linux netfilter iptables 详解

linux 内核通过 netfilter 模块实现网络访问控制功能，在用户层我们可以通过iptables程序对netfilter进行控制管理。

iptables 命令规则

使用 iptables 命令创建一条规则，一般规则包含以下几个部门：
iptables 【表】【链】【匹配属性】【动作】
iptables -t filter【表】 -A INPUT【链】 -s 192.168.1.1【匹配属性】 -j DROP【动作】

表名包括：

raw：高级功能，如：网址过滤。
mangle：数据包修改（QOS），用于实现服务质量。
nat：地址转换，用于网关路由器。
filter：包过滤，用于防火墙规则。

规则链名包括：

INPUT链：处理输入数据包。
OUTPUT链：处理输出数据包。
PORWARD链：处理转发数据包。
PREROUTING链：用于目标地址转换（DNAT）。
POSTOUTING链：用于源地址转换（SNAT）。

匹配属性:

源IP地址（如：-s 192.168.1.1 ）
目标IP地址（如：-d 10.0.0.0/8 ）
使用接口（如：-i eth0 、-o eth1 ）
排除参数（如：-s '!' 192.168.1.0/24 所有不来自192.168.1.0/24的ip）
使用协议及端口（TCP、UDP、ICMP等）（如：-p tcp --dport 23 、 -p udp --sport 53 、 -p icmp）

动作包括：

ACCEPT：接收数据包。
DROP：丢弃数据包。
REDIRECT：重定向、映射、透明代理。
SNAT：源地址转换。
DNAT：目标地址转换。
MASQUERADE：IP伪装（NAT），用于ADSL。
LOG：日志记录。

选项：

-t<表>：指定要操纵的表；

-A：向规则链中添加条目；
-D：从规则链中删除条目；
-I：向规则链中插入条目；
-R：替换规则链中的条目；
-L：显示规则链中已有的条目；
-F：清楚规则链中已有的条目；
-Z：清空规则链中的数据包计算器和字节计数器；
-N：创建新的用户自定义规则链；
-P：定义规则链中的默认目标；

-h：显示帮助信息；
-p：指定要匹配的数据包协议类型；
-s：指定要匹配的数据包源ip地址；

-j<目标>：指定要跳转的目标；
-i<网络接口>：指定数据包进入本机的网络接口；
-o<网络接口>：指定数据包要离开本机所使用的网络接口。

iptables命令选项输入顺序：

iptables -t 表名 <-A/I/D/R> 规则链名 [规则号] <-i/o 网卡名> -p 协议名 <-s 源IP/源子网> --sport 源端口 <-d 目标IP/目标子网> --dport 目标端口 -j 动作

基本操作

列出现有iptables规则
iptables -L （iptables规则中默认表名是filter，iptables -L 相当于只是iptables -t filter -L，想列nat表中规则，则应iptables -t nat -L。其他命令也是一样的，如不指定表名，默认表名是filter）

插入一个规则
iptables -I INPUT 3 -p tcp --dport 22 -j ACCEPT （插入到第三个）
iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -j ACCEPT

删除一个规则
iptables -D INPUT 3 （删掉第三个）
iptables -D INPUT -p tcp --dport 22 -j ACCEPT
删除所有规则
iptables -F

常用：

限制到本机网路流量

iptables -A INPUT -s 192.168.1.100 -j DROP （丢弃来自ip为192.168.1.100的流量）
iptables -A INPUT -p tcp --dport 80 -j DROP （丢弃访问本机网页服务80端口的流量）
iptables -A INPUT -s 123.45.0.0/16 -p tcp --dport 22 -j DROP （丢弃来自ip 123.45.0.1至123.45.255.254 的ssh连接）
iptables -A INPUT -s 123.45.0.0/16 -p tcp --dport 22 -j DROP （丢弃来自ip 123.45.0.1至123.45.255.254 的ssh连接）

当linux系统作为路由（进行数据转发）设备使用时，可以通过定义forward规则来进行转发控制。

如：
iptables -A FORWARD -s 192.168.1.0/24 -d 10.1.1.0/24 -j DROP （禁止192.168.0.1_{192.168.0.254到10.1.1.1}10.1.1.254的流量）

NAT（Network Address Translation）网络地址转换是用来对数据包的IP地址进行修改的机制，NAT分为两种：

SNAT 源地址转换，通常用于伪装内部地址（一般意义上的NAT）
DNAT 目标地址转换，通常用于跳转

iptables中实现NAT功能的是NAT表
通过NAT进行跳转：
iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp --dport 80 -j DNAT --to-dest 192.168.1.10
通过NAT对出向数据进行跳转：
iptables -t nat -A OUTPUT -p tcp --dport 80 -j DNAT --to-dest 192.168.1.100
通过NAT对数据流进行伪装：（一般意思上的NAT，将内部地址全部伪装成一个外部公网ip地址）
iptables -t nat -A POSTROUTING -o ech0 -j MASQUERADE
通过NAT隐藏源IP地址：
iptables -t nat -A POSTROUTING -j SNAT --to-source 1.2.3.4

配置文件

通过iptables命令添加的规则不会永久保存，只存在内存，重启失效。如果需要永久保存规则，则需要将规则保存在 /etc/sysconfig/iptables 配置文件中
通过以下命令将iptables规则写入配置文件
service iptables save 或者 iptables-save > /etc/sysconfig/iptables

保存现有的规则到指定文件，主要是配合iptables-restore命令，iptables-restore命令用来还原iptables-save命令所备份的iptables配置。
iptables-save > iptables.bak

iptables-restor < iptables.bak

参照： http://man.linuxde.net/iptables

底层的原理往下阅读

netfilter钩子（hooks）

在内核协议栈中，有5个跟netfilter有关的钩子，数据包经过每个钩子时，都会检查上面是否注册有函数，如果有的话，就会调用相应的函数处理该数据包。流程：

         |
         | Incoming
         ↓
+-------------------+
| NF_IP_PRE_ROUTING |
+-------------------+
         |
         |
         ↓
+------------------+
|                  |         +----------------+
| routing decision |-------->| NF_IP_LOCAL_IN |
|                  |         +----------------+
+------------------+                 |
         |                           |
         |                           ↓
         |                  +-----------------+
         |                  | local processes |
         |                  +-----------------+
         |                           |
         |                           |
         ↓                           ↓
 +---------------+          +-----------------+
 | NF_IP_FORWARD |          | NF_IP_LOCAL_OUT |
 +---------------+          +-----------------+
         |                           |
         |                           |
         ↓                           |
+------------------+                 |
|                  |                 |
| routing decision |<----------------+
|                  |
+------------------+
         |
         |
         ↓
+--------------------+
| NF_IP_POST_ROUTING |
+--------------------+
         |
         | Outgoing
         ↓

NF_IP_PRE_ROUTING: 接收的数据包刚进来，还没有经过路由选择，即还不知道数据包是要发给本机还是其它机器。
NF_IP_LOCAL_IN: 已经经过路由选择，并且该数据包的目的IP是本机，进入本地数据包处理流程。
NF_IP_FORWARD:已经经过路由选择，但该数据包的目的IP不是本机，而是其它机器，进入forward流程。
NF_IP_LOCAL_OUT:本地程序要发出去的数据包刚到IP层，还没进行路由选择。
NF_IP_POST_ROUTING:本地程序发出去的数据包，或者转发（forward）的数据包已经经过了路由选择，即将交由下层发送出去。

从上面的流程中，可看出，不考虑特殊情况的话，一个数据包只会经过下面三个路径中的一个：

本机收到目的IP是本机的数据包: NF_IP_PRE_ROUTING -> NF_IP_LOCAL_IN
本机收到目的IP不是本机的数据包: NF_IP_PRE_ROUTING -> NF_IP_FORWARD -> NF_IP_POST_ROUTING
本机发出去的数据包: NF_IP_LOCAL_OUT -> NF_IP_POST_ROUTING

iptables中的表（tables）

iptables用表（table）来分类管理它的规则（rule），根据rule的作用分成了好几个表，比如用来过滤数据包的rule就会放到filter表中，用于处理地址转换的rule就会放到nat表中，其中rule就是应用在netfilter钩子上的函数，用来修改数据包的内容或过滤数据包。目前iptables支持的表有下面这些：

Filter

从名字就可以看出，这个表里面的rule主要用来过滤数据，用来控制让哪些数据可以通过，哪些数据不能通过，它是最常用的表。

NAT

里面的rule都是用来处理网络地址转换的，控制要不要进行地址转换，以及怎样修改源地址或目的地址，从而影响数据包的路由，达到连通的目的，这是家用路由器必备的功能。

Mangle

里面的rule主要用来修改IP数据包头，比如修改TTL值，同时也用于给数据包添加一些标记，从而便于后续其它模块对数据包进行处理（这里的添加标记是指往内核skb结构中添加标记，而不是往真正的IP数据包上加东西）。

Raw

在netfilter里面有一个叫做connection tracking的功能（后面会介绍到），主要用来追踪所有的连接，而raw表里的rule的功能是给数据包打标记，从而控制哪些数据包不被connection tracking所追踪。

Security

里面的rule跟SELinux有关，主要是在数据包上设置一些SELinux的标记，便于跟SELinux相关的模块来处理该数据包。

iptables的链（chains）

上面我们根据不同功能将rule放到了不同的表里面之后，这些rule会注册到哪些钩子上呢？于是iptables将表中的rule继续分类，让rule属于不同的链（chain），由chain来决定什么时候触发chain上的这些rule。

iptables里面有5个内置的chains，分别对应5个钩子：

PREROUTING: 数据包经过NF_IP_PRE_ROUTING时会触发该chain上的rule.
INPUT: 数据包经过NF_IP_LOCAL_IN时会触发该chain上的rule.
FORWARD: 数据包经过NF_IP_FORWARD时会触发该chain上的rule.
OUTPUT: 数据包经过NF_IP_LOCAL_OUT时会触发该chain上的rule.
POSTROUTING: 数据包经过NF_IP_POST_ROUTING时会触发该chain上的rule.

netfilter的钩子（hooks）	iptables的链（chains）
NF_IP_PRE_ROUTING	PREROUTING
NF_IP_LOCAL_IN	INPUT
NF_IP_FORWARD	FORWARD
NF_IP_LOCAL_OUT	OUTPUT
NF_IP_POST_ROUTING	POSTROUTING

每个表里面都可以包含多个chains，但并不是每个表都能包含所有的chains，因为某些表在某些chain上没有意义或者有些多余。多个表里面可以包含同样的chain，会涉及到优先级的问题。

netfilter的钩子（hooks）	iptables的链（chains）	Filter	NAT	Mangle	Raw	Security
NF_IP_PRE_ROUTING	PREROUTING		√	√	√
NF_IP_LOCAL_IN	INPUT	√	√	√		√
NF_IP_FORWARD	FORWARD	√		√		√
NF_IP_LOCAL_OUT	OUTPUT	√	√	√	√	√
NF_IP_POST_ROUTING	POSTROUTING		√	√

每个表（table）都包含哪些chain，表之间的优先级

图中每个钩子关联的表按照优先级高低，从上到下排列；
图中将nat分成了SNAT和DNAT，便于区分；
图中标出了connection tracking（可以简单的把connection tracking理解成一个不能配置chain和rule的表，它必须放在指定位置，只能enable和disable）。

                                    |
                                    | Incoming             ++---------------------++
                                    ↓                      || raw                 ||
                           +-------------------+           || connection tracking ||
                           | NF_IP_PRE_ROUTING |= = = = = =|| mangle              ||
                           +-------------------+           || nat (DNAT)          ||
                                    |                      ++---------------------++
                                    |
                                    ↓                                                ++------------++
                           +------------------+                                      || mangle     ||
                           |                  |         +----------------+           || filter     ||
                           | routing decision |-------->| NF_IP_LOCAL_IN |= = = = = =|| security   ||
                           |                  |         +----------------+           || nat (SNAT) ||
                           +------------------+                 |                    ++------------++
                                    |                           |
                                    |                           ↓
                                    |                  +-----------------+
                                    |                  | local processes |
                                    |                  +-----------------+
                                    |                           |
                                    |                           |                    ++---------------------++
 ++------------++                   ↓                           ↓                    || raw                 ||
 || mangle     ||           +---------------+          +-----------------+           || connection tracking ||
 || filter     ||= = = = = =| NF_IP_FORWARD |          | NF_IP_LOCAL_OUT |= = = = = =|| mangle              ||
 || security   ||           +---------------+          +-----------------+           || nat (DNAT)          ||
 ++------------++                   |                           |                    || filter              ||
                                    |                           |                    || security            ||
                                    ↓                           |                    ++---------------------++
                           +------------------+                 |
                           |                  |                 |
                           | routing decision |<----------------+
                           |                  |
                           +------------------+
                                    |
                                    |
                                    ↓
                           +--------------------+           ++------------++
                           | NF_IP_POST_ROUTING |= = = = = =|| mangle     ||
                           +--------------------+           || nat (SNAT) ||
                                    |                       ++------------++
                                    | Outgoing
                                    ↓

以NF_IP_PRE_ROUTING为例，数据包到了这个点之后，会先执行raw表中PREROUTING(chain)里的rule，然后执行connection tracking，接着再执行mangle表中PREROUTING(chain)里的rule，最后执行nat (DNAT)表中PREROUTING(chain)里的rule。
以filter表为例，它只能注册在NF_IP_LOCAL_IN、NF_IP_FORWARD和NF_IP_LOCAL_OUT上，所以它只支持INPUT、FORWARD和OUTPUT这三个chain。
以收到目的IP是本机的数据包为例，它的传输路径为：NF_IP_PRE_ROUTING -> NF_IP_LOCAL_IN，那么它首先要依次经过NF_IP_PRE_ROUTING上注册的raw、connection tracking 、mangle和nat (DNAT)，然后经过NF_IP_LOCAL_IN上注册的mangle、filter、security和nat (SNAT)。

iptables中的规则（Rules）

rule存放在特定表的特定chain上，每条rule包含下面两部分信息：

Matching

Matching就是如何匹配一个数据包，匹配条件很多，比如协议类型、源/目的IP、源/目的端口、in/out接口、包头里面的数据以及连接状态等，这些条件可以任意组合从而实现复杂情况下的匹配。
详情请参考Iptables matches https://www.frozentux.net/iptables-tutorial/iptables-tutorial.html#MATCHES

Targets

Targets就是找到匹配的数据包之后怎么办，常见的有下面几种：

DROP：直接将数据包丢弃，不再进行后续的处理
RETURN：跳出当前chain，该chain里后续的rule不再执行
QUEUE：将数据包放入用户空间的队列，供用户空间的程序处理
ACCEPT：同意数据包通过，继续执行后续的rule
跳转到其它用户自定义的chain继续执行
当然iptables包含的targets很多很多，但并不是每个表都支持所有的targets，
rule所支持的target由它所在的表和chain以及所开启的扩展功能来决定，
具体每个表支持的targets请参考Iptables targets and jumps https://www.frozentux.net/iptables-tutorial/iptables-tutorial.html#TARGETS

原文：https://segmentfault.com/a/1190000009043962