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【DevOps】Linux 安全：iptables 组成、命令及应用场景详解_iptables phydev

作者：人工智能uu | 2024-07-18 10:20:51

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iptables phydev

导读：全面掌握 iptables：从基础到实践

在 Linux 系统中，iptables 是一个非常强大的工具，它不仅是系统管理员用来构建和管理网络防火墙的首选工具，而且也是一个功能丰富的网络流量处理系统。无论是进行包过滤、监控网络流量、还是实现复杂的网络地址转换 (NAT)，iptables 都能提供灵活的解决方案。本文将带你深入理解 iptables 的组成结构，掌握其常用命令，并通过具体的使用场景展示如何在实际中应用这些知识。

导读：全面掌握 iptables：从基础到实践

iptables 是 Linux 操作系统中的一个非常强大的防火墙工具，它使用表格来组织防火墙规则，这些表格中的规则用于决定如何处理穿过防火墙的数据包。iptables 基于 Netfilter，Netfilter 是 Linux 内核的一个部分，负责处理通过网络栈的所有数据包。通过使用 iptables，系统管理员可以定义规则，这些规则决定了如何处理进入、穿过和离开网络的数据包。

`一、iptables` 的主要组成

表 (Tables)

iptables 的规则分布在不同的“表”中，这些表是处理特定类型数据包的集合。每个表包含一个或多个“链”，这些链定义了数据包流经网络栈的不同点在何处应用这些规则。

filter 表
- 用途: 主要用于决定数据包的基本处理，如是否允许数据包通过。
- 包含的链:
  - INPUT: 处理进入本机的数据包。
  - FORWARD: 处理经过本机路由到其他网络的数据包。
  - OUTPUT: 处理由本机产生的数据包。
nat 表
- 用途: 用于网络地址转换（NAT），包括源地址和目标地址的转换，主要用于路由设备。
- 包含的链:
  - PREROUTING: 用于目标地址转换（DNAT），处理进入网络接口的数据包。
  - POSTROUTING: 用于源地址转换（SNAT），处理即将离开网络接口的数据包。
  - OUTPUT: 对于生成自本地进程的数据包，处理其目标地址转换。
mangle 表
- 用途: 用于修改数据包的服务类型（TOS）字段或其他 IP 头信息，主要用于特殊的路由标记。
- 包含的链:
  - PREROUTING: 修改进入网络接口的数据包。
  - INPUT: 修改到达本机的数据包。
  - FORWARD: 修改经过本机的数据包。
  - OUTPUT: 修改本机产生的数据包。
  - POSTROUTING: 修改即将离开本机的数据包。
raw 表
- 用途: 主要用于配置免除连接跟踪的数据包，可以用来提高性能。
- 包含的链:
  - PREROUTING: 设置进入网络接口前的数据包是否避开状态跟踪。
  - OUTPUT: 设置由本机产生的数据包是否避开状态跟踪。
security 表
- 用途: 用于设置强制访问控制网络规则，通常与 SELinux 安全策略配合使用。
- 包含的链:
  - INPUT: 设置进入本机的数据包的安全标记。
  - FORWARD: 设置经过本机的数据包的安全标记。
  - OUTPUT: 设置本机产生的数据包的安全标记。

链 (Chains)

表中的每个链代表数据包处理的一个阶段。预定义的链有：

PREROUTING: 用于处理进入网络接口的数据包，主要用于 nat 和 mangle 表。
INPUT: 处理到达本机的数据包，用于 filter, mangle, 和 security 表。
FORWARD: 处理经过本机路由到其他网络的数据包，用于 filter, mangle, 和 security 表。
OUTPUT: 处理本机产生的数据包，用于 filter, nat, mangle, raw, 和 security 表。
POSTROUTING: 处理即将离开网络接口的数据包，用于 nat 和 mangle 表。

规则 (Rules)

规则定义了对特定条件下的数据包应该执行的操作。每条规则都关联到一个链，规则包含两个主要部分：

匹配条件: 定义了哪些数据包会被规则匹配。匹配条件可以包括多种属性：
- 源和目标 IP 地址 (-s, -d)
- 源和目标端口 (--sport, --dport)
- 协议类型 (-p), 如 TCP (tcp), UDP (udp), ICMP (icmp)
- 网络接口 (-i, -o)
- 更多复杂匹配，如连接状态 (-m state --state), 包大小 (-m length --length), 时间段 (-m time --timestart)
目标 (Targets): 当规则匹配到一个数据包时，定义了应采取的行动。常见的内置目标有：
- ACCEPT: 允许数据包通过。
- DROP: 静默丢弃数据包，不给发送方任何响应。
- REJECT: 拒绝数据包，并向发送方发送一个错误响应。
- LOG: 记录数据包的信息，然后继续处理该数据包。
- MASQUERADE: 用于动态 NAT，隐藏数据包的源 IP。
- REDIRECT: 修改数据包的目标 IP/端口为本机，用于本地端口重定向。

用户定义的链

用户可以定义自己的链来组织复杂的规则集。这允许更灵活的管理，例如创建一个专用链处理特定类型的流量，然后在预定义链中调用这个用户链。

二、常用 `iptables` 命令

iptables 是一个功能强大的工具，用于在 Linux 上管理网络包过滤和 NAT 规则。以下是详细解释 iptables 的常用命令和参数，帮助你更好地理解如何使用这个工具。

基本 `iptables` 命令格式

iptables [option] [chain] [matching criteria] [action]

[option]: 指定命令的选项，如 -A (添加)、-D (删除)、-L (列出) 等。
[chain]: 指定规则应用于哪个链，如 INPUT, FORWARD, OUTPUT 等。
[matching criteria]: 指定匹配数据包的条件，如 -p tcp (匹配 TCP 协议的数据包)。
[action]: 指定当匹配到数据包时执行的动作，如 -j ACCEPT (接受数据包)。

查看规则

查看所有规则
```
iptables -L -n -v
```
- -L: 列出所有规则。
- -v: 显示详细信息，包括通过每条规则的数据包和字节数。
- -n: 使用数字显示 IP 地址和端口，不进行域名解析，以加快显示速度。
查看特定表的规则
```
iptables -t nat -L
```
- -t nat: 指定要查看的表，这里是 nat 表。

添加规则

允许进入的 SSH 连接
```
iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -j ACCEPT
```
- -A INPUT: 在 INPUT 链末尾添加规则。
- -p tcp: 匹配 TCP 协议的数据包。
- --dport 22: 匹配目的端口为 22 的数据包。
- -j ACCEPT: 对匹配的数据包执行 ACCEPT 动作。
允许出去的 HTTP 连接
```
iptables -A OUTPUT -p tcp --dport 80 -j ACCEPT
```
- -A OUTPUT: 在 OUTPUT 链末尾添加规则。
- -p tcp: 匹配 TCP 协议的数据包。
- --dport 80: 匹配目的端口为 80 的数据包。

删除规则

删除特定的规则
```
iptables -D INPUT -p tcp --dport 22 -j ACCEPT
```
- -D INPUT: 从 INPUT 链删除规则。
- 其余参数定义了要删除的规则的匹配条件和动作。
按编号删除规则

首先，使用 -L --line-numbers 查看规则及其编号：
```
iptables -L INPUT -n --line-numbers
```
然后，根据编号删除规则：
```
iptables -D INPUT 1
```
- 删除 INPUT 链中编号为 1 的规则。

修改规则

使用编号修改规则
```
iptables -R INPUT 1 -p tcp --dport 22 -j DROP
```
- -R INPUT 1: 在 INPUT 链中替换编号为 1 的规则。
- -p tcp --dport 22: 匹配 TCP 协议且目的端口为 22 的数据包。
- -j DROP: 新的动作是丢弃数据包。

插入规则

在链的特定位置插入规则
```
iptables -I INPUT 1 -p tcp --dport 80 -j ACCEPT
```
- -I INPUT 1: 在 INPUT 链的第 1 位置插入规则。
- -p tcp --dport 80: 匹配 TCP 协议且目的端口为 80 的数据包。

设置默认策略

设置链的默认策略
```
iptables -P INPUT DROP
iptables -P FORWARD DROP
iptables -P OUTPUT ACCEPT
```
- -P INPUT DROP: 设置 INPUT 链的默认策略为 DROP。
- -P FORWARD DROP: 设置 FORWARD 链的默认策略为 DROP。
- -P OUTPUT ACCEPT: 设置 OUTPUT 链的默认策略为 ACCEPT。

保存和恢复规则

保存当前的规则
```
iptables-save > /etc/iptables.rules
```
- iptables-save: 输出当前的 iptables 规则。
- 重定向到 /etc/iptables.rules 文件中保存。
从文件恢复规则
```
iptables-restore < /etc/iptables.rules
```
- iptables-restore: 从输入读取规则并应用。
- /etc/iptables.rules: 包含要恢复的规则。

清空规则

清空所有规则
```
iptables -F
```
- -F: 清空（Flush）所有链的所有规则。
清空特定表的规则
```
iptables -t nat -F
```
- -t nat: 指定清空 nat 表的规则。
删除所有非默认链
```
iptables -X
```
- -X: 删除所有用户定义的链。

端口重定向和 NAT

将外部端口 80 重定向到本地的 8080 端口
```
iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp --dport 80 -j REDIRECT --to-port 8080
```
- -t nat: 在 nat 表操作。
- -A PREROUTING: 在 PREROUTING 链末尾添加规则。
- -p tcp --dport 80: 匹配目的端口为 80 的 TCP 数据包。
- -j REDIRECT --to-port 8080: 重定向这些数据包到本机的 8080 端口。
源 NAT (SNAT): 修改源 IP 地址
```
iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE
```
- -A POSTROUTING: 在 POSTROUTING 链末尾添加规则。
- -o eth0: 匹配从 eth0 网络接口发出的数据包。
- -j MASQUERADE: 对这些数据包执行地址伪装，常用于动态 IP 地址。
目标 NAT (DNAT): 修改目标 IP 地址
```
iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp --dport 8080 -j DNAT --to-destination 192.168.1.10:80
```
- -A PREROUTING: 在 PREROUTING 链末尾添加规则。
- -p tcp --dport 8080: 匹配目的端口为 8080 的 TCP 数据包。
- -j DNAT --to-destination 192.168.1.10:80: 修改数据包的目标 IP 和端口。

高级匹配和限速

防止 SSH 爆破攻击

为了防止 SSH 爆破，我们可以使用 recent 模块来跟踪来自同一 IP 地址的连接尝试。如果在指定时间内超过了特定次数的连接尝试，则暂时拒绝来自该 IP 的连接。
```
iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -m state --state NEW -m recent --set
iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -m state --state NEW -m recent --update --seconds 60 --hitcount 10 -j DROP
```
- -m state --state NEW: 只匹配新建连接。
- -m recent --set: 对匹配的每个新连接，记录其信息。
- -m recent --update: 更新最近的信息，并检查条件。
- --seconds 60: 指定时间窗口为 60 秒。
- --hitcount 10: 如果在 60 秒内同一 IP 尝试新建连接超过 10 次，则匹配此规则。
- -j DROP: 拒绝这些匹配的数据包。

日志记录

iptables 支持将匹配的数据包信息记录到系统日志中，这对于调试和安全监控非常有用。

记录被拒绝的数据包信息
```
iptables -A INPUT -j LOG --log-prefix "IPTables-Dropped: " --log-level 4
```
- -j LOG: 使用 LOG 目标记录数据包信息。
- --log-prefix "IPTables-Dropped: ": 指定日志记录的前缀，便于在日志文件中搜索。
- --log-level 4: 指定日志的级别（4 表示 warning 级别）。

状态检查

利用 state 模块，可以匹配数据包的连接跟踪状态，这是构建复杂防火墙规则的基础。

允许基于状态的数据包传输
```
iptables -A INPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT
iptables -A OUTPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT
```
- -m state --state ESTABLISHED,RELATED: 匹配状态为 ESTABLISHED 或 RELATED 的数据包。
- ESTABLISHED: 表示数据包是属于已经建立的连接。
- RELATED: 表示数据包是与现有的连接相关的（例如，FTP 数据连接）。

时间条件匹配

使用 time 模块可以基于时间条件匹配数据包，这可以用于实现基于时间的访问控制策略。

只在工作时间允许 HTTP 访问
```
iptables -A INPUT -p tcp --dport 80 -m time --timestart 09:00 --timestop 17:00 --weekdays Mon,Tue,Wed,Thu,Fri -j ACCEPT
```
- -m time: 使用时间模块。
- --timestart 09:00 --timestop 17:00: 指定允许匹配的开始和结束时间。
- --weekdays Mon,Tue,Wed,Thu,Fri: 指定允许匹配的星期几。

接口匹配

可以根据数据包使用的网络接口进行匹配。

允许来自特定接口的数据包
```
iptables -A INPUT -i eth0 -p tcp --dport 80 -j ACCEPT
```
- -i eth0: 只匹配通过 eth0 网络接口进入的数据包。
- -p tcp --dport 80: 匹配目的端口为 80 的 TCP 数据包。

用户自定义链

用户可以定义自己的链来组织规则，这可以使规则集更加结构化和模块化。

定义和使用自定义链
```
iptables -N LOGGING
iptables -A INPUT -j LOGGING
iptables -A LOGGING -m limit --limit 2/min -j LOG --log-prefix "Input-Dropped: "
iptables -A LOGGING -j DROP
```
- -N LOGGING: 创建一个名为 LOGGING 的新链。
- -A LOGGING -m limit --limit 2/min -j LOG: 在 LOGGING 链中，使用 limit 模块限制日志记录的速率，防止日志文件快速增长。
- -j DROP: 在 LOGGING 链的最后，丢弃所有数据包。

保存和加载规则

iptables 规则默认在系统重启后不会保存。你需要手动保存规则，并在系统启动时加载它们。

保存规则到文件
```
iptables-save > /etc/iptables.rules
```
- iptables-save: 输出当前的所有 iptables 规则。
- >: 重定向输出到文件 /etc/iptables.rules。
加载规则从文件
```
iptables-restore < /etc/iptables.rules
```
- iptables-restore: 从给定的输入加载 iptables 规则。
- < /etc/iptables.rules: 从文件 /etc/iptables.rules 读取规则。

清空和重置

有时你可能需要清空所有规则，重置 iptables 到初始状态。

清空所有规则和自定义链
```
iptables -F
iptables -X
```
- -F: 清空所有链的所有规则。
- -X: 删除所有用户定义的链。

三、使用场景举例

使用 iptables 的场景非常多样，覆盖从简单的主机防火墙到复杂的网络路由和 NAT 配置。下面是一些具体的使用场景，展示如何利用 iptables 解决实际问题。

1. 基本的主机防护

在这个场景中，我们利用 iptables 设置基本的网络访问控制，以保护主机不受未授权访问。

允许特定的服务访问

假设你想在一台服务器上开放 SSH (端口 22) 和 HTTP (端口 80) 服务，同时拒绝所有其他未经授权的入站连接。


# 设置默认策略
iptables -P INPUT DROP
iptables -P FORWARD DROP
iptables -P OUTPUT ACCEPT
 
# 允许本地回环接口
iptables -A INPUT -i lo -j ACCEPT
iptables -A OUTPUT -o lo -j ACCEPT
 
# 允许已建立的和相关的连接
iptables -A INPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT
 
# 允许 SSH
iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -j ACCEPT
 
# 允许 HTTP
iptables -A INPUT -p tcp --dport 80 -j ACCEPT
 
# Optional: 允许 HTTPS
iptables -A INPUT -p tcp --dport 443 -j ACCEPT

2. 防止 DDoS 攻击

使用 iptables 限制单个源 IP 的连接频率，以防止简单的 DDoS 攻击或 SSH 爆破。

限制 SSH 连接尝试


# 允许每个 IP 每分钟最多新建 3 个 SSH 连接
iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -m state --state NEW -m recent --set
iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -m state --state NEW -m recent --update --seconds 60 --hitcount 4 -j DROP

这种设置能够有效减少暴力破解 SSH 密码的风险。

3. 端口转发

在某些情况下，你可能需要将到达某个端口的流量重定向到另一个端口上，例如将 80 端口的 HTTP 流量转发到 8080 端口。

将 80 端口转发到 8080 端口


# 在 nat 表的 PREROUTING 链上添加规则
iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp --dport 80 -j REDIRECT --to-port 8080

这个操作常用于服务器上运行的 Web 应用程序，该程序绑定于非标准端口，而你希望通过标准端口访问。

4. 网络地址转换 (NAT)

在家庭或小型办公室网络中，经常需要设置 NAT 来共享访问互联网的路径。以下是一个简单的源 NAT（SNAT）配置的例子。

共享互联网访问

假设 eth1 是内部网络接口，eth0 是连接到互联网的接口。


# 启用 IP 转发
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
 
# 设置 MASQUERADE
iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE
 
# 允许内部网络访问外部
iptables -A FORWARD -i eth1 -o eth0 -j ACCEPT
 
# 允许已建立的连接回流
iptables -A FORWARD -i eth0 -o eth1 -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT

这个配置允许内部网络通过 eth0 接口访问外部网络。

5. 日志和审计

记录某些类型的网络活动对于调试和安全监控都是非常有用的。

记录被拒绝的包


# 记录被拒绝的入站连接尝试
iptables -A INPUT -j LOG --log-prefix "IPTables-Input-Denied: " --log-level 4
# 记录被拒绘的转发连接尝试
iptables -A FORWARD -j LOG --log-prefix "IPTables-Forward-Denied: " --log-level 4

这些规则会将所有被 INPUT 和 FORWARD 链拒绝的尝试记录到系统日志中。

6. 使用时间条件控制访问

在某些环境中，你可能希望基于时间来控制网络访问。

在工作时间外允许 SSH 访问


# 工作时间外允许 SSH
iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -m time --timestart 18:00 --timestop 09:00 -j ACCEPT

这条规则允许在晚上 6:00 到早上 9:00 之间进行 SSH 访问。

7. 防火墙绕过

在某些情况下，你可能需要临时开放或关闭防火墙的某些规则，而不是永久修改配置。

临时开放所有访问

如果需要临时允许所有流量（例如，进行某些特殊操作），可以设置：


iptables -P INPUT ACCEPT
iptables -P FORWARD ACCEPT
iptables -P OUTPUT ACCEPT
 
# 清空所有规则
iptables -F

然后，在操作完成后，恢复原来的规则。

8. 防止 ICMP 泛洪攻击

ICMP 泛洪是一种常见的拒绝服务攻击方法。

限制 ICMP 回显请求


# 限制 ICMP echo-request 消息
iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type echo-request -m limit --limit 1/s -j ACCEPT
iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type echo-request -j DROP

这些规则限制了每秒处理的 ICMP echo 请求（ping 请求）的数量，从而减轻了泛洪的影响。

9. 多网卡策略路由

在拥有多个网络接口的服务器上，你可能需要根据数据包的来源或目的地来选择不同的路由。

根据源 IP 使用特定的网络接口


# 对于从特定源 IP 发出的数据包，使用特定接口
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.100.0/24 -o eth1 -j MASQUERADE

这个规则设置了源 NAT，允许从 192.168.100.0/24 网段出来的数据包通过 eth1 接口发送。

10. 容器和虚拟化环境

在使用 Docker 或其他容器技术时，经常需要配置 iptables 来管理和隔离网络流量。

允许特定容器访问外部网络


# 假设容器的虚拟网络接口是 veth1234
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 172.17.0.2/32 -o eth0 -j MASQUERADE

这条规则允许 IP 地址为 172.17.0.2 的容器通过 eth0 接口访问外部网络。

通过这些场景，你可以看到 iptables 的多样性和强大功能，它能够满足从简单到复杂的多种网络需求。

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