Iptables防火墙

2023-12-28 15:03:48
  • 熟悉Linux防火墙的表、链结构
  • 理解数据包匹配的基本流程
  • 学会编写iptables规则

1.1 Linux防火墙基础

Linux 系统中的防火墙——netfilter 和 iptables,包括防火墙的结构和匹配流程,以及如何编写防火墙规则

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)。Linux 系统的防火墙体系基于内核编码实现,具有非常稳定的性能和高效率,也因此获得广泛的应用

在许多安全技术资料中,netfilter 和 iptables 都用来指 Linux 防火墙,往往使读者产生迷惑。netfilter 和 iptables 的主要区别如下

  • 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”(Kernel Space,又称为内核空间)的防火墙功能体系
  • 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”(User Space,又称为用户空间)的防火墙管理体系

正确认识 netfilter 和 iptables 的关系,有助于理解 Linux 防火墙的工作方式。后续课程内容中将不再严格区分 netfilter 和 iptables,两者均可表示 Linux 防火墙

1.1.1 iptables的表、链结构

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。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,如图

其中,每个规则“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; 而决定是否过滤或处理数据包的各种规则,则是按先后顺序存放在各规则链中

1. 规则表

为了从规则集的功能上有所区别,iptables 管理着四个不同的规则表,其功能分别由独立的内核模块实现。这四个表的名称、包含的链及各自的用途如下

  • filter 表:filter 表用来对数据包进行过滤,根据具体的规则要求决定如何处理一个数据包。filter 表对应的内核模块为 iptable_filter,表内包含三个链,即 INPUT、FORWARD、 OUTPUT
  • nat 表:nat(Network Address Translation,网络地址转换)表主要用来修改数据包的IP 地址、端口号等信息。nat 表对应的内核模块为 iptable_nat,表内包含三个链,即 PREROUTING、POSTROUTING、OUTPUT
  • mangle 表:mangle 表用来修改数据包的 TOS(Type Of Service,服务类型)、TTL(Time To Live,生存周期),或者为数据包设置 Mark 标记,以实现流量整形、策略路由等高级应 用 。 mangle 表 对 应 的 内 核 模 块 为 iptable_mangle , 表 内 包 含 五 个 链 , 即 PREROUTING、POSTROUTING、INPUT、OUTPUT、FORWARD
  • raw 表:raw 表是自 1.2.9 以后版本的 iptables 新增的表,主要用来决定是否对数据包进行状态跟踪。raw 表对应的内核模块为 iptable_raw,表内包含两个链,即 OUTPUT、 PREROUTING

在 iptables 的四个规则表中,mangle 表和 raw 表的应用相对较少。因此,本课程仅介绍 filter 表和 nat 表的防火墙应用,关于 mangle、raw 表的使用,请参阅其他资料

2. 规则链

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。这五种链的名称、各自的介入时机如下

  • INPUT 链:当收到访问防火墙本机地址的数据包(入站)时,应用此链中的规则
  • OUTPUT 链:当防火墙本机向外发送数据包(出站)时,应用此链中的规则
  • FORWARD 链:当接收到需要通过防火墙中转发送给其他地址的数据包(转发)时, 应用此链中的规则
  • PREROUTING 链:在对数据包做路由选择之前,应用此链中的规则
  • POSTROUTING 链:在对数据包做路由选择之后,应用此链中的规则

其中,INPUT、OUTPUT 链主要用在“主机型防火墙”中,即主要针对服务器本机进行保护的防火墙;而 FORWARD、PREROUTING、POSTROUTING 链多用在“网络型防火墙” 中,如使用 Linux 防火墙作为网关服务器,在公司内网与 Internet 之间进行安全控制

1.1.2 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。那么当一个数据包到达防火墙以后,会优先使用哪一个表、哪一个链中的规则呢?数据包进出防火墙时的处理过程是怎样的

下面从不同角度分别介绍数据包过滤的匹配流程

1. 规则表之间的顺序

当数据包抵达防火墙时,将依次应用 raw 表、mangle 表、nat 表和 filter 表中对应链内的规则(如果存在),应用顺序为 raw→mangle→nat→filte

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,如图

  • 入站数据流向:来自外界的数据包到达防火墙后,首先被 PREROUTING 链处理(是否修改数据包地址等),然后进行路由选择(判断该数据包应发往何处);如果数据包的目标地址是防火墙本机(如 Internet 用户访问网关的 Web 服务端口),那么内核将其传递给 INPUT 链进行处理(决定是否允许通过等),通过以后再交给系统上层的应用程序 (如 httpd 服务器)进行响应
  • 转发数据流向:来自外界的数据包到达防火墙后,首先被 PREROUTING 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(如局域网用户通过网关访问 QQ 服务器),则内核将其传递给 FORWARD 链进行处理(允许转发或拦截、丢弃),最后交给 POSTROUTING 链(是否修改数据包的地址等)进行处理
  • 出站数据流向:防火墙本机向外部地址发送的数据包(如在防火墙主机中测试公网DNS服务时),首先进行路由选择,确定了输出路径后,再经由 OUTPUT 链处理,最后再交给 POSTROUTING 链(是否修改数据包的地址等)进行处理

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,依次按第一条规则、第二条规则……的顺序进行匹配和处理。链内的过滤遵循“匹配即停止”的原则,一旦找到一条相匹配的规则(使用 LOG 日志操作的规则除外,2.2.3 节会介绍),则不再检查本链内后续的其他规则。如果比对完整个链,也找不到与数据包相匹配的规则,就按照该规则链的默认策略进行处理

1.2 编写防火墙规则

本节主要介绍 netfilter 防火墙的管理工具——iptables 命令的使用,包括基本的语法格式、数据包控制类型,以及如何管理、编写防火墙规则等

1.2.1 iptables的安装

CentOS 7.3 默认使用 firewalld 防火墙,如果想使用 iptables 防火墙,必须先关闭 firewalld 防火墙

[root@node1 ~]# systemctl status firewalld.service 
● firewalld.service - firewalld - dynamic firewall daemon
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/firewalld.service; disabled; vendor preset: enabled)
   Active: inactive (dead)
     Docs: man:firewalld(1)
[root@node1 ~]# 

Firewalld 防火墙关闭之后,可以通过 yum 方式再安装 iptables,因为默认CentOS7.3 系统中并没有安装 iptables,执行以下命令即可安装 iptables

[root@node1 ~]# yum -y install iptables iptables-services

启动 iptables 防火墙并设置开机启动

[root@node1 ~]# systemctl start iptables.service 
[root@node1 ~]# systemctl enable iptables.service 
Created symlink from /etc/systemd/system/basic.target.wants/iptables.service to /usr/lib/systemd/system/iptables.service.
[root@node1 ~]#

1.2.2 基本语法、数据包控制类型

使用 iptables 命令管理、编写防火墙规则时,基本的命令格式如下所示

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

其中,表名、链名用来指定 iptables 命令所操作的表和链,未指定表名时将默认使用 filter 表;管理选项表示 iptables 规则的操作方式,如插入、增加、删除、查看等;匹配条件用来指定要处理的数据包的特征,不符合指定条件的数据包将不会处理;控制类型指的是数据包 的处理方式,如允许、拒绝、丢弃等

对于防火墙,数据包的控制类型非常关键,直接关系到数据包的放行、封堵及做相应的日志记录等。在 iptables 防火墙体系中,最常用的几种控制类型如下

  • 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
  • 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。防火墙规则的“匹配即停止”对于 LOG 操作来说是一个特例,因为 LOG 只是一种辅助动作,并没有真正处理数据包

下面介绍一个防火墙规则操作示例:在 filter 表(-t filter)的 INPUT 链中插入(-I)一 条规则,拒绝(-j REJECT)发给本机的使用 ICMP 协议的数据包(-p icmp)

[root@node1 ~]# iptables -t filter -I INPUT -p icmp -j REJECT 

上述操作产生的直接效果是其他主机无法 ping 通本机

1.2.3 添加、查看、删除规则等基本操作

在熟练编写各种防火墙规则之前,首先需要掌握如何查看规则、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,如表

?其中,添加、删除、清空和查看规则是最常见的管理操作,下面通过一些规则操作示例来展示相关选项的使用

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(其中 “-p 协议名”作为匹配条件

[root@node1 ~]# 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

[root@node1 ~]# iptables -I INPUT -p udp -j ACCEPT 
[root@node1 ~]# iptables -I INPUT -p icmp -j ACCEPT 

2. 查看规则列表

查看已有的防火墙规则时,使用管理选项“-L”,结合“--line-numbers”选项还可显示各条规则在链内的顺序号。例如,若要查看 filter 表 INPUT 链中的所有规则,并显示规则序号,可以执行以下操作

[root@node1 ~]# iptables -L INPUT --line-numbers 
Chain INPUT (policy ACCEPT)
num  target     prot opt source               destination         
1    ACCEPT     icmp --  anywhere             anywhere            
2    ACCEPT     udp  --  anywhere             anywhere            
3    REJECT     icmp --  anywhere             anywhere             reject-with icmp-port-unreachable
4    ACCEPT     all  --  anywhere             anywhere             state RELATED,ESTABLISHED
5    ACCEPT     icmp --  anywhere             anywhere            
6    ACCEPT     all  --  anywhere             anywhere            
7    ACCEPT     tcp  --  anywhere             anywhere             state NEW tcp dpt:ssh
8    REJECT     all  --  anywhere             anywhere             reject-with icmp-host-prohibited
9    ACCEPT     tcp  --  anywhere             anywhere            
[root@node1 ~]# 

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@node1 ~]# iptables -n -L INPUT 
Chain INPUT (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination         
ACCEPT     icmp --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0           
ACCEPT     udp  --  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
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           
[root@node1 ~]# 

3. 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

[root@node1 ~]# iptables -D INPUT 3
[root@node1 ~]# iptables -n -L INPUT     //确认删除结果
Chain INPUT (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination         
ACCEPT     icmp --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0           
ACCEPT     udp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0           
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           
[root@node1 ~]#

清空指定链或表中的所有防火墙规则,使用管理选

[root@node1 ~]# iptables -t filter -P FORWARD DROP
[root@node1 ~]# iptables -P OUTPUT ACCEPT

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@node1 ~]# iptables -F INPUT 
[root@node1 ~]# iptables -n -L INPUT 
Chain INPUT (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination         
[root@node1 ~]#

4. 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。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

[root@node1 ~]# iptables -t filter -P FORWARD DROP
[root@node1 ~]# iptables -P OUTPUT ACCEPT

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。另外,默认策略并不参与链内规则的顺序编排,因此在其他规则之前或之后设置并无区别

1.2.4 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,防火墙才知道要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三大类:通用匹配、隐含匹配、显式匹配

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

(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 (--protocol),如 tcp、udp、icmp 和 all(针对所有 IP 数据包)等,可用的协议类型存放于Linux 系统的/etc/procotols 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,可以执行以下操作

[root@node1 ~]# iptables -I INPUT -p icmp -j DROP 
[root@node1 ~]# iptables -A FORWARD ! -p icmp -j ACCEPT    //!感叹号表示取反

(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(--source)或目标地址(--destination)。IP 地址、网段地址等都是可以接受的,但不建议使用主机名、域名地址(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,可以执行以下操作

[root@node1 ~]# iptables -A FORWARD -s 192.168.1.11 -j REJECT 
[root@node1 ~]# iptables -A FORWARD -s 192.168.7.0/24 -j REJECT

查看

[root@node1 ~]# iptables -n -L FORWARD 
Chain FORWARD (policy DROP)
target     prot opt source               destination         
REJECT     all  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            reject-with icmp-host-prohibited
ACCEPT    !icmp --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0           
REJECT     all  --  192.168.1.11         0.0.0.0/0            reject-with icmp-port-unreachable
REJECT     all  --  192.168.7.0/24       0.0.0.0/0            reject-with icmp-port-unreachable
[root@node1 ~]#

当遇到小规模的网络扫描或攻击时,封锁 IP 地址是比较有效的方式。例如,若检测到来自某个网段(如 10.20.30.0/24)的频繁扫描、登录穷举等不良企图,可立即添加防火墙规则进行封锁

[root@node1 ~]# iptables -I INPUT -s 10.20.30.0/24 -j DROP 
[root@node1 ~]# iptables -I FORWARD -s 10.20.30.0/24 -j DROP

(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进入或发出,分别对应入站网卡(--in-interface)、出站网卡(--out-interface)例如,若要丢弃从外网接口(ens33)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@node1 ~]# iptables -A INPUT -i ens33 -s 10.0.0.0/8 -j DROP 
[root@node1 ~]# iptables -A INPUT -i ens33 -s 172.16.0.0/12 -j DROP 
[root@node1 ~]# iptables -A INPUT -i ens33 -s 192.168.0.0/16 -j DROP 

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,因此无法独立使用,其对应的功能由 iptables 在需要时自动(隐含)载入内核。常见的隐含匹配包括端口匹配、TCP 标记匹配、ICMP 类型匹配

(1)端口匹配

编写 iptables 规则时使用“--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(--source-port)或目标端口(--destination-port)。?单个端口号或者以冒号“:”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,可以执行以下操作

[root@node1 ~]# iptables -A FORWARD -s 192.168.4.0/24 -p udp --dport 53 -j ACCEPT 
[root@node1 ~]# iptables -A FORWARD -d 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,以及用于被动模式的端口范围为 24500~24600,可以参考以下操作设置防火墙规则

[root@node1 ~]# iptables -A INPUT -p tcp --dport 20:21 -j ACCEPT 
[root@node1 ~]# iptables -A INPUT -p tcp --dport 24500:24600 -j ACCEPT

(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-type)。ICMP 类型使用字符串或数字代码表示,如 “Echo-Request”(代码为 8)、“Echo-Reply”(代码为 0)、“Destination-Unreachable”(代码为 3),分别对应 ICMP 协议的请求、回显、目标不可达。例如,若要禁止从其他主机 ping 本机,但是允许本机 ping 其他主机,可以执行以下操作

[root@node1 ~]# iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 8 -j DROP 
[root@node1 ~]# iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 0 -j DROP 
[root@node1 ~]# iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 3 -j DROP 
[root@node1 ~]# iptables -A INPUT -p icmp -j DROP 

关于可用的 ICMP 协议类型,可以执行“iptables -p icmp -h”命令,在帮助信息的最后部分列出了所有支持的类型

[root@node1 ~]# iptables -p icmp -h
...输出信息...
echo-reply (pong)
destination-unreachable
   network-unreachable
   host-unreachable
   protocol-unreachable
   port-unreachable
   fragmentation-needed
...输出信息...

3. 显式匹配

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。添加了带显式匹配条件的规则以后,可以执行“lsmod | grep xt_”命令查看到相关的内核扩展模块(如 xt_multiport、xt_iprange、xt_mac、xt_state)。 常见的显式匹配包括多端口匹配、IP 范围匹配、MAC 地址匹配、状态匹配

(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”的形式,用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 25、80、110、143 端口,以便提供电子邮件服务,可以执行以下操作

[root@node1 ~]# iptables -A INPUT -p tcp -m multiport --dport 25,80,110,143 -j ACCEPT

(2)IP范围匹配

编写 iptables 规则时使用“-m iprange --src-range IP 范围”、“-m iprange --dst-range IP 范围”的形式,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 IP 地址位于 192.168.4.21 与 192.168.4.28 之间的 TCP 数据包,可以执行以下操作

[root@node1 ~]# iptables -A FORWARD -p tcp -m iprange --src-range 192.168.4.21-192.168.4.28 -j DROP

(3)MAC地址匹配

编写 iptables 规则时使用“-m mac --mac-source MAC 地址”的形式,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。例如,若要根据 MAC 地址封锁主机,禁止其访问本机的任何应用,可以参考以下操作

[root@node1 ~]# iptables -A INPUT -m mac --mac-source 00:0c:29:c0:55:3f -j DROP

(4)状态匹配

编写 iptables 规则时使用“-m state --state 连接状态”的形式,基于 iptables 的状态跟踪机制用来检查数据包的连接状态(State)。常见的连接状态包括 NEW(与任何连接无关的)、 ESTABLISHED(响应请求或者已建立连接的)和 RELATED(与已有连接有相关性的,如 FTP 数据连接)。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

[root@node1 ~]# 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),但对发给本机的 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参考以下操作

[root@node1 ~]# iptables -I INPUT -p tcp -m multiport --dport 80 -j ACCEPT 
[root@node1 ~]# iptables -I INPUT -p tcp -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT 
[root@node1 ~]# iptables -P INPUT DROP

文章来源:https://blog.csdn.net/m0_73823239/article/details/135264369
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