用iptables实现一个特殊场景的路由转发

背景：

一个玩具（早教机器人）厂家因为跟比特币有点关联，难逃倒闭的厄运，厂家连带服务器全部关停，导致市场上有大量的早教机瘫痪了。笔者比较幸运，不是倒闭前买的早教机，是机缘巧合拿到了这么一台，研究了一番，看看有无起死回生的可能

过程：

拆机看了一眼，内部做工相当精巧，布局也很紧凑，不是一般的玩具厂商的手笔，倒闭了实在可惜。

通过app代码反编译+拆机，分析出来玩具的运动是通过蓝牙控制；视频是通过服务器转发；蓝牙容易搞定；视频转发有点难度，本文探索了路由器ip转发的原理，发现可行，记录如下：

目标：

假设玩具固件中写死的服务器ip是ip1， 新搭建的服务器是ip2；因为玩具的固件是改不了的（笔者尝试了，没有发现固件内明显的漏洞），那么目标就很明确，要把固件访问的ip1篡改成ip2，并且要把ip2返回的数据再正常转发给固件。

思路：

因为固件改不了，所以这个篡改过程只能在路由器上完成，用iptables的prerouting和postrouting应该很合适。

先贴个routing原理图

上图中左边箭头代表上行，也就是固件向服务器请求数据，prerouting发生在路由选择前，既然还没有路由选择，所以在这个阶段改目的地址就很合适了。

先交代下：

假设玩具固件中写死的服务器ip是ip1， 新搭建的服务器是ip2；

iptables -t nat -A PREROUTING -d ip1 -j DNAT --to-destination ip2

这个NAT规则代表把所有数据包中的目的地址从ip1替换为ip2，因为是在路由器上完成的，玩具固件并不感知

同理

上图中右边箭头代表下行，也就是服务器向固件返回数据，postrouting发生在路由选择后，数据已经从路由器外网网卡eth0转到了内网网卡eth1了，下一步数据就要达到固件了，在这时进行SNAT就非常合适了，把数据包中的source ip由真实的ip2替换为原来的ip1， 让固件能正确处理返回的数据。iptables规则如下：

iptables -t nat -I POSTROUTING -s ip2 -j SNAT --to-source ip1

这个NAT规则代表把所有数据包中的源地址从ip2替换为ip1，同理，因为是在路由器上完成的，玩具固件并不感知这个过程，但数据真实的返回给了玩具固件。

上述两个规则的原理如下：

1）PREROUTING：在数据包传入时，就进到PREROUTIING链。该链执行的是修改数据包内的目的IP地址，即DNAT（变更目的IP地址）。PREROUTING只能进行DNAT。因为进行了DNAT，才能在路由表中做判断，决定送到本地或其它网口。

2）POSTROUTING：相对的，在POSTROUTING链后，就传出数据包，该链是整个NAT结构的最末端。执行的是修改数据包的源IP地址，即SNAT。POSTROUTING只能进行SNAT。
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完成上述两条iptables规则后，数据的上下行都搞定了。而且，从固件的视角，它以为是跟ip1交互，实际上路由器帮它完成了跟ip2的交互过程。从路由器视角看，这种任务也是很轻松就能完成的，因为NAT转换就是路由器的本职工作。

引申：

为了理解和记忆，进一步思考路由器的实现原理。最通常的场景下，当局域网的设备访问公网，数据包到达路由器并进行路由选择后，路由器在POSTROUTING阶段，会自动把源ip替换为路由器的ip，也就是SNAT过程；

当公网数据返回到路由器后，路由器必须把数据转发给内网设备，所以必须在路由选择前，也就是PREROUTING阶段把目的ip改成原来的内网设备的ip，也就是DNAT过程，然后再进行路由选择，实现数据转发到内网设备中。

所以正常的内网设备访问公网，上网过程是先SNAT（POSTROUTING）再DNAT（PREROUTING），这个过程是路由器的本职工作，所以不需要用户手动添加iptables规则。

笔者描述的上述场景是先DNAT（PREROUTING）再SNAT（POSTROUTING），这个不是路由器正常的业务逻辑，所以，需要添加额外的iptables规则

过程记录完毕，加上自己的浅显的一点理解，完毕。