一、Linux 防火墙基础

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。

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。


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。


（1）规则表

  • 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（TimeTo 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。


（2）规则链

  • 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。


2.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

  • 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），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。


二、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@localhost ~]# systemctl stop firewalld.service

[root@localhost ~]# systemctl disable firewalld.service


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

[root@localhost ~]# systemctl start iptables.service

[root@localhost ~]# systemctl enable iptables.service

Created symlink from /etc/systemd/system/basic.target.wants/iptables.service to /usr/lib/systemd/system/iptables.service.


三、基本语法、数据包控制类型

命令格式：

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。

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。


四、添加、查看、删除规则等基本操作

iptables 命令中常用的几个管理选项：

  • -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（大写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，则列出表中的所有链
  • -F ：清空（--flush）指定链中的所有规则，若未指定链名，则清空表中的所有链
  • -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


五、规则的匹配条件

1.通用匹配

常规匹配（包括协议、地址、网络接口匹配）,可独立使用！

案例：

（1）协议匹配

[root@localhost ~]# iptables -I INPUT -p icmp -j DROP\\丢弃icmp包

[root@localhost ~]# iptables -A FORWARD ! -p icmp -j ACCEPT\\允许转发除icmp之外的其他包


（2）地址匹配（源地址：-s，目标地址：-d）

[root@localhost ~]# iptables -A FORWARD -s 192.168.10.202 -j REJECT

[root@localhost ~]# iptables -A FORWARD -s 192.168.10.0 -j ACCEPT


当遇到小规模的网络gongji或扫描时，应封锁IP地址

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

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


（3）网络接口匹配

要丢弃从外网卡接口（eth1）访问防火墙本机且源地址为私有地址的数据包

[root@localhost ~]# iptables -A INPUT -i eth1 -s 10.0.0.0/8 -j DROP

[root@localhost ~]# iptables -A INPUT -i eth1 -s 172.16.0.0/12 -j DROP

[root@localhost ~]# iptables -A INPUT -i eth1 -s 192.168.0.0/16 -j DROP


2.隐含匹配

要以协议匹配作为前提条件，不可独立使用（带有子条件）

案例：

（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。

允许为网段192.168.4.0/24转发DNS查询数据包

[root@localhost ~]# iptables -A FORWARD -s 192.168.4.0/24 -p udp --dport 53 -j ACCEPT

[root@localhost ~]# iptables -A FORWARD -d 192.168.4.0/24 -p udp --dport 53 -j ACCEPT


注释：

隐含匹配需要有一个匹配的前提条件，这个前提条件就是隐含要匹配的内容。上面案例中“ -p udp --dport”就是隐含的子条件，意思是，只匹配一个端口号还不行，还要指定这个端口号是UDP的端口号，并且是目标端口号


搭建vsftpd服务时需要开放20、21端口，以及用于被动模式的端口范围为24500-24600

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

[root@localhost ~]# 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。

若要禁止从其他主机ping本机，但是允许本机ping其他主机

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

[root@localhost ~]# iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 0 -j ACCEPT

[root@localhost ~]# iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 3 -j ACCEPT

[root@localhost ~]# iptables -A INPUT -p icmp -j DROP


  • 0 响应应答（ECHO-REPLY）（应答报文）
  • 3 不可到达（目标主机不可达）
  • 4 源抑制
  • 5 重定向
  • 8 响应请求（ECHO-REQUEST）（请求报文）
  • 11 超时
  • 12 参数失灵
  • 13 时间戳请求
  • 14 时间戳应答
  • 15 信息请求（*已作废）
  • 16 信息应答（*已作废）
  • 17 地址掩码请求
  • 18 地址掩码应答


查看icmp协议类型的帮助信息

[root@localhost ~]# iptables -p icmp -h


3.显式匹配

要有额外的内核模块提供支持，以手动“-m 模块名称”调用相关的模块，然后在再置匹配条件，显示匹配就是需要手动指定模块的匹配方式。

（1）多端口匹配（multiport用于多端口）

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。

允许本机开放25、80、110、143端口，以提供电子邮件服务

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


（2）IP范围匹配（iprange用于ip范围）

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。

禁止转发源IP地址位于192.168.4.21-192.168.4.28之间的TCP数据包

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


（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。

根据MAC地址封锁主机，禁止其访问本机的任何应用

[root@localhost ~]# iptables -A INPUT -m mac --mac-source 00:0C:29:C9:3D:F7 -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）

要禁止转发与正常TCP连接无关的非"--syn"请求的数据包

[root@localhost ~]# iptables -A FORWARD -m state --state NEW -p tcp ! --syn -j DROP


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，对应的入站规则为（ESTABLISHED：已建立的）

[root@localhost ~]# iptables -I INPUT -p tcp -m multiport --dport 80 -j ACCEPT

[root@localhost ~]# iptables -I INPUT -p tcp -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT

[root@localhost ~]# iptables -P INPUT DROP