由 solaris 在 04-16-2002 11:54 发表:
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用iptales实现包过虑型防火墙
1<p>一、 概述<p> 从1.1内核开始，linux就已经具有包过虑功能了，在2.0的内核中我们采用ipfwadm来操作内核包过虑规则。之后在2.2内核中，采用了大家并不陌生的ipchains来控制内核包过虑规则。现在最新linux内核版本是2.4.1，在2.4内核中我们不再使用ipchains，而是采用一个全新的内核包过虑管理工具--iptables。 这个全新的内核包过虑工具将使用户更易于理解其工作原理，更容易被使用，当然也将具有更为强大的功能。<p> 我们说过iptables只是一个管理内核包过虑的工具，iptables 可以加入、插入或删除核心包过滤表格(链)中的规则。实际上真正来执行这些过虑规则的是netfilter(Linux 核心中一个通用架构)及其相关模块(如iptables模块和nat模块),下面我们一起来看看netfilter的工作原理。<p>二、 原理
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3netfilter是Linux 核心中一个通用架构，它提供了一系列的"表"(tables)，每个表由若干"链"(chains)组成，而每条链中可以有一条或数条规则(rule)组成。我们可以这样来理解，netfilter是表的容器，表是链的容器，而链又是规则的容器(如图一所示)。
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5<p> 系统缺省的表为"filter"，该表中包含了INPUT、FORWARD和OUTPUT 3个链。每一条链中可以有一条或数条规则，每一条规则都是这样定义的“如果数据包头符合这样的条件，就这样处理这个数据包”。当一个数据包到达一个链时，系统就会从第一条规则开始检查，看是否符合该规则所定义的条件: 如果满足,系统将根据该条规则所定义的方法处理该数据包；如果不满足则继续检查下一条规则。最后，如果该数据包不符合该链中任一条规则的话，系统就会根据该链预先定义的策略(policy)来处理该数据包。<p><p> 数据包在filter表中的流程如图二所示。有数据包进入系统时，系统首先根据路由表决定将数据包发给哪一条链，则可能有三种情况：<p> 1\. 如果数据包的目的地址是本机，则系统将数据包送往INPUT链，如果通过规则检查，则该包被发给相应的本地进程处理；如果没通过规则检查，系统就会将这个包丢掉；
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72\. 如果数据包的目的地址不是本机，也就是说，这个包将被转发，则系统将数据包送往FORWARD链，如果通过规则检查，则该包被发给相应的本地进程处理；如果没通过规则检查，系统就会将这个包丢掉；
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93\. 如果数据包是由本地系统进程产生的，则系统将其送往OUTPUT链，如果通过规则检查，则该包被发给相应的本地进程处理；如果没通过规则检查，系统就会将这个包丢掉。
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13从以上我们可以看出，netfilter比起以前的ipfwadm和ipchains思路上清晰了好多，也好理解了好多，这对于原先对ipfwadm和ipchains总是感到一头雾水的用户来说无疑是一个福音。<p>
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15三、 准备工作<p> 1\. 系统需求
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17netfilter要求内核版本不低于2.3.5，在编译新内核时，要求选择和netfilter相关的项目。这些项目通常都是位于“Networking options"子项下。以2.4.0内核为例，我们应该选中的项目有：<p>[*] Kernel/User netlink socket
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19[ ] Routing messages
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21<*> Netlink device emulation
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23[*] Network packet filtering (replaces ipchains)
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25.......<p> 然后，在“IP: Netfilter Configuration ---->”选中：<p><M> Connection tracking (required for masq/NAT)
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27<M> FTP protocol support
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29<M> IP tables support (required for filtering/masq/NAT)
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31<M > limit match support
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33<M> MAC address match support
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35<M> Netfilter MARK match support
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37<M> Multiple port match support
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39<M> TOS match support
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41<M> Connection state match support
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43<M> Packet filtering
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45<M> REJECT target support
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47<M> Full NAT
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49<M> MASQUERADE target support
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51<M> REDIRECT target support
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53<M> Packet mangling
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55<M> TOS target support
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57<M> MARK target support
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59<M> LOG target support
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61<M> ipchains (2.2-style) support
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63<M> ipfwadm (2.0-style) support <p> 其中最后两个项目可以不选，但是如果你比较怀念ipchains或者ipfwadm，你也可以将其选中，以便在2.4内核中使用ipchians或ipfwadm。但是需要注意的是，iptables是和ipchians/ipfwadm相对立的，在使用iptables的同时就不能同时使用ipchains/ipfwadm。编译成功后，这些模块文件都位于以下目录中
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65/lib/modules/2.4.0/kernel/net/ipv4/netfilter<p> 编译2.4.0的新内核时还应该注意要在“Processor type and features"中选择和你的CPU相对应的正确的CPU选项，否则新内核可能无法正常工作。<p> 2\. 载入模块
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69要使用iptables，还必须载入相关模块。可以使用以下命令载入相关模块：
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71#modprobe iptable_tables
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73modprobe命令会自动载入指定模块及其相关模块。iptables_filter模块会在运行时自动载入。<p>三、 语法 <p> 1\. 对链的操作
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75建立一个新链 (-N)。
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77删除一个空链 (-X)。
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79改变一个内建链的原则 (-P)。
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81列出一个链中的规则 (-L)。
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83清除一个链中的所有规则 (-F)。
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85归零(zero) 一个链中所有规则的封包字节(byte) 记数器 (-Z)。 <p> 2\. 对规则的操作
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87加入(append) 一个新规则到一个链 (-A)的最后。
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89在链内某个位置插入(insert) 一个新规则(-I)，通常是插在最前面。
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91在链内某个位置替换(replace) 一条规则 (-R)。
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93在链内某个位置删除(delete) 一条规则 (-D)。
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95删除(delete) 链内第一条规则 (-D)。
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993\. 指定源地址和目的地址<p> 通过--source/--src/-s来指定源地址(这里的/表示或者的意思，下同)，通过--destination/--dst/-s来指定目的地址。可以使用以下四中方法来指定ip地址：
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101a. 使用完整的域名，如“www.linuxaid.com.cn"；
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103b. 使用ip地址，如“192.168.1.1"；
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105c. 用x.x.x.x/x.x.x.x指定一个网络地址，如“192.168.1.0/255.255.255.0";
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107d. 用x.x.x.x/x指定一个网络地址，如“192.168.1.0/24"这里的24表明了子网掩码的有效位数，这是 UNIX环境中通常使用的表示方法。
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109缺省的子网掩码数是32，也就是说指定192.168.1.1等效于192.168.1.1/32。 <p> 4\. 指定协议<p> 可以通过--protocol/-p选项来指定协议，比如-p tcp。<p> 5\. 指定网络接口将<p> 可以使用--in-interface/-i或--out-interface/-o来指定网络接口。需要注意的是，对于INPUT链来说，只可能有-i，也即只会有进入的包；通理，对于OUTPUT链来说，只可能有-o，也即只会有出去的包。只有FORWARD链既可以有-i的网络接口，也可以有-o的网络接口。我们也可以指定一个当前并不存在的网络接口，比如ppp0，这时只有拨号成功后该规则才有效。<p> 6\. 指定ip碎片
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113在TCP/IP通讯过程中，每一个网络接口都有一个最大传输单元(MTU)，这个参数定义了可以通过的数据包的最大尺寸。如果一个数据包大于这个参数值时，系统会将其划分成更小的数个数据包(称之为ip碎片)来传输，而接收方则对这些ip碎片再进行重组以还原整个包。
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115但是再进行包过滤的时候，ip碎片会导致这样一个问题：当系统将大数据包划分成ip碎片传送时，第一个碎片含有完整的包头信息，但是后续的碎片只有包头的部分信息，比如源地址，目的地址。因此假如我们有这样一条规则：
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117iptables -A FORWARD -p tcp -s 192.168.1.0/24 -d 192.168.2.100 --dport 80 -j ACCEPT
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119并且这时的FORWARD的策略(policy)为DROP时，系统只会让第一个ip碎片通过，而丢掉其余的ip碎片，因为第一个碎片含有完整的包头信息，可以满足该规则的条件，而余下的碎片因为包头信息不完整而无法满足规则定义的条件，因而无法通过。
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121我们可以通过--fragment/-f选项来指定第二个及其以后的ip碎片，比如以上面的例子为例，我们可以再加上这样一条规则来解决这个问题：
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123iptables -A FORWARD -f -s 192.168.1.0/24 -d 192.168.2.100 -j ACCEPT
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125但是需要注意的是，现在已经有好多进行ip碎片攻击的实例(比如向Win98 NT4/SP5,6 Win2K发送大量的ip碎片进行DoS攻击)，因此允许ip碎片通过是有安全隐患的，对于这一点我们可以采用iptables的匹配扩展来进行限制，但是这又会影响服务质量，我们将在下面讨论这个问题。
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1297\. 指定非
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133可以在某些选项前加上!来表示非指定值，比如“-s -! 192.168.1.1/32"表示除了192.168.1.1以外的ip地址，“-p -! tcp"表示除了tcp以外的协议。
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1378\. TCP匹配扩展<p> 通过使用--tcp-flags选项可以根据tcp包的标志位进行过滤，该选项后接两个参数：第一个参数为要检查的标志位，可以是SYN，ACK，FIN，RST，URG，PSH的组合，可以用ALL指定所有标志位；第二个参数是标志位值为1的标志。比如你要过滤掉所有SYN标志位为1的tcp包，可以使用以下规则：
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139iptables -A FORWARD -p tcp --tcp-flags ALL SYN -j DROP
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141选项--syn是以上的一种特殊情况，相当于“--tcp-flags SYN,RST,ACK SYN"的简写。
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1459\. mac匹配扩展
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147可以使用-m选项来扩展匹配内容。使用--match mac/-m mac匹配扩展可以用来检查ip数据包的源mac地址。只要在--mac-source后面跟上mac地址就可以了。比如：
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149iptables -A FORWARD -m mac --mac-source 00:00:BA:A5:7D:12 -j DROP
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151需要注意的是一个ip包在经过路由器转发后，其源mac地址已经变成了路由器的mac地址。 <p> 10\. limit匹配扩展<p> limit扩展是一个非常有用的匹配扩展。使用-m nat 来指定，其后可以有两个选项：<p> \--limit avg: 指定单位时间内允许通过的数据包的个数。单位时间可以是/second、/minute、/hour、/day或使用第一个字母，比如5/second和5/s是一样的，都是表示每秒可以通过5个数据包，缺省值是3/hour。<p> \--limit-burst number：指定触发事件的阀值,缺省值是5。<p> 看起来好像有点复杂，就让我们来看一个例子：
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153假设又如下的规则：
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155iptables -A INPUT -p icmp -m limit --limit 6/m --limit-burst 5 -j ACCEPT
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157iptables -P INPUT DROP
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159然后从另一部主机上ping这部主机，就会发生如下的现象：
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161首先我们可以看到前四个包的回应都很正常，然后从第五个包开始，我们每10秒可以收到一个正常的回应。这是因为我们设定了单位时间(在这里是每分钟)内允许通过的数据包的个数是每分钟6个，也即每10秒钟一个；其次我们又设定了事件触发阀值为5，所以我们的前四个包都是正常的，只是从第五个包开始，限制规则开始生效，故只能每10秒收到一个正常回应。
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163假设我们停止ping，30秒后又开始ping，这时的现象是：
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165前两个包是正常的，从第三个包开始丢包，这是因为在这里我的允许一个包通过的周期是10秒，如果在一个周期内系统没有收到符合条件的包，系统的触发值就会恢复1，所以假如我们30秒内没有符合条件的包通过，系统的触发值就会恢复到3，假如5个周期内都没有符合条件的包通过，系统都触发值就会完全恢复。不知道你明白了没有，欢迎你来信讨论。<p> 11\. LOG目标扩展<p> netfilter缺省的目标(也就是一旦满足规则所定义以后系统对数据包的处理方法)有：
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167ACEEPT：接收并转发数据包
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169DORP：丢掉数据包
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171目标扩展模块提供了扩展的目标。LOG目标提供了记录数据包的功能。该目标扩展有以下几个参数：
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173\--log-level：指定记录信息的级别，级别有debug、info、notice、warning、err、crit、alert、emerg分别对应7到0的数字。其含义请参看syslog.conf的man手册。
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175\--log-prefix：后接一个最长为30个字符的字符串，该字符串将出现在每一条日志的前面。<p> 12\. REJECT目标扩展
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179该目标扩展完全和DORP标准目标一样，除了向发送方返回一个“port unreachable"的icmp信息外。<p> 还有其他一些扩展是常用的，如果你想了解可以参考Packet-Filtering-HOWTO。当然，最直接获得帮助的办法是查看iptables的在线帮助，比如想得到关于mac匹配扩展的帮助可以执行“iptables -m mac -help"命令，想得到LOG目标扩展的帮助可以执行“iptables -j LOG -help"命令。 <p>
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181四、 iptables使用实例<p> 首先让我们看一下服务器/客户机的交互原理。服务器提供某特定功能的服务总是由特定的后台程序提供的。在TCP/IP网络中，常常把这个特定的服务绑定到特定的TCP或UDP端口。之后，该后台程序就不断地监听（listen)该端口，一旦接收到符合条件的客户端请求，该服务进行TCP握手后就同客户端建立一个连接，响应客户请求。与此同时，再产生一个该绑定的拷贝，继续监听客户端的请求。<p> 举一个具体的例子：假设网络中有一台服务器A(IP地址为1.1.1.1)提供WWW服务，另有客户机B(2.2.2.2)、C(3.3.3.3)。首先，服务器A运行提供WWW服务的后台程序（比如Apache）并且把该服务绑定到端口80，也就是说，在端口80进行监听。当B发起一个连接请求时,B将打开一个大于1024的连接端口(1024内为已定义端口),假设为1037。A在接收到请求后，用80端口与B建立连接以响应B的请求，同时产生一个80端口绑定的拷贝，继续监听客户端的请求。假如A又接收到C的连接请求（设连接请求端口为1071），则A在与C建立连接的同时又产生一个80端口绑定的拷贝继续监听客户端的请求。如下所示，因为系统是以源地址、源端口、目的地址、目的端口来标识一个连接的，所以在这里每个连接都是唯一的。<p> 服务器 客户端
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183连接1：a.b.c.1:80 <=> a.b.c.4:1037
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185连接2：a.b.c.1:80 <=> a.b.c.7:1071<p> 每一种特定的服务都有自己特定的端口，一般说来小于1024的端口多为保留端口，或者说是已定义端口，低端口分配给众所周知的服务（如WWW、FTP等等），从512到1024的端口通常保留给特殊的UNIX TCP/IP应用程序，具体情况请参考/etc/services文件或RFC1700。 <p> 假设网络环境如下：某一单位，租用DDN专线上网，网络拓扑如下：
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189+--------------+
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191| 内部网段 | eth1+--------+eth0 DDN
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193| +------------|firewall|<===============>Internet
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195| 198.168.80.0 | +--------+
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197+--------------+
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199eth0: 198.199.37.254
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201eth1: 198.168.80.254<p> 以上的IP地址都是Internet上真实的IP，故没有用到IP欺骗。并且，我们假设在内部网中存在以下服务器：
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203www服务器：www.yourdomain.com 198.168.80.11
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205ftp服务器：ftp.yourdomain.com 198.168.80.12
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207email服务器：mail.yourdomain.com 198.168.80.13
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211下面我们将用iptables一步一步地来建立我们的包过滤防火墙，需要说明的是，在这个例子中，我们主要是对内部的各种服务器提供保护。 <p> 1\. 在/etc/rc.d/目录下用touch命令建立firewall文件，执行chmod u+x firewll以更改文件属性 ，编辑/etc/rc.d/rc.local文件，在末尾加上 /etc/rc.d/firewall 以确保开机时能自动执行该脚本。
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2152\. 刷新所有的链的规则
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217#!/bin/sh<p> echo "Starting iptables rules..."<p> #Refresh all chains<p> /sbin/iptables -F<p> 3\. 我们将首先禁止转发任何包，然后再一步步设置允许通过的包。
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219所以首先设置防火墙FORWARD链的策略为DROP：<p> /sbin/iptables -P FORWARD DROP
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2234.设置关于服务器的包过虑规则：
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227在这里需要注意的是，服务器/客户机交互是有来有往的，也就是说是双向的，所以我们不仅仅要设置数据包出去的规则，还要设置数据包返回的规则，我们先建立针对来自Internet数据包的过虑规则。
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231WWW服务：服务端口为80，采用tcp或udp协议。规则为：eth0=>允许目的为内部网WWW服务器的包。<p> ###########################Define HTTP packets####################################<p> #Allow www request packets from Internet clients to www servers
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233/sbin/iptables -A FORWARD -p tcp -d 198.168.80.11 --dport www -i eth0 -j ACCEPT
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237FTP服务：FTP服务有点特别，因为需要两个端口，因为FTP有命令通道和数据通道。其中命令端口为21，数据端口为20，并且有主动和消极两种服务模式，其消极模式连接过程为：FTP客户端首先向FTP服务器发起连接请求，三步握手后建立命令通道，然后由FTP服务器请求建立数据通道，成功后开始传输数据，现在大多数FTP客户端均支持消极模式，因为这种模式可以提高安全性。FTP服务采用tcp协议。规则为：eth0=>仅允许目的为内部网ftp服务器的包。<p> ############################Define FTP packets#####################################<p> #Allow ftp request packets from Internet clients to Intranet ftp server
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239/sbin/iptables -A FORWARD -p tcp -d 198.168.80.12 --dport ftp -i eth0 -j ACCEPT<p>
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241EMAIL服务：包含两个协议，一是smtp，一是pop3。出于安全性考虑，通常只提供对内的pop3服务，所以在这里我们只考虑针对smtp的安全</p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p></p>