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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？

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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：

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