网络入侵检测系统之 Suricata(二)-- 运行模式及数据流图

2022 年 9 月 17 日
江苏
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Running mode

Sruciata 由线程和队列组成，数据包在线程间传递通过队列实现。线程由多个线程模块组成，每个线程模块实现一种功能。

Suricata 有多种运行模式，这些模式与抓包驱动和 IDS/IPS 选择相关联。抓包驱动如：pcap, pcap file，nfqueue，ipfw，dpdk 或者一个特有的抓包驱动等。Suricata 在启动时只能选择某个运行模式。如-i 选项表示 pcap， -r 表示 pcapfile，-q 表示 nfqueue 等。每一种运行模式都会初始化一些 threads，queues 等。模式的具体任务是由线程模块来完成。根据线程和线程模块的组织方式的不同，我们可以./suricata --list-runmodes 查看运行模式，运行模式又细分为"autofp", “single”,“wokers”

通常情况下 workers 性能最好，因为网卡驱动确保数据包平均分担到 Suricata 处理线程，每一个线程包含数据包处理完整的流水线；

Single mode

Workers

线程模块是对packet处理任务的抽象。线程模块大概有以下几种：1.Receive模块：收集网络数据包，封装成Packet对象后将其传递给Decode线程模块2.
2.Decode模块：对Packet按协议4层模型(数据链路层、网络层、传输层、应用层)进行解码，获取协议和负荷信息，解码完成后将 Packet传递给FlowWorker线程模块。该模块主要是进行packet解码，不处理应用层。应用层由专门的应用层解码模块处理
3.FlowWorker模块：对packets进行分配flow，Tcp会话管理，TCP重组，应用层数据解析处理，Detect规则检测
4.Verdict模块：根据Detect模块检测的结果，对drop标记的包需要做丢弃处理
5.RespondReject模块：根据detect检测后的结果，对于reject的包需要向双端发送reset包
6.logs模块：将处理结果记录在日志中。

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Autofp(默认运行模式)
For processing PCAP fifiles, or in case of certain IPS setups (like NFQ), autofp is used，增加了多个数据包捕获线程和数据包解码线程：

RX thread
RX thread 的作用体现为线程函数-TmThreadsSlotPktAcqLoop，主要执行的任务为:

1.给线程设置一个有意义的名称；2.将线程绑定到指定CPU核心；3.创建Packet对象池，用于快速存放网络数据包数据；4.初始化与该线程关联的线程模块；5.调用数据包收集模块，启动数据包收集，依次调用各模块处理packet，然后将packet放到输出队列中；6.如果接收到退出信号，则中止数据包收集，销毁Packet对象池，调用线程模块的退出清理函数；7.退出线程的执行。

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W thread
w thread 的作用体现为线程函数-TmThreadsSlotVar，主要执行的任务为:

1.给线程设置一个有意义的名称；2.将线程绑定到指定CPU核心；3.创建空Packet对象池；4.初始化与该线程关联的线程模块；5.从输入队列中获取packet，传递给线程模块依次处理后，放到输出队列中；6.如果接收到退出信号，则中止数据包收集，销毁Packet对象池，调用线程模块的退出清理函数；7.退出线程的执行。

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Data Struct

行级锁

suricata 针对 snort 单线程处理数据包，无法很好利用多核 cpu 的劣势，开发了多线程架构方式并发处理数据包，而很多数据是线程间共享，所以在很多地方使用行级锁哈希表等其他高效数据结构。第一个行锁使用的地方就是连接管理模块（哈希表，检索速度 O(1)）

typedef struct FlowBucket_ { Flow *head; /* 链表头*/ Flow *tail;/* 链表尾*/ /* 行锁类型*/#ifdef FBLOCK_MUTEX SCMutex m;#elif defined FBLOCK_SPIN SCSpinlock s;#else #error Enable FBLOCK_SPIN or FBLOCK_MUTEX#endif} __attribute__((aligned(CLS))) FlowBucket;  typedef struct Flow_{.../* 节点锁，提高并发*/#ifdef FLOWLOCK_RWLOCK SCRWLock r;#elif defined FLOWLOCK_MUTEX SCMutex m;#else #error Enable FLOWLOCK_RWLOCK or FLOWLOCK_MUTEX#endif... /* 由hnext hprev 构成双向链表 */ /** hash list pointers, protected by fb->s */ struct Flow_ *hnext; /* hash list */ struct Flow_ *hprev;...} Flow;