网络相关的命令工具研究报告

  本篇博文主要调研了iptables的作用和具体用法及特点,其中包含了我对iptables的理解与思考。

一、防火墙基础  

  iptables其实不是真正的防火墙,我们可以把它理解成一个客户端代理,用户通过iptables这个代理,将用户的安全设定执行到对应的"安全框架"中,这个"安全框架"才是真正的防火墙,这个框架的名字叫netfilter。netfilter才是防火墙真正的安全框架(framework),netfilter位于内核空间。iptables其实是一个命令行工具,位于用户空间,我们用这个工具操作真正的框架。这个包过滤防火墙是免费的,它可以代替昂贵的商业防火墙解决方案,完成封包过滤、封包重定向和网络地址转换(NAT)等功能。

二、iptables基础

  iptables是按照规则来办事的,规则其实就是网络管理员预定义的条件,规则一般的定义为"如果数据包头符合这样的条件,就这样处理这个数据包"。规则存储在内核空间的信息包过滤表中,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,iptables就根据规则所定义的方法来处理这些数据包,如放行(accept)、拒绝(reject)和丢弃(drop)等。配置防火墙的主要工作就是添加、修改和删除这些规则。

  当客户端访问服务器的web服务时,客户端发送报文到网卡,而tcp/ip协议栈是属于内核的一部分,所以,客户端的信息会通过内核的TCP协议传输到用户空间中的web服务中,而此时,客户端报文的目标终点为web服务所监听的套接字(IP:Port)上,当web服务需要响应客户端请求时,web服务发出的响应报文的目标终点则为客户端,这个时候,web服务所监听的IP与端口反而变成了原点,我们说过,netfilter才是真正的防火墙,它是内核的一部分,所以,如果我们想要防火墙能够达到"防火"的目的,则需要在内核中设置关卡,所有进出的报文都要通过这些关卡,经过检查后,符合放行条件的才能放行,符合阻拦条件的则需要被阻止,于是,就出现了input关卡和output关卡,而这些关卡在iptables中不被称为"关卡",而被称为"链"。

 

  客户端发来的报文访问的目标地址可能并不是本机,而是其他服务器,当本机的内核支持IP_FORWARD时,我们可以将报文转发给其他服务器,所以,这个时候,我们就会提到iptables中的其他"关卡",也就是其他"链",他们就是  "路由前"、"转发"、"路由后",他们的英文名是PREROUTING、FORWARD、POSTROUTING。也就是说,当我们启用了防火墙功能时,报文需要经过如下关卡,也就是说,根据实际情况的不同,报文经过"链"可能不同。如果报文需要转发,那么报文则不会经过input链发往用户空间,而是直接在内核空间中经过forward链和postrouting链转发出去的。

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三、表的概念

  我们把具有相同功能的规则的集合叫做"表",所以说,不同功能的规则,我们可以放置在不同的表中进行管理,而iptables已经为我们定义了4种表,每种表对应了不同的功能,而我们定义的规则也都逃脱不了这4种功能的范围,所以,学习iptables之前,我们必须先搞明白每种表 的作用。

  iptables为我们提供了如下规则的分类,或者说,iptables为我们提供了四种表:

filter表:负责过滤功能,防火墙;内核模块:iptables_filter

nat表:network address translation,网络地址转换功能;内核模块:iptable_nat

mangle表:拆解报文,做出修改,并重新封装 的功能;iptable_mangle

raw表:关闭nat表上启用的连接追踪机制;iptable_raw

也就是说,我们自定义的所有规则,都是这四种分类中的规则,或者说,所有规则都存在于这4张"表"中。

四、表链关系

  数据包经过一个"链"的时候,会将当前链的所有规则都匹配一遍,但是匹配时总归要有顺序,我们应该一条一条的去匹配,而且我们说过,相同功能类型的规则会汇聚在一张"表"中,那么,哪些"表"中的规则会放在"链"的最前面执行呢,这时候就需要有一个优先级的问题,我们还拿prerouting"链"做示例。iptables详解(1):iptables概念

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  prerouting链中的规则存放于三张表中,而这三张表中的规则执行的优先级如下:raw --> mangle --> nat。

  但是我们知道,iptables为我们定义了4张"表",当他们处于同一条"链"时,执行的优先级如下。优先级次序(由高而低):raw --> mangle --> nat --> filter。

  为了更方便的管理,我们还可以在某个表里面创建自定义链,将针对某个应用程序所设置的规则放置在这个自定义链中,但是自定义链接不能直接使用,只能被某个默认的链当做动作去调用才能起作用,我们可以这样想象,自定义链就是一段比较"短"的链子,这条"短"链子上的规则都是针对某个应用程序制定的,但是这条短的链子并不能直接使用,而是需要"焊接"在iptables默认定义链子上,才能被IPtables使用,这就是为什么默认定义的"链"需要把"自定义链"当做"动作"去引用的原因。

五、数据经过防火墙的过程

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链的规则存放于哪些表中(从链到表的对应关系):

PREROUTING   的规则可以存在于:raw表,mangle表,nat表。

INPUT        的规则可以存在于:mangle表,filter表,(centos7中还有nat表,centos6中没有)。

FORWARD      的规则可以存在于:mangle表,filter表。

OUTPUT       的规则可以存在于:raw表mangle表,nat表,filter表。

POSTROUTING  的规则可以存在于:mangle表,nat表。

表中的规则可以被哪些链使用(从表到链的对应关系):

raw     表中的规则可以被哪些链使用:PREROUTING,OUTPUT。

mangle  表中的规则可以被哪些链使用:PREROUTING,INPUT,FORWARD,OUTPUT,POSTROUTING。

nat     表中的规则可以被哪些链使用:PREROUTING,OUTPUT,POSTROUTING(centos7中还有INPUT,centos6中没有)。

filter  表中的规则可以被哪些链使用:INPUT,FORWARD,OUTPUT。

 

匹配条件分为基本匹配条件与扩展匹配条件

基本匹配条件:

源地址Source IP,目标地址 Destination IP

上述内容都可以作为基本匹配条件。

扩展匹配条件:

除了上述的条件可以用于匹配,还有很多其他的条件可以用于匹配,这些条件泛称为扩展条件,这些扩展条件其实也是netfilter中的一部分,只是以模块的形式存在,如果想要使用这些条件,则需要依赖对应的扩展模块。

源端口Source Port, 目标端口Destination Port

上述内容都可以作为扩展匹配条件

处理动作在iptables中被称为target,动作也可以分为基本动作和扩展动作。

处理动作如下所示:

ACCEPT:允许数据包通过。

DROP:直接丢弃数据包,不给任何回应信息,过了超时时间才会有反应。

REJECT:拒绝数据包通过,必要时会给数据发送端一个响应的信息,客户端刚请求就会收到拒绝的信息。

SNAT:源地址转换,解决内网用户用同一个公网地址上网的问题。

MASQUERADE:是SNAT的一种特殊形式,适用于动态的、临时会变的ip上。

DNAT:目标地址转换。

REDIRECT:在本机做端口映射。

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,也就是说除了记录以外不对数据包做任何其他操作,仍然让下一条规则去匹配。

 

 

 

 

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