforge.net/projects/linux-igd3、编译安装由于linuxigd-0.92原来是基于1.0.4版的UPnP开发包开发的，所以需要适当改动以支持最新的1.2.1版UPnP开发包。(1) 编译安装libupnptar xzvf libupnp-1.2.1.tar.gzcd libupnp-1.2.1/upnp/make DEBUG=1 WEB=0make install安装后UPnP开发包的头文件就安装在/usr/include/upnp目录下，库文件就安装在/usr/lib目录下。(2) 编译安装linuxigdtar xzvf linuxigd-0.92.tgzcd linux-igd/cp ../libupnp-1.2.1/upnp/sample/common/sample_util.c sample_util.cppcp ../libupnp-1.2.1/upnp/sample/common/sample_util.h sample_util.h并修改sample_utils.cpp文件：把第661行的*controlURL =替换为*controlURL = (char *)把第671行的*eventURL =替换为*eventURL = (char *)修改gateway.h文件：把第29行的#define INIT_PORT 2869替换为#define INIT_PORT 52869修改gate.cpp文件：在第34行插入3行#define UpnpDocument_free ixmlDocument_free#define UpnpParse_Buffer ixmlParseBuffertypedef IXML_Document *Upnp_Document;链接头文件目录：ln -s ../libupnp-1.2.1/upnp/inc upnp并修改gate.h文件：把第27行的#include 替换为#include "upnp/upnp.h"修改gateway.cpp文件：把第36行的#include 替换为#include "upnp/upnp.h"修改sample_util.h文件：把第43行的#include "upnptools.h"替换为#include "upnp/upnptools.h"再修改Makefile文件：把第3行的LIBS= -lpthread /usr/lib/libupnp.so替换为LIBS= -lpthread -lupnp以上都修改完后，执行make，make install安装后执行文件在/usr/bin目录下，配置文件在/etc/linuxigd目录下。4、配置运行添加一条路由：route add -net 239.0.0.0 netmask 255.0.0.0 eth1这里eth1是连接内部网络的网卡。在/usr/sbin目录下添加iptables的符号连接：ln -s /sbin/iptables /usr/sbin/iptables因为linux-igd使用/usr/sbin/iptables，而Redhat Linux 8.0的iptables在/sbin目录下。启动linux-igd：upnpd eth0 eth1这里eth0是连接Internet的网卡。upnpd的debug信息输出在/var/log/debug文件中，如果你的系统上没有这个文件，可以编辑/etc/syslog.conf文件，加入：*.debug /var/log/debug并重新启动syslogd就可以了。5、功能测试upnpd程序正常启动后，我们可以在/var/log/debug文件中看到如下信息：Jun 15 17:49:43 svr upnpd: The Linux UPnP Internet Gateway Device Ver 0.92 by Dime (dime@gulfsales.com)Jun 15 17:49:43 svr upnpd: Special Thanks for Intel's Open Source SDK and original author Genmei Mori's work.Jun 15 17:49:43 svr upnpd: Intializing UPnP with desc_doc_url=http://192.168.0.1:52869/gatedesc.xmlJun 15 17:49:43 svr upnpd: ipaddress=192.168.0.1 port=52869Jun 15 17:49:43 svr upnpd: conf_dir_path=/etc/linuxigd/Jun 15 17:49:43 svr upnpd: UPnP Initialization CompletedJun 15 17:49:43 svr upnpd: Setting webserver root directory -- /etc/linuxigd/Jun 15 17:49:43 svr upnpd: Registering the root deviceJun 15 17:49:43 svr upnpd: RootDevice RegisteredJun 15 17:49:43 svr upnpd: Initializing State TableJun 15 17:49:43 svr upnpd: State Table InitializedJun 15 17:49:45 svr upnpd: Advertisements Sent上面的192.168.0.1是网关计算机的eth1的IP地址。在内部网络中的计算机上启动MSN Messenger，与Internet上的其他Messenger用户测试语音聊天、文件传输都可以正常使用了。在/var/log/debug文件中看到如下信息：Jun 15 17:53:47 svr upnpd: AddPortMap: RemoteHost: (null) Prot: 17 ExtPort: 2032 Int: 192.168.0.19.12216Jun 15 17:53:47 svr upnpd: AddPortMap: RemoteHost: (null) Prot: 6 ExtPort: 31989 Int: 192.168.0.19.13767还可以使用iptables -t nat -L命令查看NAT配置情况，upnpd可以在PREROUTING中动态添加和删除表项。注意：firewall还需要根据上面MSN Messenger的端口要求进行配置，在INPUT中开放相应的端口，并且FORWARD也需要ACCEPT。五、参考资料"NAT HOWTO"，http://www.netfilter.org/documentation/"Packet Filtering HOWTO"，http://www.netfilter.org/documentation/"Windows Messenger in Windows XP: Working with Firewalls and Network Address Translation Devices"，http://www.microsoft.com/windowsxp/pro/techinfo/deployment/natfw/default.asp"UPnP NAT Traversal FAQ"，http://www.microsoft.com/windowsxp/pro/techinfo/planning/networking/natfaq.asp