iptables动作总结之二
一、概述
前面博文中，我们已经了解了如下动作：ACCEPT、DROP、REJECT、LOG
今天，我们来认识几个新动作，它们是：SNAT、DNAT、MASQUERADE、REDIRECT
在认识它们之前，我们先来聊聊NAT，如果你对NAT的相关概念已经滚瓜烂熟，可以跳过如下场景描述。
NAT是Network Address Translation的缩写，译为网络地址转换，NAT说白了就是修改报文的IP地址，NAT功能通常会被集成到路由器、防火墙、或独立的NAT设备中。
为什么要修改报文的IP地址呢？我们来描述一些场景，即可知道为什么有这方面的需求了。
1.1 场景一
假设，网络内部有10台主机，它们有各自的IP地址，当网络内部的主机与其他网络中的主机通讯时，则会暴露自己的IP地址，如果我们想要隐藏这些主机的IP地址，该怎么办呢？可以这样办，如下。
当网络内部的主机向网络外部主机发送报文时，报文会经过防火墙或路由器，当报文经过防火墙或路由器时，将报文的源IP修改为防火墙或者路由器的IP地址，当其他网络中的主机收到这些报文时，显示的源IP地址则是路由器或者防火墙的，而不是那10台主机的IP地址，这样，就起到隐藏网络内部主机IP的作用，当网络内部主机的报文经过路由器时，路由器会维护一张NAT表，表中记录了报文来自于哪个内部主机的哪个进程（内部主机IP+端口），当报文经过路由器时，路由器会将报文的内部主机源IP替换为路由器的IP地址，把源端口也映射为某个端口，NAT表会把这种对应关系记录下来。示意图如下：
于是，外部主机收到报文时，源IP与源端口显示的都是路由的IP与端口，当外部网络中的主机进行回应时，外部主机将响应报文发送给路由器，路由器根据刚才NAT表中的映射记录，将响应报文中的目标IP与目标端口再改为内部主机的IP与端口号，然后再将响应报文发送给内部网络中的主机。整个过程中，外部主机都不知道内部主机的IP地址，内部主机还能与外部主机通讯，于是起到了隐藏网络内主机IP的作用。
上述整个过程中，就用到了NAT功能，准确的说是用到了NAPT功能，NAPT是NAT的一种，全称为Network Address Port Translation，说白了就是映射报文IP地址的同时还会映射其端口号，就像刚才描述的过程一样。
刚才描述的过程中，IP地址的转换一共发生了两次。
内部网络的报文发送出去时，报文的源IP会被修改，也就是源地址转换：Source Network Address Translation，缩写为SNAT。
外部网络的报文响应时，响应报文的目标IP会再次被修改，也就是目标地址转换：Destinationnetwork address translation，缩写为DNAT。
但是，上述整个过程被称为SNAT，因为整个过程的前半段使用了SNAT，如果上述整个过程的前半段使用了DNAT，则整个过程被称为DNAT，也就是说，整个过程被称为SNAT还是DNAT，取决于整个过程的前半段使用了SNAT还是DNAT。
其实刚才描述的场景不仅仅能够隐藏网络内部主机的IP地址，还能够让局域网内的主机共享公网IP，让使用私网IP的主机能够访问互联网。
比如，整个公司只有一个公网IP，但是整个公司有10台电脑，我们怎样能让这10台电脑都访问互联网呢？我们可以为这10台电脑都配置上各自的私网IP，比如192.168这种私网IP，但是互联网是不会路由私网IP的，如果想要访问互联网，则必须使用公网IP，那么，我们就需要想办法，能让这10台主机共享公司仅有的一个公网IP，没错，这与刚才描述的场景其实完全一致，我们只要在路由器上配置公网IP，在私网主机访问公网服务时，报文经过路由器，路由器将报文中的私网IP与端口号进行修改和映射，将其映射为公网IP与端口号，这时，内网主机即可共享公网IP访问互联网上的服务了，NAT表示意图如下：
综上所述，SNAT不仅能够隐藏网内的主机IP，还能够共享公网IP，这在IPV4地址较为紧张的今天，是非常有用的。
1.2 场景二
场景1中，我们描述的过程为SNAT的过程，虽然其过程中也牵扯到DNAT，但是由于整个过程的前半段使用了SNAT，所以整个过程称之为SNAT，那么在什么情况下，整个过程能称之为DNAT呢？
没错，当整个过程的前半段使用了DNAT时，整个过程被称为DNAT，具体场景如下。
公司有自己的局域网，网络中有两台主机作为服务器，主机1提供web服务，主机2提供数据库服务，但是这两台服务器在局域网中使用私有IP地址，只能被局域网内的主机访问，互联网无法访问到这两台服务器，整个公司只有一个可用的公网IP，怎样通过这个公网IP访问到内网中的这些服务呢？我们可以将这个公网IP配置到公司的某台主机或路由器上，然后对外宣称，这个IP地址对外提供web服务与数据库服务，于是互联网主机将请求报文发送给这公网 IP地址，也就是说，此时报文中的目标IP为公网IP，当路由器收到报文后，将报文的目标地址改为对应的私网地址，比如，如果报文的目标IP与端口号为：公网IP+3306，我们就将报文的目标地址与端口改为：主机2的私网IP+3306，同理，公网IP+80端口映射为主机1的私网IP+80端口，当私网中的主机回应对应请求报文时，再将回应报文的源地址从私网IP+端口号映射为公网IP+端口号，再由路由器或公网主机发送给互联网中的主机。
上述过程也牵扯到DNAT与SNAT，但是由于整个过程的前半段使用了DNAT，所以上述过程被称为DNAT！
其实，不管是SNAT还是DNAT，都起到了隐藏内部主机IP的作用。
二、实验环境准备
好了，我们已经了解了SNAT与DNAT的相关概念，那么现在，我们可以动动手了，首先，准备一下实验环境
大致的实验环境是这样的，公司局域网使用的网段为192.168.100.0/24，目前公司只有一个公网IP，局域网内的主机需要共享这个IP与互联网上的主机进行通讯。
由于我们没有真正的公网IP，所以，我们使用私网IP：192.168.99.102模拟所谓的公网IP，示意图如下：
如上述示意图所示，实验使用4台虚拟机，A、B、C、D：
主机A：扮演公网主机，尝试访问公司提供的服务，IP地址为192.168.99.102；
主机B：扮演了拥有NAT功能的防火墙或路由器，充当网关，并且负责NAT，公网、私网通讯的报文通过B主机时，报文会被NAT；
主机C：扮演内网web服务器；
主机D：扮演内网windows主机；
上图中圆形所示的逻辑区域表示公司内网，网段为192.168.100.0/24，主机B、C、D都属于内网主机，主机B比较特殊，同时扮演了网关与防火墙，主机B持有公司唯一的公网IP（我们用了一个假的公网IP），局域网内主机如果想与公网主机通讯，需要共享此公网IP，由B主机进行NAT，所以，我们为主机B准备了两块网卡，公网IP与私网IP分别配置到这两块网卡中，同时，在虚拟机中设置了一个”仅主机模式”的虚拟网络，以模拟公司局域网。
聪明如你，应该已经发现了，上述实验环境与之前描述的网络防火墙的实验环境相差无几，只不过之前的环境并没有公网，私网的概念，而此刻，圆形逻辑区域之内为私网，圆形逻辑区域之外为公网。
环境具体准备过程如下：
首先，创建一个虚拟网络，模拟公司内网。
点击vmware虚拟机的编辑菜单，打开虚拟网络编辑器，点击更改设置，添加仅主机模式的虚拟网络，此处不再重复操作。
主机C与主机D的网关都指向主机B的私网IP，如下图所示：
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主机B有两块网卡，分别配置了私网IP与公网IP，私网IP为192.168.100.131，私网IP所在的网卡也存在于vmnet1中，模拟公网的IP为192.168.99.100，B主机的公网IP所在的网卡与A主机都使用桥接模式的虚拟网络，所以，B主机既能与私网主机通讯，也能与公网主机通讯。
由于B主机此时需要负责对报文的修改与转发，所以，需要开启B主机中的核心转发功能，Linux主机默认不会开启核心转发，这在前文中已经详细的描述过，此处不再赘述，如果你还不明白为什么，请回顾iptables之网络防火墙，使用临时生效的方法开启B主机的核心转发功能，如下图所示：
A主机的IP地址如下，可以与B主机进行通讯，但是不能与C、D进行通讯，因为此刻，A是公网主机，B既是公网主机又是私网主机，C、D是私网的主机，A是不可能访问到C和D的。
为了能够更好的区分公网服务与私网服务，我们分别在主机A与主机C上启动nginx服务，如下图所示。
好了，实验环境准备完毕，我们来一起动动手，实际操作一下。
2.1 动作：SNAT
在博文开头的场景中，我们已经描述过，网络内部的主机可以借助SNAT隐藏自己的IP地址，同时还能够共享合法的公网IP，让局域网内的多台主机共享公网IP访问互联网。
而此时的主机B就扮演了拥有NAT功能的设备，我们使用iptables的SNAT动作达到刚才所说的目的。
连接到B主机，添加如下规则：
$ iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.100.0/24 -j SNAT --to-source 192.168.99.100
如上图所示，上图中的规则表示将来自于192.168.100.0/24网段的报文的源地址改为公司的公网IP地址。
-t nat表示操作nat表，我们之前一直在灌输一个概念，就是不同的表有不同的功能，filter表的功能是过滤，nat表的功能就是地址转换，所以我们需要在nat表中定义nat规则。
-A POSTROUTING表示将SNAT规则添加到POSTROUTING链的末尾，在centos7中，SNAT规则只能存在于POSTROUTING链与INPUT链中，在centos6中，SNAT规则只能存在于POSTROUTING链中。
你可能会问，为什么SNAT规则必须定义在POSTROUTING链中，我们可以这样认为，POSTROUTING链是iptables中报文发出的最后一个关卡，我们应该在报文马上发出之前，修改报文的源地址，否则就再也没有机会修改报文的源地址了，在centos7中，SNAT规则也可以定义在INPUT链中，我们可以这样理解，发往本机的报文经过INPUT链以后报文就到达了本机，如果再不修改报文的源地址，就没有机会修改了。
-s 192.168.100.0/24表示报文来自于192.168.100.0/24网段，前文中一直在使用这个匹配条件，我想此处应该不用赘述了。
-j SNAT表示使用SNAT动作，对匹配到的报文进行处理，对匹配到的报文进行源地址转换。
--to-source 192.168.99.100表示将匹配到的报文的源IP修改为192.168.99.100，前文中，我们已经总结过，某些动作会有自己的选项，--to-source就是SNAT动作的常用选项，用于指定SNAT需要将报文的源IP修改为哪个IP地址。
好了，只要站在前文的基础上，理解上述语句应该是分分钟的事情，聪明如你应该已经学会了，那么我们来测试一下。
目前来说，我们只配置了一条SNAT规则，并没有设置任何DNAT，现在，我们从内网主机上ping外网主机，看看能不能ping通，登录内网主机C，在C主机上向A主机的外网IP发送ping请求(假外网IP)，示例如下：
如上图所示，内网主机已经可以依靠SNAT访问互联网了。
为了更加清晰的理解整个SNAT过程，在C主机上抓包看看，查看一下请求报文与响应报文的IP地址，如下，在C主机上同时打开两个命令窗口，一个命令窗口中向A主机发送ping请求，另一个窗口中，使用tcpdump命令对指定的网卡进行抓包，抓取icmp协议的包。
从上图可以看到，192.168.100.10发出ping包，192.168.99.102进行回应，正是A主机的IP地址（用于模拟公网IP的IP地址）！
看来，只是用于配置SNAT的话，我们并不用 手动的进行DNAT设置，iptables会自动维护NAT表，并将响应报文的目标地址转换回来。
那么，我们去A主机上再次重复一遍刚才的操作，在A主机上抓包看看，如下图所示，C主机上继续向A主机的公网IP发送ping请求，在主机A的网卡上抓包看看。
从上图可以看出，C主机向A主机发起ping请求时得到了回应，但是在A主机上，并不知道是C主机发来的ping请求，A主机以为是B主机发来的ping请求，从抓包的信息来看，A主机以为B主机通过公网IP：192.168.99.100向自己发起了ping请求，而A主机也将响应报文回应给了B主机，所以，整个过程，A主机都不知道C主机的存在，都以为是B主机在向自己发送请求，即使不是在公网私网的场景中，我们也能够使用这种方法，隐藏网络内的主机，只不过此处，我们所描述的环境就是私网主机共享公网IP访问互联网，那么可以看到，私网中的主机已经共享了192.168.99.100这个”伪公网IP”，那么真的共享了吗？我们使用内网主机D试试，我们使用它向主机A发送ping请求，看看能不能ping通。如下：
D主机也ping通了外网主机，在A主机上抓包，看到的仍然是B主机的IP地址。
那么，C主机与D主机能够访问外网服务吗？我们来看看。
在C主机上访问A主机的web服务，如下图所示，访问正常。
同理，在D主机中访问A主机的web服务，如下图所示，访问正常。
好了，源地址转换，已经完成了，我们只依靠了一条iptables规则，就能够使内网主机能够共享公网IP访问互联网了。
2.2 动作：DNAT
公司只有一个公网IP，但是公司的内网中却有很多服务器提供各种服务，我们想要通过公网访问这些服务，改怎么办呢？
没错，使用DNAT即可，我们对外宣称，公司的公网IP上既提供了web服务，也提供了ssh服务，不管是访问web服务还是ssh服务，只要访问这个公网IP就行了，我们利用DNAT，将公网客户端发送过来的报文的目标地址与端口号做了映射，将访问web服务的报文转发到了内网中的C主机中，将访问远程桌面的报文转发到了内网中的D主机中。
好了，理论说完了，来动手实践一下。
如果我们想要实现刚才描述的场景，则需要在B主机中进行如下配置：
$ iptables -t nat -I PREROUTING -d 192.168.99.100 -p tcp --dport 22 -j DNAT --to-destination 192.168.100.11:22
如上图所示，我们先将nat表中的规则清空了，从头来过，清空nat表规则后，定义了一条DNAT规则。
-t nat -I PREROUTING表示在nat表中的PREROUTING链中配置DNAT规则，DNAT规则只配置在PREROUTING链与OUTPUT链中。
-d 192.168.99.100 -p tcp –dport 22表示报文的目标地址为公司的公网IP地址，目标端口为tcp的22号端口，而我们知道，ssh服务使用的默认端口号就是22，当外部主机访问公司公网IP的22号端口时，报文则符合匹配条件。
-j DNAT –to-destination 192.168.100.11:22表示将符合条件的报文进行DNAT，也就是目标地址转换，将符合条件的报文的目标地址与目标端口修改为192.168.100.11:22，--to-destination就是动作DNAT的常用选项。
那么综上所述，上图中定义的规则的含义为，当外网主机访问公司公网IP的22时，其报文的目标地址与端口将会被映射到192.168.100.11:22上。
好了，DNAT规则定义完了，现在能够直接使用外网主机访问私网中的服务了吗？
理论上只要完成上述DNAT配置规则即可，但是在测试时，只配置DNAT规则后，并不能正常DNAT，经过测试发现，将相应的SNAT规则同时配置后，即可正常DNAT，于是我们又配置了SNAT，示例如下：
$ iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.100.0/24 -j SNAT --to-source 192.168.99.100
注：理论上只配置DNAT规则即可，但是如果在测试时无法正常DNAT，可以尝试配置对应的SNAT，此处按照配置SNAT的流程进行。
没错，与刚才定义SNAT时使用的规则完全一样。
好了，完成上述配置后，我们则可以通过B主机的公网IP，可以ssh登陆到192.168.100.11！
连接以后，远程连接程序显示我们连接到了公司的公网IP，但是当我们查看IP地址时，发现被远程机器的IP地址其实是公司私网中的D主机的IP地址。
上图证明，我们已经成功的通过公网IP访问到了内网中的服务。
同理，使用类似的方法，我们也能够在外网中访问到C主机提供的web服务。示例如下：
$ iptables -t nat -I PREROUTING -d 192.168.99.100 -p tcp --dport 801 -j DNAT --to-destination 192.168.100.10:80
如上图所示，我们将公司公网IP的801号端口映射到了公司内网中C主机的80端口，所以，当外网主机访问公司公网IP的801端口时，报文将会发送到C主机的80端口上。
这次，我们不用再次定义SNAT规则了，因为之前已经定义过SNAT规则，上次定义的SNAT规则只要定义一次就行，而DNAT规则则需要根据实际的情况去定义。
好了，完成上述DNAT映射后，我们在A主机上访问B主机的801端口试试，如下：
可以看到，我们访问的是B主机的公网IP，但是返回结果显示的却是C主机提供的服务内容，证明DNAT已经成功。
而上述过程中，外网主机A访问的始终都是公司的公网IP，但是提供服务的却是内网主机，但是我们可以对外宣称，公网IP上提供了某些服务，快来访问吧！
我觉得我说明白了，你听明白了吗？
2.3 动作：MASQUERADE
上文中，我们已经描述了SNAT，也就是源地址转换，那么我们现在来认识一个与SNAT类似的动作：MASQUERADE
当我们拨号网上时，每次分配的IP地址往往不同，不会长期分给我们一个固定的IP地址，如果这时，我们想要让内网主机共享公网IP上网，就会很麻烦，因为每次IP地址发生变化以后，我们都要重新配置SNAT规则，这样显示不是很人性化，我们通过MASQUERADE即可解决这个问题，MASQUERADE会动态的将源地址转换为可用的IP地址，其实与SNAT实现的功能完全一致，都是修改源地址，只不过SNAT需要指明将报文的源地址改为哪个IP，而MASQUERADE则不用指定明确的IP，会动态的将报文的源地址修改为指定网卡上可用的IP地址，示例如下：
$ iptables -t nat -I POSTROUTING -s 192.168.100.0/24 -o ens33 -j MASQUERADE
如上图所示，我们指定，通过外网网卡出去的报文在经过POSTROUTING链时，会自动将报文的源地址修改为外网网卡上可用的IP地址，这时，即使外网网卡中的公网IP地址发生了改变，也能够正常的、动态的将内部主机的报文的源IP映射为对应的公网IP。
可以把MASQUERADE理解为动态的、自动化的SNAT，如果没有动态SNAT的需求，没有必要使用MASQUERADE，因为SNAT更加高效。
2.4 动作：REDIRECT
使用REDIRECT动作可以在本机上进行端口映射！比如，将本机的80端口映射到本机的8080端口上：
$ iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp –dport 80 -j REDIRECT –to-ports 8080
经过上述规则映射后，当别的机器访问本机的80端口时，报文会被重定向到本机的8080端口上。
REDIRECT规则只能定义在PREROUTING链或者OUTPUT链中。
三、小结
为了方便以后回顾，我们对上述命令进行总结。
如果想要NAT功能能够正常使用，需要开启Linux主机的核心转发功能。
$ echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
3.1 SNAT相关操作
配置SNAT，可以隐藏网内主机的IP地址，也可以共享公网IP，访问互联网，如果只是共享IP的话，只配置如下SNAT规则即可。
$ iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.100.0/24 -j SNAT --to-source 公网IP
如果公网IP是动态获取的，不是固定的，则可以使用MASQUERADE进行动态的SNAT操作，如下命令表示将192.168.100.0/24网段的报文的源IP修改为ens33网卡中可用的地址。
$ iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.100.0/24 -o ens33 -j MASQUERADE
3.2 DNAT相关操作
配置DNAT，可以通过公网IP访问局域网内的服务。
注：理论上来说，只要配置DNAT规则，不需要对应的SNAT规则即可达到DNAT效果。
但是在测试DNAT时，对应SNAT规则也需要配置，才能正常DNAT，可以先尝试只配置DNAT规则，如果无法正常DNAT，再尝试添加对应的SNAT规则，SNAT规则配置一条即可，DNAT规则需要根据实际情况配置不同的DNAT规则。
$ iptables -t nat -I PREROUTING -d 公网IP -p tcp --dport 公网端口 -j DNAT --to-destination 私网IP:端口号
$ iptables -t nat -I PREROUTING -d 公网IP -p tcp --dport 8080 -j DNAT --to-destination 192.168.100.10:80
$ iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.100.0/24 -j SNAT --to-source 公网IP
在本机进行目标端口映射时可以使用REDIRECT动作。
$ iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp --dport 80 -j REDIRECT --to-ports 8080
配置完成上述规则后，其他机器访问本机的80端口时，会被映射到8080端口。
