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iptables简介

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发布时间：2019-05-25

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iptables简介

netfilter/iptables（简称为iptables）组成Linux平台下的包过滤防火墙，与大多数的Linux软件一样，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。

iptables基础

规则（rules）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。

iptables和netfilter的关系：

这是第一个要说的地方，Iptables和netfilter的关系是一个很容易让人搞不清的问题。很多的知道iptables却不知道netfilter。其实iptables只是Linux防火墙的管理工具而已，位于/sbin/iptables。真正实现防火墙功能的是netfilter，它是Linux内核中实现包过滤的内部结构。

iptables传输数据包的过程

① 当一个数据包进入网卡时，它首先进入PREROUTING链，内核根据数据包目的IP判断是否需要转送出去。

② 如果数据包就是进入本机的，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。本机上运行的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。

③ 如果数据包是要转发出去的，且内核允许转发，数据包就会如图所示向右移动，经过FORWARD链，然后到达POSTROUTING链输出。

iptables的规则表和链：

表（tables）提供特定的功能，iptables内置了4个表，即filter表、nat表、mangle表和raw表，分别用于实现包过滤，网络地址转换、包重构(修改)和数据跟踪处理。

链（chains）是数据包传播的路径，每一条链其实就是众多规则中的一个检查清单，每一条链中可以有一条或数条规则。当一个数据包到达一个链时，iptables就会从链中第一条规则开始检查，看该数据包是否满足规则所定义的条件。如果满足，系统就会根据该条规则所定义的方法处理该数据包；否则iptables将继续检查下一条规则，如果该数据包不符合链中任一条规则，iptables就会根据该链预先定义的默认策略来处理数据包。

Iptables采用“表”和“链”的分层结构。在REHL4中是三张表五个链。现在REHL5成了四张表五个链了，不过多出来的那个表用的也不太多，所以基本还是和以前一样。下面罗列一下这四张表和五个链。注意一定要明白这些表和链的关系及作用。

规则表：

1.filter表——三个链：INPUT、FORWARD、OUTPUT

作用：过滤数据包内核模块：iptables_filter.

2.Nat表——三个链：PREROUTING、POSTROUTING、OUTPUT

作用：用于网络地址转换（IP、端口）内核模块：iptable_nat

3.Mangle表——五个链：PREROUTING、POSTROUTING、INPUT、OUTPUT、FORWARD

作用：修改数据包的服务类型、TTL、并且可以配置路由实现QOS内核模块：iptable_mangle(别看这个表这么麻烦，咱们设置策略时几乎都不会用到它)

4.Raw表——两个链：OUTPUT、PREROUTING

作用：决定数据包是否被状态跟踪机制处理内核模块：iptable_raw

(这个是REHL4没有的，不过不用怕，用的不多)

规则链：

1.INPUT——进来的数据包应用此规则链中的策略

2.OUTPUT——外出的数据包应用此规则链中的策略

3.FORWARD——转发数据包时应用此规则链中的策略

4.PREROUTING——对数据包作路由选择前应用此链中的规则

（记住！所有的数据包进来的时侯都先由这个链处理）

5.POSTROUTING——对数据包作路由选择后应用此链中的规则

（所有的数据包出来的时侯都先由这个链处理）

规则表之间的优先顺序：

Raw——mangle——nat——filter

规则链之间的优先顺序（分三种情况）：

第一种情况：入站数据流向

从外界到达防火墙的数据包，先被PREROUTING规则链处理（是否修改数据包地址等），之后会进行路由选择（判断该数据包应该发往何处），如果数据包的目标主机是防火墙本机（比如说Internet用户访问防火墙主机中的web服务器的数据包），那么内核将其传给INPUT链进行处理（决定是否允许通过等），通过以后再交给系统上层的应用程序（比如Apache服务器）进行响应。

第二冲情况：转发数据流向

来自外界的数据包到达防火墙后，首先被PREROUTING规则链处理，之后会进行路由选择，如果数据包的目标地址是其它外部地址（比如局域网用户通过网关访问QQ站点的数据包），则内核将其传递给FORWARD链进行处理（是否转发或拦截），然后再交给POSTROUTING规则链（是否修改数据包的地址等）进行处理。

第三种情况：出站数据流向

防火墙本机向外部地址发送的数据包（比如在防火墙主机中测试公网DNS服务器时），首先被OUTPUT规则链处理，之后进行路由选择，然后传递给POSTROUTING规则链（是否修改数据包的地址等）进行处理。

管理和设置iptables规则

相关学习资料

https:     
     //     
     www.frozentux.net/iptables-tutorial/cn/iptables-tutorial-cn-1.1.19.html    
        
         
     http:     
     //     
     zh.wikipedia.org/wiki/Netfilter    
        
         
     http:     
     //     
     www.netfilter.org/projects/iptables/    
        
         
     http:     
     //     
     linux.vbird.org/linux_server/0250simple_firewall.php    
        
         
     http:     
     //     
     linux.vbird.org/linux_server/0250simple_firewall.php    
        
         
     http:     
     //     
     www.vpser.net/security/linux-iptables.html

1     
     . Iptables/     
     Netfilter原理分析    
        
         
     2     
     . Linux数据包路由原理    
        
         
     3     
     . Iptables规则编写原则

1. Iptables/Netfilter原理分析

在文章的最开头，我们首先要明确一个概念，Iptables/Netfilter到底是什么，它们之间的关系是怎样的。

我们可以这样简单地理解:

1     
     . Netfilter是Linux操作系统核心层内部的一个数据包处理模块，它具有如下功能:    
        
         
              
     1     
     ) 网络地址转换(Network Address Translate)    
        
         
              
     2     
     ) 数据包内容修改    
        
         
              
     3     
     ) 以及数据包过滤的防火墙功能    
        
         
     Netfilter平台中制定了五个数据包的挂载点(Hook Point，我们可以理解为回调函数点，数据包到达这些位置的时候会主动调用我们的函数，使我们有机会能在数据包路由的时候有机会改变它们    
        
         
     的方向、内容)，这5个挂载点分别是    
        
         
              
     1     
     ) PRE_ROUTING    
        
         
              
     2     
     ) INPUT    
        
         
              
     3     
     ) OUTPUT    
        
         
              
     4     
     ) FORWARD    
        
         
              
     5     
     ) POST_ROUTING    
        
         
     2     
     . Iptables    
        
         
     Netfilter所设置的规则是存放在内核内存中的，Iptables是一个应用层(Ring3)的应用程序，它通过Netfilter放出的接口来对存放在内核内存中的Xtables(Netfilter的配置表)进行修改    
        
         
     (这是一个典型的Ring3和Ring0配合的架构)

Xtables

我们知道Netfilter是负责实际的数据流改变工作的内核模块，而Xtables就是它的规则配置文件，Netfilter依照Xtables的规则来运行，Iptables在应用层负责修改这个规则文件。

Xtables由"表"、"链"、"规则rule"组成

1     
     . Filter(表)    
        
         
     filter表是专门过滤包的，内建三个链，可以毫无问题地对包进行DROP、LOG、ACCEPT和REJECT等操作     
        
         
              
     1     
     ) INPUT(链)    
        
         
         INPUT针对那些目的地是本地的包    
        
         
                  
     1.1     
     ) 规则rule    
        
         
     　　　　    ..    
        
         
              
     2     
     ) FORWARD(链)    
        
         
         FORWARD链过滤所有不是本地产生的并且目的地不是本地(即本机只是负责转发)的包    
        
         
                  
     2.1     
     ) 规则rule    
        
         
     　　　　    ..    
        
         
              
     3     
     ) OUTPUT(链)    
        
         
         OUTPUT是用来过滤所有本地生成的包    
        
         
                  
     3.1     
     ) 规则rule    
        
         
     　　　　    ..    
        
         
     2     
     . Nat(表)    
        
         
     Nat表的主要用处是网络地址转换，即Network Address Translation，缩写为NAT。做过NAT操作的数据包的地址就被改变了，当然这种改变是根据我们的规则进行的。属于一个流的包(因为包    
        
         
     的大小限制导致数据可能会被分成多个数据包)只会经过这个表一次。如果第一个包被允许做NAT或Masqueraded，那么余下的包都会自动地被做相同的操作。也就是说，余下的包不会再通过这个表    
        
         
     ，一个一个的被NAT，而是自动地完成    
        
         
              
     1     
     ) PREROUTING(链)    
        
         
         PREROUTING 链的作用是在包刚刚到达防火墙时改变它的目的地址    
        
         
                  
     1.1     
     ) 规则rule    
        
         
     　　　　    ..    
        
         
              
     2     
     ) INPUT(链)    
        
         
                  
     2.1     
     ) 规则rule    
        
         
     　　　　    ..    
        
         
              
     3     
     ) OUTPUT(链)    
        
         
         OUTPUT链改变本地产生的包的目的地址    
        
         
                  
     3.1     
     ) 规则rule    
        
         
     　　　　    ..    
        
         
              
     4     
     ) POSTROUTING(链)    
        
         
         POSTROUTING链在包就要离开防火墙之前改变其源地址。    
        
         
                  
     4.1     
     ) 规则rule    
        
         
     　　　　    ..    
        
         
     3     
     . Mangle(表)     
        
         
     这个表主要用来mangle数据包。我们可以改变不同的包及包 头的内容，比如 TTL，TOS或MARK。 注意MARK并没有真正地改动数据包，它只是在内核空间为包设了一个标记。防火墙内的其他的规    
        
         
     则或程序(如tc)可以使用这种标记对包进行过滤或高级路由。注意，mangle表不能做任何NAT，它只是改变数据包的TTL，TOS或MARK，而不是其源目地址。NAT必须在nat表中操作的。    
        
         
              
     1     
     ) PREROUTING(链)    
        
         
         PREROUTING在包进入防火墙之后、路由判断之前改变 包    
        
         
                  
     1.1     
     ) 规则rule    
        
         
     　　　　    ..    
        
         
              
     2     
     ) INPUT(链)    
        
         
         INPUT在包被路由到本地之后，但在用户空间的程序看到它之前改变包    
        
         
                  
     2.1     
     ) 规则rule    
        
         
     　　　　    ..    
        
         
              
     3     
     ) FORWARD(链)    
        
         
         FORWARD在最初的路由判断之后、最后一次更改包的目的之前mangle包    
        
         
                  
     3.1     
     ) 规则rule    
        
         
     　　　　    ..    
        
         
              
     4     
     ) OUTPUT(链)    
        
         
         OUTPUT在确定包的目的之前更改数据包    
        
         
                  
     4.1     
     ) 规则rule    
        
         
     　　　　    ..    
        
         
              
     5     
     ) POSTROUTING(链)    
        
         
         POSTROUTING是在所有路由判断之后    
        
         
                  
     5.1     
     ) 规则rule    
        
         
     　　　　    ..

Netfilter的Hook点

Netfilter的架构就是在整个网络流程的若干位置放置了一些检测点(HOOK)(或者说是回调函数)，而在每个检测点上登记(callback)了一些处理函数进行处理(如包过滤，NAT等，甚至可以是用户自定义的功能)

1     
     . NF_IP_PRE_ROUTING:    
        
         
     刚刚通过数据链路层解包，进入网络层的数据包通过此点(刚刚进行完版本号，校验    
    和等检测)，目的地址转换在此点进行    
         
     2     
     . NF_IP_LOCAL_IN    
        
         
     经路由查找后，送往本机的通过此检查点，INPUT包过滤在此点进行    
        
         
     3     
     . NF_IP_FORWARD    
        
         
     要转发的包通过此检测点，FORWARD包过滤在此点进行    
        
         
     4     
     . NF_IP_POST_ROUTING    
        
         
     所有马上便要通过网络设备出去的包通过此检测点，内置的源地址转换功能(包括地址伪装)在此点进行    
        
         
     5     
     . NF_IP_LOCAL_OUT    
        
         
     本机进程发出的包通过此检测点，OUTPUT包过滤在此点进行

可以看到:

Iptables/Netfilter的工作是针对网络的数据包进行修改的，所以，Iptables/Netfilter在某种程度上可以算是一种网络层的路由器/防火墙

我们可以看到，通过"5个代表不同阶段的Hook点"、"表、链、规则"这种"松耦合"、"规则型"的结构，我们作为管理员可以获得最大程度的控制灵活性、可以有非常巨大的想象空间

Netfilter是由Rusty Russell提出的Linux 2.4内核防火墙框架，该框架既简洁又灵活，可实现安全策略应用中的许多功能，如数据包过滤、数据包处理、地址伪装、透明代理、动态网络地址转换(Network Address Translation，NAT)，以及基于用户及媒体访问控制(Media Access Control，MAC)地址的过滤和基于状态的过滤、包速率限制等

Iptables/Netfilter的这些规则可以通过灵活组合，形成非常多的功能、涵盖各个方面，这一切都得益于它的优秀设计思想

2. Linux数据包路由原理

我们已经知道了Netfilter和Iptables的架构和作用，并且学习了控制Netfilter行为的Xtables表的结构，那么这个Xtables表是怎么在内核协议栈的数据包路由中起作用的呢？

网口数据包由底层的网卡NIC接收，通过数据链路层的解包之后(去除数据链路帧头)，就进入了"TCP/IP协议栈(本质就是一个处理网络数据包的内核驱动)和Netfilter混合"的"数据包处理流程"中了。

数据包的接收、处理、转发流程构成一个有限状态向量机，经过一些列的内核处理函数、以及Netfilter Hook点，最后被转发、或者本次上层的应用程序消化掉

从这张图中，我们可以总结出以下规律:

1     
     . 当一个数据包进入网卡时，数据包首先进入PREROUTING链，在PREROUTING链中我们有机会修改数据包的DestIP(目的IP)，然后内核的     
     "     
     路由模块     
     "     
     根据     
     "     
     数据包目的IP     
     "     
     以及     
     "     
     内核中的路由表     
     "    
        
         
     判断是否需要转送出去(注意，这个时候数据包的DestIP有可能已经被我们修改过了)    
        
         
     2     
     . 如果数据包就是进入本机的(即数据包的目的IP是本机的网口IP)，数据包就会沿着图向下移动，到达INPUT链。数据包到达INPUT链后，任何进程都会收到它    
        
         
     3     
     . 本机上运行的程序也可以发送数据包，这些数据包经过OUTPUT链，然后到达POSTROTING链输出(注意，这个时候数据包的SrcIP有可能已经被我们修改过了)    
        
         
     4     
     . 如果数据包是要转发出去的(即目的IP地址不再当前子网中)，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(选择对应子网的网口发送出去)

我们在写Iptables规则的时候，要时刻牢记这张路由次序图，根据所在Hook点的不同，灵活配置规则

3. Iptables规则编写原则

我们前面说过，使用Iptables是一个非常灵活的过程，我们在写规则的时候，一定要时刻牢记上面的这张"数据包路由图"，明白在5个Hook点，3种"表"分别所处的位置，以及结合在这个5个Hook点可以实现的功能，来理解规则。理解规则的原理比强记规则本身效果要好得多

0x1: 提出需求

在正式编写Iptables规则之前，我们一定是有一个实现某个功能、目的的需求，我们必须先将它整理出来，为下一步抽象化作准备，这里我以我项目中的需求为例，大家在自己的实验中可以举一反三

1     
     . 网口at0(     
     10.0     
     .     
     0.1     
     )是一个伪AP的网口，目标客户端连接到伪AP网口at0之后会发起DHCPDISCOVER过程，监听在at0上的DHCPD会进行回应，为客户端分配10.     
     0.0     
     .100的IP地址，并设置客户    
        
         
     端的默认网关为10.     
     0.0     
     .     
     1     
     (即at0的IP地址)、默认DNS服务器为10.     
     0.0     
     .     
     1     
     (即at0的IP地址)    
        
         
     2     
     . 需要将网口at0(     
     10.0     
     .     
     0.1     
     )的入口流量牵引到真正连接外网的网卡接口eth0(     
     192.168     
     .     
     159.254     
     )上，做一个NAT服务    
        
         
     3     
     . 对网口at0(     
     10.0     
     .     
     0.1     
     )的DHCP流量(目的端口67的广播数据包)予以放行，因为我们需要在伪AP所在的服务器上假设DHCP服务器    
        
         
     4     
     . 对网口at0(     
     10.0     
     .     
     0.1     
     )的DNS流量(目的端口53)予以放行，因为我们需要在伪AP所在的服务器上假设DNS服务器

0x2: 逐步抽象化我们的需求

我们根据我们的需求进行抽象化，即用规则来抽象化描述我们的目的，在编写的过程中要注意不同的Hook点所能做的修改是不同的

//     
     开启Linux路由转发开关，由于本机对数据包进行转发    
        
         
     echo      
     "     
     1     
     "     
      > /proc/sys/net/ipv4/     
     ip_forward    
        
         
     //     
     将客户端的HTTP流量进行NAT，改变数据包的SrcIP，注意，是在POSTROUTING(数据包即将发送出去之前进行修改)    
        
         
     iptables -t nat -A POSTROUTING -p tcp -s      
     10.0     
     .     
     0.0     
     /     
     24     
      --dport      
     80     
      -j SNAT --to-source      
     192.168     
     .     
     159.254    
        
         
     //     
     将远程WEB服务器返回来的HTTP流量进行NAT，回引回客户端，注意，是在PREROUTING(数据包刚进入协议栈之后马上就修改)    
        
         
     iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp -d      
     192.168     
     .     
     159.254     
      -j DNAT --to      
     10.0     
     .     
     0.100

我们在DHCP服务器中指定客户端的默认DNS服务器是10.0.0.1(本机)，即伪DNS，但我目前还没有在本机架设DNS，所以目前还需要将53号端口的DNS数据包NAT出去，牵引到谷歌的DNS: 8.8.8.8上去

iptables -t nat -A PREROUTING -p udp -s      
     10.0     
     .     
     0.0     
     /     
     24     
      --dport      
     53     
      -j DNAT --to      
     8.8     
     .     
     8.8    
        
         
     iptables      
     -t nat -A POSTROUTING -p udp -s      
     10.0     
     .     
     0.0     
     /     
     24     
      --dport      
     53     
      -j SNAT --to-source      
     192.168     
     .     
     159.254    
        
         
     ptables      
     -t nat -A PREROUTING -p udp -d      
     192.168     
     .     
     159.254     
      --sport      
     53     
      -j DNAT --to      
     10.0     
     .     
     0.100    
    i    
         
     ptables      
     -t nat -A POSTROUTING -p udp -s      
     8.8     
     .     
     8.8     
      --sport      
     53     
      -j SNAT --to-source      
     10.0     
     .     
     0.1    
    i