Iptables 一文带你入门iptables

这篇文章会尽量以通俗易懂的方式描述iptables的相关概念,请耐心的读完它。

 

防火墙相关概念 


此处先描述一些相关概念。

从逻辑上讲。防火墙可以大体分为主机防火墙和网络防火墙。

  • 主机防火墙:针对于单个主机进行防护。
  • 网络防火墙:往往处于网络入口或边缘,针对于网络入口进行防护,服务于防火墙背后的本地局域网。

网络防火墙和主机防火墙并不冲突,可以理解为,网络防火墙主外(集体), 主机防火墙主内(个人)。

 

从物理上讲,防火墙可以分为硬件防火墙和软件防火墙。

  • 硬件防火墙:在硬件级别实现部分防火墙功能,另一部分功能基于软件实现,性能高,成本高。
  • 软件防火墙:应用软件处理逻辑运行于通用硬件平台之上的防火墙,性能低,成本低。

那么在此处,我们就来聊聊Linux的iptables

 

iptables/netfilter


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。

netfilter/iptables(下文中简称为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。

  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:

  • 网络地址转换(Network Address Translate)
  • 数据包内容修改
  • 以及数据包过滤的防火墙功能

所以说,虽然我们使用service iptables start启动iptables"服务",但是其实准确的来说,iptables并没有一个守护进程,所以并不能算是真正意义上的服务,而应该算是内核提供的功能。

 

iptables基础


我们知道iptables是按照规则来办事的,我们就来说说规则(rules),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。

这样说可能并不容易理解,我们来换个容易理解的角度,从头说起.

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"。

Iptables 一文带你入门iptables

其实我们上面描述的场景并不完善,因为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

Iptables 一文带你入门iptables

所以,根据上图,我们能够想象出某些常用场景中,报文的流向:

到本机某进程的报文:PREROUTING --> INPUT

由本机转发的报文:PREROUTING --> FORWARD --> POSTROUTING

由本机的某进程发出报文(通常为响应报文):OUTPUT --> POSTROUTING

 

总结上面两幅图


 

Iptables 一文带你入门iptables

数据包先经过PREOUTING,由该链确定数据包走向:

  • 目的地址是本地,则发送到INPUT,让INPUT决定是否接收下来送到用户空间,流程为①--->②
  • 若满足PREROUTING的nat表上的转发规则,则发送给FORWARD,然后再经过POSTROUTING发送出去,流程为: ①--->③--->④--->⑥
  • 主机发送数据包时,流程则是⑤--->⑥
  • 其中PREROUTING和POSTROUTING指的是数据包的流向,如上图所示POSTROUTING指的是发往公网的数据包,而PREROUTING指的是来自公网的数据包。

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