Linux iptables防火墙(一)

2023-12-29 12:06:40

1.1 Linux防火墙基础

????????在 Internet 中,企业通过架设各种应用系统来为用户提供各种网络服务,如 Web 网站、
电子邮件系统、 FTP 服务器、数据库系统等。那么,如何来保护这些服务器,过滤企业不
需要的访问甚至是恶意的入侵呢?
????????本章将开始学习 Linux 系统中的防火墙 ——netfilter 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 iptables 都用来指 Linux 防火墙,往往使读者产生
迷惑。 netfilter 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 iptables 的关系,有助于理解 Linux 防火墙的工作方式。

1.2 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“ 的分层结构,如图 2.1 所示。

????????其中,每个规则“ 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“ 容器内包括不同的规则 ,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。

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。

1.3 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→filter
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 2.2 所示,具体表述如下。

  • ?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,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。

1.4 编写防火墙规则

本次主要介绍 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。
1.4.1 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@Linux01 ~]# systemctl stop firewalld.service 
[root@Linux01 ~]# systemctl disable firewalld.service 
Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/firewalld.service.
Removed symlink /etc/systemd/system/dbus-org.fedoraproject.FirewallD1.service.
[root@Linux01 ~]#
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@Linux01 ~]# yum -y install iptables iptables-services
启动 iptables 防火墙并设置开机启动。
[root@Linux01 ~]# systemctl start iptables.service 
[root@Linux01 ~]# systemctl enable iptables.service 
Created symlink from /etc/systemd/system/basic.target.wants/iptables.service to /usr/lib/systemd/system/iptables.service.
[root@Linux01 ~]# 

1.5 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@Linux01 ~]# 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。

1.6 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 2-1 所示。

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 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@Linux01 ~]# 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@Linux01 ~]# iptables -I INPUT -p udp -j ACCEPT 
[root@Linux01 ~]# iptables -I INPUT 2 -p icmp -j ACCEPT 

2. 查看规则表

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 INPUT 链中的所有规则,并显示规则序号,可以执行以下操作。
[root@Linux01 ~]# iptables -L INPUT --line-numbers 
Chain INPUT (policy ACCEPT)
num  target     prot opt source               destination         
1    ACCEPT     udp  --  anywhere             anywhere            
2    ACCEPT     icmp --  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@Linux01 ~]#
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@Linux01 ~]# iptables -n -L INPUT     //"-n -L"可合写为"-nL"
Chain INPUT (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination         
ACCEPT     udp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0           
ACCEPT     icmp --  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@Linux01 ~]#

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 INPUT 链中的第三条规则,可以执行以下操作。
[root@Linux01 ~]# iptables -D INPUT 3       
[root@Linux01 ~]# iptables -n -L INPUT     //确认删除效果
Chain INPUT (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination         
ACCEPT     udp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0           
ACCEPT     icmp --  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@Linux01 ~]#
清空指定链或表中的所有防火墙规则,使用管理选项 “-F” 。例如,若要清空 filter INPUT 链中的所有规则,可以执行以下操作。
[root@Linux01 ~]# iptables -F INPUT 
[root@Linux01 ~]# iptables -n -L INPUT       //确认删除效果
Chain INPUT (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination         
[root@Linux01 ~]#
使用管理选项 “-F” 时,允许省略链名而清空指定表所有链的规则。例如,执行以下操作分别用来清空 filter 表、 nat 表、 mangle 表。
[root@Linux01 ~]# iptables -F
[root@Linux01 ~]# iptables -t nat -F
[root@Linux01 ~]# iptables -t mangle -F

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@Linux01 ~]# iptables -t filter -P FORWARD DROP
[root@Linux01 ~]# 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。

1.7 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 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@Linux01 ~]# iptables -I INPUT -p icmp -j DROP 
[root@Linux01 ~]# iptables -A FORWARD ! -p icmp -j ACCEPT 

2)地址匹配

编写 iptables 规则时使用“-s 源地址“-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@Linux01 ~]# iptables -A FORWARD -s 192.168.1.11 -j REJECT 
[root@Linux01 ~]# iptables -A FORWARD -s 192.168.7.0/24 -j ACCEPT 
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( 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@Linux01 ~]# iptables -I INPUT -s 10.20.30.0/24 -j DROP 
[root@Linux01 ~]# 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 “-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@Linux01 ~]# iptables -A INPUT -i ens33 -s 10.0.0.0/8 -j DROP 
[root@Linux01 ~]# iptables -A INPUT -i ens33 -s 172.16.0.0/16 -j DROP 
[root@Linux01 ~]# 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 “--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@Linux01 ~]# iptables -A FORWARD -s 192.168.4.0/24 -p udp --dport 53 -j ACCEPT 
[root@Linux01 ~]# iptables -A FORWARD -d 192.168.4.0/24 -p udp --dport 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@Linux01 ~]# iptables -A INPUT -p tcp --dport 20:21 -j ACCEPT 
[root@Linux01 ~]# 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@Linux01 ~]# iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 8 -j DROP 
[root@Linux01 ~]# iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 0 -j ACCEPT 
[root@Linux01 ~]# iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 3 -j ACCEPT 
[root@Linux01 ~]# 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@Linux01 ~]# iptables -p icmp -h

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。

文章来源:https://blog.csdn.net/m0_73585493/article/details/135282934
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