iptables防火墙基本概念及用法

                                  iptables防火墙基本概念及用法

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一、安全技术

◆***检测与管理系统（Intrusion Detection Systems）：特点是不阻断任何网络访问，量化、定位来自内外网络的威胁情况，主要以提供报告和事后监督为主，提供有针对性的指导措施和安全决策依据。一般采用旁路部署方式

◆***防御系统（Intrusion Prevention System）：以透明模式工作，分析数据包的内容如：溢出***、拒绝服务***、***、蠕虫、系统漏洞等进行准确的分析判断，在判定为***行为后立即予以阻断，主动而有效的保护网络的安全，一般采用在线部署方式

◆防火墙（FireWall）：隔离功能，工作在网络或主机边缘（网络进出的边缘），对进出网络或主机的数据包基于一定的规则检查，并在匹配某规则时由规则定义的行为进行处理的一组功能的组件，基本上的实现都是默认情况下关闭所有的通过型访问，只开放允许访问的策略。防火墙是通过包过滤（packet filter）方式进行防护的

面向某些特定的ip连接，设置白名单；面向全网络访问，只不允许某些ip访问设置黑名单

二、防火墙的分类

◆防火墙的分类

●主机防火墙：服务范围为当前主机

  网络防火墙：服务范围为防火墙一侧的局域网

●硬件防火墙：在专用硬件级别实现部分功能的防火墙；另一个部分功能基于软件实现，Checkpoint,NetScreen

软件防火墙：运行于通用硬件平台之上的防火墙的应用软件

●网络层防火墙：OSI模型下四层，传输层以下，效果好，但识别精度不高

应用层防火墙/代理服务器：代理网关，OSI模型七层，识别精度高，但实现防火墙的延迟高

三、网络防火墙

◆网络层防火墙

●包过滤防火墙

●网络层对数据包进行选择，选择的依据是系统内设置的过滤逻辑，被称为访问控制列表（ACL），通过检查数据流中每个数据的源地址，目的地址，所用端口号和协议状态等因素，或他们的组合来确定是否允许该数据包通过

●优点：对用户来说透明，处理速度快且易于维护

●缺点：无法检查应用层数据，如病毒等

四、应用层防火墙

◆应用层防火墙/代理服务型防火墙（Proxy Service）

●将所有跨越防火墙的网络通信链路分为两段

●内外网用户的访问都是通过代理服务器上的“链接”来实现

●优点：在应用层对数据进行检查，比较安全

●缺点：增加防火墙的负载

◆现实生产环境中所使用的防火墙一般都是二者结合体

●即先检查网络数据，通过之后再送到应用层去检查

五、iptables的基本认识

◆Netfilter组件

●内核空间，集成在linux内核中

●扩展各种网络服务的结构化底层框架

●内核中选取五个位置放了五个hook(勾子) function(INPUT、OUTPUT、FORWARD、PREROUTING、POSTROUTING)，而这五个hook function向用户开放，用户可以通过一个命令工具（iptables）向其写入规则

●由信息过滤表（table）组成，包含控制IP包处理的规则集（rules），规则被分组放在链（chain）上

◆三种报文流向：

●流入本机：PREROUTING --> INPUT-->用户空间进程

●流出本机：用户空间进程-->OUTPUT--> POSTROUTING

●转发：PREROUTING --> FORWARD --> POSTROUTING

◆防火墙工具

◆iptables

●命令行工具，工作在用户空间

●用来编写规则，写好的规则被送往netfilter，告诉内核如何去处理信息包

●iptables规则存放在文件/etc/sysconfig/iptables，编写脚本开机运行iptables-restore < /etc/sysconfig/iptables，可实现开机启动设置好的防火墙规则

◆firewalld（目前为止只有rhel 7、centos7使用firewalld，其余大部分linux系统使用的是iptables，所以可以不使用firewalld，卸载firewalld后安装iptables，yum -y install iptables-services）

CentOS7 引入了新的前端管理工具

管理工具：

firewall-cmd命令行

firewall-config图形

六、iptables的组成

◆iptables由五个表和五个链以及一些规则组成，规则放在链上，链传送给表上

◆五个表table：filter、nat、mangle、raw、security

filter表：过滤规则表，根据预定义的规则过滤符合条件的数据包

nat表：network address translation 地址转换规则表

mangle：修改数据标记位规则表

raw：关闭NAT表上启用的连接跟踪（conntrack）机制，加快封包穿越防火墙速度

security：用于强制访问控制（MAC）网络规则，由Linux安全模块（如SELinux）实现

优先级由高到低的顺序为:security -->raw-->mangle-->nat-->filter

◆五个内置链chain

INPUT：到本机内部来

OUTPUT：由本机内部来

FORWARD：经由本机转发

PREROUTING：路由前，刚到路由表未做决策

POSTROUTING：路由后

七、表与链的对应关系

◆filter：INPUT，FORWARD，OUTPUT

◆nat：PREROUTING，INPUT，OUTPUT，POSTROUTING

◆mangele：INPUT，OUTPUT，FORWARD，PREROUTING，POSTROUTING

◆raw：PREROUTING，OUTPUT

八、数据包过滤匹配流程

九、传输过程

◆路由功能发生的时间点

●报文进入本机后

•判断目标主机是否为本机

是：INPUT

否：FORWARD

◆报文离开本机之前

●判断由哪个接口送往下一跳

十、iptables规则

◆规则rule：根据规则的匹配条件尝试匹配报文，对匹配成功的报文根据规则定义的处理动作作出处理

●匹配条件：默认为与条件，同时满足

基本匹配：IP，端口，TCP的Flags（SYN,ACK等）

扩展匹配：通过复杂高级功能匹配（端口属于扩展匹配）

隐式扩展：支持tcp，udp，icmp协议扩展

显示扩展：必须明确指定扩展模块进行的扩展

●处理动作：称为target，跳转目标

内建处理动作：ACCEPT,DROP,REJECT,SNAT,DNATMASQUERADE,MARK,LOG...

ACCEPT：允许tongue

DROP：丢弃，请求无响应后立即释放

REJECT：拒绝，请求有响应但不能访问

自定义处理动作：自定义chain，利用分类管理复杂情形

◆规则要添加在链上，才生效；添加在自定义上不会自动生效

注意：规则执行顺序从上而下，第一个规则处理完后有可能不用向下继续执行，因此把匹配条件更加精确，范围更小的规则放到上面

◆链chain：

内置链：每个内置链对应于一个钩子函数

自定义链：用于对内置链进行扩展或补充，可实现更灵活的规则组织管理机制；只有Hook钩子调用自定义链时，才生效

十一、iptables添加要点

◆iptables规则添加时考量点

●要实现哪种功能：判断添加在哪张表上

●报文流经的路径：判断添加在哪个链上

●报文的流向：判断源和目的

●匹配规则：业务需要

◆实验环境准备：

Centos7：systemctl stop firewalld.service

systemctl disable firewalld.service

Centos6：service iptables stop

chkconfig iptables off

十二、iptables命令

◆man 8 iptables

◆iptables [-t table] {-A|-C|-D} chain rule-specification

-A ，attend追加规则

◆iptables [-t table] -I chain [rulenum] rule-specification

-I，insert插入规则，插入第几条规则

◆iptables [-t table] -R chain rulenum rule-specification

-R，replace替换规则

◆iptables [-t table] -D chain rulenum

-D，delete删除规则

◆iptables [-t table] -S [chain [rulenum]]

◆iptables [-t table] {-F|-L|-Z} [chain [rulenum]] [options...]

-F，flush清空链规则

-L，list列出指定规则

子命令-n，避免反解，常用-nL，不能-Ln

-v，-vv，-vvv显示详细信息，常用组合-vnL

-Z，zero归零规则，重新计数

◆iptables [-t table] -N chain

-N，new新建自定义链

◆iptables [-t table] -X [chain]

-X，删除自定义空链或者未被引用的链

◆iptables [-t table] -P chain target

-P，policy指定链的默认规则

◆iptables [-t table] -E old-chain-name new-chain-name

-E，重命名链

◆rule-specification = [matches...] [target]，规则的定义规范

◆match = -m matchname [per-match-options]

◆target = -j targetname [per-target-options]，j是jump的意思

注意：图片摘自红帽官网，格式有错误，图中input应该是INPUT

◆规则格式：iptables [-t table] SUBCOMMAND chain [-m matchname [per-match-options]] -j targetname [per-target-options]

◆-t table：

raw, mangle, nat, [filter]默认，其余项不能省

◆匹配条件

基本：通用的，PARAMETERS

扩展：需加载模块，MATCH EXTENTIONS

◆1、基本匹配条件：无需加载模块，由iptables/netfilter自行提供

[!] -s, --source address[/mask][,...]：源IP地址或范围

[!] -d, --destination address[/mask][,...]：目标IP地址或范围

[!] -p, --protocol protocol：指定协议，可使用数字如0（all）

protocol: tcp, udp, icmp, icmpv6,udplite,esp, ah, sctp, mhor“all“

参看：/etc/protocols

[!] -i, --in-interface name：报文流入的接口；只能应用于数据报文流入环节，只应用于INPUT、FORWARD、PREROUTING链，只匹配报文前半段

[!] -o, --out-interface name：报文流出的接口；只能应用于数据报文流出的环节，只应用于FORWARD、OUTPUT、POSTROUTING链，只匹配报文后半段

◆2 、扩展匹配条件：需要加载扩展模块（/usr/lib64/xtables/*.so），方可生效

◆查看帮助man iptables-extensions

●(1)隐式扩展：在使用-p选项指明了特定的协议时，无需再用-m选项指明扩展模块的扩展机制，不需要手动加载扩展模块

•tcp协议的扩展选项

[!] --source-port, --sport port[:port]：匹配报文源端口,可为端口范围

[!] --destination-port,--dportport[:port]：匹配报文目标端口,可为范围

[!] --tcp-flags mask comp

mask 需检查的标志位列表，用,分隔，例如SYN,ACK,FIN,RST

comp 在mask列表中必须为1的标志位列表，无指定则必须为0，用,分隔

[!] --syn：用于匹配第一次握手

相当于：--tcp-flags SYN,ACK,FIN,RST SYN

iptables -t filter -I INPUT -p --syn --deport 21 -j ACCEPT

注：--tcp-flags SYN表示第一次握手

--tcp-flags SYN,ACK表示第二次握手

--tcp-flasg ACK表示第三次握手

用处：维护系统之前可以设置iptables -A INPUT -tcp-flags SYN -j REJECT，这么设置使得已经处于连接的用户不会被踢下线，而且新用户也连接不了，等待所有用户（who查看连接的主机）都不连接了再维护系统

•udp

[!] --source-port, --sport port[:port]：匹配报文的源端口或端口范围

[!] --destination-port,--dportport[:port]：匹配报文的目标端口或端口范围

•icmp：网络通讯探测协议，icmp和ip都属于第三层网络层，但在该层的子层中，icmp位于ip层的上面

[!] --icmp-type {type[/code]|typename}

type/code

0/0 echo-replyicmp应答

8/0 echo-request icmp请求

●(2)显式扩展：必须使用-m选项指明要调用的扩展模块的扩展机制，要手动加载扩展模块

[-m matchname[per-match-options]]

•处理动作：

•-j targetname[per-target-options]

简单：ACCEPT，DROP

扩展：REJECT：--reject-with:icmp-port-unreachable默认

RETURN：返回调用链

REDIRECT：端口重定向

LOG：记录日志，dmesg

MARK：做防火墙标记

DNAT：目标地址转换

SNAT：源地址转换

MASQUERADE：地址伪装

...

自定义链：

•显式扩展：必须显式地指明使用的扩展模块进行的扩展

•使用帮助：

CentOS 6: man iptables

CentOS 7: man iptables-extensions

十三、显示扩展的扩展模块

◆1、multiport扩展

以离散方式定义多端口匹配,最多指定15个端口，一个,隔开的算一个端口，但是比如20:23此样的算一个端口

[!] --source-ports,--sports port[,port|,port:port]...

指定多个源端口

[!] --destination-ports,--dportsport[,port|,port:port]...

指定多个目标端口

[!] --ports port[,port|,port:port]...多个源或目标端口

示例：iptables -A INPUT -s 172.16.0.0/16 -d 172.16.100.10 -p tcp -m multiport --dports 20:22,80 -j ACCEPT

端口号20到22，81端口

◆2、iprange扩展

指明连续的（但一般不是整个网络）ip地址范围

[!] --src-range from[-to]源IP地址范围

[!] --dst-range from[-to]目标IP地址范围

示例：iptables -A INPUT -d 172.16.1.100 -p tcp --dport80 -m iprange --src-range 172.16.1.5-172.16.1.10 -j DROP

◆3、mac扩展

指明源MAC地址

适用于：PREROUTING, FORWARD，INPUT chains

[!] --mac-source XX:XX:XX:XX:XX:XX

示例：iptables-A INPUT -s 172.16.0.100 -m mac --mac-source 00:50:56:12:34:56 -j ACCEPT

iptables-A INPUT -s 172.16.0.100 -j REJECT

◆4、string扩展

对报文中的应用层数据做字符串模式匹配检测

--algo {bm|kmp}字符串匹配检测算法

bm：Boyer-Moore

kmp：Knuth-Pratt-Morris

--from offset 开始偏移

--to offset 结束偏移

[!] --string pattern要检测的字符串模式

[!] --hex-string pattern要检测字符串模式，16进制格式

示例：iptables -A OUTPUT -s 172.16.100.10 -d 0/0 -p tcp --sport 80 -m string --algo bm --string "google" -j REJECT

◆5、time扩展

根据将报文到达的时间与指定的时间范围进行匹配

--datestart YYYY[-MM[-DD[Thh[:mm[:ss]]]]] 日期

--datestop YYYY[-MM[-DD[Thh[:mm[:ss]]]]]

--timestart hh:mm[:ss] 时间

--timestop hh:mm[:ss]

[!] --monthdays day[,day...] 每个月的几号

[!] --weekdays day[,day...] 星期几，1 –7 分别表示星期一到星期日

--kerneltz：内核时区，不建议使用，CentOS7系统默认为UTC

注意：centos6 不支持kerneltz，--localtz指定本地时区(默认)

示例：

iptables -A INPUT -s 172.16.0.0/16 -d 172.16.100.10 -p tcp --dport 80 -m time --timestart 14:30 --timestop 18:30 --weekdays Sat,Sun --kerneltz -j DROP

◆6、connlimit扩展

根据每客户端IP做并发连接数数量匹配

可防止CC(Challenge Collapsar挑战黑洞)***--connlimit-upto#：连接的数量小于等于#时匹配

--connlimit-above #：连接的数量大于#时匹配

通常分别与默认的拒绝或允许策略配合使用

示例：

iptables -A INPUT -d 172.16.100.10 -p tcp --dport 22 -m connlimit --connlimit-above 2 -j REJECT

◆7、limit扩展

基于收发报文的速率做匹配，记录每秒钟记录多少个报文

令牌桶过滤器：匀速放行，每个时间段存放固定数量的报文，以至于发送报文是匀速放行

--limit #[/second|/minute|/hour|/day]

--limit-burst number 峰值速率

示例：

iptables-I INPUT -d 172.16.100.10 -p icmp--icmp-type 8 -m limit --limit 10/minute --limit-burst 5 -j ACCEPT

iptables-I INPUT 2 -p icmp-j REJECT

◆8、state扩展

根据”连接追踪机制“去检查连接的状态，较耗资源

●conntrack机制：追踪本机上的请求和响应之间的关系

●状态有如下几种：

NEW：新发出请求；连接追踪信息库中不存在此连接的相关信息条目，因此，将其识别为第一次发出的请求，三次握手第一次

ESTABLISHED：NEW状态之后，连接追踪信息库中为其建立的条目失效之前期间内所进行的通信状态

RELATED：新发起的但与已有连接相关联的连接，如：ftp协议中的数据连接与命令连接之间的关系

INVALID：无效的连接，如flag标记不正确

UNTRACKED：未进行追踪的连接，如raw表中关闭追踪

●[!] --state state

示例：

iptables-A INPUT -d 172.16.1.10 -p tcp-m multiport --dports22,80 -m state --state NEW,ESTABLISHED -j ACCEPT

iptables-A OUTPUT -s 172.16.1.10 -p tcp-m multiport --sports 22,80 -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT

●已经追踪到的并记录下来的连接信息库

/proc/net/nf_conntrack

●调整连接追踪功能所能够容纳的最大连接数量，此值可以修改，建议必要时调整到足够大

/proc/sys/net/nf_conntrack_max

●不同的协议的连接追踪时长

/proc/sys/net/netfilter/

●注意：CentOS7 需要加载模块：modprobenf_conntrack

举例：iptables的链接跟踪表最大容量为/proc/sys/net/nf_conntrack_max，各种状态的超时链接会从表中删除；当模板满载时，后续连接可能会超时，解决方法两个：

(1) 加大nf_conntrack_max值

vi /etc/sysctl.conf

net.nf_conntrack_max= 393216

net.netfilter.nf_conntrack_max= 393216

(2) 降低nf_conntracktimeout时间

vi /etc/sysctl.conf

net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_established= 300

net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_time_wait= 120

net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_close_wait= 60

net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_fin_wait= 120

iptables-t nat-L -n

十四、开放被动模式的ftp服务

◆装载ftp连接追踪的专用模块：

跟踪模块路径：/lib/modules/kernelversion/kernel/net/netfilter

vim /etc/sysconfig/iptables-config配置文件

IPTABLES_MODULES=“nf_conntrack_ftp"

modproblenf_conntrack_ftp

◆放行请求报文：

命令连接：NEW, ESTABLISHED

数据连接：RELATED, ESTABLISHED

iptables–I INPUT -d LocalIP-p tcp-m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT

iptables-A INPUT -d LocalIP-p tcp--dport21 -m state --state NEW -j ACCEPT

◆放行响应报文：

iptables-I OUTPUT -s LocalIP-p tcp-m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT

◆举例：

yum install vsftpd

systemctlstart vsftpd

modprobenf_conntrack_ftp

iptables-F

iptables-A INPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT

iptables-A INPUT -p tcp--dport21 -m state --state NEW -j ACCEPT

iptables-A OUTPUT -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT

iptables-P INPUT DROP

iptables-P OUTPUT DROP

iptables-vnL

十五、iptables命令的target

◆Target：

●ACCEPT，DROP，REJECT，RETURN

●LOG，SNAT，DNAT，REDIRECT，MASQUERADE，..

●LOG：非中断target,本身不拒绝和允许,放在拒绝和允许规则前，并将日志记录在/var/log/messages系统日志中

--log-level level 级别：debug，info，notice, warning, error, crit, alert,emerg

--log-prefix prefix 日志前缀，用于区别不同的日志，最多29个字符

●示例：

iptables-I INPUT -s 10.0.1.0/24 -p tcp-m multiport --dports80,21,22,23 -m state --state NEW -j LOG --log-prefix "new connections: "

◆任何不允许的访问，应该在请求到达时给予拒绝

◆规则在链接上的次序即为其检查时的生效次序

◆基于上述，规则优化

● 安全放行所有入站和出站的状态为ESTABLISHED状态连接

●谨慎放行入站的新请求

● 有特殊目的限制访问功能，要在放行规则之前加以拒绝

● 同类规则（访问同一应用），匹配范围小的放在前面，用于特殊处理

● 不同类的规则（访问不同应用），匹配范围大的放在前面

●应该将那些可由一条规则能够描述的多个规则合并为一条

●设置默认策略，建议白名单（只放行特定连接）

1）iptables-P，不建议

2）建议在规则的最后定义规则做为默认策略

◆规则有效期限：

使用iptables命令定义的规则，手动删除之前，其生效期限为kernel存活期限

◆保存规则：

保存规则至指定的文件

◆CentOS 6

service iptables save

将规则覆盖保存至/etc/sysconfig/iptables文件中

◆CentOS7

iptables-save > /etc/sysconfig/iptables

◆CentOS 6：

service iptables restart

会自动从/etc/sysconfig/iptables重新载入规则

◆CentOS 7重新载入预存规则文件中规则：

iptables-restore < /PATH/FROM/SOME_RULES_FILE

-n, --noflush：不清除原有规则

-t, --test：仅分析生成规则集，但不提交

十六、开机自动重载规则

◆开机自动重载规则文件中的规则：

◆(1) 用脚本保存各iptables命令；让此脚本开机后自动运行

/etc/rc.d/rc.local文件中添加脚本路径

/PATH/TO/SOME_SCRIPT_FILE

◆(2) 用规则文件保存各规则，开机时自动载入此规则文件中的规则

/etc/rc.d/rc.local文件添加

iptables-restore < /PATH/FROM/IPTABLES_RULES_FILE

◆(3)自定义Unit File，进行iptables-restore

十七、网络防火墙

◆iptables/netfilter网络防火墙：

(1) 充当网关

(2) 使用filter表的FORWARD链

◆注意的问题：

(1) 请求-响应报文均会经由FORWARD链，要注意规则的方向性

(2) 如果要启用conntrack机制，建议将双方向的状态为ESTABLISHED的报文直接放行

十八、NAT，只支持单个端口的目标映射

NAT：network address translation

PREROUTING，INPUT，OUTPUT，POSTROUTING

请求报文：修改源/目标IP，由定义如何修改

响应报文：修改源/目标IP，根据跟踪机制自动实现

SNAT：source NAT POSTROUTING，INPUT

让本地网络的主机通过某一特定地址访问外部网络，实现地址伪装，比如说在公司内部访问外部网站，使用的ip是经过SNAT转换过的公司外网IP

请求报文：修改源IP

DNAT：destination NAT PREROUTING，OUTPUT

把本地网络中的主机上的某服务开放给外部网络访问（发布服务和端口映射），但隐藏真实IP，比如说内部服务器开放了80端口，外网访问公司的httpd服务是访问开放80端口的服务器

请求报文：修改目标IP

PNAT：port nat，端口和IP都进行修改，一般我们说的NAT就是指PNAT

私网规划地址时候不要将地址规划为公网地址

十九、SNAT的规则

1、nat表的target：

2、SNAT：固定IP

--to-source [ipaddr[-ipaddr]][:port[-port]]

--random

3、iptables -t nat -A POSTROUTING -s LocalNET! -d LocalNet -j SNAT --to-source ExtIP

4、iptables -t nat -A POSTROUTING -s 10.0.1.0/24 ! –d 10.0.1.0/24-j SNAT --to-source 172.18.1.6-172.18.1.9