用Linux防火墙构建DMZ

用Linux防火墙构建DMZ

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 防守在网络安全中的重要性不必多说。保护网络最常见的方法就是使用防火墙。防火墙作为网络的第一道防线，通常放置在外网和需要保护的网络之间。最简单的情况是直接将防火墙放置在外网和企业网络之间，所有流入企业网络的数据流量都将通过防火墙，使企业的所有客户机及服务器都处于防火墙的保护下。这对于一些中小企业来说是简单易行的，而且这种解决方法在某些情况下也表现不错。然而这种结构毕竟比较简单。企业中有许多服务器、客户机等资源需要保 护，不同的资源对安全强度的要求也不同。不能用对待客户机的安全级别来对待服务器，这样服务器将会很危险；同样，也不能用对待服务器的安全级别来对待客户机，这样用户会感觉很不方便。

    针对不同资源提供不同安全级别的保护，可以考虑构建一个叫做“Demilitarized Zone”（DMZ）的区域。DMZ可以理解为一个不同于外网或内网的特殊网络区域。DMZ内通常放置一些不含机密信息的公用服务器，比如Web、Mail、FTP等。这样来自外网的访问者可以访问DMZ中的服务，但不可能接触到存放在内网中的公司机密或私人信息等。即使DMZ中服务器受到破坏，也不会对内网中的机密信息造成影响。

    许多防火墙产品都提供了DMZ的接口。硬件防火墙由于使用专门的硬件芯片，所以在性能和流量上有绝对的优势。软件防火墙的性价比非常好，一般企业使用起来效果不错。如果使用Linux防火墙，其成本将更低。因此这里将要介绍的是在Linux防火墙上划分DMZ区域的方法。

    构建DMZ的策略

    Linux从2.4内核开始,正式使用iptables来代替以前的ipfwadm和ipchains，实现管理Linux的包过滤功能。Linux的包过滤通过一个叫netfilter的内核部件来实现。netfilter内建了三个表，其中默认表Filter中又包括3个规则链，分别是负责外界流入网络接口的数据过滤的INPUT链、负责对网络接口输出的数据进行过滤的OUTPUT链，以及负责在网络接口之间转发数据过滤的FORWARD链。要构建一个带DMZ的防火墙，需要利用对这些链的设定完成。首先要对从连接外部网络的网卡(eth0)上流入的数据进行判断，这是在INPUT链上完成。如果数据的目标地址属于DMZ网段，就要将数据转发到连接DMZ网络的网卡（eth1）上；如果是内部网络的地址，就要将数据转发到连接内部网络的网卡（eth2）上。表1显示了各个网络之间的访问关系。

表1 网络间访问关系表

	内网	外网	DMZ
内网	/	Y	Y
外网	N	/	Y
DMZ	N	N	/

    根据表1，可以明确以下六条访问控制策略。

    1.内网可以访问外网
    内网的用户显然需要自由地访问外网。在这一策略中，防火墙需要进行源地址转换。

    2.内网可以访问DMZ
    此策略是为了方便内网用户使用和管理DMZ中的服务器。

    3.外网不能访问内网
    很显然，内网中存放的是公司内部数据，这些数据不允许外网的用户进行访问。

    4.外网可以访问DMZ
    DMZ中的服务器本身就是要给外界提供服务的，所以外网必须可以访问DMZ。同时，外网访问DMZ需要由防火墙完成对外地址到服务器实际地址的转换。

    5.DMZ不能访问内网
    很明显，如果违背此策略，则当入侵者攻陷DMZ时，就可以进一步进攻到内网的重要数据。

    6.DMZ不能访问外网
    此条策略也有例外，比如DMZ中放置邮件服务器时，就需要访问外网，否则将不能正常工作。

    DMZ的实现

    根据以上访问控制策略可以设定Linux防火墙的过滤规则。下面将在一个虚构的网络环境中，探讨如何根据以上六条访问控制策略建立相应的防火墙过滤规则。这里的讨论和具体应用会有所区别，不过这种讨论将有助于实际应用。用户在实际应用时可根据具体的情况进行设置。该虚拟环境的网络拓扑如图1。


图1 DMZ网络拓扑图

    如图1所示，路由器连接Internet和防火墙。作为防火墙的Linux服务器使用三块网卡：网卡eth0与路由器相连，网卡eth1与DMZ区的Hub相连，网卡eth2与内网Hub相连。作为一个抽象的例子，我们用“[内网地址]”来代表“192.168.1.0/24”之类的具体数值。同理还有“[外网地址]”和“[DMZ地址]”。

    对于防火墙，原则之一就是默认禁止所有数据通信，然后再打开必要的通信。所以在防火墙脚本的最初，需要清空系统原有的规则，然后将INPUT、OUTPUT、FORWARD的默认规则设置为丢弃所有数据包。

    对应的防火墙脚本片段如下：

# Flush out the tables and delete all user-defined chains
/sbin/iptables -F
/sbin/iptables -X
/sbin/iptables -t nat -F
/sbin/iptables -t nat -X

# Drop every packet
/sbin/iptables -P INPUT DROP
/sbin/iptables -P OUTPUT DROP
/sbin/iptables -P FORWARD DROP

    接下来，逐一解释六种策略的实现。

    1.内网可以访问外网
    对应的防火墙脚本片段如下：
    /sbin/iptables -t nat -A POSTROUTING -s [内网地址] -d [外网地址] -o eth0 -j SNAT --to [NAT的真实IP]

    当数据从连接外网的eth0流出时，要将来自内网的数据包的源地址改成Internet上的真实IP，这样才能和外网的主机进行通信。“[NAT的真实IP]”表示分配给NAT用户的真实IP，有几个就写几个，以空格分开，但至少要写一个。

    2.内网可以访问DMZ
    对应的防火墙脚本片段如下：
    /sbin/iptables -A FORWARD -s [内网地址] -d [DMZ地址] -i eth2 -j ACCEPT
    以上命令允许所有来自内网、目的地为DMZ的数据包通过。

    3.外网不能访问内网
    对应的防火墙脚本片段如下：
    /sbin/iptables -t nat -A PREROUTING -s [外网地址] -d [内网地址] -i eth0 -j DROP
    以上命令将来自外网、去往内网的数据包全部丢弃。

    4.外网可以访问DMZ
    为了保护DMZ中的服务器，外网对DMZ的访问也要加以限制。通常的思路是，只允许外网访问DMZ中服务器所提供的特定服务，比如HTTP。
    对应的防火墙脚本片段如下：
    /sbin/iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp --dport 80 -d [分配给HTTP服务器的Internet上的真实IP] -s [外网地址] -i eth0 -j DNAT --to [HTTP服务器的实际IP]
    /sbin/iptables -A FORWARD -p tcp -s [外网地址] -d [HTTP服务器的实际IP] -i eth0 --dport 80 -j ACCEPT
    /sbin/iptables -A FORWARD -p tcp -d [外网地址] -s [HTTP服务器的实际IP] -i eth1 --sport 80 ! --syn -j ACCEPT
    /sbin/iptables -t nat -A PREROUTING -s [外网地址] -d [DMZ地址] -i eth0 -j DROP

    该防火墙脚本片段将开放HTTP服务，使得只有访问DMZ中HTTP服务的数据包才能通过防火墙。

    5.DMZ不能访问内网
    对应的防火墙脚本片段如下：
    /sbin/iptables -A FORWARD -s [DMZ地址] -d [内网地址] -i eth1 -j DROP
    以上命令将丢弃所有从DMZ到内网的数据包。

    6.DMZ不能访问外网
    对应的防火墙脚本片段如下：
    /sbin/iptables -t nat -A POSTROUTING -p tcp --dport 25 -d [外网地址] -s [邮件服务器的IP] -o eth0 -j SNAT --to [分配给SMTP服务器的Internet上的真实IP]
    /sbin/iptables -A FORWARD -p tcp -s [邮件服务器的IP] -d [外网地址] -i eth1 --dport 25 -j ACCEPT
    /sbin/iptables -A FORWARD -p tcp -d [邮件服务器的IP] -s [外网地址] -i eth0--sport 25 ! --syn -j ACCEPT

    以上命令先允许DMZ中邮件服务器连接外网的SMTP服务端口(25)，然后禁止其它从DMZ发往外网的数据包。

    针对以上基本策略例举了实现它们的基本规则。在实际应用中，需要根据具体情况进行设置。只要设置得当，Linux也能成为很好的防火墙。需要补充的是，无论何种防火墙都只能提供有限的保护。设置好防火墙不等于网络就是安全的，关键在于综合运用各种安全手段