Linux之Iptables总结及应用

Linux之Iptables总结及应用
一、防火墙、Iptables简介

1、防火墙是用于实现Linux下访问控制的功能的，它分为硬件的或者软件的防火墙两种。无论是在哪个网络中，防火墙工作的地方一定是在网络的边缘。而我们的任务就是需要去定义到底防火墙如何工作，这就是防火墙的策略，规则，以达到让它对出入网络的IP、数据进行检测。常见的有三、四层的防火墙，叫网络层的防火墙（这层对源地址和目标地址进行检测），还有7层防火墙，其实是代理层的网关（对源端口或者目标端口，源地址或者目标地址进行检查）。
2、Iptabels简介：netfilter/iptables（简称为iptables）组成Linux平台下的包过滤防火墙，与大多数的Linux软件一样，这个包过滤防火墙是免费的，它可以代替昂贵的商业防火墙解决方案，完成封包过滤、封包重定向和网络地址转换（NAT）等功能。
iptables的前身叫ipfirewall （内核1.x时代）,从freeBSD上移植过来的，能够工作在内核当中的，对数据包进行检测的一款简易访问控制工具。当内核发展到2.x系列的时候，软件更名为ipchains，它可以定义多条规则，将他们串起来，共同发挥作用，而现在，它叫做iptables，可以将规则组成一个列表，实现绝对详细的访问控制功能。
工作在用户空间，定义规则的工具，本身并不算是防火墙。定义的规则，可以让在内核空间当中的netfilter来读取，并且实现让防火墙工作。而放入内核的地方必须要是特定的位置，必须是tcp/ip的协议栈经过的地方。而这个tcp/ip协议栈必须经过的地方，可以实现读取规则的地方就叫做 netfilter(网络过滤器)。因此真正实现防火墙功能的是netfilter，它是Linux内核中实现包过滤的内部结构。
在内核空间中选择了5个位置：
1)内核空间中：从一个网络接口进来，到另一个网络接口去的
2)数据包从内核流入用户空间的
3)数据包从用户空间流出的
4)进入/离开本机的外网接口
5)进入/离开本机的内网接口
这5个位置也被称为五个钩子函数（hook functions）,也叫五个规则链。
1)PREROUTING (路由前) ##对数据包作路由选择前应用此链中的规则，注意：记住！所有的数据包进来的时侯都先由这个链处理
2)INPUT (数据包流入口) ##进来的数据包应用此规则链中的策略
3)FORWARD (转发管卡) ##转发数据包时应用此规则链中的策略
4)OUTPUT(数据包出口) ##外出的数据包应用此规则链中的策略
5)POSTROUTING（路由后）##对数据包作路由选择后应用此链中的规则，注意：所有的数据包出来的时侯都先由这个链处理
这是NetFilter规定的五个规则链，任何一个数据包，只要经过本机，必将经过这五个链中的其中一个链
3、规则链之间的优先顺序有三种情况：
1)入站数据流向:从外界到达防火墙的数据包，先被PREROUTING规则链处理（是否修改数据包地址等），之后会进行路由选择（判断该数据包应该发往何处），如果数据包的目标主机是防火墙本机（比如说Internet用户访问防火墙主机中的web服务器的数据包），那么内核将其传给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（比如Apache服务器）进行响应。
2)转发数据流向:来自外界的数据包到达防火墙后，首先被PREROUTING规则链处理，之后会进行路由选择，如果数据包的目标地址是其它外部地址（比如局域网用户通过网关访问QQ站点的数据包），则内核将其传递给FORWARD链进行处理（是否转发或拦截），然后再交给POSTROUTING规则链（是否修改数据包的地址等）进行处理。
3)出站数据流向:防火墙本机向外部地址发送的数据包（比如在防火墙主机中测试公网DNS服务器时），首先被OUTPUT规则链处理，之后进行路由选择，然后传递给POSTROUTING规则链（是否修改数据包的地址等）进行处理。

二、Iptables工作机制
1、iptables数据包传输过程如下图：



说明
1)当一个数据包进入网卡时，它首先进入PREROUTING链，内核根据数据包目的IP判断是否需要转送出去。
2)如果数据包就是进入本机的，它就会沿着图向下移动，到达INPUT链。数据包到了INPUT链后，任何进程都会收到它。本机上运行的程序可以发送数据包，这些数据包会经过OUTPUT链，然后到达POSTROUTING链输出。
3)如果数据包是要转发出去的，且内核允许转发，数据包就会如上图所示向右移动，经过FORWARD链，然后到达POSTROUTING链输出
2、iptables规则表和链关系
iptables内置了4个表，即filter表、nat表、mangle表和raw表，分别用于实现包过滤，网络地址转换、包重构(修改)和数据跟踪处理。
链（chains）是数据包传播的路径，每一条链其实就是众多规则中的一个检查清单，每一条链中可以有一条或数条规则。当一个数据包到达一个链时，iptables就会从链中第一条规则开始检查，看该数据包是否满足规则所定义的条件。如果满足，系统就会根据该条规则所定义的方法处理该数据包；否则iptables将继续检查下一条规则，如果该数据包不符合链中任一条规则，iptables就会根据该链预先定义的默认策略来处理数据包。
注意一定要明白这些表和链的关系及作用，详见下图：



规则表说明：
1)filter表（过滤数据包 内核模块：iptables_filter）――三个链：INPUT、FORWARD、OUTPUT
2)Nat表（用于网络地址转换（IP、端口） 内核模块：iptable_nat）――三个链：PREROUTING、POSTROUTING、OUTPUT
3)Mangle表（修改数据包的服务类型、TTL、并且可以配置路由实现QOS内核模块：iptable_mangle）――五个链：PREROUTING、POSTROUTING、INPUT、OUTPUT、FORWARD
4)Raw表（决定数据包是否被状态跟踪机制处理 内核模块：iptable_raw）――两个链：OUTPUT、PREROUTING
规则表之间的优先顺序：
Raw――mangle――nat――filter

三、iptables基本用法
启动动脚本：/etc/init.d/iptables {start|stop|restart|save}
save是将写好的规则保存到/etc/sysconfig/iptables，下次启动时会去读取此文件中的规则。也可使用iptables-save重定向到某个文件中，下次可以使用iptables-restore命令来导入规则。
1)基本语法：
iptables [-t TABLE] COMMAND CHAIN [RULE] [-j TARGET]
常见参数选项
-t：指明处理的表名，默认是filter
-A|-D|-I|R：增加、删除、插入、替换匹配的规则，后面是对应要处理的链名
-F：刷新规则库
-Z：清空计数器
-N|-X|-E：自己创建、删除、重命名一个链
-P：设置默认策略，经常用来设置黑名单、白名单
-L：列出对应表的防火墙规则,可以使用以下子选项
-n：以数字形式显示ip地址和端口号
-v -vv -vvv：显示信息的详细程度
-x：精确显示匹配到的包数和包的字节数
--line-numbers：列出每个规则的序列号
--modprobe=command：可以通过这个加载必要的模块
2)匹配条件的说明：
通用的匹配条件
-s：指明报文的源地址
-d：指明报文的目的地址
-p：指明报文的协议
-i：指明报文的进入的网卡，与INPUT链一起使用
-o：指明报文出去的网卡，与OUTPUT一起使用
注：每个选项前面都可以加 ！来取反
扩展匹配
扩展匹配：隐式扩展、显式扩展，隐式扩展是 -p 指定协议的补充说明，显式扩展是用 -m 来指定特定的其他扩展选项。
常见隐式扩展：
tcp协议的扩展选项:
--sport：指定源端口，udp协议也同样适用
--dport：指定目标端口，udp协议也同样适用
--tcp-flags：指明tcp报文中的状态时，格式：--tcp-flags mask(要检查的状态值) comp（为1的状态值），可以设置的状态值有SYN ACK FIN RST URG PSH ,ALL表示所有的状态，NONE表示所有没有设定
如：--tcp-flags ALL ALL 检查所有状态都为1
--tcp-flags ALL NONE 检查所有状态都为0
--syn只检查SYN状态标志位为1
icmp协议常见扩展：
icmp-type:icmp报文的类型，常见的有0和8，0代表响应报文，8代表请求报文。
常见显式扩展：
iprange:指明ip范围的
--src-range：指明源地址的范围
用法：--src-range from[-to] 例如：--src-range 192.168.1.1-192.168.1.24
--dst-range：指明目标地址的范围，用法同--src-range相同
multiport:指明多端口,只能用于tcp和udp协议
--sports：指明多个源端口
例如：--sports 21,22,80,53
--dports：指明多个目标端口
--ports：指明多个端口，这些端口包括源端口和目标端口
connlimit:限定连接的并发数
--connlimit-above：同一客户端的连接并发数
--connlimit-msak：指明客户端的有掩码位数（prefix length）
limit:限制传输速率的
--limit-rate：限制传输速率的的
用法：--limit rate[/second|/minute|/hour|/day]
--limit-brust：brust是令牌桶，里面存放的是令牌的个数。简单的来说，客户端只用得带令牌才可以传输数据，此令牌数会累加
string:过滤字符串的
--algo：指明匹配字符串的加密类型 kmp和bm(根据人名命名的)
--string：指明匹配的字符串
--hex-string：匹配的字符串使用十六进制形式给出
--from：指明匹配字符串的开始处，默认是0
--to：指明匹配字符串的结束处，默认是65535
time:限定时间和日期
--datestart：起始日期，格式：YYYY[-MM[-DD[Thh[:mm[:ss]]]]]
--datestop：截止日期，格式同上
--timestart：起始时间，格式是：hh:mm[:ss]
--timestop：截止时间，格式同上
--weekdays：指定星期数：Mon, Tue, Wed, Thu, Fri, Sat,Sun 也可以使用1-7
--monthdays day：指明一个月中的特定天数，1-31都可以使用
state:指明连接的状态
--state：指明连接状态，状态有：
NEW：新建立的连接
ESTABLISHED: 已建立的连接
RELATED: 关联的连接
INVILID:表示无效的状态
recent: 阻挡大量的请求，例如可以防止DOS的攻击
3)在内核里面维护了地址列表，这个列表可以通过--set, --rcheck, --update and --remove四种方法来修改列表。--set, --rcheck, --update and --remove 是相互排斥的，不可同时使用。recent模块个规则有返回值（布尔值），为真会执行 -j 指定的动作。
--set：将地址添加到地址列表中，包含地址的时间戳
--name：指定地址列表的名字，默认是DEFAULT
--rsource --rdest：指明当前的规则是应用到数据包的源地址还是目标地址，默认是源地址
--rcheck：检查地址是否在地址列表中
--remove：删除地址列表中的
--update：和rcheck作用一样，但他会刷新时间戳
--hitcount：指定时间内的命中数（在地址列表中匹配的次数），必须与-rcheck和--update同时使用
--seconds：用法：--seconds n (限制数据包里的地址记录到地址列表里的时间要小于n) ,必须与-rcheck和--update同时使用
4)目标：
一般有-j选项指定，常见的有：DROP,ACCEPT,REJECT,DNAT,SNAT,MASQUERADE,RETRUN,MARK,LOG
DROP,ACCEPT,REJECT常用与过滤数据包
DNAT，SNAT,MASQUERADE用在地址转换的模块
DNAT常与--to-destination一起使用,指明目标地址转换的地址
SNAT常与--to-source一起使用，指明目标地址转换的地址，但有时这个地址是动态获取的，所以就要借助于MASQUERADE来动态指明要转换的地址
RETRUN：是跳转，通常用在自定义的链上,在自义链中无法匹配报文时，将其返回主链
LOG:是定义日志功能的,常见的选项有 --log-prefix （用于在日志信息中标注信息）、 --log-level（用于指明日志的级别）
四、练习巩固
注意：以下练习iptables防火墙INPUT和OUTPUT默认策略为DROP；
1、限制本地主机的web服务器在周一不允许访问；新请求的速率不能超过100个每秒；web服务器包含了admin字符串的页面不允许访问；web服务器仅允许响应报文离开本机；
# iptables -t filter -A INPUT -d 192.168.2.5 -p tcp --dport 80 -m state --state NEW -m limit --limit 100/second -m time ! --weekdays Mon -j ACCEPT
# iptables -t filter -A INPUT -d 192.168.2.5 -p tcp --dport 80 -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT
# iptables -t filter -A OUTPUT-s 192.168.2.5 -p tcp --sport 80 -m state --state ESTABLISHED -m string --algo kmp ! --string "admin" -j ACCEPT

2、在工作时间，即周一到周五的8:30-18:00，开放本机的ftp服务给192.168.2.0网络中的主机访问；数据下载请求的次数每分钟不得超过5个
# iptables -t filter -R INPUT 2 -d 192.168.2.5 -s 192.168.2.0/24 -p tcp --dport 21 -m state --state NEW,ESTABLISHED -m time --weekdays Mon,Tus,Wed,Thu,Fri --timestart 08:00:00 --timestop 18:00:00 -j ACCEPT
# iptables -t filter -R INPUT 3 -d 192.168.2.5 -s 192.168.2.0/24 -p tcp -m state --state RELATED -m limit --limit 5/min -j ACCEPT
# iptables -t filter -A INPUT -d 192.168.2.5 -s 192.168.2.0/24 -p tcp -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT
# iptables -t filter -A OUTPUT -d 192.168.2.0/24 -s 192.168.2.5 -p tcp -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT

3、开放本机的ssh服务给192.168.2.10-192.168.2.20中的主机，新请求建立的速率一分钟不得超过2个；仅允许响应报文通过其服务端口离开本机；
# iptables -t filter -A INPUT -d 192.168.2.5 -p tcp --dport 22 -m state --state NEW -m iprange --src-range 192.168.2.10-192.168.2.20 -m limit --limit 2/min -j ACCEPT
# iptables -t filter -A INPUT -d 192.168.2.5 -p tcp --dport 22 -m state --state ESTABLISHED -m iprange --src-range 192.168.2.10-192.168.2.20 -j ACCEPT
# iptables -t filter -A OUTPUT -s 192.168.2.5 -p tcp --sport 22 -m iprange --dst-range 192.168.2.10-192.168.2.20 -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT

4、拒绝TCP标志位全部为1及全部为0的报文访问本机；
# iptables -t filter -A INPUT -d 192.168.2.5 -p --tcp-flags ALL ALL -j DROP

5、允许本机ping别的主机；但不开放别的主机ping本机；
# iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 8 -d 192.168.2.5 -j DROP
# iptables -A OUTPUT -p icmp --icmp-type 0 -s 192.168.2.5 -j ACCEPT

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