防火墙及netfilter基础

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firewall

工作于主机或网络的边缘，对于进出的报文根据事先定义的规则作检查，对能够被规则匹配的报文作出相应处理的组件。

可分为主机防火墙和网络防火墙

可以是软件,也可以是硬件,专业的硬件防火墙：checkpoint, netscreen

 

iptables：规则管理工具,是工作于用户空间的程序，可自动检查语法错误；

netfilter: 网络过滤器,是工作于内核空间TCP/IP网络协议栈上的框架；

 

IDS：Intrusion Detecting System，即***检测系统

NIDS：网络***检测系统

HIDS：主机***检测系统

 

IPS: Intrusion Protec System，即***防御系统

 

HoneyPot: 蜜罐

 

Iptables

 

发展历程

ipfw -->ipchains-->iptables/netfilter

 

Linux本无防火墙系统，参考OpenBSD移植而来，取名ipfw；后发现firewall的防护功能依赖于众多串在一起的规则链来实现，故改名ipchains；再后来规则被规划的越来越详细，防护功能依赖于多条链结合来实现，最终定名iptables/netfilter

 

路由发生的时刻：

报文进入本机后：

判断目标地址

报文离开本机之前：

判断经由哪个接口发出；

 

报文流向经由的位置：

到本内部：prerouting, input

由本机发出：output, postrouting

由本机转发：prerouting, forward, postrouing

 

规则的组成部分：

报文的匹配条件, 匹配之后如何处理

 

匹配条件：基本匹配条件、扩展匹配条件

如何处理：内建处理机制、自定义处理机制（自定义的链）

 

注意：报文不可能经由自定义链，自定义链只有在内置链上被引用才能生效（即做为自定义目标）

 

netfilter规则的功能：

filter：过滤

NAT Server（Network Address Translation）：地址转换

mangle：修改报文首部中的某些信息

raw：关闭nat表上启用的连接追踪功能

 

以上即iptables的四表

 

hooks function（钩子函数）

prerouting:

进入本机后路由功能发生前

①：raw，mangle，nat

input：

到达本机内部

②：mangle，filter

output:

由本机发出

③：raw，mangle，nat，filter

forward:

由本机转发

④：mangle，filter

postrouting：

路由功能发生后，即将离开本机前

⑤：mangle，nat

 

以上即iptables的五链（CHAIN），组合起来即构成内核中专门用于实现报文检查功能的框架--netfilter

各钩子存有众多规则，按功能存放，具有相同功能的规则集中存放，而不同功能的规则单独存放，报文到达后会按照功能的优先级按次序依次检查，由此组成iptables的表。

 

各功能实现位置：

filter：input, forward, output

nat：prerouting（修改目标主机地址）, output, postrouting（修改源主机地址）

mangle：prerouting, input, forward, output, postrouting

raw：prerouting, output，nat的补充功能，只能发生在nat的前半段

 

功能的优先级：

由高而低：raw --> mangle --> nat --> filter

 

数据包过滤匹配流程示意图

 

添加规则时的考量点：

(1) 要实现的功能：判断添加在哪个表上；

(2) 报文流向及经由路径：判断添加在哪个链上；

 

链上的规则次序即为检查次序，因此有一定的法则

(1) 同类规则，匹配范围小的放上面；

(2) 不同类规则，匹配报文几率较大的放上面；

(3) 应该设置默认策略；

iptables基本用法

iptables命令

生成规则，送往netfilter；

规则通过内核接口直接送至内核；立即生效,但不会永久有效；

要想永久有效需保存至配置文件，且此配置文件需开机自动加载或由用户手动加载

 

语法格式

iptables[-t TABLE] SUBCOMMAND CHAIN CRETERIA -j TARGET

 

常用选项

-t TABLE：指明要操作的表，省略时默认为filter, 共有filter, nat, mangle, raw四个表可用；

SUBCOMMAND：子命令

CHAIN：指明要操作的链

CRETERIA：指明匹配条件

-j TARGET：指明处理动作

 

SUBCOMMAND（子命令）

 

对链的操作

-F：flush，清空指定表的指定链上所有规则，省略链名时，清空默认表中所有链的所有规则；

 

-N：new, 新建一个用户自定义的链，自定义链只能作为默认链上的跳转对象，即在默认链上通过引用来生效自定义链；

 

-X：drop，删除用户自定义的空链，内置链无法删除；

 

-Z：zero，将规则的计数器置0；每个链上的每条规则都有两个计数器，一个记录被当前规则所匹配到的报文个数，另一个记录被当前规则所匹配到的报文大小之和；

 

-P：policy，设置链的默认处理机制，当所有链都无法匹配，或能匹配到但无法做出有效处理机制时，默认处理机制即生效；

filter表的可用策略：ACCEPT、DROP、REJECT

 

-E：rename，重命名自定义链；

 

注意：被引用中的链，无法删除和改名

 

对链上规则的操作

-A：append，在链尾追加一条规则；

-I：insert，在指定位置插入一条规则；

-D：delete，删除指定的规则；                

-R：replace，替换指定的规则；

 

查看操作

-L：list，列出指定链上的所有规则；

-n:numeric，以数字格式显示地址和端口号，即不反解；

-v:verbose，详细格式，显示规则的详细信息，包括规则计数器等；

--line-numbers:显示规则编号；

-x:exactly，显示计数器的精确值，即不做单位换算；

pktsbytes target     prot opt in     out    source      destination

pkts:被本规则所匹配到的报文个数；

bytes：被本规则所匹配到的所有报文的大小之和；

target: 处理目标 （目标可以为用户自定义的链）；

prot: 协议 {tcp, udp, icmp}；

opt:可选项；

in:数据包流入接口；

out:数据包流出接口；

source:源地址；

destination:目标地址；

 

CRETERIA（匹配条件）

检查IP首部，检查TCP、UDP或ICMP首部；

基于扩展机制，也可以进行额外的检查，如做连接追踪等；

可同时指定多个匹配条件，此时指定的所有条件要都满足才能被匹配到；

 

通用匹配

-s, --src, --source  IP|Network：检查报文源IP地址；

-d, --dst,--destination：检查报文目标IP地址；

-p,--protocol：检查报文中的协议，即ip首部中的protocols所标识的协议（tcp、udp、icmp三者之一）；

-i,--in-interface：检查报文的流入接口；通常只用于PREROUTING, INPUT,FORWARD链上的规则；

-o,--out-interface：检查报文的流出接口；通常只用于FORWARD,  OUTPUT, POSTROUTING链上的规则；

 

注意：可以取反，在选项前加“！”

 

扩展匹配

使用iptables的模块实现扩展性检查机制

隐式扩展

如果在通用匹配上使用-p选项指明了协议的话，[-m模块名称]可省略

tcp

--dport：目标端口

--sport：源端口

--tcp-flags LIST1 LIST2

LIST1：要检查的标识位

LIST2：在LIST1中出现过的，且必须为1标记位，而余下的则必须为0

示例：“--tcp-flags syn,ack,fin,rst  syn”：表示只检查4个标识位syn,ack,fin,rst，且syn必须=0，而ack,fin,rst必须=1

--syn：用于匹配tcp会话三次握手的第一次

 

udp

--dport

--sport

 

icmp

--icmp-type

8：echo request(ping请求)

0：echo reply(ping响应)

 

示例:配置本机的DNS服务，并放行之；默认策略为drop

注意:规则1和2只能放行外机指向本机做解析,若无规则3和4,本机自己请求的解析将无法被放行

  

显式扩展

必须指明使用的扩展机制

格式：-m模块名称，每个模块会引入新的匹配机制

查询可用的模块命令

rpm -ql iptables

小写字母，以“.so”结尾

 

multiport扩展：

以离散定义多端口匹配；最多指定15个端口；

 

专用选项：

--source-ports,--sports PORT[,PORT,...]

--destination-ports,--dports PORT[,PORT,...]

--portsPORT[,PORT,...]

 

示例：

# iptables -I INPUT 1 -d 172.16.100.11 -ptcp -m multiport --dports 22,80,443 -j ACCEPT

# iptables -I OUTPUT 1 -s 172.16.100.11 -ptcp -m multiport --sports 22,80,443 -j ACCEPT

 

iprange扩展：

指定连续的ip地址范围；在匹配非整个网络地址时使用；

 

专用选项：

[!]--src-range IP[-IP]

[!]--dst-range IP[-IP]

 

示例：

# iptables -A INPUT -d 172.16.100.11 -p tcp--dport 23 -m iprange --src-range 172.16.100.1-172.16.100.100 -j ACCEPT

# iptables -A OUTPUT -s 172.16.100.11 -p tcp--sport 23 -m iprange --dst-range 172.16.100.1-172.16.100.100 -j ACCEPT

 

string扩展：

检查报文中出现的字符串，与给定的字符串作匹配；

 

字符串匹配检查算法：

kmp,bm

 

专用选项：

--algo{kmp|bm}

--string"STRING"

--hex-string "HEX_STRING"：HEX_STRING为编码成16进制格式的字串；

 

示例：

# iptables -I OUTPUT 1 -s 172.16.100.11 -ptcp --sport 80 -m string --string "sex" --algo kmp -j REJECT

 

time扩展：

基于时间区间做访问控制

 

专用选项：

--datestartYYYY[-MM][-DD][hh[:mm[:ss]]]

--dattestop

 

--timestart

--timestop

 

--weekdaysDAY1[,DAY2,...]

 

示例：

#iptables -R INPUT 1 -d 172.16.100.11 -p tcp --dport 80 -m time --timestart08:30 --timestop 18:30 --weekdays Mon,Tue,Thu,Fri -j REJECT

 

connlimit扩展：

基于连接数作限制；对每个IP能够发起的并发连接数作限制；

 

专用选项：

--connlimit-above[n]

 

示例:

#iptables -I INPUT 2 -d 172.16.100.11 -p tcp --dport 22 -m connlimit--connlimit-above 5 -j REJECT

 

limit扩展：

基于发包速率作限制；

 

专用选项：令牌桶算法

--limit  n[/second|/minute|/hour|/day]

--limit-burstn

 

示例:

# iptables -R INPUT 3 -d 172.16.100.11 -picmp --icmp-type 8 -m limit --limit 10/minute --limit-burst 5 -j ACCEPT

 

state扩展：

 

 

-j TARGET

-j（jump），跳转目标

内置目标

ACCEPT：接受

DROP：丢弃

REJECT：拒绝

 

自定义连接

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