一.防火墙概念

（一）安全技术介绍

(1) 入侵检测与管理系统（Intrusion Detection Systems）

• 特点：是不阻断任何网络访问，量化、定位来自内外网络的威胁情 况，主要以提供报告和事后监督为主，提供有针对性的指导措 施和安全决策依据。一般采用旁路部署方式，主要起到监视的作用。

(2)入侵防御与管理系统(Intrusion Prevention System)

• 特点:以透明模 式工作，分析数据包的内容如：溢出攻击、拒绝服务攻击、木 马、蠕虫、系统漏洞等进行准确的分析判断，在判定为攻击行 为后立即予以阻断，主动而有效的保护网络的安全，一般采用 在线部署方式,所谓的透明的工作模式就是不阻止正常网络的访问，只是针对有攻击特性的网络访问进行防御

(3)防火墙（ FireWall ）：

• 特点：隔离功能，工作在网络或主机边缘， 对进出网络或主机的数据包基于一定的规则检查，并在匹配某规则时由规则定义的行为进行处理的一组功能的组件，基本上 的实现都是默认情况下关闭所有的通过型访问，只开放允许访问的策略

（二）防火墙的分类

• 主机防火墙：服务范围为当前主机
  网络防火墙：服务范围为防火墙一侧的局域网 
  硬件防火墙：在专用硬件级别实现部分功能的防火墙；另一 个部分功能基于软件实现，Checkpoint,NetScreen 软件防火墙：运行于通用硬件平台之上的防火墙的应用软件 
  网络层防火墙：OSI下面第三层
  应用层防火墙/代理服务器：代理网关，OSI七层

(三)网络型的防火墙

网络层防火墙

• 包过滤防火墙 
• 网络层对数据包进行选择，选择的依据是系统内设置的过滤逻辑 ，被称为访问控制列表（ACL），通过检查数据流中每个数据的 源地址，目的地址，所用端口号和协议状态等因素，或他们的组 合来确定是否允许该数据包通过 
  优点：对用户来说透明，处理速度快且易于维护 
  缺点：无法检查应用层数据，如病毒等 例如应用层发来一个50k的病毒数据包，但是网络层的mtu的分片大小只有1500个字节，将病毒数据包分割成很多片，所以无法整合辨析该数据包的类型，也就无法分析是否为病毒数据包

(四)应用层的防火墙

• 应用层防火墙/代理服务型防火墙（Proxy Service） 
  将所有跨越防火墙的网络通信链路分为两段 
  内外网用户的访问都是通过代理服务器上的“链接”来实现 
  优点：在应用层对数据进行检查，比较安全 
  缺点：增加防火墙的负载
  注意：所谓代理服务防火墙就是防火墙本身会起到代理作用，也就是说当企业内部要访问外部浏览器时，是通过代理服务器防火墙来实现，代理服务器代替用户去访问外部浏览器，而不是转发，这是和路由器工作机制的区别
• 在实际应用中，应用层防火墙和网络层防火墙是相结合的，既先在网络层中检查网络数据，然后送到应用层去检查数据包的安全性

二.iptables的基本认识

• 在内核空间，集成在linux内核中，属于netfilter组件
• 扩展各种网络服务的结构化底层框架 
• 内核中选取五个位置放了五个hook(勾子) function(INPUT、 OUTPUT、FORWARD、PREROUTING、POSTROUTING)， 而这五个hook function向用户开放，用户可以通过一个命令工 具（iptables）向其写入规则 
• 由信息过滤表（table）组成，包含控制IP包处理的规则集（ rules），规则被分组放在链（chain）上 
• 三种报文流向： 
  流入本机：PREROUTING --> INPUT-->用户空间进程 
  流出本机：用户空间进程 -->OUTPUT--> POSTROUTING 
  转发：PREROUTING --> FORWARD --> POSTROUTING
• 防火墙工具，iptables本身并不是防火墙，而是一种防火墙工具软件 
  iptables 
  命令行工具，工作在用户空间 
  用来编写规则，写好的规则被送往netfilter，告诉内核如何去处 理信息包

(二)iptables的组成

• iptables由四个表和五个链以及一些规则组成 
  四个表table：filter、nat、mangle、raw
  filter表:过滤规则表，根据预定义的规则过滤符合条件的数据包
  nat表:network address translation 地址转换规则表
  mangle:修改数据标记位规则表
  Raw:关闭NAT表上启用的连接跟踪机制，加快封包穿越防火墙速度
  优先级由高到低的顺序为:raw-->mangle-->nat-->filter 
  五个内置链chain
  INPUT OUTPUT FORWARD PREROUTING POSTROUTING

(1)Netfilter表和链对应关系

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数据包过滤匹配流程

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(2)IPTABLES和路由

• 路由功能发生的时间点 
  报文进入本机后
  判断目标主机是否为本机
  是：INPUT
  否：FORWARD 
  报文离开本机之前
  判断由哪个接口送往下一跳
  
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  内核数据包的传输过程
  当数据包进入网卡时，首先进入prerouting进行检测，来判断该数据包的目的Ip是否发送本机的，如果是发往本机的，就会进入input链，本机进程处理数据后，就会通过output链将数据发送出去，最后经过postrouting发送出去
  如果经过判断数据包的目的ip不是发送本机的，而是转发到别的主机时，则会将数据包送到forward链中，经过内核同意后，流入到postrouting后转发出去

(3)iptables规则

• 规则rule：根据规则的匹配条件尝试匹配报文，对匹配成功的报文 根据规则定义的处理动作作出处理 
  匹配条件：默认为与条件，同时满足
  基本匹配：IP,端口,TCP的Flags（SYN,ACK等）
  扩展匹配：通过复杂高级功能匹配 
  处理动作：称为target，跳转目标
  内建处理动作：ACCEPT,DROP,REJECT,SNAT,DNAT MASQUERADE,MARK,LOG...
  自定义处理动作：自定义chain，利用分类管理复杂情形 
  规则要添加在链上，才生效；添加在自定义上不会自动生效 
  链chain： 内置链：每个内置链对应于一个钩子函数
  自定义链：用于对内置链进行扩展或补充，可实现更灵活的规 则组织管理机制；
  只有Hook钩子调用自定义链时，才生效

(4)iptables添加要点

• iptables规则添加时考量点 
  要实现哪种功能：判断添加在哪张表上 
  报文流经的路径：判断添加在哪个链上 
  报文的流向：判断源和目的 
  匹配规则：业务需要 
  链上规则的次序，即为检查的次序，因此隐含一定的法则 
  同类规则(访问同一应用)，匹配范围小的放上面 
  不同类规则(访问不同应用)，匹配到报文频率较大的放上面 
  将那些可由一条规则描述的多个规则合并为一个 
  设置默认策略 
  实验环境准备： 
  Centos7: systemctl stop firewalld.service systemctl disable firewalld. service 
  Centos6:service iptables stop; chkconfig iptables off

三.iptables命令的应用

首先通过 man 8 iptables去了解一些相关命令的应用
扩展应用 man 8 iptables-extensions来了解

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iptables -vnL和iptables -vnL -t 指定表来查看

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当清除策略后，会再次ping通 iptables -F清除策略
ping 成功

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iptables 匹配条件分类

(1)基本匹配条件：通用条件，不要额外加载模块，在iptables/netfilter中提供
1.-s --source address指定源地址:iptables -A INPUT -s 192.168.136.0/24 -j REJECT,整个网段都拒绝，但是注意设置策略的时候不要将自己也拒绝掉，所以要注意设置的策略
也可以一次写两个地址： iptables -A INPUT -s 192.168.136.170,192.168.136.180 -j REJECT
iptables -A INPUT ！-s 192.168.136.180 -j REJECT——加入叹号代表除了180的地址都被拒绝
！ -s 192.168.136.0/24 ——除了这个网段都被拒绝

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2.-d --destination address 指定目标地址： iptables -A INPUT -s 172.18.254.242 -d 172.18.0.107 -j REJECT——指定目标地址
3.-p --protocol protocol 指定规定协议：protocol: tcp, udp, icmp, icmpv6, udplite,esp, ah, sctp 参看：/etc/protocols
例： iptables -A INPUT -p icmp -j REJECT——规定icmp协议被拒绝，无法使用Ping命令测试网络连通性

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5.-o --out-interface name：报文流出的接口；只能应用于数 据报文流出的环节，只应用于FORWARD、OUTPUT、POSTROUTING链
例： iptables -A OUTPUT -i eth0 -p icmp -j REJECT：拒绝output链的输出
(2)扩展匹配条件：需要加载模块来实现，MATCH EXTENTIONS

• 扩展匹配条件：需要加载扩展模块（/usr/lib64/xtables/*.so） ，方可生效  查看帮助 man iptables-extensions
  1.隐式扩展方式：在使用-p选项指明了特定的协议时，无需再用-m选项 指明扩展模块的扩展机制，不需要手动加载扩展模块
  
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  (1)tcp协议的扩展选项
  [!] --source-port, --sport port[:port]：匹配报文源端口, 可为端口范围
  [!] --destination-port,--dport port[:port]：匹配报文目标 端口,可为范围
  [!] --tcp-flags mask comp mask 需检查的标志位列表，用,分隔
  例如 SYN,ACK,FIN,RST
  comp 在mask列表中必须为1的标志位列表，无指定则必须 为0，用,分隔
  例： iptables -A INPUT -p tcp --dport 80 -j REJECT
  
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  示例：
  --tcp-flags SYN,ACK,FIN,RST SYN 表示要检查 的标志位为SYN,ACK,FIN,RST四个，其中SYN必须为1，余 下的必须为0
  --tcp-flags SYN,ACK,FIN,RST SYN,ACK
  --tcp-flags ALL ALL ——不存在这种包，为错误数据包
  --tcp_flags ALL NONE——同上
  [!] --syn：用于匹配第一次握手 相当于：--tcp-flags SYN,ACK,FIN,RST SYN
  例：iptables -A INPUT -p tcp --syn -j REJECT——第一次握手被拒绝，拒绝新的连接，但是旧的连接不会断开
  
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  无法连接
  (2)udp
  [!] --source-port, --sport port[:port]：匹配报文的 源端口；可以是端口范围
  [!] --destination-port,--dport port[:port]：匹配报 文的目标端口；可以是端口范围
  应用协议：dns和DHCP使用udp协议
  (3) icmp
  [!] --icmp-type {type[/code]|typename}
  type/code
  0/0 echo-reply icmp应答
  8/0 echo-request icmp请求
  例：iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 8 -j REJECT——拒绝请求包，也就说明回应包也被拒绝
  2.显式扩展：必须使用-m选项指明要调用的扩展模块的扩展 机制，要手动加载扩展模块 [-m matchname [per-match-options]]
  (1)multiport扩展
  以离散方式定义多端口匹配,最多指定15个端口
  [!] --source-ports,--sports port[,port|,port:port]... 指定多个源端口
  [!] --destination-ports,--dports port[,port|,port:port]... 指定多个目标端口
  [!] --ports port[,port|,port:port]...多个源或目标端口
  例：iptables -A INPUT -s 192.168.136.134 -p tcp --mutiport --dports 22,80 -j REJECT
  (2)iprange扩展 指明连续的（但一般不是整个网络）ip地址范围
  [!] --src-range from[-to] 源IP地址范围
  [!] --dst-range from[-to] 目标IP地址范围
  iptables -A INPUT -m iprange --src-range 192.168.136.134-192.168.136.180 -p tcp -m --mutiport --dports 22,80 -j REJECT
  (3)mac扩展 指明源MAC地址
  适用于：PREROUTING, FORWARD，INPUT chains
  [!] --mac-source XX:XX:XX:XX:XX:XX
  例：iptables -A INPUT -m mac --mac-source 00:0c:29:67:c2:8b -p tcp-m --mutiport --dports 22,80 -j REJECT
  (4)string扩展 对报文中的应用层数据做字符串模式匹配检测
  --algo {bm|kmp}：字符串匹配检测算法
  bm：Boyer-Moore
  kmp：Knuth-Pratt-Morris
  --from offset 开始偏移
  --to offset 结束偏移
  [!] --string pattern：要检测的字符串模式
  [!] --hex-string pattern：要检测字符串模式，16进制格式
  iptables -A OUTPUT -m string --algo bm --string "magedu" -j REJECT
  
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  (5)time扩展
  根据将报文到达的时间与指定的时间范围进行匹配
  --datestart YYYY[-MM[-DD[Thh[:mm[:ss]]]]] 日期
  --datestop YYYY[-MM[-DD[Thh[:mm[:ss]]]]]
  --timestart hh:mm[:ss]
  时间 --timestop hh:mm[:ss]
  [!] --monthdays day[,day...]
  每个月的几号
  [!] --weekdays day[,day...] 星期几
  --kerneltz：内核时区，不建议使用，CentOS7系统默认为UTC
  注意： centos6 不支持kerneltz ，--localtz指定本地时区(默认)
  
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  例：iptables -A OUTPUT -m time --timestart 01:00 --timestop 09:30 string --algo bm --string "magedu" -j REJECT——在这个时间段无法访问magedu.com，超过这个时间后就可以访问
  
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  更加完全的设置：
  iptables -A INPUT -s 172.16.0.0/16 -d 172.16.100.10 -p tcp --dport 80 -m time --timestart 14:30 --timestop 18:30 --weekdays Sat,Sun
  (6)connlimit扩展
  根据每客户端IP做并发连接数数量匹配
  可防止CC(Challenge Collapsar挑战黑洞)攻击
  --connlimit-upto n：连接的数量小于等于n时匹配
  --connlimit-above n：连接的数量大于n时匹配 通常分别与默认的拒绝或允许策略配合使用
  示例：iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -m connlimit --connlimit-above 1 -j REJECT
  解释：阻止并发连接的次数，不论是哪个源地址并发连接的次数都不能超过一次，超过一次以上就被拒绝，拒绝的是tcp端口的22端口，拒绝ssh的连接
  
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  第二次连接就会被拒绝
  (7)limit扩展
  基于收发报文的速率做匹配
  令牌桶过滤器
  --limit rate[/second|/minute|/hour|/day]
  --limit-burst number
  例：
  iptables -I INPUT -p icmp --icmp-type 8 -m limit --limit 10/minute --limit-burst 10 -j ACCEPT
  iptables -I INPUT 2 -p icmp -j REJECT——配合上述命令使用，代表含义是不符合上述条件的都被拒绝，而且该规则的位置应该在上述规则的下面，否则全都被拒绝，一定要注意顺序问题
  
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  (8)state扩展
  根据”连接追踪机制“去检查连接的状态，较耗资源 
  conntrack机制：追踪本机上的请求和响应之间的关系 
  状态有如下几种：
  NEW：新发出请求；连接追踪信息库中不存在此连接的 相关信息条目，因此，将其识别为第一次发出的请求 ESTABLISHED：NEW状态之后，连接追踪信息库中为 其建立的条目失效之前期间内所进行的通信状态 RELATED：新发起的但与已有连接相关联的连接，如： ftp协议中的数据连接与命令连接之间的关系 INVALID：无效的连接，如flag标记不正确 UNTRACKED：未进行追踪的连接，如raw表中关闭追踪
  例：
  iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT：此规则的定义代表原来的连接保持
  iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -m state --state NEW -j REJECT：新建立的SSH连接就拒绝
  两个规则的定义一般配合使用，并且最好是旧连接的规则定义写在前面，新新建立的连接协议写在后面，这样节省资源
  
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  已经追踪到的并记录下来的连接信息库 /proc/net/nf_conntrack
  
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  调整连接追踪功能所能够容纳的最大连接数量 /proc/sys/net/nf_conntrack_max 
  
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  调整最大连接数量：
  vim /etc/sysctl.conf
  net.nf_conntrack_max = 393216
  net.netfilter.nf_conntrack_max = 393216
  调整连接超时时间：
  net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_established = 300 ——建立连接时间最大为300s
  net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_time_wait = 120 ——建立连接的等待时间
  net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_close_wait = 60 ——关闭连接的等待时间
  net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_fin_wait = 120 ——通知对方等待关闭连接的时间
  不同的协议的连接追踪时长 /proc/sys/net/netfilter/
  
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  注意：CentOS7 需要加载模块： modprobe nf_conntrack
  lsmod |grep nf_conf——查看加载的模块
  
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开放被动模式的ftp服务

(1) 装载ftp连接追踪的专用模块：
跟踪模块路径：/lib/modules/kernelversion/kernel/net/netfilter
vim /etc/sysconfig/iptables-config
配置文件 IPTABLES_MODULES=" nf_conntrack_ftp "
加载 modproble nf_conntrack_ftp模块 

(2) 放行请求报文：
命令连接：NEW, ESTABLISHED
数据连接：RELATED, ESTABLISHED
设置规则：
iptables -A INPUT -s 192.168.136.1 -j ACCEPT——先保证windows的连接
ipatbles -A INPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT——接受已经建立的连接和相关联的连接
iptables -A INPUT -p tcp --dport 21 -m state --state NEW -j ACCEPT——新建立的连接，并走21目标端口的tcp协议接受连接
iptables -A INPUT -j REJECT——其他连接全部拒绝
设置完成后，进行测试
在另一台主机上：ftp 192.168.136.170

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Target： 

ACCEPT， DROP， REJECT， RETURN 
LOG， SNAT， DNAT， REDIRECT， MASQUERADE，.. 
LOG: 非中断target,本身不拒绝和允许,放在拒绝和允许规则前
并将日志记录在/var/log/messages系统日志中
--log-level level 级别： emerg, alert, crit, error, warning, notice, info or debug
--log-prefix prefix 日志前缀，用于区别不同的日志，最多 29个字符
例：
iptables -I INPUT -s 192.168.136.134 -p tcp -m multiport --dports 80,21,22,23 -m state --state NEW -j LOG --log-prefix "new connections:"
在客户端用curl命令测试一下

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补：相关链管理的应用：
-N：new, 自定义一条新的规则链
iptables -N deny_invalid_packect

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iptables -N deny_icmp_ssh——建立新的规则链
iptables -A deny_icmp_ssh -s 192.168.136.134 -p tcp --dport 22 -j REJECT——设定规则，只要是192.168.136.134这个主机的tcp协议来访问本机的22端口就拒绝
ipatbles -A deny-icmp_ssh -s 192.168.136.180 -p icmp -j REJECT——只要是192.168.136.180这个主机来访问就禁止Ping命令
ipatbles -A INPUT -s 192.168.136.134,192.168.136.180 -j deny_icmp_ssh——input与自定义链相关联，只要是这两个ip来访问就跳转到自定义的链上，并分析后拒绝对应的ssh连接和ping
-P：Policy，设置默认策略；
对filter表中的链而言，其默认策略有：
ACCEPT：接受
DROP：丢弃
如果将默认策略改为DROP
iptables -P INPUT DROP
此时无法用ipatbles -F来进行清空，因为设置的是新的默认链且为drop,如果想要修改就要通过iptables -P INPUT ACCEPT来修改回来
如果一定要设置一个默认的拒绝规则可以通过 iptables -A INPUT -j REJECT来实现，并且该规则也可以通过ipatbles -F来清空
-E：重命名自定义链；引用计数不为0的自定义链不能够被重命名， 也不能被删除