linux系统防火墙

1.防火墙的认识
引言

安全技术

入侵检测系统（Intrusion Detection Systems）：特点是不阻断任何网络访问，量化、定位来自内外网络的威胁情况，主要以提供报警和事后监督为主，提供有针对性的指导措施和安全决策依据,类 似于监控系统一般采用旁路部署（默默的看着你）方式。


入侵防御系统（Intrusion Prevention System）：以透明模式工作，分析数据包的内容如：溢出攻击、拒绝服务攻击、木马、蠕虫、系统漏洞等进行准确的分析判断，在判定为攻击行为后立即予以 阻断，主动而有效的保护网络的安全，一般采用在线部署方式。（必经之路）


防火墙（ FireWall ）：隔离功能，工作在网络或主机边缘，对进出网络或主机的数据包基于一定的规则检查，并在匹配某规则时由规则定义的行为进行处理的一组功能的组件，基本上的实现都是默 认情况下关闭所有的通过型访问，只开放允许访问的策略,会将希望外网访问的主机放在DMZ (demilitarized zone)网络中.

广泛意义上的防水墙：防水墙（Waterwall），与防火墙相对，是一种防止内部信息泄漏的安全产品。   网络、外设接口、存储介质和打印机构成信息泄漏的全部途径。防水墙针对这四种泄密途径，在事前、事  中、事后进行全面防护。其与防病毒产品、外部安全产品一起构成完整的网络安全体系。

2.防火墙定义 
隔离功能，工作在网络或主机边缘，对进出网络或主机的数据包基于一定的规则检查，并在匹配某规则时由规则定义的行为进行处理的一组功能的组件，基本上的实现都是默 认情况下关闭所有的通过型访问，只开放允许访问的策略,会将希望外网访问的主机放在DMZ (demilitarized zone)网络中。
简单理解为是筛选和过滤流量，对需要的流量进行放行，对不需要或者有威胁的流量进行拒绝

3.防火墙分类
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 --> Forefront

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（协议端口号  ip  mac）
应用层防火墙/代理服务器：proxy 代理网关，OSI模型七层
防火墙是一个解包和重新装包的过程

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

3.Linux系统防火墙
（1）Netfilter
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

Netfilter官网文档：https://netfilter.org/documentation/

（2）防火墙工具介绍
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

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。
netfilter的五个勾子函数和报文流向 
五个勾子
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。
链chain：

内置链：每个内置链对应于一个勾子函数

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勾子可以调用，用自定义链使才生效。

三种报文流向
内核中数据包传输过程

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上移动，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以发送数据包，这些数据包经过OUTPUT链，然后到达postrouting
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
三种报文流向

流入本机：PREROUTING --> INPUT-->用户空间进程(访问我的服务)
流出本机：用户空间进程 -->OUTPUT--> POSTROUTING（穿过我）
转发：PREROUTING --> FORWARD --> POSTROUTING（分摊流量）


 用户空间进程：例如，用户通过http协议来访问我的80端口，实际上访问我的httpd服务 

4.iptables

iptables防火墙概述

  • linux系统的防火墙：IP信息包过滤u系统，它实际上由两个组件netfilter和iptables组成。

  • 主要工作在网络层，针对IP数据包，体现在对包内的IP地址、端口、协议等信息的处理上。

netfilter和iptables之间的关系

netfilter

  • 属于“内核态”（user apace，又称为内核空间）的防火墙功能体系。

  • 是内核的一部份，又一些数据包过滤表组成，这些表包含内核用来控制数据包过滤处理的规则集。

iptables
  • 属于“用户态”（user apace，又称为用户空间）的防火墙管理体系。
  • 是一种用来管理linux防火墙的命令程序，它使插入、修改和删除数据包过滤表中的规则变得容易，通常位于/sbin/iptables文件下。

netfilter/iptables后期简称为iptables。iptables使基于内核的防火墙，其中内置了raw、mangle、net和filter四个规则表。表中所有的规则配置后，立即生效，不需要重启服务。

iptables四表五链（实际为五表五链） 

作用

  • 规则表的作用：容纳各种规则链

  • 规则链的作用：容纳各种防火墙规则

结合：表中有链，链中有规则

四表

  • ram表： 确定是否对该数据包进行状态跟踪。包含两个规则链，OUTPUT、PREROUTING。

  • mangle表： 修改数据包内容，用来做流量整形的，给数据包设置标记。包含五个规则链，INPUT、OUTPUT、FORWARD、PREROUTING、POSTROUTING。

  • nat表： 负责网络地址转换，用来修改数据包中的源、目标IP地址或端口。包含三个规则链，OUTPUT、PREROUTING、POSTROUTING。

  • filter表： 负责过滤数据包，确定是否放行该数据包（过滤）。包含三个规则链，INPUT、FORWARD、OUTPUT。

  • security：用于强制访问控制（MAC）网络规则，由Linux安全模块（如SElinux）实现

注：在 iptables 的四个规则表中，mangle 表和 raw 表的应用相对较少。

五链
  • INPUT：处理入站数据包，匹配目标IP为本机的数据包。
  • OUTPUT：处理出站数据包，一般不在此链上做配置。
  • FORWARD：处理转发数据包，匹配流经本机的数据包。
  • PREROUTING链：在进行路由选择前处理数据包，用来修改目的地址，用来做DNAT。相当于把内网中的80端口映射到路由器外网端口上。
  • POSTROUTING链：在进行路由选择后处理数据包，用来修改源地址，用来做SNAT。相当于内网通过路由器NAT转换功能实现内网主机通过一个公网IP地址上网。

 表与规则链的匹配顺序

表的优先顺序

数据包到达防火墙时，规则表之间的优先顺序： 首先过滤raw表里面的规则其次依次过滤> mangle > nat > filter如果所有表都没有匹配到则表示放空

规则链之间的匹配顺序

规则链内的匹配顺序：

  • 自上向下按顺序依次进行检查，找到相匹配的规则即停止（LOG策略例外，表示记录相关日志）

  • 若在该链内找不到相匹配的规则，则按该链的默认策略处理（未修改的状况下，默认策略为允许）

主机型防火墙 ：

  • 入站数据(来自外界的数据包，且目标地址是防火墙本机) : PREROUTING --> INPUT --> 本机的应用程序

  • 出站数据(从防火墙本机向外部地址发送的数据包) :本机的应用程序–> OUTPUT --> POSTROUTING 网络型防火墙

  • 转发数据(需要经过防火墙转发的数据包) : PREROUTING --> FORWARD --> POSTROUTING

内核中数据包的传输过程

当一个封包进入网卡，首先检查 Prerouting，然后检查目的 IP 判断是否需要转送出去，如果来自本机封包则会跳到input进行过滤其次检查OUTPUT 以及 Postrouting 。如果封包需转送处理则会跳入Forward 进行过滤，其次检查 Postrouting。过程中如果符合某条规则将会进行处理 。

5.实际操作 

centos7默认使用firewalld防火墙，没有安装iptables，若想使用iptables防火墙。必须关闭firewalld防火墙，在安装iptables。

systemctl stop firewalld                 #关闭firewalld防火墙
systemctl disabie firewalld.service      #取消firewalld防火墙开机自启
yum install iptables iptables-services -y#安装iptables防火墙和iptables-services管理程序
systemctl start iptables.service         #开启iptables防火墙开启

基本语法
iptables    [ -t 表名 ]    管理选项    [ 链名 ]    [ 匹配条件 ]    [ -j 控制类型 ]

表名、链名   用来指定 iptables 命令所操作的表和链，未指定表名时将默认使用 filter 表；

管理选项:     表示iptables规则的操作方式，如插入、增加、删除、查看等；
匹配条件:     用来指定要处理的数据包的特征，不符合指定条件的数据包将不会处理；
控制类型      指的是数据包的处理方式，如允许、拒绝、丢弃等。 

注意事项：

  • 不指定表名时，默认指filter表
  • 不指定链名时，默认指表内的所有链
  • 除非设置链的默认策略，否则必须指定匹配条件
  • 选项、链名、控制类型使用大写字母，其余均为小写

 常用的控制类型

常用的控制类型说明
ACCEPT允许数据包通过。
DROP直接丢弃数据包，不给出任何回应信息。
REJECT拒绝数据包通过，会给数据端发送一个响应信息。
SNAT修改数据包的源地址。
DNAT修改数据包的目的地址。
MASQUERADE伪装成一个非固定公网IP地址。
LOG在/var/log/messages文件中记录日志信息，然后将数据包传递给下一条规则。LOG只是一种辅助动作，并没有真正处理数据包。

防火墙规则的“匹配即停止”对于 LOG 操作来说是一个特例，因为 LOG 只是一种辅助 动作，并没有真正处理数据包。；

控制类型必须使用大写！！！

常用的管理选项
常用的管理选项作用
-A在指定链的末尾追加(–append)一~条新的规则
-I在指定链的开头插入(–insert)一条新的规则，未指定序号时默认作为第一条规则
-R修改、替换(–replace) 指定链中的某一条规则，可指定规则序号或具体内容
-P设置指定链的默认策略(–policy)
-D删除(–delete) 指定链中的某一条规则，可指定规则序号或具体内容
-F清空(–flush)指定链中的所有规则，若未指定链名，则清空表中的所有链
-L列出(–list) 指定链中所有的规则，若未指定链名，则列出表中的所有链
-n使用数字形式(–numeric) 显示输出结果，如显示IP地址而不是主机名
-v显示详细信息，包括每条规则的匹配包数量和匹配字节数
–line-numbers查看规则时，显示规则的序号

-A    在指定链末尾追加一条 iptables -A INPUT （操作）
-I    在指定链中插入一条新的，未指定序号默认作为第一条 iptables -I INPUT （操作）
-P    指定默认规则 iptables -P OUTPUT ACCEPT （操作）
-D    删除 iptables -t nat -D INPUT 2 （操作）
-p    服务名称 icmp tcp
-R    修改、替换某一条规则 iptables -t nat -R INPUT （操作）
-L    查看 iptables -t nat -L （查看）
-n    所有字段以数字形式显示（比如任意ip地址是0.0.0.0而不是anywhere，比如显示协议端口号而不是服务名） iptables -L -n,iptables -nL,iptables -vnL （查看）
-v    查看时显示更详细信息，常跟-L一起使用 （查看）
--line-number    规则带编号 iptables -t nat -L -n --line-number /iptables -t nat -L --line-number
-F    清除链中所有规则 iptables -F （操作）
-N    新加自定义链
-X    清空自定义链的规则，不影响其他链 iptables -X
-Z    清空链的计数器（匹配到的数据包的大小和总和）iptables -Z
-S    看链的所有规则或者某个链的规则/某个具体规则后面跟编号

 6.添加新的防火墙规则

当前还可以ping通本机 

 

添加一条防火墙规则，不允许任何主机通过icmp协议ping本机  

 此时，无法通过icmp协议通过ping来检测与192.168.6.88主机的网络连通性 

7. 查看防火墙规则

查看已有的防火墙规则时，使用管理选项“-L”，结合“--line-numbers”选项还可显示各条规则在链内的顺序号。例如，若要查看 filter 表 INPUT 链中的所有规则，并显示规则序号， 可以执行以下操作

-v详细信息；-t查看nat表；-n规则数字化显示  

7.删除替换规则

删除规则 -D

替换规则 

注意：

  • 若规则列表中有多条相同的规则时，按内容匹配只删除的序号最小的一条
  • 按号码匹配删除时，确保规则号码小于等于已有规则数，否则报错
  • 按内容匹配删数时，确保规则存在，否则报错

8. 设置默认策略

​ iptables 的各条链中，默认策略是规则匹配的最后一个环节——当找不到任何一条能够匹配数据包的规则时，则执行默认策略。默认策略的控制类型为 ACCEPT（允许）、DROP（丢弃）两种。例如，执行以下操作可以将 filter 表中 FORWARD 链的默认策略设为丢弃， OUTPUT 链的默认策略设为允许

iptables   [-t表名]   -P    <链名>    <控制类型>

设置只有192.168.6.88的主机可以接受登录

如果输入拒绝所有192.168.6.0网段的主机连接命令,则xshell断开连接

  解决办法，进入真机查看防火墙规则

在真机插入一条防火墙规则，置于拒绝规则之前 

 Xshell是通过真机来使用的，所以要把本机的ip添加进去，使得真机被接受通过

 

 Xshell连接成功

需要注意的是，当使用管理选项“-F”清空链时，默认策略不受影响。因此若要修改默认 策略，必须通过管理选项“-P”重新进行设置。另外，默认策略并不参与链内规则的顺序编排， 因此在其他规则之前或之后设置并无区别。

 8.规则的匹配

通用匹配
  • 可直接使用，不依赖其他条件或扩张，包括网络协议、IP地址、网络接口等条件。

协议匹配: -p协议名 .

地址匹配: -s源地址、-d目的地址             可以是IP、网段、域名、空(任何地址)

接口匹配: -i入站网卡、-o出站网卡

不允许另一台主机通过icmp协议来ping本机

准备工作，目前192.168.6.87可以通过icmp协议来ping通192.168.6.88

  设置拒绝192.168.6.87主机通过icmp协议来ping本机

 此时看到192.168.6.87主机无法通过icmp协议来ping192.168.6.88主机

但是通过ssh命令可以连接本机

9.模块 

.so结尾的均为模块，也就是说在使用配置防护墙规则的时候，调用的是.so结尾的配置文件  

 如果想禁用tcp协议防火墙配置，那么必须要有tcp模块才可以使用限制功能 

10.隐含扩展 

  • 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
  • 要求以特定的协议匹配作为前提，包括端口、TCP标记、ICMP类型等条件。 端口匹配: --sport 源端口、--dport 目的端口（可以是个别端口、端口范围）

 隐含扩展可以通过man iptables-extension查看扩展帮助

--source-port，--source port[:port]     可为报文源端口，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等。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）

--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
--sport 1000              匹配源端口是1000的数据包
--sport 1000:3000     匹配源端口是1000-3000的数据包
--sport :3000             匹配源端口是3000及以下的数据包
--sport 1000:             匹配源端口是1000及以上的数据包

注意: --sport和--dport 必须配合-p <协议类型>使用

（dport目的；sport源目的）

11.实验 控制目的主机  不想让其访问本机的httpd服务

本机操作

 

 

 目的主机不能连接

12.实验 如何实现主机1可以ping主机2，但是主机2无法ping主机1

 

 13.显式扩展

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

(1)multiport扩展

以离散方式定义多端口匹配，最多指定15个端口

 [!] --source-ports,--sports port[,port|,port:port]...
 #指定多个源端口 逗号隔开
[!] --destination-ports,--dports port[,port|,port:port]...
 # 指定多个目标端口 逗号隔开
[!] --ports port[,port|,port:port]...
 #多个源或目标端

例,主机1拒绝主机2的远程登录和访问页面服务

给主机1添加一条规则，把来源于主机2的22和80端口拒绝访问

[root@localhost ~]#iptables -A INPUT -s 192.168.241.22 -p tcp -m multiport --dport 22,80 -j REJECT

 此时，主机2就无法访问主机1的httpd服务，也不可以远程登录主机1

(2)iprange扩展

指明连续的（但一般不是整个网络）ip地址范围

  1. [!] --src-range from[-to] 源IP地址范围

  2. [!] --dst-range from[-to] 目标IP地址范围

例,指明具体主机不可以访问本机

给主机1设置一条拒绝主机2和主机3地址的防火墙规则



 此时发现，主机2和主机3无法通过icmp协议通过ping来检测与主机1的网络连通性

mac地址

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

-m   mac    [!] --mac-source XX:XX:XX:XX:XX:XX