一、 概述

　　从1.1内核开始，linux就已经具有包过虑功能了，在2.0的内核中我们采用ipfwadm来操作内核包过虑规则。之后在2.2内核中，采用了大家并不陌生的ipchains来控制内核包过虑规则。现在最新linux内核版本是2.4.1，在2.4内核中我们不再使用ipchains，而是采用一个全新的内核包过虑管理工具--iptables。 这个全新的内核包过虑工具将使用户更易于理解其工作原理，更容易被使用，当然也将具有更为强大的功能。
　　我们说过iptables只是一个管理内核包过虑的工具，iptables 可以加入、插入或删除核心包过滤表格(链)中的规则。实际上真正来执行这些过虑规则的是netfilter(Linux 核心中一个通用架构)及其相关模块(如iptables模块和nat模块),下面我们一起来看看netfilter的工作原理。

二、 原理
　　netfilter是Linux 核心中一个通用架构，它提供了一系列的"表"(tables)，每个表由若干"链"(chains)组成，而每条链中可以有一条或数条规则(rule)组成。我们可以这样来理解，netfilter是表的容器，表是链的容器，而链又是规则的容器(如图一所示)。
　 　
　　系统缺省的表为"filter"，该表中包含了INPUT、FORWARD和OUTPUT 3个链。每一条链中可以有一条或数条规则，每一条规则都是这样定义的“如果数据包头符合这样的条件，就这样处理这个数据包”。当一个数据包到达一个链时，系统就会从第一条规则开始检查，看是否符合该规则所定义的条件: 如果满足,系统将根据该条规则所定义的方法处理该数据包；如果不满足则继续检查下一条规则。最后，如果该数据包不符合该链中任一条规则的话，系统就会根据该链预先定义的策略(policy)来处理该数据包。 
 
　　数据包在filter表中的流程如图二所示。有数据包进入系统时，系统首先根据路由表决定将数据包发给哪一条链，则可能有三种情况：
　　1. 如果数据包的目的地址是本机，则系统将数据包送往INPUT链，如果通过规则检查，则该包被发给相应的本地进程处理；如果没通过规则检查，系统就会将这个包丢掉；
　　2. 如果数据包的目的地址不是本机，也就是说，这个包将被转发，则系统将数据包送往FORWARD链，如果通过规则检查，则该包被发给相应的本地进程处理；如果没通过规则检查，系统就会将这个包丢掉；
　　3. 如果数据包是由本地系统进程产生的，则系统将其送往OUTPUT链，如果通过规则检查，则该包被发给相应的本地进程处理；如果没通过规则检查，系统就会将这个包丢掉。
　
　　从以上我们可以看出，netfilter比起以前的ipfwadm和ipchains思路上清晰了好多，也好理解了好多，这对于原先对ipfwadm和ipchains总是感到一头雾水的用户来说无疑是一个福音。

三、 准备工作
　　1. 系统需求
　　netfilter要求内核版本不低于2.3.5，在编译新内核时，要求选择和netfilter相关的项目。这些项目通常都是位于“Networking options"子项下。以2.4.0内核为例，我们应该选中的项目有：
 Kernel/User netlink socket
[ ] Routing messages
<*> Netlink device emulation
Network packet filtering (replaces ipchains)
.......
　　然后，在“IP: Netfilter Configuration ---->”选中：
<M> Connection tracking (required for masq/NAT)
<M> FTP protocol support
<M> IP tables support (required for filtering/masq/NAT)
<M> limit match support
<M> MAC address match support
<M> Netfilter MARK match support
<M> Multiple port match support
<M> TOS match support
<M> Connection state match support
<M> Packet filtering
<M> 　 REJECT target support
<M> Full NAT
<M> 　 MASQUERADE target support
<M> 　 REDIRECT target support
<M> Packet mangling 
<M> 　 TOS target support
<M> 　 MARK target support
<M> LOG target support
<M> ipchains (2.2-style) support
<M> ipfwadm (2.0-style) support 
　　其中最后两个项目可以不选，但是如果你比较怀念ipchains或者ipfwadm，你也可以将其选中，以便在2.4内核中使用ipchians或ipfwadm。但是需要注意的是，iptables是和ipchians/ipfwadm相对立的，在使用iptables的同时就不能同时使用ipchains/ipfwadm。编译成功后，这些模块文件都位于以下目录中
/lib/modules/2.4.0/kernel/net/ipv4/netfilter
　　编译2.4.0的新内核时还应该注意要在“Processor type and features"中选择和你的CPU相对应的正确的CPU选项，否则新内核可能无法正常工作。
　　2. 载入模块
　　要使用iptables，还必须载入相关模块。可以使用以下命令载入相关模块：
　　#modprobe iptable_tables
　　modprobe命令会自动载入指定模块及其相关模块。iptables_filter模块会在运行时自动载入。
三、 语法 
　　1. 对链的操作
　　建立一个新链 (-N)。
　　删除一个空链 (-X)。
　　改变一个内建链的原则 (-P)。
　　列出一个链中的规则 (-L)。
　　清除一个链中的所有规则 (-F)。
　　归零(zero) 一个链中所有规则的封包字节(byte) 记数器 (-Z)。 
 　 2. 对规则的操作
　　加入(append) 一个新规则到一个链 (-A)的最后。
　　在链内某个位置插入(insert) 一个新规则(-I)，通常是插在最前面。
　　在链内某个位置替换(replace) 一条规则 (-R)。
　　在链内某个位置删除(delete) 一条规则 (-D)。
　　删除(delete) 链内第一条规则 (-D)。 
　　3. 指定源地址和目的地址
　　通过--source/--src/-s来指定源地址(这里的/表示或者的意思，下同)，通过--destination/--dst/-s来指定目的地址。可以使用以下四中方法来指定ip地址：
　 　a. 使用完整的域名，如“www.linuxaid.com.cn"；
　 　b. 使用ip地址，如“192.168.1.1"；
　 　c. 用x.x.x.x/x.x.x.x指定一个网络地址，如“192.168.1.0/255.255.255.0";
　 　d. 用x.x.x.x/x指定一个网络地址，如“192.168.1.0/24"这里的24表明了子网掩码的有效位数，这是UNIX环境中通常使用的表示方法。
　　　　缺省的子网掩码数是32，也就是说指定192.168.1.1等效于192.168.1.1/32。 　 　
　　4. 指定协议
　　可以通过--protocol/-p选项来指定协议，比如-p tcp。
　　5. 指定网络接口将
　　可以使用--in-interface/-i或--out-interface/-o来指定网络接口。需要注意的是，对于INPUT链来说，只可能有-i，也即只会有进入的包；通理，对于OUTPUT链来说，只可能有-o，也即只会有出去的包。只有FORWARD链既可以有-i的网络接口，也可以有-o的网络接口。我们也可以指定一个当前并不存在的网络接口，比如ppp0，这时只有拨号成功后该规则才有效。
　　6. 指定ip碎片
　　在TCP/IP通讯过程中，每一个网络接口都有一个最大传输单元(MTU)，这个参数定义了可以通过的数据包的最大尺寸。如果一个数据包大于这个参数值时，系统会将其划分成更小的数个数据包(称之为ip碎片)来传输，而接收方则对这些ip碎片再进行重组以还原整个包。
　　但是再进行包过滤的时候，ip碎片会导致这样一个问题：当系统将大数据包划分成ip碎片传送时，第一个碎片含有完整的包头信息，但是后续的碎片只有包头的部分信息，比如源地址，目的地址。因此假如我们有这样一条规则：
iptables -A FORWARD -p tcp -s 192.168.1.0/24 -d 192.168.2.100 --dport 80 -j ACCEPT
　　并且这时的FORWARD的策略(policy)为DROP时，系统只会让第一个ip碎片通过，而丢掉其余的ip碎片，因为第一个碎片含有完整的包头信息，可以满足该规则的条件，而余下的碎片因为包头信息不完整而无法满足规则定义的条件，因而无法通过。
　　我们可以通过--fragment/-f选项来指定第二个及其以后的ip碎片，比如以上面的例子为例，我们可以再加上这样一条规则来解决这个问题：
　　iptables -A FORWARD -f -s 192.168.1.0/24 -d 192.168.2.100 -j ACCEPT
　　但是需要注意的是，现在已经有好多进行ip碎片攻击的实例(比如向Win98 NT4/SP5,6 Win2K发送大量的ip碎片进行DoS攻击)，因此允许ip碎片通过是有安全隐患的，对于这一点我们可以采用iptables的匹配扩展来进行限制，但是这又会影响服务质量，我们将在下面讨论这个问题。
　　7. 指定非
　　可以在某些选项前加上!来表示非指定值，比如“-s -! 192.168.1.1/32"表示除了192.168.1.1以外的ip地址，“-p -! tcp"表示除了tcp以外的协议。
　　8. TCP匹配扩展
　　通过使用--tcp-flags选项可以根据tcp包的标志位进行过滤，该选项后接两个参数：第一个参数为要检查的标志位，可以是SYN，ACK，FIN，RST，URG，PSH的组合，可以用ALL指定所有标志位；第二个参数是标志位值为1的标志。比如你要过滤掉所有SYN标志位为1的tcp包，可以使用以下规则：
iptables -A FORWARD -p tcp --tcp-flags ALL SYN -j DROP
　　选项--syn是以上的一种特殊情况，相当于“--tcp-flags SYN,RST,ACK SYN"的简写。
　　9. mac匹配扩展
　　可以使用-m选项来扩展匹配内容。使用--match mac/-m mac匹配扩展可以用来检查ip数据包的源mac地址。只要在--mac-source后面跟上mac地址就可以了。比如：
　　iptables -A FORWARD -m mac --mac-source 00:00:BA:A5:7D:12 -j DROP
　　需要注意的是一个ip包在经过路由器转发后，其源mac地址已经变成了路由器的mac地址。 　 　
　　10. limit匹配扩展
　　limit扩展是一个非常有用的匹配扩展。使用-m nat 来指定，其后可以有两个选项：
　　--limit avg: 指定单位时间内允许通过的数据包的个数。单位时间可以是/second、/minute、/hour、/day或使用第一个字母，比如5/second和5/s是一样的，都是表示每秒可以通过5个数据包，缺省值是3/hour。
　　--limit-burst number：指定触发事件的阀值,缺省值是5。
　　看起来好像有点复杂，就让我们来看一个例子：
　　假设又如下的规则：
　　iptables -A INPUT -p icmp -m limit --limit 6/m --limit-burst 5 -j ACCEPT
　　iptables -P INPUT DROP
　　然后从另一部主机上ping这部主机，就会发生如下的现象：
　　首先我们可以看到前四个包的回应都很正常，然后从第五个包开始，我们每10秒可以收到一个正常的回应。这是因为我们设定了单位时间(在这里是每分钟)内允许通过的数据包的个数是每分钟6个，也即每10秒钟一个；其次我们又设定了事件触发阀值为5，所以我们的前四个包都是正常的，只是从第五个包开始，限制规则开始生效，故只能每10秒收到一个正常回应。
　　假设我们停止ping，30秒后又开始ping，这时的现象是：
　　前两个包是正常的，从第三个包开始丢包，这是因为在这里我的允许一个包通过的周期是10秒，如果在一个周期内系统没有收到符合条件的包，系统的触发值就会恢复1，所以假如我们30秒内没有符合条件的包通过，系统的触发值就会恢复到3，假如5个周期内都没有符合条件的包通过，系统都触发值就会完全恢复。不知道你明白了没有，欢迎你来信讨论。
　　11. LOG目标扩展
　　netfilter缺省的目标(也就是一旦满足规则所定义以后系统对数据包的处理方法)有：
ACEEPT：接收并转发数据包
DORP：丢掉数据包
　　目标扩展模块提供了扩展的目标。LOG目标提供了记录数据包的功能。该目标扩展有以下几个参数： 　 　
　　--log-level：指定记录信息的级别，级别有debug、info、notice、warning、err、crit、alert、emerg分别对应7到0的数字。其含义请参看syslog.conf的man手册。
　　--log-prefix：后接一个最长为30个字符的字符串，该字符串将出现在每一条日志的前面。
　　12. REJECT目标扩展
　　该目标扩展完全和DORP标准目标一样，除了向发送方返回一个“port unreachable"的icmp信息外。
　　还有其他一些扩展是常用的，如果你想了解可以参考Packet-Filtering-HOWTO。当然，最直接获得帮助的办法是查看iptables的在线帮助，比如想得到关于mac匹配扩展的帮助可以执行“iptables -m mac -help"命令，想得到LOG目标扩展的帮助可以执行“iptables -j LOG -help"命令。 
四、 iptables使用实例
　　首先让我们看一下服务器/客户机的交互原理。服务器提供某特定功能的服务总是由特定的后台程序提供的。在TCP/IP网络中，常常把这个特定的服务绑定到特定的TCP或UDP端口。之后，该后台程序就不断地监听（listen)该端口，一旦接收到符合条件的客户端请求，该服务进行TCP握手后就同客户端建立一个连接，响应客户请求。与此同时，再产生一个该绑定的拷贝，继续监听客户端的请求。
　　举一个具体的例子：假设网络中有一台服务器A(IP地址为1.1.1.1)提供WWW服务，另有客户机B(2.2.2.2)、C(3.3.3.3)。首先，服务器A运行提供WWW服务的后台程序（比如Apache）并且把该服务绑定到端口80，也就是说，在端口80进行监听。当B发起一个连接请求时,B将打开一个大于1024的连接端口(1024内为已定义端口),假设为1037。A在接收到请求后，用80端口与B建立连接以响应B的请求，同时产生一个80端口绑定的拷贝，继续监听客户端的请求。假如A又接收到C的连接请求（设连接请求端口为1071），则A在与C建立连接的同时又产生一个80端口绑定的拷贝继续监听客户端的请求。如下所示，因为系统是以源地址、源端口、目的地址、目的端口来标识一个连接的，所以在这里每个连接都是唯一的。
服务器 　 　 　 　 　 客户端
连接1：a.b.c.1:80 <=> 　a.b.c.4:1037
连接2：a.b.c.1:80 <=> 　a.b.c.7:1071
　　每一种特定的服务都有自己特定的端口，一般说来小于1024的端口多为保留端口，或者说是已定义端口，低端口分配给众所周知的服务（如WWW、FTP等等），从512到1024的端口通常保留给特殊的UNIX TCP/IP应用程序，具体情况请参考/etc/services文件或RFC1700。 
　　假设网络环境如下：某一单位，租用DDN专线上网，网络拓扑如下：
　
　 +--------------+ 　 　 　
　 | 　 内部网段 　 　 　 　 | 　 　 　 　 　 　 　 　 　 eth1+--------+eth0 　 DDN
　 | 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　+------------|firewall|<===============>Internet 　
　 | 198.168.80.0 　 | 　 　 　 　 　 　 　 　 　+--------+
　 +--------------+
　 　 　eth0: 198.199.37.254
　 　 　eth1: 198.168.80.254
　　以上的IP地址都是Internet上真实的IP，故没有用到IP欺骗。并且，我们假设在内部网中存在以下服务器：
　　www服务器：www.yourdomain.com 　198.168.80.11
　　ftp服务器：ftp.yourdomain.com 　198.168.80.12
　　email服务器：mail.yourdomain.com 198.168.80.13
　
　　下面我们将用iptables一步一步地来建立我们的包过滤防火墙，需要说明的是，在这个例子中，我们主要是对内部的各种服务器提供保护。 　 
　　1. 在/etc/rc.d/目录下用touch命令建立firewall文件，执行chmod u+x firewll以更改文件属性 ，编辑/etc/rc.d/rc.local文件，在末尾加上 /etc/rc.d/firewall 以确保开机时能自动执行该脚本。
　　2. 刷新所有的链的规则
　 　 　#!/bin/sh
 　 　 　echo "Starting iptables rules..."
 　 　 　#Refresh all chains
 　 　 　/sbin/iptables -F
　　3. 我们将首先禁止转发任何包，然后再一步步设置允许通过的包。
　　所以首先设置防火墙FORWARD链的策略为DROP：
 　 　 　/sbin/iptables -P FORWARD DROP
　　4.设置关于服务器的包过虑规则：
　　在这里需要注意的是，服务器/客户机交互是有来有往的，也就是说是双向的，所以我们不仅仅要设置数据包出去的规则，还要设置数据包返回的规则，我们先建立针对来自Internet数据包的过虑规则。
　 　
　 　WWW服务：服务端口为80，采用tcp或udp协议。规则为：eth0=>允许目的为内部网WWW服务器的包。
 　 ###########################Define HTTP packets####################################
 　 #Allow www request packets from Internet clients to www servers
　/sbin/iptables -A FORWARD -p tcp -d 198.168.80.11 --dport www -i eth0 -j ACCEPT
　
　　FTP服务：FTP服务有点特别，因为需要两个端口，因为FTP有命令通道和数据通道。其中命令端口为21，数据端口为20，并且有主动和消极两种服务模式，其消极模式连接过程为：FTP客户端首先向FTP服务器发起连接请求，三步握手后建立命令通道，然后由FTP服务器请求建立数据通道，成功后开始传输数据，现在大多数FTP客户端均支持消极模式，因为这种模式可以提高安全性。FTP服务采用tcp协议。规则为：eth0=>仅允许目的为内部网ftp服务器的包。
 　############################Define FTP packets#####################################
 　#Allow ftp request packets from Internet clients to Intranet ftp server
　/sbin/iptables -A FORWARD -p tcp -d 198.168.80.12 --dport ftp -i eth0 -j ACCEPT
 　
　　EMAIL服务：包含两个协议，一是smtp，一是pop3。出于安全性考虑，通常只提供对内的pop3服务，所以在这里我们只考虑针对smtp的安全性问题。smtp端口为21，采用tcp协议。eth0=>仅允许目的为email服务器的smtp请求。
 　###########################Define smtp packets####################################
　/sbin/iptables -A FORWARD -p tcp -d 198.168.80.13 --dport smtp -i eth0 -j ACCEPT
　　5. 设置针对Intranet客户的过虑规则：
　　在本例中我们的防火墙位于网关的位置，所以我们主要是防止来自Internet的攻击，不能防止来自Intranet的攻击。假如我们的服务器都是基于linux的，也可以在每一部服务器上设置相关的过虑规则来防止来自Intranet的攻击。对于Internet对Intranet客户的返回包，我们定义如下规则。
 　#############Define packets from Internet server to Intranet#######################
　/sbin/iptables -A FORWARD -p tcp -s 0/0 --sport ftp-data -d 198.168.80.0/24 -i eth0 -j ACCEPT
　/sbin/iptables -A FORWARD -p tcp -d 198.168.80.0/24 ! -syn -i eth0 -j ACCEPT
　/sbin/iptables -A FORWARD -p udp -d 198.168.80.0/24 -i eth0 -j ACCEPT
　
　　说明：第一条允许Intranet客户采用消极模式访问Internet的FTP服务器；第二条接收来自Internet的非连接请求tcp包；最后一条接收所有udp包，主要是针对oicq等使用udp的服务。
　　6. 接受来自整个Intranet的数据包过虑，我们定义如下规则：
 　#############Define packets from Internet server to Intranet server###############
　/sbin/iptables -A FORWARD -s 198.168.80.0/24 -i eth1 -j ACCEPT
　
　　7. 处理ip碎片
　 　
　　我们接受所有的ip碎片，但采用limit匹配扩展对其单位时间可以通过的ip碎片数量进行限制，以防止ip碎片攻击。
 　 #################################Define fregment rule##################################
　 /sbin/iptables -A FORWARD -f -m limit --limit 100/s --limit-burst 100 -j ACCEPT
　　说明：对不管来自哪里的ip碎片都进行限制，允许每秒通过100个ip碎片，该限制触发的条件是100个ip碎片。
　　8. 设置icmp包过滤
　　icmp包通常用于网络测试等，故允许所有的icmp包通过。但是黑客常常采用icmp进行攻击，如ping of death等，所以我们采用limit匹配扩展加以限制：
　
　#################################Define icmp rule##################################
　/sbin/iptables -A FORWARD -p icmp -m limit --limit 1/s --limit-burst 10 -j ACCEPT
　 　
　　说明：对不管来自哪里的icmp包都进行限制，允许每秒通过一个包，该限制触发的条件是10个包。
　　通过以上个步骤，我们建立了一个相对完整的防火墙。只对外开放了有限的几个端口，同时提供了客户对Internet的无缝访问，并且对ip碎片攻击和icmp的ping of death提供了有效的防护手段。以下是完整的脚本文件内容，希望通过这个实例能是对iptables的用法有所了解：
 　#!/bin/sh
 　echo "Starting iptables rules..."
 　#Refresh all chains
 　/sbin/iptables -F
 　###########################Define HTTP packets####################################
 　#Allow www request packets from Internet clients to www servers
　/sbin/iptables -A FORWARD -p tcp -d 198.168.80.11 --dport www -i eth0 -j ACCEPT
 　############################Define FTP packets#####################################
 　#Allow ftp request packets from Internet clients to Intranet ftp server
　/sbin/iptables -A FORWARD -p tcp -d 198.168.80.12 --dport ftp -i eth0 -j ACCEPT
 　###########################Define smtp packets####################################
　/sbin/iptables -A FORWARD -p tcp -d 198.168.80.13 --dport smtp -i eth0 -j ACCEPT
 　#############Define packets from Internet server to Intranet#######################
　/sbin/iptables -A FORWARD -p tcp -s 0/0 --sport ftp-data -d 198.168.80.0/24 -i eth0 -j ACCEPT
　/sbin/iptables -A FORWARD -p tcp -d 198.168.80.0/24 ! -syn -i eth0 -j ACCEPT
　/sbin/iptables -A FORWARD -p udp -d 198.168.80.0/24 -i eth0 -j ACCEPT
 　#############Define packets from Intranet to Internet###############
　/sbin/iptables -A FORWARD -s 198.168.80.0/24 -i eth1 -j ACCEPT
 　#################################Define fregment rule##################################
　/sbin/iptables -A FORWARD -f -m limit --limit 100/s --limit-burst 100 -j ACCEPT
 　#################################Define icmp rule##################################
　/sbin/iptables -A FORWARD -p icmp -m limit --limit 1/s --limit-burst 10 -j ACCEPT
五、 iptables与ipchains的区别
　　•iptables的缺省链的名称从小写换成大写，并且意义不再相同：INPUT和OUTPUT分别放置对目的地址是本机以及本机发出的数据包的过虑规则。
　　•-i选项现在只代表输入网络接口，输入网络接口则使用-o选项。
　　•TCP和UDP端口现在需要用--source-port或--sport（或--destination-port/--dport）选项拼写出来并且必须置于"-p tcp"或"-p udp"选项之后，因为它们分别是载入TCP和UDP扩展的。
　　•以前TCP的"-y"标志现在改为"--syn"，并且必须置于"-p tcp"之后。
　　•原来的DENY目标最后改为了DROP。
　　•可以在列表显示单个链的同时将其清空。
　　•可以在清空内建链的同时将策略计数器清零。
　　•列表显示链时可显示计数器的当前瞬时值。
　　•REJECT和LOG现在变成了扩展目标，即意味着它们成为独立的内核模块。
　　•链名可以长达31个字符。
　　•MASQ现在改为MASQUERADE，并且使用不同的语法。REDIRECT保留原名称，但也改变了所使用的语法。 

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