2023-04-03 计算机网络
概述
iptables 是一个配置 Linux 内核防火墙的命令行工具，它基于内核的包过滤框架（packet filtering framework） netfilter, 主要用于管理数据包过滤和 NAT 规则。
如图所示:
绿色背景的方框，表示表（table）, 用来管理链，Linux 支持 4 种表，包括 filter（用于过滤）、nat（用于 NAT）、mangle（用于修改分组数据） 和 raw（用于原始数据包）。
白色背景方框，表示链（chain）, 用来管理具体的 iptables 规则，每个表中可以包含多条链 filter 表中，内置 INPUT、OUTPUT 和 FORWARD nat 表中，内置 PREROUTING、POSTROUTING、OUTPUT。
灰色背景方框，表示连接跟踪模块通过内核中的连接跟踪表（也就是哈希表），记录网络连接的状态，是 iptables 状态过滤（-m state）和 NAT 的实现基础。
iptables 与协议栈内有包过滤功能的 hook 交 互来完成工作。这些内核 hook 构成了 netfilter 框架。每个进入网络系统的包（接收或发送）在经过协议栈时都会触发这些 hook，
程序可以通过注册 hook 函数的方式在一些关键路径上处理网络流量。iptables 相关的内核模块在这些 hook 点注册了处理函数，因此可以通过配置 iptables 规则来使得网络流量符合防火墙规则。
理解
iptables是学习Docker,Kubernetes等开源项目中网络功能实现的基础。
规则
规则 就是网络管理员预定义的条件，一般的定义为 如果数据包头符合当前条件，处理这个数据包，反之执行下一个判断条件，
规则 存储在内核空间的过滤表中，这些规则分别指定了 源地址、目的地址、传输协议（如TCP、UDP、ICMP）和 服务类型（如 HTTP、FTP 和 SMTP）等，
当数据包与 规则 匹配时，内核会执行具体的 行为。
配置防火墙的主要工作就是添加、修改和删除规则。
行为
| 动作 | 描述 |
|---|---|
| ACCEPT | 接收数据包 |
| DROP | 丢弃数据包，进行完此动作后，将直接中断检测过程，不再检测其它规则 |
| REDIRECT | 将封包重新导向到另一个端口（PNAT），进行完此动作后，继续比对其它规则，这个功能可以用来实现透明代理或用来保护应用服务器 |
| SNAT | 源地址转换 |
| DNAT | 目的地址转换 |
| MASQUERADE | IP伪装（NAT），用于 ADSL |
| LOG | 日志记录 |
| SEMARK | 添加 SEMARK 标记以供网域内强制访问控制（MAC） |
| QUEUE | 将数据包传递到用户空间 |
| REJECT | 拦截数据包，并返回数据包通知对方 |
| RETURN | 防火墙停止执行当前链中的后续规则，并返回到调用链中继续检测 |
5链
链 是数据包传播的路径，每一个 链 中可以有 N 个 规则 (N >= 0)。当数据包到达一个 链 时，iptables 就会从链中第一个规则开始检测，
如果数据包满足规则所定义的条件，系统会执行具体的 行为，否则 iptables 继续检查下一个规则。
如果数据包不符合链中任一个规则，iptables 就会根据该链预先定义的默认策略来处理数据包。
| 名称 | 描述 |
|---|---|
| INPUT | 处理接收的数据包 |
| OUTPUT | 处理发送的数据包 |
| FORWARD | 处理转发的数据包，常用于 网络隔离, NAT, 负载均衡 |
| PREROUTING | 修改到达且还未转发的数据包，常用于 DNAT, 端口映射, 源地址转换 |
| POSTOUTING | 修改发送前的的数据包，常用于 SNAT |
5 表
表有 N 个链，链有 N 个规则。
大部分场景仅需使用 Filter 表 和 NAT 表。
Raw 表
Raw 表用于在 连接跟踪、NAT 和路由表处理之前 对数据包进行处理，包含 2 种内置链:
- PREROUTING
- OUTPUT
因为优先级最高，所以如果使用了 Raw 表，那么在 Raw 表处理完后, 将跳过 NAT 表和 ip_conntrack 处理, 也就是避免了 连接跟踪、NAT 和路由表前置 处理。
Filter 表
Filter 是 iptables 的默认表，用于过滤数据包，如果没有定义表的情况下将使用 Filter 表，包含 3 种内置链:
- INPUT
- OUTPUT
- FORWARD
在 Filter 表中只允许对数据包进行接受，丢弃的操作，而无法对数据包进行更改。
NAT 表
NAT 用于实现网络地址转换，包含 3 种内置链:
- PREROUTING
- POSTROUTING
- OUTPUT
Mangle 表
Mangle 用于对指定数据包报头进行修改、标记或重定向，包含 5 种内置链:
- INPUT
- OUTPUT
- FORWARD
- PREROUTING
- POSTROUTING
Security 表
Security 用于给包打上 SELinux 标记，以此影响 SELinux 或其他可以解读 SELinux 安全上下文的系统处理包的行为。这些标记可以基于单个包，也可以基于连接。
表和链关系图
表的检测优先级
Raw -> Mangle -> Nat -> Filter
任何一个数据包必然经过 5 个链中的其中一个。
- 一个数据包进入网卡时，首先进入
PREROUTING链，内核根据数据包目的 IP 判断是否需要转发 - 如果数据包是进入本机的，它就会沿着图向下移动，到达
INPUT链，数据包到了INPUT链后，任何进程都会收到它，本机上程序可以发送数据包，这些数据包会经过OUTPUT链，然后到达POSTROUTING链输出 - 如果数据包是转发出去的，且内核允许转发，数据包会经过
FORWARD链，然后到达POSTROUTING链输出
常用命令
查看类
# 查看所有防火墙规则
$ iptables --list
# 示例输出如下
Chain DOCKER (8 references)
target prot opt source destination
ACCEPT tcp -- anywhere 172.27.0.2 tcp dpt:10010
ACCEPT tcp -- anywhere 172.22.0.2 tcp dpt:http
ACCEPT tcp -- anywhere 172.29.0.4 tcp dpt:memcached
ACCEPT tcp -- anywhere 172.17.0.2 tcp dpt:redis
ACCEPT tcp -- anywhere 172.17.0.2 tcp dpt:nginx
ACCEPT tcp -- anywhere 172.17.0.4 tcp dpt:8080
ACCEPT tcp -- anywhere 172.17.0.5 tcp dpt:mysql
ACCEPT tcp -- anywhere 172.17.0.5 tcp dpt:http
# 查看 mangle 表规则
$ iptables -t mangle --list
# 查看 nat 表规则
$ iptables -t nat --list
| 字段名称 | 描述 |
|---|---|
| target | 规则行为 |
| prot | 协议 |
| opt | 选项 |
| source | 源 IP 地址 |
| destination | 目的 IP 地址 |
操作类
# 查看说明
$ iptables --help
# 查看命令
iptables -L：查看规则链
# 规则管理命令
iptables -A：在规则链的末尾加入新规则
iptables -D：删除某个规则
iptables -I：在规则链的头部加入新规则
iptables -R：替换规则链中的规则
# 链管理命令
iptables -F：清空规则链
iptables -Z：清空规则链中的数据包计算器和字节计数器
iptables -N：创建新的用户自定义规则链
iptables -P：设置规则链中的默认策略
# 通用匹配参数
-t
对指定的表 table 进行操作
如果不指定此选项，默认的是 filter 表
-p 协议
指定规则的协议，如 tcp, udp, icmp 等，可以使用all来指定所有协议
如果不指定 -p 参数，默认的是 all 值
-s 源地址
指定数据包的源地址
参数可以使IP地址、网络地址、主机名
例如：-s 192.168.1.101 指定IP地址
例如：-s 192.168.1.10/24 指定网络地址
-d 目的地址
指定数据包的目的地址，规则和 -s 类似
-j 执行目标
指定规则匹配时如何处理数据包
可能的值是ACCEPT, DROP, QUEUE, RETURN 等
-i 输入接口
指定要处理来自哪个接口的数据包，这些数据包将进入 INPUT, FORWARD, PREROUTE 链
例如：-i eth0指定了要处理经由eth0进入的数据包
如果不指定 -i参数，那么将处理进入所有接口的数据包
如果指定 ! -i eth0，那么将处理所有经由eth0以外的接口进入的数据包
如果指定 -i eth+，那么将处理所有经由eth开头的接口进入的数据包
-o 输出
指定了数据包由哪个接口输出，这些数据包将进入 FORWARD, OUTPUT, POSTROUTING链
如果不指定-o选项，那么所有接口都可以作为输出接口
如果指定 ! -o eth0，那么将从eth0以外的接口输出
如果指定 -i eth+，那么将仅从eth开头的接口输出
# 扩展参数
-sport 源端口
针对 -p tcp 或者 -p udp，默认情况下，将匹配所有端口
可以指定端口号或者端口名称、端口范围，例如 –sport 22， –sport ssh，–sport 22:100
从性能上讲，使用端口号更好， /etc/services 文件描述了映射关系
-dport 目的端口
规则和 –sport 类似
-tcp-flags TCP 标志
针对 -p tcp
可以指定由逗号分隔的多个参数
取值范围：SYN, ACK, FIN, RST, URG, PSH, ALL, NONE
-icmp-type ICMP 标志
针对 -p icmp
icmp-type 0 表示 Echo Reply
icmp-type 8 表示 Echo
命令选项输入顺序
iptables -t 表名 <-A/I/D/R> 规则链名 [规则号] <-i/o 网卡名> -p 协议名 <-s 源IP/源子网> --sport 源端口 <-d 目标IP/目标子网> --dport 目标端口 -j 动作
示例
以下命令在生产环境中谨慎使用。
查看已添加的iptables规则
$ iptables -L -n -v
Chain INPUT (policy DROP 48106 packets, 2690K bytes)
pkts bytes target prot opt in out source destination
5075 589K ACCEPT all -- lo * 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0
191K 90M ACCEPT tcp -- * * 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 tcp dpt:22
1499K 133M ACCEPT tcp -- * * 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 tcp dpt:80
4364K 6351M ACCEPT all -- * * 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 state RELATED,ESTABLISHED
6256 327K ACCEPT icmp -- * * 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0
Chain FORWARD (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)
pkts bytes target prot opt in out source destination
Chain OUTPUT (policy ACCEPT 3382K packets, 1819M bytes)
pkts bytes target prot opt in out source destination
5075 589K ACCEPT all -- * lo 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0
清空当前的所有规则和计数
$ iptables -F # 清空所有的防火墙规则
$ iptables -X # 删除用户自定义的空链
$ iptables -Z # 清空计数
设置默认规则
$ iptables -P INPUT DROP # 配置默认的不让进
$ iptables -P FORWARD DROP # 默认的不允许转发
$ iptables -P OUTPUT ACCEPT # 默认的可以出去
开放指定端口
$ iptables -A INPUT -s 127.0.0.1 -d 127.0.0.1 -j ACCEPT # 允许本地回环接口(即运行本机访问本机)
$ iptables -A INPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT # 允许已建立的或相关连的通行
$ iptables -A OUTPUT -j ACCEPT # 允许所有本机向外的访问
$ iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -j ACCEPT # 允许访问22端口
$ iptables -A INPUT -p tcp --dport 80 -j ACCEPT # 允许访问80端口
$ iptables -A INPUT -p tcp --dport 21 -j ACCEPT # 允许ftp服务的21端口
$ iptables -A INPUT -p tcp --dport 20 -j ACCEPT # 允许FTP服务的20端口
$ iptables -A INPUT -j reject # 禁止其他未允许的规则访问
$ iptables -A FORWARD -j REJECT # 禁止其他未允许的规则访问
白名单
$ iptables -A INPUT -p all -s 192.168.1.0/24 -j ACCEPT # 允许机房内网机器可以访问
$ iptables -A INPUT -p all -s 192.168.140.0/24 -j ACCEPT # 允许机房内网机器可以访问
$ iptables -A INPUT -p tcp -s 183.121.3.7 --dport 3380 -j ACCEPT # 允许 183.121.3.7 访问本机的 3380 端口
黑名单
iptables -I INPUT -s 123.45.6.7 -j DROP # 屏蔽单个 IP
iptables -I INPUT -s 123.0.0.0/8 -j DROP # 屏蔽 IP 网段 从 123.0.0.1 到 123.255.255.254
iptables -I INPUT -s 124.45.0.0/16 -j DROP # 屏蔽 IP 网段 从 123.45.0.1 到 123.45.255.254
iptables -I INPUT -s 123.45.6.0/24 -j DROP # 屏蔽 IP 网段 从 123.45.6.1 到 123.45.6.254
防止 SYN 洪水攻击
$ iptables -A INPUT -p tcp --syn -m limit --limit 5/second -j ACCEPT
小结
iptables 是一个配置 Linux 内核防火墙的命令行工具，可以根据设定的规则对网络数据包进行过滤、修改和重定向等操作，工作在 OSI 模型 中的网络层和传输层。
撰写本文过程中，笔者发现中文内容几乎说的都是 四表五链，不知是作者刻意跳过 Security 表，还是抄袭导致的同质化太严重。
虽然 Security 表不是常用功能，但是我们不能忽略其存在。