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前言
- 在 Internet 中，企业通过各种应用系统来为用户提供各种服务，如 Web 网站、电子邮件系统、FTP 服务器、数据库系统等
- 那么，如何来保护这些服务器，过滤企业不需要的访问甚至是恶意的入侵呢
- 接下来，我们将学习 CentOS 6 系统中的防火墙——netfilter 与 iptables，以及 CentOS 7 系统中的防火墙 firewalld
一、Linux 防火墙基础
1.概述
- Linux 的防火墙体系主要工作在网络层，针对 TCP/IP 数据包实施过滤和限制，属于典型的包过滤防火墙（或称为网络层防火墙）
- 体现在对包内的 IP 地址、端口等信息的处理上
- Linux 系统的防火墙基于内核编码实现，具有非常稳定的性能和极高的效率，也因此获得广泛的应用
2.netfilter 与 iptables
- 在许多安全资料中，netfilter 和 iptables 都用来指 Linux 防火墙，往往使读者产生疑惑
- 两者主要区别如下：
2.1 netfilter
- 是内核的一部分，由一些数据包过滤表组成，不以程序文或文件的形式存在
- 这些表包含内核用来控制数据包过滤处理的规则集
- 属于“内核态”(Kernel Space，又称为内核空间)的防火墙功能体系
2.2 iptables
- 是一种用来管理Linux防火墙的命令程序，它使插入、修改和删除数据包过滤表中的规则变得容易，通常位于/sbin/iptables目录
- 属于“用户态”(User. Space， 又称为用户空间)的防火墙管理体系
2.3 小结
- 正确认识两者的关系有助于理解 Linux 防火墙的工作方式
- 两者均可表示Linux防火墙
3.iptables 的表、链结构
3.1 简介
- iptables的作用是为包过滤机制的实现提供规则（或称为策略），通过各种不同的规则，告诉 netfilter 对来自某些源、前往某些目的或具有某些协议特征的数据包应该如何处理
- netfilter/iptables 后期简称为 iptables
- 为了更方便地组织和管理防火墙规则，iptables 采用了“表”和“链”的分层结构，且表中所有规则配置后，立即生效，不需要重启服务
3.2 规则表（四表）
- 为了从规则集的功能上有所区别，iptables 管理者四个不同的规则表，其功能分别由独立的内核模块实现
- 这四个表的名称及包含的链如下图所示
- raw 表
- 确定是否对该数据包进行状态跟踪
- 包含两个规则链：OUTPUT 和 PREROUTING
- mangle 表
- 修改数据包内容，或为数据包设置标记，用来做流量整形、策略路由等高级应用
- 包含五个规则链：INPUT、 OUTPUT、 FORWARD、 PREROUTING、POSTROUTING
- nat 表
- 负责网络地址转换，用来修改数据包中的源、目标IP地址或端口
- 包含三个规则链：OUTPUT、 PREROUTING、 POSTROUTING
- filter 表
- 负责过滤数据包，根据具体的规则要求决定确定如何处理该数据包(过滤)
- 包含三个规则链：INPUT、 FORWARD、OUTPUT
- 在 iptables 的四个规则表中，mangle 表和 raw 表的应用相对较少
3.3 规则链（五链）
- 在处理各种数据包时，根据防火墙规则的不同介入时机，iptables 默认划分为五种不同的规则链
- INPUT 链: 处理入站数据包，匹配月标IP为本机的数据包
- OUTPUT 链：处理出站数据包，一般不在此链上做配置
- FORWARD 链：处理转发数据包，匹配流经本机的数据包
- PREROUTING 链：在进行路由选择前处理数据包，用来修改目的地址，用来做 DNAT ；相当于把内网服务器的IP和端口映射到路由器的外网IP和端口上
- POSTROUTING 链：在进行路由选择后处理数据包，用来修改源地址，用来做 SNAT ； 相当于内网通过路由器 NAT 转换功能实现内网主机通过一个公网IP地址上网
4.数据包过滤的匹配流程
- iptables 管理着四个默认表和五种链，各种防火墙规则依次存放在链中
4.1 规则表之间的匹配顺序
- 当数据包抵达防火墙时，优先顺序为（如果存在）：
raw >> mangle >> nat >> filter
4.2 规则链之间的顺序
- 根据规则链的划分原则，不同链的处理时机是比较固定的，因此规则链之间的应用顺序取决于数据包的流向
- 入站数据流向：
来自外界的数据包到达防火墙后，首先被 PEROUTING 链处理（是否修改数据包地址等），然后进行路由选择（判断该数据包应该发往何处）；如果数据包的目标地址是防火墙本机，那么内核将其传递给 INPUT 链进行处理（决定是否允许通过），通过后再交给系统上层的应用程序进行相应 - 转发数据流向：
来自外界的数据包到达防火墙后，首先被 PREOUTING 链处理，然后再进行路由选择；如果数据包的目标地址是其他外部地址，则内核将其传递给 FORWARD 链进行处理（允许转发、拦截或丢弃），最后交给 POSTROUTING 链进行处理（是否修改数据包的地址等） - 出站数据流向：
防火墙本机向外部地址发送数据包，首先被 OUTPUT 链处理，然后进行路由选择，再交给 POSTROUTING 链进行处理（是否修改数据包的地址等）
4.3 规则链内部各条防火墙规则之间的顺序
- 当数据包经过每条规则链时，自上向下按顺序依次进行检查，找到相匹配的规则即停止(LOG策略例外，表示记录相关日志)
- 若在该链内找不到相匹配的规则，则按该链的默认策略处理(未修改的状况下，默认策略为允许)
二、编写防火墙规则
1.安装iptables
- Centos 7默认使用 firewalld 防火墙，没有安装 iptables， 若想使用 iptables 防火墙。必须先关闭 firewalld 防火墙，再安装 iptables
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld
[root@localhost ~]# systemctl disable firewalld
[root@localhost ~]# yum -y install iptables iptables-services.x86_64
...略
[root@localhost ~]# systemctl start iptables.service
2.基本语法
使用 iptables 命令管理、编写防火墙规则时，基本的命令格式如下：
iptables [-t 表名] 管理选项 [链名] [匹配条件] [-j 控制类型]
注意事项：
- 不指定表名时，默认指 filter 表
- 不指定链名时，默认指表内的所有链
- 除非设置链的默认策略，否则必须指定匹配条件
- 选项、链名、控制类型使用大写字母，其余均为小写
3.常用的控制类型
- ACCEPT：允许数据包通过
- DROP：直接丢弃数据包，不给出任何回应信息
- REJECT：拒绝数据包通过，必要时会给数据发送端一个响应信息
- SNAT：修改数据包的源地址
- DNAT：修改数据包的目的地址
- MASQUERADE：伪装成一个非固定公网IP地址
- LOG: 在 /var/log/messages 文件中记录日志信息，然后将数据包传递给下一条规则；LOG只是一种辅助动作，并没有真正处理数据包
4.常用的管理选项
- 在熟练编写各种防火墙规则之前，首先要掌握查看规则、添加规则、删除规则、清空链内规则等基本操作
- 下面将介绍 iptables 命令中常用的几个管理选项
| 选项名 | 功能及特点 |
|---|---|
| -A | 在指定链的末尾追加(--append)一条新的规则 |
| -I | 在指定链的开头插入(--insert) 一条新的规则，未指定序号时默认作为第一条规则 |
| -R | 修改、替换(--replace)指定链中的某一条规则，可指定规则序号或具体内容 |
| -P | 设置指定链的默认策略(--policy) |
| -D | 删除(--delete)指定链中的某一条规则，可指定规则序号或具体内容 |
| -F | 清空(--flush)指定链中的所有规则，若未指定链名，则清空表中的所有链 |
| -L | 列出(--list)指定链中所有的规则，若未指定链名，则列出表中的所有链 |
| -n | 使用数字形式(--numeric)显示输出结果，如显示IP地址而不是主机名 |
| -v | 显示详细信息，包括每条规则的匹配包数量和匹配字节数 |
| --line-numbers | 查看规则时，显示规则的序号 |
4.1 添加新的规则
- 添加新的防火墙规则时，使用管理选项“-A”、“-I”，前者用来追加规则，后者用来插入规则
- 例如，若要在 filter 表 INPUT 链的末尾添加一条防火墙规则，可以执行以下操作（“-p 协议名”作为匹配条件）
[root@localhost ~]# iptables -t filter -A INPUT -p tcp -j ACCEPT
- 当使用管理选项“I”时，允许同时指定新添加规则的顺序号，未指定序号时默认作为第一条
- 例如，以下操作添加的两条规则将分别位于 filter 表的第一条、第二条，其中省略了“-t filter”选项，默认使用filter表
iptables -I INPUT 2 -p tcp --dport 22 -j ACCEPT
4.2 查看规则表
- 查看已有的防火墙规则时，使用管理选项“-L”，结合“–line-numbers”选项还可以显示各条规则在链内的顺序号
#基本格式：
iptables [-t 表名] -n -L [链名] [--line-numbers]
- 例如，若要查看 filter表INPUT链的所有规则，并显示序号，可以执行以下操作
[root@localhost ~]# iptables -L INPUT --line-numbers
Chain INPUT (policy ACCEPT)
num target prot opt source destination
1 ACCEPT all -- anywhere anywhere state RELATED,ESTABLISHED
2 ACCEPT icmp -- anywhere anywhere
3 ACCEPT all -- anywhere anywhere
4 ACCEPT tcp -- anywhere anywhere state NEW tcp dpt:ssh
5 REJECT all -- anywhere anywhere reject-with icmp-host-prohibited
6 ACCEPT tcp -- anywhere anywhere
7 REJECT icmp -- anywhere anywhere reject-with icmp-port-unreachable
- 当防火墙规则的数量较多时，若能够以数字形式显示地址和端口信息，可以减少地址解析的环节，在一定程度上加快命令执行的速度
- 例如，若要以数字地址形式查看filter表INPUT链中的所有规则，可以执行以下操作
[root@localhost ~]# iptables -n -L INPUT
Chain INPUT (policy ACCEPT)
target prot opt source destination
ACCEPT all -- 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 state RELATED,ESTABLISHED
ACCEPT icmp -- 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0
ACCEPT all -- 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0
ACCEPT tcp -- 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 state NEW tcp dpt:22
REJECT all -- 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 reject-with icmp-host-prohibited
ACCEPT tcp -- 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0
REJECT icmp -- 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 reject-with icmp-port-unreachable
4.3 设置默认策略
- iptables的各条链中，默认策略是规则匹配的最后一个环节——当找不到任何一条能够匹配的数据包的规则时，则执行默认策略
- 默认策略的控制类型为ACCEPT（允许）、DROP（丢弃）两种
#基本格式
iptables [-t 表名] -p <链名> <控制类型>
- 例如，执行以下操作可以将 filter 表中FORWARD链的默认策略设为丢弃，OUTPUT链的默认策略设为允许
iptables -P FORWARD DROP
iptables -P OUTPUT ACCEPT
- 一般在生产环境中设置网络型防火墙、主机型防火墙都要设置默认规则为DROP，并设置白名单，以加强安全性
4.4 删除、清空规则
- 删除一条防火墙规则时，使用管理选项“-D”
- 例如，若要删除filter表INPUT链中的第三条规则，可以执行以下操作
- 清空指定链或表中所有防火墙规则，使用管理选项“-F”
- 例如，若要清空filter表INPUT链中的所有规则，可以执行以下操作
[root@localhost ~]# iptables -F INPUT
[root@localhost ~]# iptables -n -L
INPUT ##确认删除效果
Chain INPUT (policy ACCEPT)
target prot opt source destination
- 使用管理选项“-F”时，允许省略链名，默认清空表所有链的所有规则
- 例如，执行以下操作分别用来清空filter表、nat表、mangle表
iptables -F
iptables -t nat -F
iptables -t mangle -F
- 需要注意的是，当使用管理选项“-F”清空链时，默认策略不受影响
- 因此，若要修改默认策略，必须通过管理选项“-P”重新进行设置
- -P设置了DROP后，使用-F一定要小心！防止把允许远程连接的相关规则清除后导致无法远程连接主机，此情况如果没有保存规则，则可以重启主机解决（买机票吧~）
5.规则的匹配条件
- 在编写防火墙规则时，匹配条件的设置起着决定性的作用
- 只有清晰、准确地设置好匹配条件，防火墙才知道对符合什么条件的数据包进行处理，避免“误杀”
- 对于同一条防火墙规则，可以指定多个匹配条件，表示这些条件必须都满足规则才会生效
- 根据数据包的各种特征，结合iptables的模块结构，匹配条件的设置包括以下三大类：
5.1 通用匹配
- 通用匹配也称之为常规匹配，这种匹配方式可以单独使用，不依赖于其他条件或扩展模块
- 常见的通用匹配包括协议匹配、地址匹配、网络接口匹配
5.1.1 协议匹配
- 编写iptables规则时使用“-p 协议名”的形式指定，用来检查数据包所使用的网络协议，如TCP、UDP、ICMP（针对所有IP数据包）等
- 可用的协议类型存放在Linux系统的/etc/protocols文件中
- 例如，若要丢弃通过icmp协议访问防火墙本机的数据包，允许转发经过防火墙的除ICMP协议之外的数据包
[root@localhost ~]# iptables -I INPUT -p icmp -j DROP
[root@localhost ~]# iptables -A FORWARD ! -p icmp -j ACCEPT
5.1.2 地址匹配
- 编写iptables规则时使用“-s 源地址”或“-d 目标地址”的形式指定，用来检查数据包的源地址或目的地址
- IP地址、网段地址都是可以接受的，但不建议使用主机名、域名地址，相对而言解析过程会影响效率
- 例如，若要拒绝转发源地址为192.168.1.11的数据，允许转发源地址位于192.168.7.0/24网段的数据
[root@localhost ~]# iptables -A FORWARD -s 192.168.11.1 -j REJECT
[root@localhost ~]# iptables -A FORWARD -s 192.168.7.0/24 -j ACCEPT
- 当遇到小规模的网络扫描攻击时，封锁IP地址是比较有效的方式
- 例如，检测到某个网段（10.20.30.0/24）的频繁扫描、登录穷举等不良企图，可以立即添加防火墙以进行封锁
[root@localhost ~]# iptables -I INPUT -s 10.20.30.0/24 -j DROP
[root@localhost ~]# iptables -I FORWARD -s 10.20.30.0/24 -j DROP
5.1.3 网络接口匹配
- 编写iptables规则时使用“-i 接口名”和“-o 接口名”的形式，用于检查数据包从防火墙的哪一个接口接入或发出，分别对应入站网卡、出站网卡
- 例如，若要丢弃从外网接口（eth1）访问防火墙本机且源地址为私有地址的数据包，可以执行以下操作
[root@localhost ~]# iptables -A INPUT -i eth1 -s 10.0.0.0/8 -j DROP
[root@localhost ~]# iptables -A INPUT -i eth1 -s 172.16.0.0/12 -j DROP
[root@localhost ~]# iptables -A INPUT -i eth1 -s 192.168.0.0/16 -j DROP
5.2 隐含匹配
- 这种匹配方式要求以指定的协议匹配作为前提条件，相当于子条件，因此无法单独使用，其对应的功能由iptables在需要时自动（隐含）载入内核
- 常见的隐含匹配包含端口匹配、TCP标记匹配、ICMP类型匹配
5.2.1 端口匹配
- 编写iptables时使用“–sport 源端口”或“–dport 目标端口”的形式，针对的协议为TCP或UDP，用来检查数据包的源端口或目标端口
- 单个端口号或以冒号“：”分隔的端口范围都是可以接受的，但不连续的多个端口不能采用这种方式
- 例如，若要允许为网段 192.168.4.0/24转发DNS查询数据包
[root@localhost ~]# iptables -A FORWARD -s 192.168.4.0/24 -p udp --dport 53 -j ACCEPT
[root@localhost ~]# iptables -A FORWARD -s 192.168.4.0/24 -p udp --sport 53 -j ACCEPT
- 再例如，构建vsftpd服务器时，若要开放20、21端口，以及被动模式的端口为24500~24600，可以参考以下操作设置防火墙规则
[root@localhost ~]# iptables -A INPUT -p tcp --dport 20:21 -j ACCEPT
[root@localhost ~]# iptables -A INPUT -p tcp --dport 24500:24600 -j ACCEPT
- 用法
--sport 1000 #匹配源端口是1000的数据包
--sport 1000: 3000 #匹配源端口是1000-3000的数据包
--sport : 3000 #匹配源端口是3000及以下的数据包
--sport 1000: #匹配源端口是1000及以上的数据包
注意: --sport 和--dport 必须配合-p <协议类型>使用
- TCP标记匹配
--tcp-flags TCP标记
iptables -I INPUT -i ens33 -p tcp --tcp-flags SYN,RST,ACK SYN -j ACCEPT
#丢弃SYN请求包，放行其他包
5.2.2 ICMP类型匹配
- 编写iptables规则时使用“–icmp-type ICMP类型”的形式，针对的协议为ICMP，用来检查ICMP数据包的类型
- ICMP类型使用字符串或数字代码表示
- “Echo-Request”(代码为8)表示请求
- "Echo-Reply” (代码为0)表示回显
- "Destinat ion-Unreachable” (代码为3)表示目标不可达
- 关于其它可用的ICMP 协议类型，可以执行"iptables -p icmp -h”命令，查看帮助信息
iptables -A INPUT -p icmp - icmp-type 8 -j DROP #禁止其它主机ping本机
iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 0 -j ACCEPT #允许本机ping其它主机
iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 3 -j ACCEPT #当本机ping不通其它主机时提示目标不可达
#此时其它主机需要配置关于icmp协议的控制类型为REJECT
iptables -A INPUT -p icmp -j REJECT
5.3 显示匹配
- 这种匹配方式要求有额外的内核模块提供支持，必须手动以“-m 模块名称”的形式调用相应的模块，然后方可设置匹配条件
- 常见的显示匹配包括多端口匹配、IP范围匹配、MAC地址匹配、状态匹配
5.3.1 多端口匹配
- 编写iptables规则时使用：
“-m multiport --dports 端口列表”
“-m multiport --sports 端口列表”
- 以上两种形式来检查数据包的源端口、目标端口，多个端口之间以逗号进行分隔
- 例如，若要允许本机开放80、22、21、20、53端口，以便提供电子邮件服务，可以执行以下操作
iptables -A INPUT -p tcp -m multiport --dport 80,22,21,20,53 -j ACCEPT
5.3.2 IP范围匹配
- 编写iptables规则时使用以下形式
-m iprang --src-rang IP范围
- 用来检查数据包的源地址、目标地址，其中IP范围采用“起始地址-结束地址”的形式表示
- 例如，若要禁止转发源地址位于192.168.80.100-192.168.80.200的udp数据包
iptables -A FORWARD -p udp -m iprange --src-range 192.168.80.100-192.168.80.200 -j DROP
5.3.3 MAC地址匹配
- 编写iptables规则时使用以下形式
iptables -A FORWARD -m mac --mac-source xx:xx:xx:xx:xx:xx -j DROP（MAC地址）
#禁止来自某MAC地址的数据包通过本机转发
- 用来检查数据包的源MAC地址
- 由于MAC地址本身的局限性，此类匹配条件一般只适用于内部网络
5.3.4 状态匹配
- 编写iptables规则时候以下形式
-m state --state 连接状态
- 基于iptables的状态跟踪机制来检查数据包的连接状态
- 常见的连接状态有：
- NEW :与任何连接无关的，还没开始连接
- ESTABLISHED :响应请求或者已建立连接的，连接态
- RELATED :与已有连接有相关性的(如FTP主被动模式的数据连接)，衍生态，一-般与ESTABLISHED配合使用
- INVALID:不能被识别属于哪个连接或没有任何状态
- 例如，若要禁止转发与正常TCP连接无关的非–syn 请求数据包(如伪造的网络攻击数据包)，可以执行以下操作
iptables -A FORWARD -m state --state NEW -p tcp ! --syn -j DROP
- 再例如，若只开放本机的web服务（80端口），但发给本机的TCP应答数据包予以放行，其他入站数据包均丢弃，则对应的入站控制规则可以参考以下操作
iptables -I INPUT -p tcp -m multiport --dport 80 -j ACCEPT
iptables -I INPUT -p tcp -m state --state ESTABLISHD -j ACCEPT
iptables -P INPUT DROP
三、总结
- netfilter是实现过滤防火墙功能的内核机制，iptables是管理防火墙规则的用户态工具
- iptables的规则体系默认包括四个表（filter、nat、mangle、raw）和五种链（INPUT、OUTPUT、FORWARD、PREROUTING、POSTROUTING）
- 表的匹配顺序为 raw → mangle → nat → filter
- 链的匹配顺序取决于具体的数据流向，且遵循“匹配即停止”的原则，但LOG操作除外
- iptables规则的匹配条件类型包括通用匹配、隐含匹配、显示匹配，其中显示匹配必须以“-m 模块名称”加载模块