Linux防火牆iptables基礎詳解

一：前言

防火牆，其實說白了講，就是用於實現Linux下存取控制的功能的，它分為硬體的或者軟體的防火牆兩種。無論是在哪個網路中，防火牆工作的地方一定是在網路的邊緣。而我們的任務就是需要去定義到底防火牆如何工作，這就是防火牆的策略，規則，以達到讓它對出入網路的IP、資料進行檢測。

目前市面上比較常見的有3、4層的防火牆，叫網路層的防火牆，還有7層的防火牆，其實是代理層的閘道器。

對於TCP/IP的七層模型來講，我們知道第三層是網路層，三層的防火牆會在這層對源地址和目標地址進行檢測。但是對於七層的防火牆，不管你源埠或者目標埠，源地址或者目標地址是什麼，都將對你所有的東西進行檢查。所以，對於設計原理來講，七層防火牆更加安全，但是這卻帶來了效率更低。所以市面上通常的防火牆方案，都是兩者結合的。而又由於我們都需要從防火牆所控制的這個口來存取，所以防火牆的工作效率就成了使用者能夠存取資料多少的一個最重要的控制，設定的不好甚至有可能成為流量的瓶頸。

二：iptables 的歷史以及工作原理

1.iptables的發展:

iptables的前身叫ipfirewall （核心1.x時代）,這是一個作者從freeBSD上移植過來的，能夠工作在核心當中的，對封包進行檢測的一款簡易存取控制工具。但是ipfirewall工作功能極其有限(它需要將所有的規則都放進核心當中，這樣規則才能夠執行起來，而放進核心，這個做法一般是極其困難的)。當核心發展到2.x系列的時候，軟體更名為ipchains，它可以定義多條規則，將他們串起來，共同發揮作用，而現在，它叫做iptables，可以將規則組成一個列表，實現絕對詳細的存取控制功能。

他們都是工作在使用者空間中，定義規則的工具，本身並不算是防火牆。它們定義的規則，可以讓在核心空間當中的netfilter來讀取，並且實現讓防火牆工作。而放入核心的地方必須要是特定的位置，必須是tcp/ip的協定棧經過的地方。而這個tcp/ip協定棧必須經過的地方，可以實現讀取規則的地方就叫做 netfilter.(網路過濾器)

    作者一共在核心空間中選擇了5個位置，

    1.核心空間中：從一個網路介面進來，到另一個網路介面去的

    2.封包從核心流入使用者空間的

    3.封包從使用者空間流出的

    4.進入/離開本機的外網介面

    5.進入/離開本機的內網介面

       

2.iptables的工作機制

從上面的發展我們知道了作者選擇了5個位置，來作為控制的地方，但是你有沒有發現，其實前三個位置已經基本上能將路徑徹底封鎖了，但是為什麼已經在進出的口設定了關卡之後還要在內部卡呢？ 由於封包尚未進行路由決策，還不知道資料要走向哪裡，所以在進出口是沒辦法實現資料過濾的。所以要在核心空間裡設定轉發的關卡，進入使用者空間的關卡，從使用者空間出去的關卡。那麼，既然他們沒什麼用，那我們為什麼還要放置他們呢？因為我們在做NAT和DNAT的時候，目標地址轉換必須在路由之前轉換。所以我們必須在外網而後內網的介面處進行設定關卡。       

 這五個位置也被稱為五個勾點函數（hook functions）,也叫五個規則鏈。

1.PREROUTING (路由前)

2.INPUT (封包流入口)

3.FORWARD (轉發管卡)

4.OUTPUT(封包出口)

5.POSTROUTING（路由後）

        這是NetFilter規定的五個規則鏈，任何一個封包，只要經過本機，必將經過這五個鏈中的其中一個鏈。     

3.防火牆的策略

防火牆策略一般分為兩種，一種叫“通”策略，一種叫“堵”策略，通策略，預設門是關著的，必須要定義誰能進。堵策略則是，大門是洞開的，但是你必須有身份認證，否則不能進。所以我們要定義，讓進來的進來，讓出去的出去，所以通，是要全通，而堵，則是要選擇。當我們定義的策略的時候，要分別定義多條功能，其中：定義封包中允許或者不允許的策略，filter過濾的功能，而定義地址轉換的功能的則是nat選項。為了讓這些功能交替工作，我們制定出了“表”這個定義，來定義、區分各種不同的工作功能和處理方式。

我們現在用的比較多個功能有3個：

1.filter 定義允許或者不允許的

2.nat 定義地址轉換的

                3.mangle功能:修改報文原資料

我們修改報文原資料就是來修改TTL的。能夠實現將封包的後設資料拆開，在裡面做標記/修改內容的。而防火牆標記，其實就是靠mangle來實現的。

小擴充套件:

對於filter來講一般只能做在3個鏈上：INPUT ，FORWARD ，OUTPUT

對於nat來講一般也只能做在3個鏈上：PREROUTING ，OUTPUT ，POSTROUTING

而mangle則是5個鏈都可以做：PREROUTING，INPUT，FORWARD，OUTPUT，POSTROUTING

iptables/netfilter（這款軟體）是工作在使用者空間的，它可以讓規則進行生效的，本身不是一種服務，而且規則是立即生效的。而我們iptables現在被做成了一個服務，可以進行啟動，停止的。啟動，則將規則直接生效，停止，則將規則復原。

iptables還支援自己定義鏈。但是自己定義的鏈，必須是跟某種特定的鏈關聯起來的。在一個關卡設定，指定當有資料的時候專門去找某個特定的鏈來處理，當那個鏈處理完之後，再返回。接著在特定的鏈中繼續檢查。

注意：規則的次序非常關鍵，誰的規則越嚴格，應該放的越靠前，而檢查規則的時候，是按照從上往下的方式進行檢查的。

三．規則的寫法:

 iptables定義規則的方式比較複雜:

 格式：iptables [-t table] COMMAND chain CRETIRIA -j ACTION

 -t table ：3個filter nat mangle

 COMMAND：定義如何對規則進行管理

 chain：指定你接下來的規則到底是在哪個鏈上操作的，當定義策略的時候，是可以省略的

 CRETIRIA:指定匹配標準

 -j ACTION :指定如何進行處理

 比如：不允許172.16.0.0/24的進行存取。

 iptables -t filter -A INPUT -s 172.16.0.0/16 -p udp --dport 53 -j DROP

 當然你如果想拒絕的更徹底：

 iptables -t filter -R INPUT 1 -s 172.16.0.0/16 -p udp --dport 53 -j REJECT

 iptables -L -n -v
#檢視定義規則的詳細資訊

四：詳解COMMAND:

1.鏈管理命令（這都是立即生效的）

-P :設定預設策略的（設定預設門是關著的還是開著的）

預設策略一般只有兩種

iptables -P INPUT (DROP|ACCEPT)  預設是關的/預設是開的

比如：

iptables -P INPUT DROP 這就把預設規則給拒絕了。並且沒有定義哪個動作，所以關於外界連線的所有規則包括Xshell連線之類的，遠端連線都被拒絕了。

        -F: FLASH，清空規則鏈的(注意每個鏈的管理許可權)

    iptables -t nat -F PREROUTING

    iptables -t nat -F 清空nat表的所有鏈

        -N:NEW 支援使用者新建一個鏈

            iptables -N inbound_tcp_web 表示附在tcp表上用於檢查web的。

        -X: 用於刪除使用者自定義的空鏈

            使用方法跟-N相同，但是在刪除之前必須要將裡面的鏈給清空昂了

        -E：用來Rename chain主要是用來給使用者自定義的鏈重新命名

            -E oldname newname

        -Z：清空鏈，及鏈中預設規則的計數器的（有兩個計數器，被匹配到多少個封包，多少個位元組）

            iptables -Z :清空

2.規則管理命令

        -A：追加，在當前鏈的最後新增一個規則

        -I num : 插入，把當前規則插入為第幾條。

            -I 3 :插入為第三條

        -R num：Replays替換/修改第幾條規則

            格式：iptables -R 3 …………

        -D num：刪除，明確指定刪除第幾條規則

       

3.檢視管理命令 “-L”

 附加子命令

 -n：以數位的方式顯示ip，它會將ip直接顯示出來，如果不加-n，則會將ip反向解析成主機名。

 -v：顯示詳細資訊

 -vv

 -vvv :越多越詳細

 -x：在計數器上顯示精確值，不做單位換算

 --line-numbers : 顯示規則的行號

 -t nat：顯示所有的關卡的資訊

五：詳解匹配標準

1.通用匹配：源地址目標地址的匹配

 -s：指定作為源地址匹配，這裡不能指定主機名稱，必須是IP

IP | IP/MASK | 0.0.0.0/0.0.0.0

而且地址可以取反，加一個“!”表示除了哪個IP之外

 -d：表示匹配目標地址

 -p：用於匹配協定的（這裡的協定通常有3種，TCP/UDP/ICMP）

 -i eth0：從這塊網絡卡流入的資料

流入一般用在INPUT和PREROUTING上

 -o eth0：從這塊網絡卡流出的資料

流出一般在OUTPUT和POSTROUTING上

       

2.擴充套件匹配

2.1隱含擴充套件：對協定的擴充套件

    -p tcp :TCP協定的擴充套件。一般有三種擴充套件

--dport XX-XX：指定目標埠,不能指定多個非連續埠,只能指定單個埠，比如

--dport 21  或者 --dport 21-23 (此時表示21,22,23)

--sport：指定源埠

--tcp-fiags：TCP的標誌位（SYN,ACK，FIN,PSH，RST,URG）

    對於它，一般要跟兩個引數：

1.檢查的標誌位

2.必須為1的標誌位

--tcpflags syn,ack,fin,rst syn  =    --syn

表示檢查這4個位，這4個位中syn必須為1，其他的必須為0。所以這個意思就是用於檢測三次握手的第一次包的。對於這種專門匹配第一包的SYN為1的包，還有一種簡寫方式，叫做--syn

    -p udp：UDP協定的擴充套件

        --dport

        --sport

    -p icmp：icmp資料包文的擴充套件

        --icmp-type：

echo-request(請求回顯)，一般用8 來表示

所以 --icmp-type 8 匹配請求回顯封包

echo-reply （響應的封包）一般用0來表示

                 

2.2顯式擴充套件（-m）

    擴充套件各種模組

      -m multiport：表示啟用多埠擴充套件

      之後我們就可以啟用比如 --dports 21,23,80

                 

       

六：詳解-j ACTION

 常用的ACTION：

 DROP：悄悄丟棄

一般我們多用DROP來隱藏我們的身份，以及隱藏我們的連結串列

 REJECT：明示拒絕

 ACCEPT：接受

custom_chain：轉向一個自定義的鏈

 DNAT

 SNAT

 MASQUERADE：源地址偽裝

 REDIRECT：重定向：主要用於實現埠重定向

 MARK：打防火牆標記的

 RETURN：返回

在自定義鏈執行完畢後使用返回，來返回原規則鏈。

練習題1：

    只要是來自於172.16.0.0/16網段的都允許存取我本機的172.16.100.1的SSHD服務

    分析：首先肯定是在允許表中定義的。因為不需要做NAT地址轉換之類的，然後檢視我們SSHD服務，在22號埠上，處理機制是接受，對於這個表，需要有一來一回兩個規則，如果我們允許也好，拒絕也好，對於存取本機服務，我們最好是定義在INPUT鏈上，而OUTPUT再予以定義就好。(對談的初始端先定義)，所以加規則就是：

    定義進來的： iptables -t filter -A INPUT -s 172.16.0.0/16 -d 172.16.100.1 -p tcp --dport 22 -j ACCEPT

    定義出去的： iptables -t filter -A OUTPUT -s 172.16.100.1 -d 172.16.0.0/16 -p tcp --dport 22 -j ACCEPT

    將預設策略改成DROP:

  iptables -P INPUT DROP

  iptables -P OUTPUT DROP

  iptables -P FORWARD DROP

       

七：狀態檢測：

是一種顯式擴充套件，用於檢測對談之間的連線關係的，有了檢測我們可以實現對談間功能的擴充套件

        什麼是狀態檢測？對於整個TCP協定來講，它是一個有連線的協定，三次握手中，第一次握手，我們就叫NEW連線，而從第二次握手以後的，ack都為1，這是正常的資料傳輸，和tcp的第二次第三次握手，叫做已建立的連線（ESTABLISHED）,還有一種狀態，比較詭異的，比如：SYN=1 ACK=1 RST=1,對於這種我們無法識別的，我們都稱之為INVALID無法識別的。還有第四種，FTP這種古老的擁有的特徵，每個埠都是獨立的，21號和20號埠都是一去一回，他們之間是有關係的，這種關係我們稱之為RELATED。

所以我們的狀態一共有四種：

        NEW

        ESTABLISHED

        RELATED

        INVALID

所以我們對於剛才的練習題，可以增加狀態檢測。比如進來的只允許狀態為NEW和ESTABLISHED的進來，出去只允許ESTABLISHED的狀態出去，這就可以將比較常見的反彈式木馬有很好的控制機制。

       

對於練習題的擴充套件：

進來的拒絕出去的允許，進來的只允許ESTABLISHED進來，出去只允許ESTABLISHED出去。預設規則都使用拒絕

iptables -L -n --line-number  ：檢視之前的規則位於第幾行

    改寫INPUT

        iptables -R INPUT 2 -s 172.16.0.0/16 -d 172.16.100.1 -p tcp --dport 22 -m state --state NEW,ESTABLISHED -j ACCEPT

        iptables -R OUTPUT 1 -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT

    此時如果想再放行一個80埠如何放行呢？

        iptables -A INPUT -d 172.16.100.1 -p tcp --dport 80 -m state --state NEW,ESTABLISHED -j ACCEPT

        iptables -R INPUT 1 -d 172.16.100.1 -p udp --dport 53 -j ACCEPT

練習題2：

假如我們允許自己ping別人，但是別人ping自己ping不通如何實現呢？

分析：對於ping這個協定，進來的為8（ping），出去的為0(響應).我們為了達到目的，需要8出去,允許0進來

在出去的埠上：iptables -A OUTPUT -p icmp --icmp-type 8 -j ACCEPT

在進來的埠上：iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 0 -j ACCEPT

小擴充套件：對於127.0.0.1比較特殊，我們需要明確定義它

iptables -A INPUT -s 127.0.0.1 -d 127.0.0.1 -j ACCEPT

iptables -A OUTPUT -s 127.0.0.1 -d 127.0.0.1 -j ACCEPT

八：SNAT和DNAT的實現

由於我們現在IP地址十分緊俏，已經分配完了，這就導致我們必須要進行地址轉換，來節約我們僅剩的一點IP資源。那麼通過iptables如何實現NAT的地址轉換呢？

1.SNAT基於原地址的轉換

基於原地址的轉換一般用在我們的許多內網使用者通過一個外網的口上網的時候，這時我們將我們內網的地址轉換為一個外網的IP，我們就可以實現連線其他外網IP的功能。

所以我們在iptables中就要定義到底如何轉換：

定義的樣式：

比如我們現在要將所有192.168.10.0網段的IP在經過的時候全都轉換成172.16.100.1這個假設出來的外網地址：

iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.10.0/24 -j SNAT --to-source 172.16.100.1

這樣，只要是來自本地網路的試圖通過網絡卡存取網路的，都會被統統轉換成172.16.100.1這個IP.

那麼，如果172.16.100.1不是固定的怎麼辦？

我們都知道當我們使用聯通或者電信上網的時候，一般它都會在每次你開機的時候隨機生成一個外網的IP，意思就是外網地址是動態變換的。這時我們就要將外網地址換成 MASQUERADE(動態偽裝):它可以實現自動尋找到外網地址，而自動將其改為正確的外網地址。所以，我們就需要這樣設定：

        iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.10.0/24 -j MASQUERADE

        這裡要注意：地址偽裝並不適用於所有的地方。

2.DNAT目標地址轉換

對於目標地址轉換，資料流向是從外向內的，外面的是用戶端，裡面的是伺服器端通過目標地址轉換，我們可以讓外面的ip通過我們對外的外網ip來存取我們伺服器不同的伺服器，而我們的服務卻放在內網伺服器的不同的伺服器上。

    如何做目標地址轉換呢？：

iptables -t nat -A PREROUTING -d 192.168.10.18 -p tcp --dport 80 -j DNAT --todestination 172.16.100.2

        目標地址轉換要做在到達網絡卡之前進行轉換,所以要做在PREROUTING這個位置上

九：控制規則的存放以及開啟

注意：你所定義的所有內容，當你重新啟動的時候都會失效，要想我們能夠生效，需要使用一個命令將它儲存起來

1.service iptables save 命令

它會儲存在/etc/sysconfig/iptables這個檔案中

    2.iptables-save 命令

iptables-save > /etc/sysconfig/iptables

    3.iptables-restore 命令

開機的時候，它會自動載入/etc/sysconfig/iptabels

如果開機不能載入或者沒有載入，而你想讓一個自己寫的組態檔（假設為iptables.2）手動生效的話：

iptables-restore < /etc/sysconfig/iptables.2

則完成了將iptables中定義的規則手動生效

十：總結

Iptables是一個非常重要的工具，它是每一個防火牆上幾乎必備的設定，也是我們在做大型網路的時候，為了很多原因而必須要設定的。學好Iptables,可以讓我們對整個網路的結構有一個比較深刻的了解，同時，我們還能夠將核心空間中資料的走向以及linux的安全給掌握的非常透徹。我們在學習的時候，盡量能結合著各種各樣的專案，實驗來完成，這樣對你加深iptables的設定，以及各種技巧有非常大的幫助。

更多iptables相關教學見以下內容：

CentOS 7.0關閉預設防火牆啟用iptables防火牆  http://www.linuxidc.com/Linux/2015-05/117473.htm

Iptables工作原理使用詳解 http://www.linuxidc.com/Linux/2016-09/134945.htm

iptables使用範例詳解 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-03/99159.htm

Linux防火牆iptables詳細教學 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-07/87045.htm

iptables的備份、恢復及防火牆指令碼的基本使用 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-08/88535.htm

Iptables工作原理使用詳解  http://www.linuxidc.com/Linux/2016-09/134945.htm

CentOS7下iptables設定過程 http://www.linuxidc.com/Linux/2017-01/139622.htm

Linux下iptables防火牆設定 http://www.linuxidc.com/Linux/2015-10/123843.htm

Linux防火牆iptables詳解  http://www.linuxidc.com/Linux/2016-12/138474.htm

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