Iptables osi 第几层 iptables原理详解

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mob64ca14089531 2024-05-15 15:42:06

文章标签 Iptables osi 第几层操作系统网络运维检查点 文章分类 云原生云计算

Linux内核里有一个称为Netfilter的子系统，当包经过内核时，必须依次通过此子系统的各个检查点。管理员可使用一个user-space机制 (iptables命令)，在各检查点设置过滤规则，借此架设IP防火墙。Netfilter可对包采取三种处理方式: 过滤(filtering)、拆分(mangling)、转址（Network Address Translation, NAT)。“过滤"是在包到达检查点时，判断是否应该让包通往下一站。凡是会修改包内容的行为，都统称为”拆分"。NAT是改变包的来源地址、来源端口、目的地址、目的端口，在无形中影响包的去处或改变外界对包来源的认知。实际上，NAT只是“拆分”的一种特殊应用。

过滤IP包

当包从网络接口进入Linux内核后，会依次通过一系列检查点，管理员可以在各检查点设置“过滤规则",这些过滤规则描述"怎样的包”（比对条件)应该给予“怎样的处理"（丢弃、拒绝、通过)。常见的比对条件如下：

协议类型：TCP、UDP、ICMP等。
通信端口编号（对于TCP/UDP协议)。
包类型: SYN/ACK、数据、ICMP Echo Request等。
来源地址：发出包的主机的IP地址。
目的地址：包的最终接受者的IP地址。

对于符合条件的包，可能的处理方式有下列三种：

丢弃(Drop):直接让包消失，包来源不会收到通知。
拒绝(Reject):让包消失，但是以ICMP通知包来源。
通过(Accept):让包流入下一个检查点。

有个非常重要的概念：IP过滤动作是发生在网络层，这表示Netfilter对于使用网络连接的应用程序一无所知，唯一知道的是网络连接本身。举例来说，假设你想要禁止外界telnet到内部网络主机，为此，你封锁了目的通信端口为23（Telnet的默认通信端口)、从外界通往内部网络的TCP包。然而，这并不能阻止外界使用telnet程序访问内部主机上的其他通信端口。

iptables的概念

iptables在内核对于包的处理过程中定义了五个"检查点"（hook point），每个检查点各对应到一组链，分别是：PREROUTING、INPUT、FORWARD、POSTROUTING与OUTPUT。这些内置的链可供管理员安排过滤表规则，每一条过滤表规则各代表依次监视或影响包流程的机会。

了解iptables的工作原理对于理解其各种命令、参数和选项都非常有帮助，也是设计iptables的基础。开启了iptables后，系统网卡上的各个数据包都会经过iptables的检查和处理。iptables就像一个流水线，各个规则就像流水线上的工人按照一定的顺序排列在流水线上。所有进入iptables的数据包在这个过程中会依次被各个规则检查。

Iptables osi 第几层 iptables原理详解_网络

这个图展示了包从网络接口流入系统、通过内核、离开内核（如果没被丢弃的话）的流程。五个方框分别代表iptables的”链“，方框内部是该链可能执行的处理方式(过滤表类型)。仔细观察发现每一个链的第一个过滤表都是mangle，这表示包经过拆分之后，才被交给后续的过滤表继续处理。

检查点的作用

检查点	可处理何种状态的包
FORWARD	经过网关(从某接口进来，再从另一个接口出去)的包
INPUT	即将递交给本地进程的包
OUTPUT	本地进程刚产生的包
POSTROUTING	即将进入网络接口而离开的包
PREROUTING	刚从网络接口进入的有效包(因“混杂模式”才得以进入的任何包以及校验码错误的包，会被排除在外）

规则应该写在哪一个链中，取决于规则应该作用在包的哪一段生命周期。举例来说，如果要过滤出站包，你应该选择OUTPUT链（因为POSTROUTING链没有filter过滤表）。

过滤表

iptables内置了三个过滤表：filter、mangle和nat。各个过滤表被预先设置了几个合适的链(检查点)。

过滤表	说明
filter	用于设定"进入”、“穿越”、“离开”三种通信的过滤检查原则。内置的链包括INPUT、FORWARD和OUTPUT
mangle	用于执行特殊的包修改程序，比如说，裁掉IP options(此动作须搭配IPV4OPTSSTRIP扩充模块)。本过滤表是五个内置链(FORWARD、INPUT、OUTPUT、POSTROUTING和PREROUTING)的第一站
nat	用于搭配连接跟踪机制来进行转址操作(将穿越包的来源地址和目的地址改成NAT网关的地址)。内置的链包括OUTPUT、POSTROUTING和PREROUTING

iptables根据包的来源和目的地址，在各个过滤表安排了适当的链(检查点)，塑造"包依次经过xxx过滤表的aa、bb、cc链”的假象。

当使用iptables时，若没以-t选项指出要操作的过滤表，iptables会假设你要操作的是filter过滤表。

链

链(chain)本身象征包流程中的特定“检查点”，当包到达某个检查点时，必须依次接受该检查点所包含的一系列过滤规则的考验。若包符合某规则的匹配条件，则以该规则的“目标”来处置该包；相对地，若包不符合规则的匹配条件，则必须继续接受链里的下一条过滤规则的考验；若包成功通过链里的所有规则，则以链的“默认政策”（default policy）来处理包。

系统刚开机时，所有过滤表和链都是空的，直到管理员以iptables命令添加新规则，或是由开机脚本执行iptables-restore加载预先有iptables-save所存储的规则时才会有内容。

除了默认链之外，也可以定义新链来组织你自己的过滤规则。

每一个链都有所谓的默认策略(default policy)。当包成功流过链里的每一条规则，而未被任何规则的“目标”处理过，则以默认策略来处理包。内置链的策略只能是ACCEPT（默认）与DROP这两个内置目标（稍后解释）的其中之一。用户自定义的链，其默认策略为RETURN，不可以改变。

尽管有这些限制，但是仍可以用取巧的方法，改变内置链的“实质策略”：在链末端安装一条所有包都可以符合条件的“完全匹配规则”（match-all），这样，所有到达该规则的包，都会被送到完全匹配规则的目标。运用同样的技巧，我们也可以使自定义链具有RETURN之外的其他实质策略。使用这种末端拦截技术时，可将链的(形式上的）政策改成DROP，借此阻止任何通过完全匹配规则的包。

过滤规则

iptables的过滤规则(rule)，由一个或多个匹配条件（match）与一个目标（target）构成，前者用于挑出适合处理的包，后者决定如何处理包。只有同时符合所有匹配条件的包，才会受到过滤规则的影响。

对于每一条规则，系统各维护两个计数器，一个计算包数，另一个计算字节数。每当有包符合匹配条件时，便累加这两个计数值。

匹配条件与目标两者都有选择性。没有明确指定匹配条件时，表示所有包都算。没有明确指定目标时，则除了更新计数器之外，不对包进行任何变动。举例来说，下列命令添加一条“空规则”到filter过滤表的FORWARD链中：# iptables -t filter -A FORWARD 像这样的空规则，常用于累计通过某一检查点的包数(与字节数）。

匹配条件

“匹配条件”（match）的作用是挑出适合处理的包。Linux内核内置了常用的匹配条件，例如，适用于任何IP包的一般性IP（Internet Protocol)匹配条件(像协议类型、来源地址、目的地址）。

有些匹配条件需要用户以-m（或--match）选项来加载额外的扩充模块。比如说，若你想以Ethernet的Media Access Controller （MAC）地址作为匹配条件，则需要另外加载mac模块。

目标

“目标”决定如何处理符合匹配条件的包，也可以用来作为链的默认策略。iptables内置了四种目标，对于其他目标，则需要另外加载扩充模块。

内置目标

目标	说明
ACCEPT	跳过当前链的后续流程，让包进入下一个链
DROP	完全终止后续的处理过程，就当作没收到包一样。包来源不会收到任何通知。如果需要让包来源知道包已被丢弃，请改用REJECT扩充目标
QUEUE	将包交给userspace（内核之外的程序）。细节请参阅 lipipq manpage
RETURN	对于用户自定义链中的规则，表示停止该链的后续过滤规则，让包回到先前使得包进入本自定义链的原链，由分支点的下一条过滤规则继续处理；对于内置链中的规则，则跳过链的后续规则，直接以链的默认策略来处理包

Linux防火墙的基本安装步骤

首先，必须确定Netfilter被编译进Linux内核。如果你使用厂商提供的内核，这应该不成问题。

加载内核模块

如果将netfilter编译进内核里了，可以直接使用iptables命令而不必另外加载任何模块；相对地，如果将netfilter编译成外挂模块的形式(馊主意！），则必须先以modprobe加载模块：＃ modprobe ip_tables

当使用到被编译成模块的外挂功能时(例如REJECT目标、tcp匹配条件等），iptables会自动加载相关模块，不必另外以modprobe加载它们。

iptables的操作方法

iptables是用于设定Netfilter的user－space命令，它的语法因为有条理可循，所以不算太复杂。不过，由于扩充模块很多，而每个模块都有自己的特殊选项，所以你可能需要一本小手册以方便查阅。

iptables的基本语法结构如下：

iptables subcmd rule－specification extention

其中的subcmd描述你想操作的过滤表与链、对于链的操作方式(插入、添加、删除、清空）以及表所列的杂项选项。rule－specification描述过滤规则(包括筛选条件与处理目标）。extension是扩充模块的选项。

常用防火墙的配置

1 #清空所有链
 2 iptables -F INPUT
 3 #删除自定义链
 4 iptables -X
 5 #将所有链中所有规则的计数值归零
 6 iptables -Z
 7 #将INPUT链的默认规则改成丢弃
 8 iptables -P INPUT DROP
 9 #允许本地回环
10 iptables -A INPUT -i lo -j ACCEPT
11 #开放22,80端口允许外网主动访问
12 iptables -A INPUT -p tcp -m multiport --dports 22,80 -j ACCEPT
13 #允许主机主动访问的内容通过
14 iptables -A INPUT -p tcp -m state  --state ESTABLISHED -j ACCEPT
15 #允许外网主机ping
16 iptables -A INPUT -m icmp -p icmp --icmp-type ping -j ACCEPT
17 #允许ping外网机器回应的数据包
18 iptables -A INPUT -m icmp -p icmp --icmp-type pong -j ACCEPT
19 #允许接收DNS服务器的返回结果,否则无法使用域名访问
20 iptables -A INPUT -p udp --sport 53 -j ACCEPT

Debian 开启IP转发功能：

两种方式: