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Linux防火墙配置(一)

时间:2019/5/23 9:09:49

随着Internet规模的迅速扩大,安全问题也越来越重要,而构建防火墙是保护系统免受侵害的最基本的一种手段。虽然防火墙并不能保证系统绝对的安全,但由于它简单易行、工作可靠、适应性强,还是得到了广泛的应用。本章主要介绍与Linux系统紧密集成的iptables防火墙的工作原理、命令格式,以及一些应用实例。

9.1 iptables防火墙介绍

netfilter/iptables是Linux系统提供的一个非常优秀的防火墙工具,它完全免费、功能强大、使用灵活、占用系统资源少,可以对经过的数据进行非常细致的控制。本节首先介绍有关iptables防火墙的基本知识,包括netfilter框架、iptables防火墙结构与原理、iptables命令格式等内容。

9.1.1 netfilter框架

Linux内核包含了一个强大的网络子系统,名为netfilter,它可以为iptables内核防火墙模块提供有状态或无状态的包过滤服务,如NAT、IP伪装等,也可以因高级路由或连接状态管理的需要而修改IP头信息。netfilter位于Linux网络层和防火墙内核模块之间,

虽然防火墙模块构建在Linux内核,并且要对流经IP层的数据包进行处理,但它并没有改变IP协议栈的代码,而是通过netfilter模块将防火墙的功能引入IP层,从而实现防火墙代码和IP协议栈代码的完全分离。netfilter模块的结构如图9-2所示。


对IPv4协议来说,netfilter在IP数据包处理流程的5个关键位置定义了5个钩子(hook)函数。当数据包流经这些关键位置时,相应的钩子函数就被调用。从图9-2中可以看到,数据包从左边进入IP协议栈,进行IP校验以后,数据包被第一个钩子函数PRE_ROUTING处理,然后就进入路由模块,由其决定该数据包是转发出去还是送给本机。

若该数据包是送给本机的,则要经过钩子函数LOCAL_IN处理后传递给本机的上层协议;若该数据包应该被转发,则它将被钩子函数FORWARD处理,然后还要经钩子函数POST_ROUTING处理后才能传输到网络。本机进程产生的数据包要先经过钩子函数LOCAL_OUT处理后,再进行路由选择处理,然后经过钩子函数POST_ROUTING处理后再发送到网络。

%说明:内核模块可以将自己的函数注册到钩子函数中,每当有数据包经过该钩子点时,钩子函数就会按照优先级依次调用这些注册的函数,从而可以使其他内核模块参与对数据包的处理。这些处理可以是包过滤、NAT以及用户自定义的一些功能。

9.1.2 iptables防火墙内核模块

netfilter框架为内核模块参与IP层数据包处理提供了很大的方便,内核的防火墙模块正是通过把自己的函数注册到netfilter的钩子函数这种方式介入了对数据包的处理。这些函数的功能非常强大,按照功能来分的话主要有4种,包括连接跟踪、数据包过滤、网络地址转换(NAT)和对数据包进行修改。其中,NAT还分为SNAT和DNAT,分别表示源网络地址转换和目的网络地址转换,内核防火墙模块函数的具体分布情况如图9-3所示。

防火墙模块在netfilter的LOCAL_IN、FORWARD和LOCAL_OUT 3个位置分别注册了数据包过滤函数,数据包经过这些位置时,防火墙模块要对数据包进行过滤。这三个位置也称为三条链,名称分别为INPUT、FORWARD和OUTPUT,它们共同组成了一张过滤表,每条链可以包含各种规则,每一条规则都包含0个或多个匹配以及一个动作。当数据包满足所有的匹配时,则过滤函数将执行设定的动作,以便对数据包进行过滤的。


注意:这些规则的次序是很重要的,过滤函数对数据包执行了某一规则动作后,对数据包的处理即告结束,即使这个数据包还满足后面其他规则的所有匹配,也不会执行那些规则所设定的动作。

从图9-3中可以看出,除了过滤表以外,在PRE_ROUTING、LOCAL_OUT和POST_ ROUTING 3个位置各有一条有关NAT的链,名称分别为PREROUTING、OUTPUT和POSTROUTING,它们组成了NAT表。NAT链里面也可以包含各种规则,它指出了如何对数据包的地址进行转换。

此外,5个钩子函数位置的mangle链还组成了一张mangle表,这个表的主要功能是根据规则修改数据包的一些标志位,例如TTL、TOS等,也可以在内核空间为数据包设置一些标志。防火墙内的其他规则或程序(如tc等)可以利用这种标志对数据包进行过滤或高级路由。

以上介绍的是iptables防火墙的内部结构,Linux系统还提供了iptables防火墙的用户接口,它可以在上述各张表所包含的链中添加规则,或者修改、删除规则,从而可以根据需要构建自己的防火墙。具体来说,用户是通过输入iptables命令来实现上述功能的。

9.1.3 iptables命令格式

在RHEL 5中,iptables命令由iptables-1.3.5-1.2.1软件包提供,默认时,系统已经安装了该软件包,因此,用户可以直接输入iptables命令对防火墙中的规则进行管理。iptables命令相当复杂,具体格式如下所示。

iptables [-t 表名] <命令> [链名] [规则号] [规则] [-j 目标]

-t选项用于指定所使用的表,iptables防火墙默认有filter、nat和mangle 3张表,也可以是用户自定义的表。表中包含了分布在各个位置的链,iptables命令所管理的规则就是         存在于各种链中的。该选项不是必需的,如果未指定一个具体的表,则默认使用的是          filter表。

命令选项是必须要有的,它告诉iptables要做什么事情,是添加规则、修改规则还是删除规则。有些命令选项后面要指定具体的链名称,而有些可以省略,此时,是对所有的链进行操作。还有一些命令要指定规则号。具体的命令选项名称及其与后续选项的搭配形式如下所示。

示例1:

-A <链名> <规则>

功能:在指定链的末尾添加一条或多条规则。

示例2:

-D <链名> <规则>

-D <链名> <规则号>

功能:从指定的链中删除一条或多条规则。可以按照规则的序号进行删除,也可以删除满足匹配条件的规则。

示例3:

-R <链名> <规则号> <规则>

功能:在指定的链中用新的规则置换掉某一规则号的旧规则。

示例4:

-I <链名> [规则号] <规则>

功能:在给出的规则序号前插入一条或多条规则,如果没有指定规则号,则默认是1。

示例5:

-L [链名]

功能:列出指定链中的所有规则,如果没有指定链,则所有链中的规则都将被列出。

示例6:

-F [链名]

功能:删除指定链中的所有规则,如果没有指定链,则所有链中的规则都将被删除。

示例7:

-N <链名>

功能:建立一个新的用户自定义链。

示例8:

-X [链名]

功能:删除指定的用户自定义链,这个链必须没有被引用,而且里面也不包含任何规则。如果没有给出链名,这条命令将试着删除每个非内建的链。

示例9:

-P <链名> <目标>

功能:为指定的链设置规则的默认目标,当一个数据包与所有的规则都不匹配时,将采用这个默认的目标动作。

示例10:

-E <旧链名> <新链名>

功能:重新命名链名,对链的功能没有影响。

以上是有关iptables命令格式中有关命令选项部分的解释。iptables命令格式中的规则部分由很多选项构成,主要指定一些IP数据包的特征。例如,上一层的协议名称、源IP地址、目的IP地址、进出的网络接口名称等,下面列出构成规则的常见选项。

   ● -p<协议类型>:指定上一层协议,可以是icmp、tcp、udp和all。

   ● -s:指定源IP地址或子网。

   ● -d:指定目的IP地址或子网。

   ● -i<网络接口>:指定数据包进入的网络接口名称。

   ● -o<网络接口>:指定数据包出去的网络接口名称。

%注意:上述选项可以进行组合,每一种选项后面的参数前可以加“!”,表示取反。

对于-p选项来说,确定了协议名称后,还可以有进一步的子选项,以指定更细的数据包特征。常见的子选项如下所示。

   ● -p tcp --sport:指定TCP数据包的源端口。

   ● -p tcp --dport:指定TCP数据包的目的端口。

   ● -p tcp --syn:具有SYN标志的TCP数据包,该数据包要发起一个新的TCP连接。

   ● -p udp --sport:指定UDP数据包的源端口。

   ● -p udp --dport:指定UDP数据包的目的端口。

   ● -p icmp --icmp-type:指定icmp数据包的类型,可以是echo-reply、echo-request等。

上述选项中,port可以是单个端口号,也可以是以port1:port2表示的端口范围。每一选项后的参数可以加“!”,表示取反。

上面介绍的这些规则选项都是iptables内置的,iptables软件包还提供了一套扩展的规则选项。使用时需要通过-m选项指定模块的名称,再使用该模块提供的选项。下面列出几个模块名称和其中的选项,大部分的选项也可以通过“!”取反。

-m multiport --sports

功能:指定数据包的多个源端口,也可以以port1:port2的形式指定一个端口范围。

-m multiport --dports

功能:指定数据包的多个目的端口,也可以以port1:port2的形式指定一个端口范围。

-m multiport --ports

功能:指定数据包的多个端口,包括源端口和目的端口,也可以以port1:port2的形式指定一个端口范围。

-m state --state

功能:指定满足某一种状态的数据包,state可以是INVALID、ESTABLISHED、NEW和RELATED等,也可以是它们的组合,用“,”分隔。

-m connlimit --connlimit-above

功能:用于限制客户端到一台主机的TCP并发连接总数,n是一个数值。

-m mac --mac-source

功能:指定数据包的源MAC地址,address是xx:xx:xx:xx:xx:xx形式的48位数。

-m选项可以提供的模块名和子选项内容非常多,为iptables提供了非常强大、细致的功能,所有的模块名和子选项可以通过“man iptables”命令查看iptables命令的手册页        获得。

最后,iptables命令中的-j选项可以对满足规则的数据包执行指定的操作,其后的“目标”可以是以下内容。

   ● -j ACCEPT:将与规则匹配的数据包放行,并且该数据包将不再与其他规则匹配,而是跳向下一条链继续处理。

   ● -j REJECT:拒绝所匹配的数据包,并向该数据包的发送者回复一个ICMP错误通知。该处理动作完成后,数据包将不再与其他规则匹配,而且也不跳向下一条链。

   ● -j DROP:丢弃所匹配的数据包,不回复错误通知。该处理动作完成后,数据包将不再与其他规则匹配,而且也不跳向下一条链。

   ● -j REDIRECT:将匹配的数据包重定向到另一个位置,该动作完成后,会继续与其他规则进行匹配。

   ● -j LOG:将与规则匹配的数据包的相关信息记录在日志(/var/log/message)中,并继续与其他规则匹配。

   ● -j <规则链名称>:数据包将会传递到另一规则链,并与该链中的规则进行匹配。