Linux安全管理-Iptables原理及其應用
責編：admin ｜2015-02-11 11:04:08一、前言：
Iptables防火墻，其實說白了講，就是用于實現Linux下訪問控制的功能的，它分為硬件的或者軟件的防火墻兩種。無論是在哪個網絡中，防火墻工作的地方一定是在一 網絡的邊緣。而我們的任務就是需要去定義到底防火墻如何工作，這就是防火墻的策略，規則，以達到讓它對出入網絡的IP、數據進行檢測。
目前市面上比較常見的有3、4層的防火墻，叫網絡層的防火墻，還有7層的防火墻，其實是代理層的網關。
對于TCP/IP的七層模型來講，我們知道第三層是網絡層，三層的防火墻會在這層對源地址和目標地址進行檢測。但是對于七層的防火墻，不管你源端口或者 目標端口，源地址或者目標地址是什么，都將對你所有的東西進行檢查。所以，對于設計原理來講，七層防火墻更加安全，但是這卻帶來了效率更低。所以市面上通 常的防火墻方案，都是兩者結合的。而又由于我們都需要從防火墻所控制的這個口來訪問，所以防火墻的工作效率就成了用戶能夠訪問數據多少的一個最重要的控 制，配置的不好甚至有可能成為流量的瓶頸。
二、iptables 的歷史以及工作原理 ：
1.iptables的發展
iptables的前身叫ipfirewall （內核1.x時代），這是一個作者從freeBSD上移植過來的，能夠工作在內核當中的，對數據包進行檢測的一款簡易訪問控制工具。但是 ipfirewall工作功能極其有限(它需要將所有的規則都放進內核當中，這樣規則才能夠運行起來，而放進內核，這個做法一般是極其困難的)。當內核發 展到2.x系列的時候，軟件更名為ipchains，它可以定義多條規則，將他們串起來，共同發揮作用，而現在，它叫做iptables，可以將規則組成 一個列表，實現絕對詳細的訪問控制功能。
他們都是工作在用戶空間中，定義規則的工具，本身并不算是防火墻。它們定義的規則，可以讓在內核空間當中的netfilter來讀取，并且實現讓防火墻工作。而放入內核的地方必須要是特定的位置，必須是 tcp/ip的協議棧經過的地方。而這個tcp/ip協議棧必須經過的地方，可以實現讀取規則的地方就叫做 netfilter.(網絡過濾器)
作者一共在內核空間中選擇了5個位置，
1.內核空間中：從一個網絡接口進來，到另一個網絡接口去的
2.數據包從內核流入用戶空間的
3.數據包從用戶控件流出的
4.進入/離開本機的外網接口
5.進入/離開本機的內網接口
2.iptables的工作機制
從上面的發展我們知道了作者選擇了5個位置，來作為控制的地方，但是你有沒有發現，其實前三個位置已經基本上能將路徑徹底封鎖了，但是為什么已經在進出的口設置了關卡之后還要在內部卡呢？
由于數據包尚未進行路由決策，還不知道數據要走向哪里，所以在進出口是沒辦法實現數 據過濾的。所以要在內核空間里設置轉發的關卡，進入用戶空間的關卡，從用戶空間出去的關卡。那么，既然他們沒什么用，那我們為什么還要放置他們呢？因為我們在做NAT和DNAT的時候，目標地址轉換必須在路由之前轉換。所以我們必須在外網而后內網的接口處進行設置關卡。
這五個位置也被稱為五個鉤子函數（hook functions），也叫五個規則鏈。
1.PREROUTING (路由前)
2.INPUT (數據包流入口)
3.FORWARD (轉發管卡)
4.OUTPUT(數據包出口)
5.POSTROUTING（路由后）
這是NetFilter規定的五個規則鏈，任何一個數據包，只要經過本機，必將經過這五個鏈中的其中一個鏈。
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3.防火墻的策略
防火墻策略一般分為兩種，一種叫“通”策略，一種叫“堵”策略，通策略，默認門是關著的，必須要定義誰能進。堵策略則是，大門是洞開的，但是你必須有身份認證否則不能進。所以我們要定義，讓進來的進來，讓出去的出去，所以通，是要全通，而堵，則是要全堵。
當我們定義的策略的時候，要分別定義多條功能，其中：定義數據包中允許或者不允許的策略，filter過濾的功能，而定義地址轉換的功能的則是nat選項。為了讓這些功能交替工作，我們制定出了“表”這個定義，來定義、區分各種不同的工作功能和處理方式。
以下是四張規則表和五條規則鏈對應關系
wKioL1M2qzOjp8GqAAJHxwFS8vg066.jpg
我們修改報文原數據就是來修改TTL的。能夠實現將數據包的元數據拆開，在里面做標記/修改內容的。而防火墻標記，其實就是靠mangle來實現的。
iptables /netfilter（這款軟件）是工作在用戶空間的，它可以讓規則進行生效的，本身不是一種服務，而且規則是立即生效的。而我們iptables現在被做成了一個服務，可以進行啟動，停止的。啟動，則將規則直接生效，停止，則將規則撤銷。
iptables還支持自己定義鏈。但是自己定義的鏈，必須是跟某種特定的鏈關聯起來的。在一個關卡設定，指定當有數據的時候專門去找某個特定的鏈來處理，當那個鏈處理完之后，再返回。接著在特定的鏈中繼續檢查。
規則的次序非常關鍵，誰的規則越嚴格，應該放的越靠前，而檢查規則的時候，是按照從上往下的方式進行檢查的。
三、如何寫規則呢？
iptables定義規則的方式比較復雜
格式：iptables [-t table] COMMAND chain CRETIRIA -j ACTION
-t table ：3個filter nat mangle
COMMAND：定義如何對規則進行管理
chain：指定你接下來的規則到底是在哪個鏈上操作的，當定義策略的時候，是可以省略的
CRETIRIA：指定匹配標準
-j ACTION ：指定如何進行處理
比如：不允許172.16.0.0/24訪問本機的sshd服務：
1
[root@www ~]#iptables -t filter -A INPUT -s 172.16.0.0/16 -p udp –dport 53 -j DROP
當然你如過想拒絕的更徹底：
1
[root@www ~]#iptables -t filter -R INPUT 1 -s 172.16.0.0/16 -p udp –dport 53 -j REJECT
四、詳解COMMAND：
1.鏈管理命令（這都是立即生效的）
-P ：設置默認策略的（設定默認門是關著的還是開著的）
默認策略一般只有兩種
iptables -P INPUT (DROP|ACCEPT) 默認是關的/默認是開的
2.管理命令
iptables [-t table] {-A|-D} chain rule-specification
-A：append， 在指定鏈的最后新增附加一條規則
-D：Delete， 刪除一條規則
iptables [-t table] -N chain
創建一條自定義的規則鏈
iptables [-t table] -X [chain]
刪除一條自定義的規則鏈
iptables [-t table] -E old-chain-name new-chain-name
修改自義鏈名
iptables [-t table] -P chain target
為鏈指定默認策略，指定默認規則
iptables [-t table] {-F|-L|-Z} [chain [rulenum]] [options…]
-F： 清空鏈中的規則(規則有編號，在鏈中自上而下，從1開始)
-Z：清空鏈，及鏈中默認規則的計數器的
3.查看管理命令 “-L”
-n：以數字的方式顯示ip，它會將ip直接顯示出來，如果不加-n，則會將ip反向解析成主機名。
-v：顯示詳細信息
-vv
-vvv ：越多越詳細
-x：在計數器上顯示精確值，不做單位換算
–line-numbers ： 顯示規則的行號
pkts bytes target prot opt in out source destination
pkts： packets， 被本規則所匹配到的報文的個數；
bytes： 被本規則所匹配到的所有報文的大小之和，會執行單位換算；
target： 目標，即處理機制；
prot： 協議，一般為{TCP|UDP|ICMP}；
opt： 可選項
in： 數據包的流入接口；
out： 數據包的流出接口；
source： 源地址；
destination： 目標地址；
五、詳解匹配標準：
1.通用匹配：
-s：指定作為源地址匹配，這里不能指定主機名稱，必須是IP
IP | IP/MASK | 0.0.0.0/0.0.0.0
而且地址可以取反，加一個“！”表示除了哪個IP之外
-d：表示匹配目標地址
-p：用于匹配協議的（這里的協議通常有3種，TCP/UDP/ICMP）
-i eth0：從這塊網卡流入的數據
流入一般用在INPUT和PREROUTING上
-o eth0：從這塊網卡流出的數據
流出一般在OUTPUT和POSTROUTING上
2.擴展匹配
2.1隱含擴展：使用-p｛tcp|udp|icmp｝指定某特定協議后自動能夠對協議進行的擴展
-p tcp
–dport m[n] 匹配的目標端口，可以是連續的多個端口；
–sport m[n] 匹配的源端口，可以是連續的多個端口；
–tcp-flags TCP的標志位（SYN，ACK，FIN，PSH，RST，URG）
對于它，一般要跟兩個參數：
1.檢查的標志位
2.必須為1的標志位
–tcpflags syn，ack，fin，rst syn = –syn
表示檢查這4個位，這4個位中syn必須為1，其他的必須為0。
所以這個意思就是用于檢測三次握手的第一次包的。對于這種專門匹配第一包的SYN為1的包，還有一種簡寫方式，叫做–syn
-P udp(無flags為)
用法與-p tcp相同
–dport/–sport
-p icmp
–icmp-type：
echo-request(請求回顯)，一般用8 來表示
echo-reply （響應的數據包）一般用0來表示
2.2顯式擴展（-m）必須要明確指定的擴展擴展模塊
-m 擴展模塊名稱 –專用選項1 –專用選項2
multiport：一次指定多個(最多15個)port；[port，port：port]->用冒號分隔表示多個多個連續的
[！] –source-ports/–sports
[！] –destination-ports/–dports
例子：
iptables -I INPUT -d 172.16.100.7 -p tcp -m multiport –dports 22，80 -j ACCEPT
iptables -I OUTPUT -s 172.16.100.7 -p tcp -m multiport –sports 22，80 -j ACCEPT
iprange： ip地址范圍
[！] –src-range from[-to]
[！] –dst-range from[-to]
例子： iptables -A INPUT -d 172.16.100.7 -p tcp –dport 23 -m iprange –src-range 172.16.100.1-172.16.100.100 -j ACCEPT
iptables -A OUTPUT -s 172.16.100.7 -p tcp –sport 23 -m iprange –dst-range 172.16.100.1-172.16.100.100 -j ACCEPT
time： 指定時間范圍
–datestart YYYY[-MM[-DD[Thh[：mm[：ss]]]]]
–datestop YYYY[-MM[-DD[Thh[：mm[：ss]]]]]
–timestart hh：mm[：ss]
–timestop hh：mm[：ss]
[！] –weekdays day[，day…]
例子： iptables -A INPUT -d 172.16.100.7 -p tcp –dport 901 -m time –weekdays Mon，Tus，Wed，Thu，Fri –timestart 08：00：00 –time-stop 18：00：00 -j ACCEPT
iptables -A OUTPUT -s 172.16.100.7 -p tcp –sport 901 -j ACCEPT
string：字符串匹配
–algo {bm|kmp}：字符匹配查找時使用算法
–string "STRING"： 要查找的字符串
–hex-string “HEX-STRING”： 要查找的字符，先編碼成16進制格式
connlimit： 每IP對指定服務的最大并發連接數；
[！] –connlimit-above [n]
limit：報文速率控制
–limit #[/second|/minute|/hour|/day]
–limit-burst #峰值
state： 狀態匹配
ip_conntrack， nf_conntrack
–state
六、詳解-j ACTION：
常用的ACTION：
DROP：悄悄丟棄；一般我們多用DROP來隱藏我們的身份，以及隱藏我們的鏈表
REJECT：明示拒絕
ACCEPT：接受
DNAT：明確申明要做的是目的地地址轉換操作
SNAT：明確申明要做的是源地址轉換操作
MASQUERADE：源地址偽裝
REDIRECT：重定向：主要用于實現端口重定向
MARK：打防火墻標記的
RETURN：返回在自定義鏈執行完畢后使用返回，來返回原規則鏈。
練習題1：
只要是來自于172.16.0.0/16網段的都允許訪問我本機的172.16.100.1的SSHD服務
分析：首先肯定是在允許表中定義的。因為不需要做NAT 地址轉換之類的，然后查看我們SSHD服務，在22號端口上，處理機制是接受，對于這個表，需要有一來一回兩個規則，如果我們允許也好，拒絕也好，對于訪 問本機服務，我們最好是定義在INPUT鏈上，而OUTPUT再予以定義就好。(會話的初始端先定義)，所以加規則就是：
定義進來的
iptables -t filter -A INPUT -s 172.16.0.0/16 -d 172.16.100.1 -p tcp –dport 22 -j ACCEPT
定義出去的
iptables -t filter -A OUTPUT -s 172.16.100.1 -d 172.16.0.0/16 -p tcp –dport 22 -j ACCEPT
將默認策略改成DROP
iptables -P INPUT DROP
iptables -P OUTPUT DROP
iptables -P FORWARD DROP
七、狀態檢測：
是一種顯式擴展，用于檢測會話之間的連接關系的，有了檢測我們可以實現會話間功能的擴展
什么是狀態檢測？對于整個TCP協議來講，它是一個有連接的協議，三次握手中，第一次握手，我們就叫NEW連接，而從第二次握手以后的，ack都為1，這是正常的數據傳輸，和tcp的第二次第三次握手，叫做已建立的連接（ESTABLISHED），還有一種狀態，比較詭異的，比如：SYN=1 ACK=1 RST=1，對于這種我們無法識別的，我們都稱之為INVALID無法識別的。還有第四種，FTP這種古老的擁有的特征，每個端口都是獨立的，21號和20號端口都是一去一回，他們之間是有關系的，這種關系我們稱之為RELATED。
所以我們的狀態一共有四種：
NEW ->與任何連接無關的數據包；一般表示新發起的數據連接請求
ESTABLISHED ->響應請求或者已建立連接的數據包，一般表示服務器的正常響應數據
RELATED ->與連接有相關性的數據包；例如Ftp上傳和下載
INVALID ->錯誤、無法識別的連接
所以我們對于剛才的練習題，可以增加狀態檢測。比如進來的只允許狀態為NEW和ESTABLISHED的進來，出去只允許ESTABLISHED的狀態出去，這就可以將比較常見的反彈式木馬有很好的控制機制。
對于練習題的擴展：
進來的拒絕出去的允許，進來的只允許ESTABLISHED進來，出去只允許ESTABLISHED出去。默認規則都使用拒絕
改寫INPUT
iptables -R INPUT 2 -s 172.16.0.0/16 -d 172.16.100.1 -p tcp –dport 22 -m state –state NEW，ESTABLISHED -j ACCEPT
iptables -R OUTPUT 1 -m state –state ESTABLISHED -j ACCEPT
此時如果想再放行一個80端口如何放行呢？
iptables -A INPUT -d 172.16.100.1 -p tcp –dport 80 -m state –state NEW，ESTABLISHED -j ACCEPT
iptables -R INPUT 1 -d 172.16.100.1 -p udp –dport 53 -j ACCEPT
如何放行工作于被動模式下的FTP服務？
1、確保iptables加載ftp協議支持的模塊：ip_nat_ftp， ip_conntrack_ftp
編輯/etc/sysconfig/iptables-config文件，定義如下參數：
IPTABLES_MODULES="ip_nat_ftp ip_conntrack_ftp"
2、放行請求報文的RELATED和ESTABLISHED狀態，放行響應報文的ESTABLISHED狀態；
練習題2：
假如我們允許自己ping別人，但是別人ping自己ping不通如何實現呢？
分析：對于ping這個協議，進來的為8（ping），出去的為0(響應).我們為了達到目的，需要8出去，允許0進來
在出去的端口上：iptables -A OUTPUT -p icmp –icmp-type 8 -j ACCEPT
在進來的端口上：iptables -A INPUT -p icmp –icmp-type 0 -j ACCEPT
小擴展：對于127.0.0.1比較特殊，我們需要明確定義它
iptables -A INPUT -s 127.0.0.1 -d 127.0.0.1 -j ACCEPT
iptables -A OUTPUT -s 127.0.0.1 -d 127.0.0.1 -j ACCEPT
八、SNAT和DNAT的實現：
由于我們現在IP地址十分緊俏，已經分配完了，這就導致我們必須要進行地址轉換，來節約我們僅剩的一點IP資源。那么通過iptables如何實現NAT的地址轉換呢？
1.SNAT基于原地址的轉換
基于原地址的轉換一般用在我們的許多內網用戶通過一個外網的口上網的時候，這時我們將我們內網的地址轉換為一個外網的IP，我們就可以實現連接其他外網IP的功能。
所以我們在iptables中就要定義到底如何轉換：
定義的樣式：
比如我們現在要將所有192.168.10.0網段的IP在經過的時候全都轉換成172.16.100.1這個假設出來的外網地址：
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.10.0/24 -j SNAT –to-source 172.16.100.1
這樣，只要是來自本地網絡的試圖通過網卡訪問網絡的，都會被統統轉換成172.16.100.1這個IP.
那么，如果172.16.100.1不是固定的怎么辦？
我們都知道當我們使用聯通或者電信上網的時候，一般它都會在每次你開機的時候隨機生成一個外網的IP，意思就是外網地址是動態變換的。這時我們就要將外網 地址換成 MASQUERADE(動態偽裝)：它可以實現自動尋找到外網地址，而自動將其改為正確的外網地址。所以，我們就需要這樣設置：
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.10.0/24 -j MASQUERADE
這里要注意：地址偽裝并不適用于所有的地方。
2.DNAT目標地址轉換
對于目標地址轉換，數據流向是從外向內的，外面的是客戶端，里面的是服務器端
通過目標地址轉換，我們可以讓外面的ip通過我們對外的外網ip來訪問我們服務器不同的服務器，而我們的服務卻放在內網服務器的不同的服務器上。
如何做目標地址轉換呢？：
iptables -t nat -A PREROUTING -d 192.168.10.18 -p tcp –dport 80 -j DNAT –todestination 172.16.100.2
目標地址轉換要做在到達網卡之前進行轉換，所以要做在PREROUTING這個位置上
九、控制規則的存放以及開啟：
注意：你所定義的所有內容，當你重啟的時候都會失效，要想我們能夠生效，需要使用一個命令將它保存起來
1.service iptables save
它會保存在/etc/sysconfig/iptables這個文件中
2.iptables-save
iptables -save > /etc/sysconfig/iptables
3.iptables-restore
開機的時候，它會自動加載/etc/sysconfig/iptabels
如果開機不能加載或者沒有加載，而你想讓一個自己寫的配置文件（假設為iptables.2）手動生效的話：
iptables-restore < /etc/sysconfig/iptables.2 完成了將iptables中定義的規則手動生效
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