08-防火墙iptables-01

防火墙iptables

防火墙的分类

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 --> ForefrontTMG

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
  • 按照功能分：包过滤型、状态检测型、代理性

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
  • 提示：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 

防火墙工具

iptables

  • 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
  • iptables防火墙属于包过滤型，工作在网络层，针对IP数据包，体现在对包内的IP地址和端口等信息的处理上（源IP、端口和目标IP、端口）。
rpm -qi iptables
iptables --version
yum -y install iptables-services
dnf -y install iptables-services

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

nftables

  • 此软件是CentOS 8 新特性，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
  • CentOS 8 支持三种防火墙服务
systemctl status iptables.service
systemctl status firewalld.service
systemctl status nftables.service

netfilter 五个勾子函数和报文流向

  • Netfilter在内核中选取五个位置放了五个hook(勾子) function(INPUT、OUTPUT、FORWARD、PREROUTING、POSTROUTING)
  • 这五个hook function向用户开放，用户可以通过一个命令工具（iptables）向其写入规则由信息过滤表（table）组成，包含控制IP包处理的规则集（rules），规则被分组放在链（chain）上

  • 提示：从 Linux kernel 4.2 版以后，Netfilter 在prerouting 前加了一个 ingress 勾子函数，使用这个新的入口挂钩来过滤来自第2层的流量，这个新挂钩比预路由要早，基本上是 tc 命令（流量控制工具）的替代品
  • 三种报文流向
    • 流入本机：PREROUTING --> INPUT-->用户空间进程
    • 流出本机：用户空间进程 -->OUTPUT--> POSTROUTING
    • 转发：PREROUTING --> FORWARD --> POSTROUTING
    • 注：(1)和(2)多用于主机型防火墙，(3)多用于网络型防火墙

iptables的组成

  • 参考资料：
    • https://www.cnblogs.com/shenxm/p/8459429.html
    • https://www.cnblogs.com/duanxin1/p/9848895.html
  • iptables由五个表table和五个链chain以及一些规则组成

五个表table：filter、nat、mangle、raw、security

  • filter：过滤规则表，根据预定义的规则过滤符合条件的数据包【常用，默认表】
  • nat：network address translation 地址转换规则表【常用】
  • mangle：修改数据标记位规则表，有ACK、SYN、FIN、RST、PSH、URG等标记。（不常用）
  • raw：关闭启用的连接跟踪机制，加快封包穿越防火墙速度（不常用）
  • security：用于强制访问控制（MAC）网络规则，由Linux安全模块（如SELinux）实现
  • 优先级由高到低的顺序为：security -->raw-->mangle-->nat-->filter

五个内置链chain:

  • INPUT、OUTPUT、FORWARD、PREROUTING、POSTROUTING
  • 链 chain：
    • 内置链：每个内置链对应于一个钩子函数
    • 自定义链：用于对内置链进行扩展或补充，可实现更灵活的规则组织管理机制；只有Hook钩子调用自定义链时，才生效

表和链对应关系

数据包过滤匹配流程

内核中数据包的传输过程

  • 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
  • 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发送数据包，这些数据包经过OUTPUT链，然后到达POSTROUTING链输出
  • 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

netfilter 完整流程

iptables 规则组成

  • 规则rule：根据规则的匹配条件尝试匹配报文，对匹配成功的报文根据规则定义的处理动作作出处理，
  • 规则在链接上的次序即为其检查时的生效次序
  • 匹配条件：默认为与条件，同时满足
  • 基本匹配：IP，端口，TCP的Flags（SYN,ACK等）
  • 扩展匹配：通过复杂高级功能匹配
  • 处理动作：称为target，跳转目标
    • 内建处理动作：ACCEPT,DROP,REJECT,SNAT,DNAT,MASQUERADE,MARK,LOG...
    • 自定义处理动作：自定义chain，利用分类管理复杂情形
  • 规则要添加在链上，才生效；添加在自定义链上不会自动生效，需要手动生效
  • 白名单:只有指定的特定主机可以访问,其它全拒绝
  • 黑名单:只有指定的特定主机拒绝访问,其它全允许,默认方式

iptables规则添加时考量点

  • 要实现哪种功能：判断添加在哪张表上
  • 报文流经的路径：判断添加在哪个链上
  • 报文的流向：判断源和目的
  • 匹配规则：业务需要

iptables规则格式

  • 数据包访问控制：ACCEPT、DROP、REJECT
  • 数据包改写：SNAT、DNAT
  • 信息记录：LOG
  • iptables [-t table] command chain [num] [-m matchname [per-match-options]] -j targetname [per-target-options] 
    • -t table：指定表：raw, mangle, nat, [filter]默认 
    • 链管理类
      -N：new, 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的自定义链不能够被重命名，也不能被删除
      -X：delete，删除自定义的空的规则链
      -P：Policy，设置默认策略；对filter表中的链而言，其默认策略有：ACCEPT：接受, DROP：丢弃 
    • 查看类：常用组合-vnL
      -L：list, 列出指定鏈上的所有规则，本选项须置后
      -n：numberic，以数字格式显示地址和端口号
      -v：verbose，详细信息
      -vv 更详细
      -x：exactly，显示计数器结果的精确值,而非单位转换后的易读值
      --line-numbers：显示规则的序号
      -S selected,以iptables-save 命令格式显示链上规则
    • 规则管理类
      -A：append，追加
      -I：insert, 插入，要指明插入至的规则编号，默认为第一条
      -D：delete，删除
        (1) 指明规则序号
        (2) 指明规则本身
      -R：replace，替换指定链上的指定规则编号
      -F：flush，清空指定的规则链
      -Z：zero，置零：iptables的每条规则都有两个计数器
      (1) 匹配到的报文的个数
      (2) 匹配到的所有报文的大小之和
    • 处理动作：-j targetname [per-target-options] 
      常用动作：ACCEPT、DROP
      扩展动作：
      REJECT：--reject-with:icmp-port-unreachable默认
      RETURN：返回调用链
      REDIRECT：端口重定向
      LOG：记录日志，dmesg
      MARK：做防火墙标记
      DNAT：目标地址转换
      SNAT：源地址转换
      MASQUERADE：地址伪装
      自定义链 

iptables 基本匹配条件

  • 基本匹配条件：无需加载模块，由iptables/netfilter自行提供 
-s, --source address[/mask][,...]：源IP地址或者不连续的IP地址
-d, --destination address[/mask][,...]：目标IP地址或者不连续的IP地址
-p, --protocol protocol：指定协议，可使用数字如0（all）
 protocol: tcp, udp, icmp, icmpv6, udplite,esp, ah, sctp, mh or“all“  
 参看：/etc/protocols
-i, --in-interface name：报文流入的接口；只能应用于数据报文流入环节，只应用于INPUT、
FORWARD、PREROUTING链
-o, --out-interface name：报文流出的接口；只能应用于数据报文流出的环节，只应用于
FORWARD、OUTPUT、POSTROUTING链

iptables 扩展匹配条件

  • 扩展匹配条件：需要加载扩展模块（/usr/lib64/xtables/*.so），方可生效
  • 扩展模块的查看帮助 ：man iptables-extensions
  • 扩展匹配条件：隐式扩展、显式扩展

隐式扩展

tcp 协议的扩展选项 

--source-port, --sport port[:port]：匹配报文源端口,可为端口连续范围
--destination-port,--dport port[: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

#范例
--tcp-flags SYN,ACK,FIN,RST SYN 表示要检查的标志位为SYN,ACK,FIN,RST四个，其中SYN必
须为1，余下的必须为0，第一次握手
--tcp-flags SYN,ACK,FIN,RST SYN,ACK 第二次握手
#错误包
--tcp-flags ALL ALL  
--tcp_flags ALL NONE
注：--syn：用于匹配第一次握手, 相当于：--tcp-flags SYN,ACK,FIN,RST SYN

udp 协议的扩展选项

--source-port, --sport port[:port]：匹配报文的源端口或端口范围
--destination-port,--dport port[:port]：匹配报文的目标端口或端口范围

icmp 协议的扩展选项

--icmp-type {type[/code]|typename}
 type/code
 0/0   echo-reply icmp应答
 8/0   echo-request icmp请求

显式扩展及相关模块

multiport扩展

  • 以离散方式定义多端口匹配,最多指定15个端口
#指定多个源端口
--source-ports,--sports port[,port|,port:port]...
# 指定多个目标端口
--destination-ports,--dports port[,port|,port:port]...
#多个源或目标端
--ports port[,port|,port:port]...

#范例
iptables -A INPUT -s 172.16.0.0/16 -d 172.16.100.10 -p tcp -m multiport --dports 20:22,80 -j ACCEPT
iptables -A INPUT -s 10.0.0.6 -p tcp -m multiport --dports 445,139 -j REJECT

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

#范例
iptables -A INPUT -d 172.16.1.100 -p tcp --dport 80 -m iprange --src-range 172.16.1.5-172.16.1.10 -j DROP

mac扩展

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

#范例
iptables -A INPUT -s 172.16.0.100 -m mac  --mac-source 00:50:56:12:34:56 -j ACCEPT
iptables -A INPUT -s 172.16.0.100 -j REJECT

string扩展

  • 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
 kmp：Knuth-Pratt-Morris
--from offset 开始偏移
--to offset   结束偏移
--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

#范例
iptables -A OUTPUT -p tcp --sport 80 -m string --algo bm --from 62  --string "google" -j REJECT

time扩展 

  • 根据将报文到达的时间与指定的时间范围进行匹配 
--datestart YYYY[-MM[-DD[Thh[:mm[:ss]]]]] 日期
--datestop YYYY[-MM[-DD[Thh[:mm[:ss]]]]]
--timestart hh:mm[:ss]       时间
--timestop hh:mm[:ss]
--monthdays day[,day...]   每个月的几号
--weekdays day[,day...]   星期几，1 – 7 分别表示星期一到星期日
--kerneltz：内核时区（当地时间），不建议使用，CentOS 7版本以上系统默认为 UTC
注意： centos6 不支持kerneltz ，--localtz指定本地时区(默认)

#范例
iptables -A INPUT -s 172.16.0.0/16 -d 172.16.100.10 -p tcp --dport 80 -m time --timestart 14:30 --timestop 18:30 --weekdays Sat,Sun --kerneltz -j DROP

 connlimit扩展

  • 根据每客户端IP做并发连接数数量匹配，可防止Dos(Denial of Service，拒绝服务)攻击
--connlimit-upto N #连接的数量小于等于N时匹配
--connlimit-above N #连接的数量大于N时匹配

#范例
iptables -A INPUT -d 172.16.100.10 -p tcp --dport 22 -m connlimit --connlimit-above 2 -j REJECT

limit扩展 

  • 基于收发报文的速率做匹配 , 令牌桶过滤器
--limit-burst number #前多少个包不限制
--limit #[/second|/minute|/hour|/day]

#范例
iptables -I INPUT -d 172.16.100.10 -p icmp --icmp-type 8 -m limit --limit 10/minute --limit-burst 5 -j ACCEPT
iptables -I INPUT 2 -p icmp -j REJECT
iptables -A INPUT -p icmp -m limit --limit-burst 10 --limit 20/minute -j ACCEPT
iptables -A INPUT -p icmp -j REJECT

state扩展

  • state 扩展模块，可以根据”连接追踪机制“去检查连接的状态，较耗资源
  • conntrack机制：追踪本机上的请求和响应之间的关系
  • 状态类型：
    NEW：新发出请求；连接追踪信息库中不存在此连接的相关信息条目，因此，将其识别为第一次发出的请求
    ESTABLISHED：NEW状态之后，连接追踪信息库中为其建立的条目失效之前期间内所进行的通信状态
    RELATED：新发起的但与已有连接相关联的连接，如：ftp协议中的数据连接与命令连接之间的关系
    INVALID：无效的连接，如flag标记不正确
    UNTRACKED：未进行追踪的连接，如：raw表中关闭追踪
cat /proc/net/nf_conntrack
cat /proc/sys/net/netfilter/nf_conntrack_max
cat /proc/sys/net/nf_conntrack_max
cat /proc/sys/net/netfilter/nf_conntrack_count
  • 说明：
    • 连接跟踪，需要加载模块： modprobe nf_conntrack_ipv4
    • 当服务器连接多于最大连接数时dmesg 可以观察到 ：kernel: ip_conntrack: table full, dropping packet错误,并且导致建立TCP连接很慢。
    • 各种状态的超时后，链接会从表中删除 
  • 面试：
    • 连接过多的解决方法两个
(1) 加大nf_conntrack_max 值
vi /etc/sysctl.conf
net.nf_conntrack_max = 393216
net.netfilter.nf_conntrack_max = 393216

(2) 降低 nf_conntrack timeout时间
vi /etc/sysctl.conf
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_established = 300
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_time_wait = 120
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_close_wait = 60
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_fin_wait = 120
iptables -t nat -L -n

案例：开放被动模式的ftp服务

(1) 装载ftp连接追踪的专用模块：
跟踪模块路径： /lib/modules/kernelversion/kernel/net/netfilter
vim /etc/sysconfig/iptables-config 
IPTABLES_MODULES=“nf_conntrack_ftp"
modprobe nf_conntrack_ftp

(2) 放行请求报文：
命令连接：NEW, ESTABLISHED
数据连接：RELATED, ESTABLISHED
iptables -I INPUT -d LocalIP -p tcp -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT 
iptables -A INPUT -d LocalIP -p tcp --dport 21 -m state --state NEW -j ACCEPT

 (3) 放行响应报文：
iptables -I OUTPUT -s LocalIP -p tcp -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT
iptables -P INPUT DROP
iptables -P OUTPUT DROP
iptables -vnL

Target

  • target包括以下类型
自定义链, ACCEPT， DROP， REJECT，RETURN,LOG，SNAT，DNAT，REDIRECT，MASQUERADE
LOG：非中断target,本身不拒绝和允许,放在拒绝和允许规则前，并将日志记录在/var/log/messages系
统日志中
--log-level level   级别： debug，info，notice, warning, error, crit, alert,emerg
--log-prefix prefix 日志前缀，用于区别不同的日志，最多29个字符

#范例
iptables -I INPUT -s 10.0.0.0/24 -p tcp -m multiport --dports 80,21,22,23 -m state --state NEW -j LOG --log-prefix "new connections: " 
iptables -R INPUT 2 -p tcp --dport 21 -m state --state NEW -j LOG --log-prefix "ftp new link: "
tail -f /var/log/messages

规则优化最佳实践

1. 安全放行所有入站和出站的状态为ESTABLISHED状态连接,建议放在第一条，效率更高
2. 谨慎放行入站的新请求
3. 有特殊目的限制访问功能，要在放行规则之前加以拒绝
4. 同类规则（访问同一应用，比如：http ），匹配范围小的放在前面，用于特殊处理
5. 不同类的规则（访问不同应用，一个是http，另一个是mysql ），匹配范围大的放在前面，效率更高
-s 10.0.0.6 -p tcp --dport 3306 -j REJECT
-s 172.16.0.0/16 -p tcp --dport 80 -j REJECT
6. 应该将那些可由一条规则能够描述的多个规则合并为一条,减少规则数量,提高检查效率
7. 设置默认策略，建议白名单（只放行特定连接）
  • iptables -P，不建议，容易出现“自杀现象” 
  • 规则的最后定义规则做为默认策略，推荐使用，放在最后一条

iptables规则保存

  • 使用iptables命令定义的规则，手动删除之前，其生效期限为kernel存活期限

持久保存规则：

CentOS 7,8
iptables-save > /PATH/TO/SOME_RULES_FILE
CentOS 6
#将规则覆盖保存至/etc/sysconfig/iptables文件中
service iptables save

加载规则

#CentOS 7,8
iptables-restore < /PATH/FROM/SOME_RULES_FILE
#iptables-restore选项
-n, --noflush：不清除原有规则
-t, --test：仅分析生成规则集，但不提交

CentOS 6：
#会自动从/etc/sysconfig/iptables 重新载入规则
service iptables  restart

开机自动重载规则

1、用脚本保存各个iptables命令；让此脚本开机后自动运行
/etc/rc.d/rc.local文件中添加脚本路径 /PATH/TO/SOME_SCRIPT_FILE
2、用规则文件保存各个规则，开机时自动载入此规则文件中的规则，在/etc/rc.d/rc.local文件添加
iptables-restore < /PATH/FROM/IPTABLES_RULES_FILE
3、定义Unit File, CentOS 7，8 可以安装 iptables-services 实现iptables.service

#范例：CentOS 7，8 使用 iptables-services
yum -y install iptables-services
cp /etc/sysconfig/iptables{,.bak}
#保存现在的规则到文件中方法1
/usr/libexec/iptables/iptables.init save
#保存现在的规则到文件中方法2
iptables-save > /etc/sysconfig/iptables
#开机启动
systemctl enable iptables.service    
systemctl mask firewalld.service nftables.service
posted @ 2022-05-27 15:30  西瓜的春天  阅读(114)  评论(0)    收藏  举报