Linux防火墙基础认识--实现工具

1 Linux 防火墙的基本认识

1.1Netfilter

Linux防火墙是由Netfilter组件提供的，Netfilter工作在内核空间，集成在linux内核中
Netfilter 是Linux 2.4.x之后新一代的Linux防火墙机制，是linux内核的一个子系统。Netfilter采用模块化设计，具有良好的可扩充性，提供扩展各种网络服务的结构化底层框架。Netfilter与IP协议栈是无缝契合，并允许对数据报进行过滤、地址转换、处理等操作

2.1 防火墙工具介绍

2.1.1 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

2.1.2 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

2.1.3 nftables

此软件是CentOS 8 新特性,Nftables最初在法国巴黎的Netfilter Workshop 2008上发表，然后由长期的 netfilter核心团队成员和项目负责人Patrick McHardy于2009年3月发布。它在2013年末合并到Linux内核中，自2014年以来已在内核3.13中可用。
它重用了netfilter框架的许多部分，例如连接跟踪和NAT功能。它还保留了命名法和基本iptables设计的几个部分，例如表，链和规则。就像iptables一样，表充当链的容器，并且链包含单独的规则，这些规则可以执行操作，例如丢弃数据包，移至下一个规则或跳至新链。
从用户的角度来看，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。从体系结构的角度来看，它还替换了内核中处理数据包过滤规则集运行时评估的那些部分。

2.2 netfilter 中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)，而这五个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。可以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

3 iptables

3.1 iptables 规则说明

3.1.1 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
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

3.1.2 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

3.2 iptables 用法说明

帮助：man 8 iptables

格式：

iptables [-t table] {-A|-C|-D} chain rule-specification
iptables [-t table] -I chain [rulenum] rule-specification
iptables [-t table] -R chain rulenum rule-specification
iptables [-t table] -D chain rulenum
iptables [-t table] -S [chain [rulenum]]
iptables [-t table] {-F|-L|-Z} [chain [rulenum]] [options...]
iptables [-t table] -N chain
iptables [-t table] -X [chain]
iptables [-t table] -P chain target
iptables [-t table] -E old-chain-name new-chain-name

iptables命令格式详解：

iptables   [-t table]   SUBCOMMAND   chain   [-m matchname [per-match-options]]  -j targetname [per-target-options]

1、-t table：指定表

raw, mangle, nat, [filter]默认

2、SUBCOMMAND：子命令

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：

-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

查看规则常用组合：

-vnL
-vvnxL --line-numbers

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

3、chain：

PREROUTING，INPUT，FORWARD，OUTPUT，POSTROUTING

4、匹配条件

基本：通用的，PARAMETERS
扩展：需加载模块，MATCH EXTENTIONS

5、处理动作：

-j targetname [per-target-options]

简单动作：

ACCEPT      
DROP

扩展动作：

REJECT：--reject-with:icmp-port-unreachable默认  #拒绝
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

3.3 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

3.4 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

3.4.1 隐式扩展

iptables 在使用-p选项指明了特定的协议时，无需再用-m选项指明扩展模块的扩展机制，不需要手动加载扩展模块
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

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

3.4.2 显式扩展及相关模块

显示扩展即必须使用-m选项指明要调用的扩展模块名称，需要手动加载扩展模块

[-m matchname [per-match-options]]

扩展模块的使用帮助：

CentOS 7,8: man iptables-extensions

CentOS 6: man iptables

3.4.2.1 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]..

3.4.2.2 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

3.4.2.3 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

3.4.2.4 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

3.4.2.5 time扩展

注意：CentOS 8 此模块有问题

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)

3.4.2.6 connlimit扩展

--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 --connlimitabove 2 -j REJECT

3.4.2.7 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

3.4.2.8 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

　　　　已经追踪到的并记录下来的连接信息库

cat /proc/net/nf_conntrack

　　　　调整连接追踪功能所能够容纳的最大连接数量

cat /proc/sys/net/netfilter/nf_conntrack_max
cat /proc/sys/net/nf_conntrack_max

　　　　查看连接跟踪有多少条目

cat /proc/sys/net/netfilter/nf_conntrack_count

　　　　不同的协议的连接追踪时长

ll /proc/sys/net/netfilter/

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

格式：

[!] --state state

[root@centos8 ~]#iptables -A INPUT -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT
[root@centos8 ~]#iptables -A INPUT -m state --state NEW -j REJECT

开放被动模式的ftp服务

yum install vsftpd
systemctl start vsftpd
modprobe nf_conntrack_ftp
iptables -F
iptables -A INPUT   -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT
iptables -A INPUT -p tcp --dport 21 -m state --state NEW -j ACCEPT
iptables -A OUTPUT  -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT
iptables -P INPUT DROP
iptables -P OUTPUT DROP
iptables -vnL

3.6 规则优化最佳实践

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
谨慎放行入站的新请求
有特殊目的限制访问功能，要在放行规则之前加以拒绝
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
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
1. ```
-s 10.0.0.6 -p tcp --dport 3306 -j REJECT
-s 172.16.0.0/16 -p tcp --dport 80 -j REJECT
```
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
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

3.7 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：

centos7和8

iptables-save > /PATH/TO/SOME_RULES_FILE

centos6 

#将规则覆盖保存至/etc/sysconfig/iptables文件中
service iptables save

加载规则

CentOS 7,8 重新载入预存规则文件中规则：

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

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

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

定义Unit File, CentOS 7，8 可以安装 iptables-services 实现iptables.service

永久保存在配置文件中

[root@centos8 ~]#yum -y install iptables-services
[root@centos8 ~]#cp /etc/sysconfig/iptables{,.bak}
#保存现在的规则到文件中方法1
[root@centos8 ~]#/usr/libexec/iptables/iptables.init save
#保存现在的规则到文件中方法2
[root@centos8 ~]#iptables-save > /etc/sysconfig/iptables
#开机启动
[root@centos8 ~]#systemctl enable iptables.service    
[root@centos8 ~]#systemctl mask firewalld.service nftables.service

posted @ 2022-05-05 10:30 goodbay说拜拜阅读(101) 评论(0) 编辑收藏举报

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