Linux防火墙之netfilter、iptables

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1、Linux防火墙

1.1、防火墙概述

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、协议等信息的处理上。由 netfilter 和 iptables 组成。

1.2、netfilter / iptables 关系与区别

netfilter:指的是linux 内核中实现包过滤防火墙的内部结构,不以程序或文件的形式存在,属于"内核态"(又称内核空间)的防火墙功能体系。由一些数据包过滤表组成,这些表包含内核用来控制数据包过滤处理的规则集。

iptables:指的是用来管理linux防火墙的命令程序,通常位于 /sbin/iptables 目录下,属于"用户态"(又称为用户空间)的防火墙管理体系。它使得插入、修改和删除数据包过滤表中的规则变得容易。

netfilter、iptables 后期简称为iptables。iptables是基于内核的防火墙,其中内置了4表5链,表中所有表设置规则后,立即生效,不需要重启服务。

1.3、iptables 的表、链结构

为了更加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,其中每个"表"相当于内核空间的一个容器,根据规则集的不同用途划分为默认的四个表:在每个"表"容器内包括不同的规则"链",根据处理数据包的不同时机划分为五种链。

1.3.1、四表

1.3.1.1 raw 表

主要用来决定是否对数据包进行状态跟踪。raw 对应对应的内核模块为iptables_raw,表内含有OUTPUT、PREROUTING 两个链

1.3.1.2 mangle 表

修改数据包内容,用来用流量整形、策略路由等,给数据包设置Mark标记。表内含有5个链:PREROUTING、POSTROUTING、INPUT、OUTPUT、FORWARD

1.3.1.3 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。表中含有3个链:PREROUTING、POSTROUTING、OUTPUT

1.3.1.4 filter 表

负责过滤数据包,确定是否放行该数据包(过滤)包含3条链:INPUT、PORWARD、OUTPUT

1.3.2、五链

1.3.2.1、INPUT 链

处理入站数据包,匹配目标IP为本机的数据包

1.3.2.2、OUTPUT 链

处理出站数据包,一般不在此链上做配置

1.3.2.3、FORWARD 链

处理转发数据包,匹配流经本机的数据包

1.3.2.4、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。

1.3.2.5、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内网IP地址上网。

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1.3.3、规则表之间的优先顺序

raw --> mangel --> nat --> filter

1.3.4、规则链之间的匹配顺序:

主机型防火墙:

入站数据:(来自外界的数据包,且目标地址是防火墙本机):PREROUTING --> INPUT --> 本机的应用程序

出站数据:(从防火墙本机向外部地址发送的数据包):本机的应用程序 --> OUTPUT -->POSTROUTING

网络型防火墙:

转发数据(需要经过防火墙转发的数据包):PREROUTING --> FORWARD --> POSTROUTING

1.3.5、规则链内的匹配顺序

自上向下按顺序一次进行检查,找到相匹配的规则即停止(LOG策略除外,表示记录相关目录) 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(未修改的情况下,默认策略为允许)

2、编写防火墙规则

2.1、安装启动iptables管理服务

Centos7 默认使用firewalld防火墙,iptables默认安装,但没安装iptables 管理服务 需要关闭firewalld防火墙 在下载开启iptables管理服务。

sysctmctl stop firewalld.service sysctmctl disable firewalld.service yum install -y iptables-service

2.2、基本命令格式

iptables [-t 表名] 管理选项 [链名] [匹配条件] [-j 控制类型]

  • 不指定表名时,默认filter 表
  • 不指定链名时,默认指表内所有链
  • 除非设置链的默认策略,否则必须指定匹配条件
  • 控制类型使用大写字母,其余均为小写字母

2.3、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:拒绝数据包的通过,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。

2.4、常用的管理选项

| 选项名 | 功能及特点 | | --- | --- | | -A | 在指定链的末尾添加(--append)一条新的规则 | | -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 | | -I | 在指定链中插入(--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 | | -L | 列出(--list)指定链中所有的规则,若未指定链名,则列出表中所有链 | | -F | 清空(--flush)指定链中的所有规则,若未指定链名,则清空表中所有链 | | -P | 设置指定链的默认策略(--policy) | | -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 | 查看规则列表时显示详细(--verbose)的信息 | | -h | 查看命令帮助信息(--help) | | --line-numbers | 查看规则列表时,同时显示规则在链中的顺序号 |

2.5、添加新的规则

添加规则时,使用管理选项"-A" "-I",前者用来追加规则,后者是插入规则。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)

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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,以下添加两条规则,位于filter第一条,第二条(其中省略了"-t filter"选项,默认使用filter表)

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2.6、查看规则

使用管理选项"-L",结合"--line-numbers"选项还可以显示各规则在链中的顺序号。

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当规则数量较多时,还可以将 "-n" "-L" 组合使用。

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2.7、删除、清空规则

删除一条规则,使用管理选项"-D" 例如删除filter 表INPUT链中第三条规则:

iptables -D INPUT 3

清空指定链或表中的所有防护墙规则,使用管理选项"-F" 例如清空filter表INPUT 链中所有规则

iptables -F INPUT

使用清空选项"-F"时,允许省略链名而清空指定表所有链的规则。例如分别清空filter表、nat表、mangle表

iptables -F iptables -t nat -F iptables -t mangle -F

2.8、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。

iptables -t filter -P FORWARD DROP #默认策略为丢弃

iptables -P OUTPUT ACCEPT #默认策略为允许

当使用"-F"清空链时,默认策略不受影响。如若要修改默认策略,必须通过"-P"重新进行设置

3、规则的匹配条件

3.1、通用匹配

通用匹配 也称为常规匹配,这种匹配方式可以独立使用,不依赖与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。

3.1.1、协议匹配

使用 "-P 协议名" 的形式指定。例如丢弃通过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

iptables -I INPUT -p icmp -j DROP

iptables -A FORWARD !-p icmp -j ACCEPT ## "!"代表取反

3.1.2、地址匹配

编写iptables 规则时使用"-s 源地址""-d 目的地址" 的形式指定。IP地址、网段地址等都是可以的,但不建议使用主机名、域名地址(解析过程影响效率)例如: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网段的数据如下:

iptables -A FORWARD -s 192.168.1.11 -j REJECT

iptables -A FORWARD -s 192.168.7.0/24 -j ACCEPT

当遇到小规模的网络恶意扫描或者攻击时,封锁IP地址是比较有效的方式。如某个网段(10.20.30.0/24)频繁的扫描、登录穷举等不良企图,可立即添加防火墙规则进行封锁:

iptables -I INPUT -s 10.20.30.0/24 -j DROP

iptables -I PORWARD -s 10.20.30.0/24 -j DROP

3.1.3、网络匹配

使用"-i 接口名(入站网卡)" 和 "-o 接口名(出站网卡)" 用于检查数据包从防火墙的哪一个接口进入或发出。例如,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:

iptables -A INPUT -i eht1 -s 10.0.0.0/8 -j DROP iptables -A INPUT -i eht1 -s 172.16.0.0/12 -j DROP iptables -A INPUT -i eht1 -s 192.168.0.0/16 -j DROP

3.2、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,无法独立使用。常见的隐含匹配包括:端口匹配,TCP标记匹配,ICMP类型匹配

3.2.1、端口匹配

使用"--sport 源端口" 或"--dport 目的端口" 针对的协议为TCP 或UDP。单个端口号或者以冒号":"分隔的范围端口号。例如:允许为网段192.168.4.0/24 转发DNS查询数据包:

iptables -A FORWARD -s 192.168.4.0/24 -p udp --dport 53 -j ACCEPT

iptables -A FORWARD -d 192.168.4.0/24 -p udp --dport 53 -j ACCEPT

3.2.2、ICMP 类型匹配

使用"--icmp-type ICMP 类型" ICMP类型使用字符串或数字代码表示:请求:"Echo-Request"(代码为8);回显:"Echo-Reply"(代码为0);目标不可达:"Destination-Unreachable"(代码为3)

例如:要禁止从其他主机ping 本机,但允许本机ping 其他主机,操作如下:

iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 8 -j DROP

iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 0 -j ACCEPT

iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 3 -j ACCEPT

iptables -A INPUT -p icmp -j DROP

3.3、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。

3.3.1、多端口匹配

使用"-m multiport --dports 端口列表" "-m multiport --sports 端口列表" ,多个不连续端口之间用逗号","隔开。例如:

iptables -A INPUT -p tcp -m multiport --dport 25,80,110,143 -j ACCEPT

3.3.2、IP范围匹配

使用"-m iprange --src-range IP 范围"、"-m iprange --drc-range IP 范围",其中IP范围采用"起始地址 - 结束地址"的形式表示。例子:禁止转发源IP地址192.168.4.21与192.168.4.28之间的TCP数据包,命令如下:

iptables -A FORWARD -p tcp -m iprange --src-range 192.168.4.21-192.168.4.28 -j ACCEPT

3.3.3、MAC地址匹配

使用"-m mac --mac-source MAC 地址",由于MAC地址本身的局限性,此类匹配条件一般只使用与内部网络。例如:根据MAC地址封锁主机,禁止其访问本机的任何应用,命令如下:

iptables -A INPUT -m mac --mac-source 00:0c:29:c0:55:3f -j DROP

3.3.4、状态匹配

使用"-m state --state 连接状态" ,常见的连接状态包括:NEW(与任何连接无关的)、ESTABLISHED(相应请求或者已建立连接的)和RELATED(与已有连接相关性的,如FTP数据连接)。例如: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)命令如下:

iptables -A FORWARD -m state --state NEW -p tcp !--syn -j DROP

开放本机的web服务(80端口),对发给本机的TCP应答数据包放行,其他入站数据包均丢弃,命令如下:

iptables -I INPUT -p tcp -m multiport --dport 80 -j ACCEPT iptables -I INPUT -p tcp -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT iptables -P INPUT DROP

4、总结

  • netfilter 是实现包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:链内的规则遵循"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、显式匹配,其中显示匹配必须以"-m 模块名称"加载模块