Linux防火墙-单机防火墙

一 防火墙的分类

1 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

2 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，如病毒等现实生产环境中所使用的防火墙一般都是二者结合即先检查网络数据，通过之后再送到应用层去检查

二 iptables的基本认识

Netfilter组件
内核空间，集成在linux内核中
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
PREROUTING --> FORWARD --> POSTROUTING
#centos7 有两套防火墙系统，默认的是firewalld,也有iptables.
如果过要停止firewalld,
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service

三 iptables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

四 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

五 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

iptables命令

规则格式：iptables [-t table] SUBCOMMAND chain [-m 
matchname [per-match-options]]  -j targetname [per-targetoptions]
-t table：
raw, mangle, nat, [filter]默认
SUBCOMMAND：
1、链管理：
-N：new, 自定义一条新的规则链
-X：delete，删除自定义的空的规则链
-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
-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

2、查看：
-L：list, 列出指定鏈上的所有规则，本选项须置后
-n：numberic，以数字格式显示地址和端口号
-v：verbose，详细信息
-vv 更详细
-x：exactly，显示计数器结果的精确值,而非单位转换后的易读值
--line-numbers：显示规则的序号
常用组合：
--vnL
--vvnxL --line-numbers
-S selected,以iptables-save 命令格式显示链上规则

3、规则管理：
-A：append，追加
-I：insert, 插入，要指明插入至的规则编号，默认为第一条
-D：delete，删除
(1) 指明规则序号
(2) 指明规则本身
-R：replace，替换指定链上的指定规则编号
-F：flush，清空指定的规则链
-Z：zero，置零
iptables的每条规则都有两个计数器
(1) 匹配到的报文的个数
(2) 匹配到的所有报文的大小之和
 chain：PREROUTING，INPUT，FORWARD，OUTPUT，
POSTROUTING

4匹配条件
基本：通用的，PARAMETERS
扩展：需加载模块，MATCH EXTENTIONS

1、基本匹配条件：无需加载模块，由iptables/netfilter自行提供

[!] -s, --source address[/mask][,...]：源IP地址或范围
[!] -d, --destination address[/mask][,...]：目标IP地址或范围
[!] -p, --protocol protocol：指定协议，可使用数字如0（all）
protocol: tcp, udp, icmp, icmpv6, udplite,esp, ah, sctp, 
mh or “all“  参看：/etc/protocols
[!] -i, --in-interface name：报文流入的接口；只能应用于数据
报文流入环节，只应用于INPUT、FORWARD、PREROUTING链
[!] -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

简单的实例：要求本机但凡有172.18.2.254地址连接就将其扔掉
iptables -A input -s 172.18.2.254 -j DROP

2 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：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
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

    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
--tcp_flags ALL NONE
[!] --syn：用于匹配第一次握手
相当于：--tcp-flags SYN,ACK,FIN,RST SYN

实例：禁止别人访问我的TCP 80端口
iptables -A -INPUT -p tcp --dport 80 -j REJECT

拒绝新发起的请求,旧的连接不受影响
iptables -A -INPUT -p tcp --syn -j REJECT

iptables命令

udp协议

[!] --source-port, --sport port[:port]：匹配报文的
源端口；可以是端口范围     #可支持多个端口，仅限于连续端口，不支持离散多端口
[!] --destination-port,--dport port[:port]：匹配报文的目标端口；可以是端口范围
 icmp
[!] --icmp-type {type[/code]|typename}
type/code
0/0 echo-reply icmp应答
8/0 echo-request icmp请求
 (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]]

实例：禁止别的机器PING本机
iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 8 -j REJECT

处理动作：
 -j targetname [per-target-options]
简单： ACCEPT，DROP
扩展： REJECT：--reject-with:icmp-port-unreachable默认
RETURN：返回调用链
REDIRECT：端口重定向
LOG：记录日志，dmesg
MARK：做防火墙标记
DNAT：目标地址转换
SNAT：源地址转换
MASQUERADE：地址伪装
...
自定义链：

显式扩展：必须显式地指明使用的扩展模块进行的扩展
使用帮助：
CentOS 6: man iptables
CentOS 7: man iptables-extensions
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
示例：
iptables -A INPUT -s 172.16.0.0/16 -d 172.16.100.10 -p 
tcp -m multiport --dports 20:22,80 -j ACCEPT

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
示例：丢弃来自源地址为172.16.5-172.18.16.10范围的TCP数据包
iptables -A INPUT -d 172.16.100.10 -p tcp --dport 
80 -m iprange --src-range 172.16.100.5-172.16.100.10 -j DROP

3 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
示例：
iptables -A OUTPUT -s 172.16.100.10 -d 0/0 -p tcp 
--sport 80 -m string --algo bm --string “google" -j 
REJECT

4 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)
示例：
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 --kerneltz -j DROP

  5 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 -d 172.16.100.10 -p tcp --dport
22 -m connlimit --connlimit-above 2 -j REJECT

6、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
示例：
iptables -I INPUT -d 172.16.100.10 -p icmp --icmptype 8  -m limit --limit 3/minute --limit-burst 5 -j 
ACCEPT
iptables -I INPUT 2 -p icmp -j REJECT

7 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

[!] --state state
示例：对于目标地址为172.16.100.10,通过TCP协议并且端口22和80的请求，第一次请求和已经连接的允许连接。
iptables -A INPUT -d 172.16.100.10 -p tcp -m multiport --dports 22,80 -m state --state NEW,ESTABLISHED -j 
ACCEPT
iptables -A OUTPUT -s 172.16.100.10 -p tcp -m multiport --sports 22,80 -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT
已经追踪到的并记录下来的连接信息库
/proc/net/nf_conntrack
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
不同的协议的连接追踪时长
/proc/sys/net/netfilter/
注意：CentOS7 需要加载模块： modprobe nf_conntrack
iptables的链接跟踪表最大容量为/proc/sys/net/nf_conntrack_max，各
种状态的超时链接会从表中删除；当模板满载时，后续连接可能会超时
 解决方法两个：
(1) 加大nf_conntrack_max 值
vi /etc/sysctl.conf
net.nf_conntrack_max = 393216
net.netfilter.nf_conntrack_max = 393216
(2)  降低 nf_conntrack timeout时间
vi /etc/sysctl.conf
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_established = 300
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_time_wait = 120
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_close_wait = 60
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_fin_wait = 120
iptables -t nat -L -n

8 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 "
modproble nf_conntrack_ftp
 (2) 放行请求报文：
命令连接：NEW, ESTABLISHED
数据连接：RELATED, ESTABLISHED
iptables –I INPUT -d LocalIP -p tcp -m state --state 
RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
iptables -A INPUT -d LocalIP -p tcp --dport 21 -m state --state NEW -j ACCEPT
 (3) 放行响应报文：
iptables -I OUTPUT -s LocalIP -p tcp -m state --state 
ESTABLISHED -j ACCEPT

yum install vsftpd
 systemctl start vsftpd
modprobe nf_conntrack_ftp
 iptables -F
 iptables -A INPUT  -m state --state 
RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
 iptables -A INPUT -p tcp --dport 21 -m state --state NEW -j ACCEPT
 iptables -A OUTPUT  -m state --state 
ESTABLISHED -j ACCEPT
 iptables -P INPUT DROP
 iptables -P OUTPUT DROP
 iptables -vnL
 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
 示例：
iptables -I INPUT  -s 10.0.1.0/24 -p tcp -m multimport --dports 80,21,22,23 -m state --state NEW -j LOG --log-prefix "new connections: "

## 标题 ##防火墙规则注意事项：
 任何不允许的访问，应该在请求到达时给予拒绝
 规则在链接上的次序即为其检查时的生效次序
 基于上述，规则优化
 1 安全放行所有入站和出站的状态为ESTABLISHED状态连接
 2 谨慎放行入站的新请求
 3 有特殊目的限制访问功能，要在放行规则之前加以拒绝
 4 同类规则（访问同一应用），匹配范围小的放在前面，用于特
殊处理
 5 不同类的规则（访问不同应用），匹配范围大的放在前面
 6 应该将那些可由一条规则能够描述的多个规则合并为一条
 7 设置默认策略，建议白名单（只放行特定连接）
1） iptables -P，不建议
2） 建议在规则的最后定义规则做为默认策略
规则有效期限：
使用iptables命令定义的规则，手动删除之前，其生效期限为kernel存活期限

 保存规则：
保存规则至指定的文件
CentOS 6 
service  iptables save 
将规则覆盖保存至/etc/sysconfig/iptables文件中
CentOS 7 可用下面方法保存规则
iptables -S > /PATH/TO/SOME_RULES_FILE
iptables-save > /PATH/TO/SOME_RULES_FILE
CentOS 6：
service  iptables restart
会自动从/etc/sysconfig/iptables 重新载入规则

CentOS 7 重新载入预存规则文件中规则：
iptables-restore < /PATH/FROM/SOME_RULES_FILE
-n, --noflush：不清除原有规则
-t, --test：仅分析生成规则集，但不提交
 开机自动重载规则文件中的规则：
 (1) 用脚本保存各iptables命令；让此脚本开机后自动运行
/etc/rc.d/rc.local文件中添加脚本路径
/PATH/TO/SOME_SCRIPT_FILE
 (2) 用规则文件保存各规则，开机时自动载入此规则文件中的规则
/etc/rc.d/rc.local文件添加
iptables-restore < /PATH/FROM/IPTABLES_RULES_FILE
 (3)自定义Unit File，进行iptables-restore