iptables+SNAT+DNAT

一、Linux包过滤防火墙概述

主要工作在网络层，针对IP数据包，体现在对包内的IP地址、端口、协议等信息的处理上

以下两种称呼都可以表示Linux防火墙

  • netfilter

        位于Linux内核中的包过滤功能体系

        成为Linux防火墙的“内核态”

        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

        位于/sbin/iptables，用来管理防火墙规则的工具

        成为Linux防火墙的“用户态”

        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

二、四表五链

规则表的作用：容纳各种规则链

规则链的作用：容纳各种防火墙规则

  • 四表

raw表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表修改数据包内容，用来做流量整形的，给数据包设置标记。包含五个规则链，INPUT、OUTPUT、FORWARD、PREROUTING、POSTROUTING
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
filter表负责过滤数据包，确定是否放行该数据包（过滤）。包含三个规则链，INPUT、FORWARD、OUTPUT

  • 规则表之间的顺序

        raw > mangle > nat > filter

  • 五链

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，匹配从本机发出的数据包
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

  • 规则链之间的顺序

        入站数据（来自外界的数据包，且目标地址是防火墙本机）：PREROUTING --> INPUT --> 本机的应用程序

        出站数据（从防火墙本机向外部地址发送的数据包）：本机的应用程序 --> OUTPUT --> POSTROUTING

        转发数据（需要经过防火墙转发的数据包）：PREROUTING --> FORWARD --> POSTROUTING

  • 规则链内的匹配顺序

        按顺序依次检查，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）

 ↓

三、iptables的安装

CentOS 7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

systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service

yum -y install iptables iptables-services
systemctl start iptables.service

四、iptables防火墙的配置方法

使用iptables 命令行
使用system-config-firewall

五、iptables 命令行配置方法

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

  • 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

        控制类型和链名使用大写字母，其余均为小写

  • 常用的控制类型

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，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
REDIRECT重定向改变目的端口，将接受的包转发至本机的不同端口
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

  • 常用的管理选项

-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
--line-numbers查看规则时，显示规则的序号

查看规则表
iptables -t 表名 -L -n -v --line-numbers [链名] 
                    -nvL

删除规则
iptables -t 表名 -D 链名 序号/内容
iptables -t 表名 -F [链名]              #如果不指定链名则删除清空所有链的规则

增加规则
iptables -t 表名 -A 链名 匹配条件 -j 控制类型
iptables -t 表名 -I 链名 序号 匹配条件 -j 控制类型

  • 重启服务器可初始化规则
修改规则
iptables -t 表名 -R 链名 序号 新规则内容
iptables -t 表名 -P 链名 ACCEPT/DROP/REJECT

生产环境中通常使用白名单方式设置规则  
iptables -t 表名 -A 链名 匹配条件 -j ACCEPT        #先配置需要放行的规则
....
iptables -t 表名 -A 链名 -j DROP  或  iptables -t 表名 -P 链名 DROP        #最后配置默认禁止所有的规则

六、规则的匹配

  • 通用匹配

        可直接使用，不依赖于其他条件的扩展，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）
接口匹配-i 入站网卡、-o 出站网卡

  • 隐含匹配

        需要使用 -p 指定协议作为前提

-p tcp/udp --dport 目的端口/端口范围
-p tcp/udp --sport 源端口/端口范围
-p icmp --icmp-type 8(请求)/0(回显)/3(目标不可达)
#注意：--sport 和 --dport 必须配合 -p <协议类型> 使用

#TCP标志位匹配：--tcp-flags TCP标志位
iptables -I INPUT -p tcp --dport 22 --tcp-flags SYN,ACK,FIN,RST,URG,PSH SYN -j REJECT
iptables -I OUTPUT -p tcp --dport 22 --tcp-flags SYN,ACK,FIN,RST,URG,PSH SYN,ACK -j REJECT
iptables -I INPUT -p tcp --dport 22 --tcp-flags SYN,ACK,FIN,RST,URG,PSH ACK -j REJECT
#tcp三次握手时的第一次握手放行 SYN 为 1 数据报文，拒绝其他包；第二次握手放行 SYN,ACK 为 1 数据报文，拒绝其他包

#ICMP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 回显
“Destination-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

  • 显式匹配

        要求以“-m 扩展模块”的形式明确指出类型，包括多端口、MAC地址、IP范围、数据包状态等条件

#多端口匹配：
-m multiport --sport 源端口列表
-m multiport --dport 目的端口列表

#IP范围匹配：
-m iprange --src-range 源IP范围
           --dst-range 目标地址范围

#MAC地址匹配：
-m mac --mac-source MAC地址

#状态匹配：
-m state --state 连接状态
常见的连接状态：
NEW ：主机连接目标主机，在目标主机上看到的第一个想要连接的包
ESTABLISHED ：主机已与目标主机进行通信，判断标准只要目标主机回应了第一个包，就进入该状态
RELATED ：主机已与目标主机进行通信，目标主机发起新的链接方式，一般与ESTABLISHED 配合使用
INVALID ：无效的封包，例如数据破损的封包状态

  • iptables规则修改后会立即生效，并不代表永久保存

  • 防火墙规则的备份和还原

iptables-save > /opt/ipt.txt        #导出（备份）所有表的规则
iptables-restore < /opt/ipt.txt        #导入（还原）规则
iptables-save > /etc/sysconfig/iptables        #将iptables规则文件保存在 /etc/sysconfig/iptables 中，iptables服务启动时会自动还原规则

七、SNAT策略概述

  • SNAT策略的典型应用环境

        局域网主机共享单个公网IP地址接入internet

  • SNAT策略的原理

        源地址转换，Source Network Address Translation

        修改数据包的源地址

八、SNAT的典型应用环境

  • 局域网共享上网

九、SNAT策略的工作原理

  • 未作SNAT转换时的情况

  • 进行SNAT转换后的情况

十、SNAT策略的应用

  • 前提条件

        局域网各主机正确设置IP地址/子网掩码

        局域网各主机正确设置默认网关地址

        Linux网关支持IP路由转发

        

  • 实现方法

        编写SNAT转换规则（转换地址源）

iptables -t nat -A POSTROUTNG（路由选择后在处理） -s 局域网段地址 -o 外网接口名称 -j SNAT --to-source 外网接口IP地址

  • 案例

准备4台虚拟机，两台作客户机，一台作网关，一台作外网服务器

均执行
systemctl stop firewalld
senteforce 0
  • 网关服务器

systemctl restart network

systemctl restart network

另一台客户端操作同

systemctl restart network

yum install -y httpd        #安装网站服务

systemctl start httpd

网关服务器

rpm -q tcpdump        #安装抓包工具tcpdump

tcpdump 协议  port 端口 [src/dst]  net 网段     -i 网卡  -s 0  -w XXX.cap
        tcp                       host 主机IP
	    udp
	    icmp
tcpdump tcp -i ens33 -t -s 0 -c 100 and port ! 22 and net 192.168.1.0/24 -w ./target.cap
tcpip icmp arp rarp 和 tcp、udp、icmp这些协议选项等都要放到第一个参数的位置，用来过滤数据包的类型
-i ens33 只抓经过接口ens33的包
-t不显示时间戳
-s 0抓取数据包时默认抓取长度为68字节。加上-s 0 后可以抓到完整的数据包
-c 100只抓取100个数据包
port ! 22不抓取端口是22的数据包
net
192.168.1.0/24		数据包的网络地址为192.168.1.0/24
-w ./target.cap保存成cap文件，方便用ethereal(即wireshark)分析
抓包结束之后
sz XXX.cap                #复制到物理机中某个目录并打开查看抓包结果

真实环境中目标地址为私网IP会导致路由异常

iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.80.0/24 -o ens33 -j SNAT --to 12.0.0.30
#执行上命令后再次tcpdump抓包

十一、共享动态IP地址上网

  • MASQUERADE——地址伪装

        适用于外网IP地址非固定的情况

        对于ADSL拨号连接，接口通常为ppp0、ppp1

        将SNAT规则改为MASQUERADE

十二、DNAT策略概述

  • DNAT策略的典型应用环境

        在internet中发布位于企业局域网内的服务器

  • DNAT策略的原理

        目标地址转换，Destination Network Address Translation

        修改数据包的目标地址

十三、DNAT策略的工作原理

  • 进行DNAT转换后的情况

十四、DNAT策略的应用

  • 前提条件

        局域网的Web服务器能够访问internet

        网关的外网IP有正确的DNS解析地址

        Linux网关支持IP路由转发

  • 实现方法

        编写DNAT转换规则

iptables -t nat -A PREROUTING（路由选择之前的处理） -i ens33 -d 外网接口IP地址 -p tcp --dport 发布的服务端口 -j --to-destination Web主机内网IP地址

  • 案例

准备4台虚拟机，两台作外网客户机，一台作网关，一台作内网服务器，前期操作同SNAT

修改虚拟机网卡配置到相应网络模式，按上图配置相应网卡，操作可参考SNAT

网关服务器

yum install -y bind

vim /etc/named.conf

vim /etc/named.rfc1912.zones

systemctl start named
systemctl enable named

客户机

网关服务器

客户机测试

重复SNAT抓包操作

  • 内网接口

  • 外网接口

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