Linux—iptables 防火墙

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前言
一、Linux 防火墙基础
二、编写防火墙规则
总结

前言

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？

一、Linux 防火墙基础

1. 防火墙概述

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

2. netfilter 与 iptables

netfilter 和 iptables 都指的是 Linux 防火墙，他们的区别如下

2.1 netfilter

属于 “内核态”(Kernel Space）又称为内核空间的防火墙功能体系
它是内核的一部分，由一些数据包过滤表组成，这些表包含内核用来控制信息包过滤处理的规则集

2.2 iptables

属于 “用户态”(User Space) ，又称为用户空间的防火墙管理体系
是一种用来管理Linux防火墙的命令程序，它使插入、修改和删除数据包过滤表中的规则变得容易，通常位于/sbin/iptables目录下

3. iptables 的表、链结构

3.1 四表五链结构概述

iptables 的作用是为包过滤机制的实现提供规则，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
为了更加方便的组织和管理防火墙规则，iptables采用了表和链的分层结构
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，在每个表容器内又包括不同的规则链，根据处理数据包的不同时机划分为五种链

3.2 规则表

为了从规则集的功能上有所区别，iptables 管理者四个不同的规则表，其功能分别由独立的内核模块实现，这四个表的名称及包含的链如下图所示：
在这里插入图片描述

① raw表：

主要用来决定是否对数据包进行状态跟踪
包含两个规则链，OUTPUT、PREROUTING

② mangle表 :

修改数据包内容，用来做流量整形，给数据包设置标记
包含五个规则链，INPUT、 OUTPUT、 FORWARD、 PREROUTING、 POSTROUTING

③ nat表：

负责网络地址转换，用来修改数据包中的源、目标IP地址或端口
包含三个规则链，OUTPUT、PREROUTING、POSTROUTING

④ ilter：

负责过滤数据包，确定是否放行该数据包(过滤)
包含三个链，PREROUTING、POSTROUTING、OUTPUT

一般在 iptables 的四个规则表中，raw 表和 mangle 表的应用相对较少

3.3 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

① INPUT 链：

处理入站数据包，匹配目标IP为本机的数据包

② OUTPUT 链:

处理出站数据包，一般不在此链上做配置

③ FORWARD 链:

处理转发数据包，匹配流经本机的数据包

④ PREROUTING 链:

在进行路由选择前处理数据包，用来修改目的地址，用来做DNAT；相当于把内网服务器的IP和端口映射到路由器的外网IP和端口上

⑤ POSTROUTING 链:

在进行路由选择后处理数据包，用来修改源地址，用来做SNAT；相当于内网通过路由器NAT转换功能实现内网主机通过一个公网IP地址上网

3.4 四表五链总结

规则表的作用：容纳各种规则链；表的划分依据：防火墙规则的作用相似
规则链的作用：容纳各种防火墙规则；规则的作用：对数据包进行过滤或处理；链的分类依据：处理数据包的不同时机
一句话来说就是表里有链，链里有规则。

4. 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。

4.1 规则表间的匹配顺序

数据包到防火墙优先顺序：raw→mangle→nat→filter

4.3 规则链内的匹配顺序

自上向下按顺序依次进行检查，找到相匹配的规则即停止(LOG策略例外，表示记录相关日志)
若在该链内找不到相匹配的规则，则按该链的默认策略处理(未修改的状况下，默认策略为允许)
需要注意的是：按第一条规则、第二条规则的顺序进行匹配处理，遵循“匹配即停止”的原则，
一旦找到一条匹配规则将不再检查后续的其他规则，如果一直找不到匹配的规则，就按默认规则处理。

4.3 规则链间的匹配顺序

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

入站数据流向：
来自外界的数据包到达防火墙后，首先被 PEROUTING 链处理（是否修改数据包地址等），然后进行路由选择（判断该数据包应该发往何处）；如果数据包的目标地址是防火墙本机，那么内核将其传递给 INPUT 链进行处理（决定是否允许通过），通过后再交给系统上层的应用程序进行相应
转发数据流向：
来自外界的数据包到达防火墙后，首先被 PREOUTING 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，则内核将其传递给 FORWARD 链进行处理（允许转发、拦截或丢弃），最后交给 POSTROUTING 链进行处理（是否修改数据包的地址等）
出站数据流向：
防火墙本机向外部地址发送数据包，首先被 OUTPUT 链处理，然后进行路由选择，再交给 POSTROUTING 链进行处理（是否修改数据包的地址等）

二、编写防火墙规则

1. iptabes 安装

CentOS7默认使用 firewalld 防火墙，没有安装 iptables,若想使用 iptables 防火墙必须先关闭 firewalld防火墙，再安装iptables。

[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld           #关闭firewalld防火墙
[root@localhost ~]# systemctl disable firewalld

[root@localhost ~]# yum -y install iptables iptables-services.x86_64 

[root@localhost ~]# systemctl start iptables.service   #安装启动 iptables 防火墙
[root@localhost ~]# systemctl enable iptables.service  #设置开机自启

2. 基本语法构成

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

需要注意的事项：

当不指定表名时，默认是指 filter 表；不指定链名时，默认指表内的所有链。
除非设置链的默认策略，否则必须指定匹配条件
选项、链名、控制类型使用大写字母，其余均为小写

3. 数据包常见控制类型

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：

类型	说明
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
SNAT	修改数据包的源地址
DNAT	修改数据包的目的地址
MASQUERADE	伪装成一个非固定公网IP地址

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
需要注意的一点就是类型需要大写

4. 常用的管理选项

如果想要熟练编写各种防火墙规则，需要掌握查看规则、添加规则、删除规则、清空链内规则等基本操作，常用的 iptables 命令中常用的几个管理选项如下

选项	说明
-A	在指定链的末尾追加(–append)一条新的规则
-I	在指定链的开头插入(–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
-P	设置指定链的默认策略(–policy)
-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
-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
-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
-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	显示详细信息，包括每条规则的匹配包数量和匹配字节数
-X	清空自定义链的规则，不影响其他链
-Z	清空链的计数器（匹配到的数据包的大小和总和）
-S	查看链的所有规则或者某个链的规则/某个具体规则后面跟编号
–line-numbers	查看规则时，显示规则的序号

4.1 添加新的规则

#在 filter 表 INPUT 链的末尾添加一条防火墙规则
[root@localhost ~]# iptables -t filter -A INPUT -p icmp -j REJECT #不允许任何主机ping本主机

#添加的两条规则分别位于 filter 表的第一条、第二条，省略了“-t filter”选项，默认使用filter表
[root@localhost ~]# iptables -I INPUT 2 -p tcp --dport 22 -j ACCEPT

4.2 查看规则表

① 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。

iptables [-t表名] -n -L [链名] [-- line-numbers]
或
iptables - [vn]L
#注意:不可以合写为-Ln

#查看filter表INPUT链的所有规则，并显示序号

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

② 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

#以数字地址形式查看filter表INPUT链中的所有规则

[root@localhost ~]#iptables -n -L INPUT
Chain INPUT (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination         
ACCEPT     udp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            udp dpt:53
ACCEPT     tcp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            tcp dpt:53
ACCEPT     udp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            udp dpt:67
ACCEPT     tcp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            tcp dpt:67
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

4.3 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，可以执行下面的操作：

[root@localhost ~]#iptables -D INPUT3
[root@localhost ~]#iptables -n -L INPUT  #查看删除效果

清空指定链或表中所有防火墙规则，使用管理选项“-F”
例如，若要清空 filter 表 INPUT 链中的所有规则，可以执行下面的操作：

[root@localhost ~]#iptables -F INPUT
[root@localhost ~]#iptables -n -L INPUT  #查看删除效果

需要注意：
1.若规则列表中有多条相同的规则时，按内容匹配只删除的序号最小的一条
2.按号码匹配删除时，确保规则号码小于等于已有规则数，否则报错
3.按内容匹配删数时，确保规则存在，否则报错

使用管理选项“-F”时，允许省略链名，默认清空表所有链的所有规则
例如，执行以下操作分别用来清空filter表、nat表、mangle表：

[root@localhost ~]#iptables -F
[root@localhost ~]#iptables -t nat -F
[root@localhost ~]#iptables -t mangle -F

需要注意以下几点:
① -F仅仅是清空链中的规则，并不影响-P设置的默认规则，默认规则需要手动进行修改
② -P设置了DROP后，使用-F–定要小心,防止把允许远程连接的相关规则清除后导致无法远程连接主机，此情况如果没有保存规则可重启主机解决
③ 如果不写表名和链名，默认清空filter表中所有链里的所有规则**

4.4 设置默认策略

在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的数据包的规则时，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
iptables [-t表名] -P [链名] [控制类型]

例如，执行下面的操作可以将 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@localhost ~]#iptables -P FORWARD DROP

[root@localhost ~]#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。
一般在生产环境中设置网络型防火墙、主机型防火墙时都要设置默认规则为DROP，并设置白名单。

5. 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、显示匹配

5.1 通用匹配

通用匹配也称之为常规匹配，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在Linux系统的/etc/protocols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

[root@localhost ~]# iptables -I INPUT -p icmp -j DROP 
[root@localhost ~]# 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或目的地址
IP地址、网段地址都是可以接受的，但不建议使用主机名、域名地址，相对而言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，可以执行下面的操作

[root@localhost ~]# iptables -A FORWARD -s 192.168.11.1 -j REJECT 
[root@localhost ~]# iptables -A FORWARD -s 192.168.7.0/24 -j ACCEPT

当遇到小规模的网络扫描攻击时，封锁IP地址是比较有效的方式。

例如，检测到某个网段（10.20.30.0/24）的频繁扫描、登录穷举等不良企图，可以立即添加防火墙以进行封锁

[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

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接入或发出，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（eth1）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@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

5.2 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
常见的隐含匹配包含端口匹配、TCP标记匹配、ICMP类型匹配

① 端口匹配
编写 iptables 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或目标端口，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，可以执行下面操作

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

构建vsftpd服务器时，若要开放20、21端口，以及被动模式的端口为24500~24600，可以参考以下操作设置防火墙规则

[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类型使用字符串或数字代码表示，如“Echo-Request”(代码为8)表示请求、"Echo-Reply” (代码为0)表示回显、"Destinat ion-Unreachable” (代码为3)表示目标不可达。

例如，若要禁止其它主机ping本机，但是允许本机ping其他主机，可以执行如下操作

[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 REJECT

关于其它可用的ICMP 协议类型，可以执行 "iptables -p icmp -h” 命令查看帮助信息

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

5.3 显示匹配

显示匹配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，然后才可以设置匹配条件
常见的显示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

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 --scr-range IP 范围” “-m iprange --dst-rang 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。

例加,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

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

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

iptables -A INPUT -m mac --mac-source xx:xx:xx:xx:xx:xx -j DROP（MAC地址）

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
常见的连接状态包括NEW（与任何连接无关的）、ESTABLISHED (X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1，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

iptables -A FORWARD -m state --state NEW -p tcp ! --syn -j DROP

例2，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以参考以下操作

iptables -I INPUT -p tcp -m multiport --dport 80 -j ACCEPT
iptables -I INPUT -p tcp -m state --state ESTABLISHD -j ACCEPT
iptables -P INPUT DROP

总结

iptables 的规则体系默认包括四个表（filter、nat、mangle、raw）和五种链（INPUT、OUTPUT、FORWARD、PREROUTING、POSTROUTING）
iptables规则的匹配条件类型包括通用匹配、隐含匹配、显示匹配，其中显示匹配必须以“-m 模块名称”加载模块