Linux - iptables 防火墙

一. 安全技术和防火墙

1.安全技术

  • 入侵检测系统（Intrusion Detection Systems）：特点是不阻断任何网络访问，量化、定位来自内外网络的威胁情况，主要以提供报警和事后监督为主，提供有针对性的指导措施和安全决策依据,类似于监控系统一般采用旁路部署（默默的看着你）方式。

  • 入侵防御系统（Intrusion Prevention System）：以透明模式工作，分析数据包的内容如：溢出攻击、拒绝服务攻击、木马、蠕虫、系统漏洞等进行准确的分析判断，在判定为攻击行为后立即予以阻断，主动而有效的保护网络的安全，一般采用在线部署方式。（必经之路）

  • 防火墙（ FireWall ）：隔离功能，工作在网络或主机边缘，对进出网络或主机的数据包基于一定的规则检查，并在匹配某规则时由规则定义的行为进行处理的一组功能的组件，基本上的实现都是默认情况下关闭所有的通过型访问，只开放允许访问的策略,会将希望外网访问的主机放在DMZ (demilitarized zone)网络中.。

  • 防水墙
    广泛意义上的防水墙：防水墙（Waterwall），与防火墙相对，是一种防止内部信息泄漏的安全产品。网络、外设接口、存储介质和打印机构成信息泄漏的全部途径。防水墙针对这四种泄密途径，在事前、事中、事后进行全面防护。其与防病毒产品、外部安全产品一起构成完整的网络安全体系。

2.防火墙

1. 概念

防火墙（英语：Firewall）技术是通过有机结合各类用于安全管理与筛选的软件和硬件设备，帮助计算机网络于其内、外网之间构建一道相对隔绝的保护屏障，以保护用户资料与信息安全性的一种技术。 

2.分类

按保护范围划分：

  • 主机防火墙：服务范围为当前一台主机

  • 网络防火墙：服务范围为防火墙一侧的局域网

按实现方式划分：

  • 硬件防火墙：在专用硬件级别实现部分功能的防火墙；另一个部分功能基于软件实现，如：华为， 山石hillstone,天融信，启明星辰，绿盟，深信服, PaloAlto , fortinet, Cisco, Checkpoint， NetScreen(Juniper2004年40亿美元收购)等

  • 软件防火墙：运行于通用硬件平台之上的防火墙的应用软件，Windows 防火墙 ISA --------> Forefront

按网络协议划分：

  • 网络层防火墙：OSI模型下四层，又称为包过滤防火墙

  • 应用层防火墙/代理服务器：proxy 代理网关，OSI模型七层

包过滤防火墙

网络层对数据包进行选择，选择的依据是系统内设置的过滤逻辑，被称为访问控制列表（ACL），通过检查数据流中每个数据的源地址，目的地址，所用端口号和协议状态等因素，或他们的组合来确定是否 允许该数据包通过

优点：对用户来说透明，处理速度快且易于维护

缺点：无法检查应用层数据，如病毒等

应用层防火墙

应用层防火墙/代理服务型防火墙，也称为代理服务器（Proxy Server)。将所有跨越防火墙的网络通信链路分为两段，内外网用户的访问都是通过代理服务器上的“链接”来实现。

优点：在应用层对数据进行检查，比较安全

缺点：增加防火墙的负载

注意：现实生产环境中所使用的防火墙一般都是二者结合体，即先检查网络数据，通过之后再送到应用 层去检查

二. Linux防火墙的基本认识

1. netfilter

Linux 防火墙是由 Netfilter 组件提供的，Netfilter 工作在内核空间，集成在 linux 内核中

Netfilter 是 Linux 2.4.x 之后新一代的 Linux 防火墙机制，是 linux 内核的一个子系统。Netfilter 采用模块化设计，具有良好的可扩充性，提供扩展各种网络服务的结构化底层框架。Netfilter 与 IP 协议栈是无缝契合，并允许对数据报进行过滤、地址转换、处理等操作。

2.防火墙工具介绍

2.1 iptables

IPTABLES 是与最新的 3.5 版本 Linux 内核集成的 IP 信息包过滤系统。如果 Linux 系统连接到因特网或 LAN、服务器或连接 LAN 和因特网的代理服务器， 则该系统有利于在 Linux 系统上更好地控制 IP 信息包过滤和防火墙配置。

防火墙在做数据包过滤时决定时，有一套遵循和组成的规则，这些规则存储在专用的数据包过滤表中，而这些表集成在 Linux 内核中。在数据包过滤表中，规则被分组放在我们所谓的链（chain）中。而netfilter/iptables IP 数据包过滤系统是一款功能强大的工具，可用于添加、编辑和移除规则。由软件包 iptables 提供的命令行工具，工作在用户空间，用来编写规则，写好的规则被送往netfilter，告诉内核如何去处理信息包。

2.2 firewalld

从CentOS 7 版开始引入了新的前端管理工具

软件包：

firewalld

firewalld-config

管理工具：

firewall-cmd 命令行工具

firewall-config 图形工作

2.3 nftables

此软件是CentOS 8 新特性,Nftables 最初在法国巴黎的 Netfilter Workshop 2008 上发表，然后由长期的 netfilter 核心团队成员和项目负责人 Patrick McHardy 于2009年3月发布。它在2013年末合并到Linux内核中，自2014年以来已在内核3.13中可用。它重用了 netfilter 框架的许多部分，例如连接跟踪和NAT功能。它还保留了命名法和基本 iptables 设计的几个部分，例如表，链和规则。就像 iptables 一样，表充当链的容器，并且链包含单独的规则，这些规则可以执行操作，例如丢弃数据包，移至下一个规则或跳至新链。

从用户的角度来看，nftables 添加了一个名为 nft 的新工具，该工具替代了 iptables，arptables 和

ebtables 中的所有其他工具。

从体系结构的角度来看，它还替换了内核中处理数据包过滤规则集运行时评估的那些部分。

3. netfilter 和 iptables 的关系

netfilter 

  • 属于的“内核态”（Kernel Space， 又称为内核空间）的防火墙功能体系。
  • 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数据包过滤处理的规则集。

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。

两者之间关系：

iptable 和 netfilter 共同组成了一个防火墙系统，iptables 只是 Linux 防火墙的管理工具——命令行工具，或者也可以说是一个客户端的代理，netfilter 是安全框架，并且真正实现防火墙功能的是 netfilter，它是Linux内核中的一部分。这两部分共同组成了包过滤防火墙，并且是免费使用，可以实现完成封包过滤、封包重定向和网络地址转换（NAT）等功能。

4.iptables 中的四表五链

netfilter/iptables 后期简称为 iptables。iptables 是基于内核的防火墙，其中内置了 raw、mangle、 nat 和 filter 四个规则表。表中所有规则配置后，立即生效，不需要重启服务。

4.1 四表五链的关系

规则表的作用：容纳各种规则链

规则链的作用：容纳各种防火墙的规则

口诀：表中有链，链中有规则

4.2 iptables 中的四表

表名作用
raw跟踪数据包，确定是否对该数据包进行状态跟踪。包含两个规则链，OUTPUT、PREROUTING
mangle标记数据包，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
nat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（通信五元素）。包含三个规则链，OUTPUT、 PREROUTING、 POSTROUTING
filter负责过滤数据包，确定是否放行该数据包(过滤)。包含三个规则链，INPUT、 FORWARD、 OUTPUT

raw 和 mangle 表用的少

security 表：用于强制访问控制（MAC）网络规则，由Linux安全模块（如SELinux)实现 (了解)

4.3 iptables 中的五链

链名作用
INPUT处理入站数据包，匹配目标IP为本机的数据包。
OUTPUT处理出站数据包，一般不在此链上做配置。
FORWARD处理转发数据包，匹配流经本机的数据包。
PREROUTING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。
POSTROUTING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。

4.4 内核中数据包的传输过程

  1. 当一个数据包进入网卡时，数据包首先进入 PREROUTING 链，内核根据数据包目的IP判断是否需要转送出去

  2. 如果数据包是进入本机的，数据包就会沿着图向下移动，到达 INPUT 链。数据包到达 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，这些数据包经过OUTPUT 链，然后到达

  3. 如果数据包是要转发出去的，且内核允许转发，数据包就会向右移动，经过 FORWARD 链，然后到达 POSTROUTING 链输出

4.5 三种报文流向

流入本机：PREROUTING --> INPUT-->用户空间进程(访问我的服务)

流出本机：用户空间进程 -->OUTPUT--> POSTROUTING（穿过我）

转发：PREROUTING --> FORWARD --> POSTROUTING（分摊流量）

三. iptables 的操作

1.iptables 的安装

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

开启并查看状态

2. 基本语法

格式：

iptables  指定表  怎么在链中插入规则  指定链  规则  

iptables  [-t 表名]  管理选项  [链名]  [匹配条件]  [-j 控制类型]

#例如 
[root@localhost ~]#iptables -t filter -A INPUT  -s 192.168.44.30 -j DROP

注意事项：

  • 不指定表名时，默认指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
  • 控制类型使用大写字母，其余均为小写

总结：

常见的管理选项：

管理选项作用
-A在指定链末尾追加一条
-I（大写i）在指定链中插入一条新的，未指定序号默认作为第一条
-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清除链中所有规则
-L查看  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
--line-number查看规则时，显示规则的序号
-N新加自定义链
-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

常见的控制类型：

控制类型作用
ACCEPT允许数据包通过(默认)
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，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
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。LOG只是一种辅助动作，并没有真正处理数据包

通用匹配：

匹配的条件作用
-p指定要匹配的数据包的协议类型
-s指定要匹配的数据包的源IP地址
-d指定要匹配的数据包的目的IP地址
-i指定数据包进入本机的网络接口(入站网卡)
-o指定数据包离开本机做使用的网络接口（出站网卡）
--sport指定源端口号
--dport指定目的端口号

3.操作

3.1 查看 iptables 的规则

[root@localhost ~]#iptables -vnL

-L 与 -vn 一起使用时，L 要在最后面，否则会报错

[root@localhost ~]#iptables -vnL --line-numbers

#显示各条规则在链内的顺序号

3.2 指定表查看

[root@localhost ~]#iptables -t filter -vnL


[root@localhost ~]#iptables -t filter -vnL INPUT

3.3 删除规则

[root@localhost ~]#iptables -D INPUT 1
#指定链  并且指定链的序号


[root@localhost ~]#iptables -D INPUT -s 192.168.44.30 -j DROP 
#指定链  并且指定源地址


[root@localhost ~]#iptables -F     
#清除链中所有的规则

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

3.4 添加新的规则

[root@localhost ~]#iptables -I INPUT  -s 192.168.44.1 -j ACCEPT
#在INPUT链中插入一条新的，未指定序号，默认加在第一条

[root@localhost ~]#iptables -I INPUT 2  -s 192.168.44.3 -j ACCEPT 
#指定序号  加在第2条的位置

[root@localhost ~]#iptables -A INPUT   -s 192.168.44.4 -j ACCEPT 
#在INPUT链的末尾加上

[root@localhost ~]#iptables -A INPUT -s 192.168.44.0/24 -j REJECT 

#当我们输入这个，并敲下回车，出问题了
#拒绝192.168.44.0这个段接入

[root@localhost xyl]#iptables -I INPUT 2 -s 192.168.44.1 -j ACCEPT 

#在这条规则之前，允许本机接入，可以解决问题

小问题：

在拒绝所有之后，连自己也无法ping通，怎么办？

[root@localhost ~]#iptables -I INPUT 2 -i lo -j ACCEPT 
#-i 指定入站网卡 lo   回环网卡   接受

因为网卡是 global 全局模式

3.5 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。

[root@localhost ~]#iptables -P  INPUT ACCEPT
#指定默认规则  ACCEPT


[root@localhost ~]#iptables -A INPUT -s 192.168.44.1 -j ACCEPT 
#在 INPUT 链末尾加入自己


[root@localhost ~]#iptables -A INPUT -j DROP 
#在 INPUT 链末尾  拒绝所有，相当于白名单了


这样操作，相当于自己不在拒绝之外，相当于白名单，其他人需要进来需要添加进白名单

注意：

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。

3.6 修改、替换规则

规则：

iptables  -t 表名  -R 链名  编号  规则
[root@localhost ~]#iptables -R INPUT 3 -s 192.168.44.0/24 -j ACCEPT

3.7 自定义链

-N  自定义一条新的规则链
-E  重命名自定义链   ：引用计数不为0的自定义链，也就是被使用的自定义链，不能够被重命名，也不能被删除
-X  删除自定义的空的规则链

[root@localhost ~]#iptables -A xyl -p tcp --dport 8080 -j ACCEPT 


[root@localhost ~]#iptables -A INPUT -s 192.168.44.30 -j xyl


[root@localhost ~]#iptables -X xyl

注意：引用计数为0才可以删除

[root@localhost ~]#iptables -E xyl3  xyl
#重命名自定义链


3.8 通用匹配 

基本匹配条件：不需要加载模块，由 iptables/netfilter 提供

直接使用，不依赖于其他条件或扩展，包括网络协议、IP地址、网络接口等条件
协议匹配: -p协议名
地址匹配: -s 源地址、
         -d  目的地址
#可以是IP、网段、域名、空(任何地址)

接口匹配: -i 入站网卡、-o 出站网卡

测试：

3.9 隐含扩展

iptables 在使用-p选项指明了特定的协议时，无需再用-m选项指明扩展模块的扩展机制，不需要手动加载扩展模块

要求以特定的协议匹配作为前提，包括端口、TCP标记、ICMP类型等条件。

端口匹配: --sport 源端口、--dport 目的端口         #可以是个别端口、端口范围

注意: --sport和--dport 必须配合-p <协议类型>使用

 --sport port匹配报文源端口,可为端口连续范围
--dport port匹配报文目标端口,可为连续范围
--tcp-flags mask comp

 mask 需检查的标志位列表，用 , 分隔 

例如 SYN,ACK,FIN,RST
comp 在mask列表中必须为1的标志位列表，无指定则必须为0，用 , 分隔 tcp协议的扩展选项

--tcp-flags ALL ALL  
--tcp_flags ALL NONE
--sport 1000          匹配源端口是1000的数据包
--sport 1000:3000     匹配源端口是1000-3000的数据包
--sport :3000         匹配源端口是3000及以下的数据包
--sport 1000:         匹配源端口是1000及以上的数据包
注意: --sport和--dport 必须配合-p <协议类型>使用

端口可以使用的范围 0-65535
[root@localhost ~]#iptables -A INPUT -p tcp --sport 22:80 -j REJECT 

#22到80  全部被拒

[root@localhost ~]#iptables -I INPUT -i ens33 -p tcp ! --syn -j REJECT

#丢弃SYN请求包，放行其他包

小问题：如何做到禁止其它主机ping主机，而允许主机ping其他主机

类型匹配: 
--icmp-type ICMP类型
#可以是字符串、数字代码
"Echo- Request" (代码为8)表示请求
"Echo- Reply" (代码为0)表示回复
"Dest ination-Unreachable" (代码为3)表示目标不可达
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

禁止其他主机 ping主机

[root@localhost ~]#iptables -A INPUT  -s 192.168.44.30 -p icmp --icmp-type 8 -j REJECT 

[root@localhost ~]#iptables -A OUTPUT  -d 192.168.44.30 -p icmp --icmp-type 0 -j REJECT

3.10 显示扩展

显示扩展即必须使用-m选项指明要调用的扩展模块名称，需要手动加载扩展模块

① multiport扩展
[!] --source-ports,--sports port[,port|,port:port]...
#指定多个源端口 逗号隔开
[!] --destination-ports,--dports port[,port|,port:port]...
# 指定多个目标端口 逗号隔开
[!] --ports port[,port|,port:port]...
#多个源或目标端
[root@localhost ~]#iptables -A INPUT -s 192.168.44.30 -p tcp -m multiport --dport 22,80 -j REJECT

#阻止ip地址来自192.168.44.30 访问当前机器的tcp 22 80 端口

注意：

curl 需要先开启 httpd 服务

curl  文字版的浏览器

② iprange 扩展

指明连续的（但一般不是整个网络）ip地址范围

--src-range from[-to] 源IP地址范围
--dst-range from[-to] 目标IP地址范围

[root@localhost ~]#iptables -A INPUT  -m iprange --src-range 192.168.91.30-192.168.91.50 -j REJECT 

#指定源地址为 192.168.44.30-192.168.44.50   30 40 50 3个地址无法访问当前主机
③ mac 地址

mac 模块可以指明源MAC地址,，适用于：PREROUTING, FORWARD，INPUT chains

-m   mac    [!] --mac-source XX:XX:XX:XX:XX:XX

[root@localhost ~]#iptables -A INPUT -m mac --mac-source 00:0c:29:de:68:07 -j REJECT
④ string 字符串

对报文中的应用层数据做字符串模式匹配检测

--algo {bm|kmp} 字符串匹配检测算法
 bm：Boyer-Moore           算法
 kmp：Knuth-Pratt-Morris   算法

--from offset 开始查询的地方
--to offset   结束查询的地方


[!] --string pattern 要检测的字符串模式
[!] --hex-string pattern要检测字符串模式，16进制格式

可以看到页面内容

[root@localhost html]#iptables -A OUTPUT -p tcp --sport 80 -m string --algo bm --from 62 --string "pdd" -j REJECT 

#请求的包不带字符，回复的包带字符 所以需要OUTPUT   回复的包带 pdd 字符就不显示

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