学习使用 iptables

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iptables 相关概念

在正式介绍 iptables 的使用之前，我们先来看一下和 iptables 相关的一些基本概念。我们下面将会频繁使用到它们。

• 匹配（match）：符合指定的条件，比如指定的 IP 地址和端口。
• 丢弃（drop）：当一个包到达时，简单地丢弃，不做其它任何处理。
• 接受（accept）：和丢弃相反，接受这个包，让这个包通过。
• 拒绝（reject）：和丢弃相似，但它还会向发送这个包的源主机发送错误消息。这个错误消息可以指定，也可以自动产生。
• 目标（target）：指定的动作，说明如何处理一个包，比如：丢弃，接受，或拒绝。
• 跳转（jump）：和目标类似，不过它指定的不是一个具体的动作，而是另一个链，表示要跳转到那个链上。
• 规则（rule）：一个或多个匹配及其对应的目标。
• 链（chain）：每条链都包含有一系列的规则，这些规则会被依次应用到每个遍历该链的数据包上。每个链都有各自专门的用途， 这一点我们下面会详细讨论。
• 表（table）：每个表包含有若干个不同的链，比如 filter 表默认包含有 INPUT，FORWARD，OUTPUT 三个链。iptables 有四个表，分别是：raw，nat，mangle和filter，每个表都有自己专门的用处，比如最常用filter表就是专门用来做包过滤的，而 nat 表是专门用来做NAT的。
• 策略（police）：我们在这里提到的策略是指，对于 iptables 中某条链，当所有规则都匹配不成功时其默认的处理动作。
• 连接跟踪（connection track）：又称为动态过滤，可以根据指定连接的状态进行一些适当的过滤，是一个很强大的功能，但同时也比较消耗内存资源。

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iptables 介绍

iptables 的表和链：

现在，让我们看看当一个数据包到达时它是怎么依次穿过各个链和表的。基本步骤如下：

• 1. 数据包到达网络接口，比如 eth0。
• 2. 进入 raw 表的 PREROUTING 链，这个链的作用是赶在连接跟踪之前处理数据包。
• 3. 如果进行了连接跟踪，在此处理。
• 4. 进入 mangle 表的 PREROUTING 链，在此可以修改数据包，比如 TOS 等。
• 5. 进入 nat 表的 PREROUTING 链，可以在此做DNAT，但不要做过滤。
• 6. 决定路由，看是交给本地主机还是转发给其它主机。

到了这里我们就得分两种不同的情况进行讨论了，一种情况就是数据包要转发给其它主机，这时候它会依次经过：

• 7. 进入 mangle 表的 FORWARD 链，这里也比较特殊，这是在第一次路由决定之后，在进行最后的路由决定之前，我们仍然可以对数据包进行某些修改。
• 8. 进入 filter 表的 FORWARD 链，在这里我们可以对所有转发的数据包进行过滤。需要注意的是：经过这里的数据包是转发的，方向是双向的。
• 9. 进入 mangle 表的 POSTROUTING 链，到这里已经做完了所有的路由决定，但数据包仍然在本地主机，我们还可以进行某些修改。
• 10. 进入 nat 表的 POSTROUTING 链，在这里一般都是用来做 SNAT ，不要在这里进行过滤。
• 11. 进入出去的网络接口。完毕。

另一种情况是，数据包就是发给本地主机的，那么它会依次穿过：

• 7. 进入 mangle 表的 INPUT 链，这里是在路由之后，交由本地主机之前，我们也可以进行一些相应的修改。
• 8. 进入 filter 表的 INPUT 链，在这里我们可以对流入的所有数据包进行过滤，无论它来自哪个网络接口。
• 9. 交给本地主机的应用程序进行处理。
• 10. 处理完毕后进行路由决定，看该往那里发出。
• 11. 进入 raw 表的 OUTPUT 链，这里是在连接跟踪处理本地的数据包之前。
• 12. 连接跟踪对本地的数据包进行处理。
• 13. 进入 mangle 表的 OUTPUT 链，在这里我们可以修改数据包，但不要做过滤。
• 14. 进入 nat 表的 OUTPUT 链，可以对防火墙自己发出的数据做 NAT 。
• 15. 再次进行路由决定。
• 16. 进入 filter 表的 OUTPUT 链，可以对本地出去的数据包进行过滤。
• 17. 进入 mangle 表的 POSTROUTING 链，同上一种情况的第9步。注意，这里不光对经过防火墙的数据包进行处理，还对防火墙自己产生的数据包进行处理。
• 18. 进入 nat 表的 POSTROUTING 链，同上一种情况的第10步。
• 19. 进入出去的网络接口。完毕。

用一张图总结上面所有的步骤，如下（取自1）：


iptables 的基本用法：

       iptables [-t table] -[AD] chain rule-specification [options]
       iptables [-t table] -I chain [rulenum] rule-specification [options]
       iptables [-t table] -R chain rulenum rule-specification [options]
       iptables [-t table] -D chain rulenum [options]
       iptables [-t table] -[LFZ] [chain] [options]
       iptables [-t table] -N chain
       iptables [-t table] -X [chain]
       iptables [-t table] -P chain target [options]
       iptables [-t table] -E old-chain-name new-chain-name

下面我们来详细看一下各个选项的作用：

• -t, --table table
  对指定的表 table 进行操作， table 必须是 raw， nat，filter，mangle 中的一个。如果不指定此选项，默认的是 filter 表。
• -L, --list [chain]
  列出链 chain 上面的所有规则，如果没有指定链，列出表上所有链的所有规则。例子：

  # iptables -L INPUT

• -F, --flush [chain]
  清空指定链 chain 上面的所有规则。如果没有指定链，清空该表上所有链的所有规则。例子：

  # iptables -F 

• -A, --append chain rule-specification
  在指定链 chain 的末尾插入指定的规则，也就是说，这条规则会被放到最后，最后才会被执行。规则是由后面的匹配来指定。例子：

  # iptables -A INPUT -s 192.168.20.13 -d 192.168.1.1 -p TCP –dport 22 -j ACCEPT
  

• -D, --delete chain rule-specification
  -D, --delete chain rulenum
  在指定的链 chain 中删除一个或多个指定规则。如上所示，它有两种格式的用法。例子：

  # iptables -D INPUT --dport 80 -j DROP
  # iptables -D INPUT 1

• -I, --insert chain [rulenum] rule-specification
  在链 chain 中的指定位置插入一条或多条规则。如果指定的规则号是1，则在链的头部插入。这也是默认的情况，如果没有指定规则号。例子：

  # iptables -I INPUT 1 --dport 80 -j ACCEPT

• -R, --replace chain rulenum rule-specification
  用新规则替换指定链 chain 上面的指定规则，规则号从1开始。例子：

  # iptables -R INPUT 1 -s 192.168.1.41 -j DROP

• -N, --new-chain chain
  用指定的名字创建一个新的链。例子：

  # iptables -N mychain

• -X, --delete-chain [chain]
  删除指定的链，这个链必须没有被其它任何规则引用，而且这条上必须没有任何规则。如果没有指定链名，则会删除该表中所有非内置的链。例子：

  # iptables -X mychain

• -E, --rename-chain old-chain new-chain
  用指定的新名字去重命名指定的链。这并不会对链内部照成任何影响。例子：

  # iptables -E mychain yourchain

• -P, --policy chain target
  为指定的链 chain 设置策略 target。注意，只有内置的链才允许有策略，用户自定义的是不允许的。例子：

  # iptables -P INPUT DROP

• -Z, --zero [chain]
  把指定链，或者表中的所有链上的所有计数器清零。例子：

  # iptables -Z INPUT

上面列出的都是对链或者表的操作，下面我们再来看一下对规则进行操作的基本选项：

• -p, --protocol [!] proto
  指定使用的协议为 proto ，其中 proto 必须为 tcp udp icmp 或者 all ，或者表示某个协议的数字。如果 proto 前面有“!”，表示对取反。例子：

  # iptables -A INPUT -p tcp [...]

• -j, --jump target
  指定目标，即满足某条件时该执行什么样的动作。target 可以是内置的目标，比如 ACCEPT，也可以是用户自定义的链。例子：

  # iptables -A INPUT -p tcp -j ACCEPT

• -s, --source [!] address[/mask]
  把指定的一个／一组地址作为源地址，按此规则进行过滤。当后面没有 mask 时，address 是一个地址，比如：192.168.1.1；当 mask 指定时，可以表示一组范围内的地址，比如：192.168.1.0/255.255.255.0。一个完整的例子：

  # iptables -A INPUT -s 192.168.1.1/24 -p tcp -j DROP

• -d, --destination [!] address[/mask]
  地址格式同上，但这里是指定地址为目的地址，按此进行过滤。例如：

  # iptables -A INPUT -d 192.168.1.254 -p tcp -j ACCEPT

• -i, --in-interface [!] name
  指定数据包的来自来自网络接口，比如最常见的 eth0 。注意：它只对 INPUT，FORWARD，PREROUTING 这三个链起作用。如果没有指定此选项，说明可以来自任何一个网络接口。同前面类似，"!" 表示取反。例子：

  # iptables -A INPUT -i eth0

• -o, --out-interface [!] name
  指定数据包出去的网络接口。只对 OUTPUT，FORWARD，POSTROUTING 三个链起作用。例如：

  # iptables -A FORWARD -o eth0

• --source-port,--sport port[:port]
  在 tcp/udp/sctp 中，指定源端口。冒号分隔的两个 port 表示指定一段范围内的所有端口，大的小的哪个在前都可以，比如： “1:100” 表示从1号端口到100号（包含边界），而 “:100” 表示从 0 到 100，“100:”表示从100到65535。一个完整的例子如下：

  # iptables -A INPUT -p tcp --sport 22 -j REJECT

• --destination-port,--dport port[,port]
  指定目的端口，用法和上面类似，但如果要指定一组端口，格式可能会因协议不同而不同，注意浏览 iptables 的手册页。例如：

  # iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -j ACCEPT

  另外，一些协议还有自己专有的选项，想了解更多请查看 iptables 的手册页。

到这里，主要的选项已经介绍个差不多了，另一个问题随之也产生了，如何保存我们的 iptables 的规则呢？一个很容易想到的办法是把这些 iptables 命令做成脚本，然后执行脚本即可。不错，这的确可以完成我们的任务，但这样效率不高，因为每执行一条 iptables 命令都要重新访问内核，如果规则很多很多，这会浪费比较多的时间。取而代之的方法是，使用 iptables-save 和 iptables-restore 这两条命令，它们访问一次内核就可以保存或读取所有规则。这两条命令很简单，我们下面就来看一下。

iptables-save 命令的格式很简单，如下：

	iptables-save [-c] [-t table]

iptables-save 会把规则以某种格式打印到标准输出，通过重定向我们可以把它保存到某个文件。其中， -c 告诉它也要保存计数器，如果我们想重启 iptables 但又不想丢弃当前的计数，我们可以加此选项。 -t 告诉它只保存指定的表，如果没有此选项则会保存所有的表。

iptables-save 的输出格式其实也很简单，一个示例如下：

# Generated by iptables-save v1.2.6a on Wed Apr 24 10:19:55 2002
*filter
:INPUT DROP [1:229]
:FORWARD DROP [0:0]
:OUTPUT DROP [0:0]
-A INPUT -m state --state RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT 
-A FORWARD -i eth0 -m state --state RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT 
-A FORWARD -i eth1 -m state --state NEW,RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT 
-A OUTPUT -m state --state NEW,RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT 
COMMIT
# Completed on Wed Apr 24 10:19:55 2002
# Generated by iptables-save v1.2.6a on Wed Apr 24 10:19:55 2002
*mangle
:PREROUTING ACCEPT [658:32445]
:INPUT ACCEPT [658:32445]
:FORWARD ACCEPT [0:0]
:OUTPUT ACCEPT [891:68234]
:POSTROUTING ACCEPT [891:68234]
COMMIT
# Completed on Wed Apr 24 10:19:55 2002
# Generated by iptables-save v1.2.6a on Wed Apr 24 10:19:55 2002
*nat
:PREROUTING ACCEPT [1:229]
:POSTROUTING ACCEPT [3:450]
:OUTPUT ACCEPT [3:450]
-A POSTROUTING -o eth0 -j SNAT --to-source 195.233.192.1 
COMMIT
# Completed on Wed Apr 24 10:19:55 2002

在上面，以#开头的都是注释，里面包含了一些时间信息等。表名在 * 之后，比如： *nat。以冒号开头的行格式如下：

 :<链名> <策略> [<包计数器>:<字节计数器>]

其余的行，很明显，表示传递给 iptables 的选项。

iptables-restore 命令同样简单，它从标准输入读入上述格式的数据并恢复规则。

	iptables-restore [-c] [-n]

其中 -c 表示恢复计数器；-n 表示不要覆盖先前的规则，如不指定， iptables-restore 会先把前面的规则全部清掉。所以这两条命令常见的用法是：

# iptables-save -c > /etc/iptables-save
# iptables-restore -c < /etc/iptables-save

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iptables 高级功能

1. 字符串匹配

iptables还有一个很强大的功能就是可以通过字符串匹配进行包过滤，这在某种程度上实现了应用层数据过滤的功能。 我们需要用到iptables的string模块。
关于string模块的具体用法，可以查看其帮助信息：

# iptables -m string --help

比如，我们要过滤所有TCP连接中的字符串“test”，一旦出现它我们就终止这个连接，我们可以这么做：

# iptables -A INPUT -p tcp -m string --algo kmp --string "test" -j REJECT --reject-with tcp-reset
# iptables -L
Chain INPUT (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination         
REJECT     tcp  --  anywhere             anywhere            STRING match "test" ALGO name kmp TO 65535 reject-with tcp-reset 

Chain FORWARD (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination         

Chain OUTPUT (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination         

这时，如果我们再去用telnet连接，一旦发出包含有“test”字样的数据，连接马上就会中断。

$ nc  -l 5678

$ telnet localhost 5678
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
test
Connection closed by foreign host.

字符串匹配过滤一个比较有实用的用法是：

# iptables -I INPUT -j DROP -p tcp -s 0.0.0.0/0 -m string --algo kmp --string "cmd.exe"

它可以用来阻止Windows蠕虫的攻击。

2. 应用层过滤

传统的 iptables 是不能直接对应用层进行过滤的，要想使用 iptables 进行应用层过滤，必须安装 l7-filter 。到l7-filter的下载其最新的补丁包。解压后可以看到所有补丁，其中补丁 'iptables-1.3-for-kernel-pre2.6.20-layer7-2.19.patch' 是给 iptables 1.3.X 的，补丁 'kernel-2.6.18-2.6.19-layer7-2.9.patch' 是为 2.6.19.X 内核准备的。我们以这种环境为例看一下如何安装 l7-filter。

$ cd linux-2.6.19
$ patch -p1 < ../kernel-2.6.18-2.6.19-layer7-2.9.patch

然后开始编译内核，注意，配置内核时记得要设置 'CONFIG_IP_NF_MATCH_LAYER7=m'，其它步骤照常。

编译并安装好内核之后，我们接着安装 iptables 的补丁，我们需要：

$ cd iptables-1.3.8
$ patch -p1 < ../iptables-1.3-for-kernel-pre2.6.20-layer7-2.19.patch
$ chmod +x extensions/.layer7-test
$ export KERNEL_DIR=/usr/src/linux-2.6.19

接着我们就可以正常编译 iptables 了。编译并安装完之后，我们就可以使用 l7-filter 了。使用前我们还需要到 下载对应的 protocol 文件，保存到 /etc/l7-protocols 目录中。比如我要过滤 ssh ，我就可以只下载 （要安装全部 protocol 文件可以在官方网站下载 l7-protocols-2008-04-23.tar.gz 安装包）。

这一步完成后我们终于可以使用它进行应用层的过滤了，比如，我想过滤掉 ssh 连接，我可以：

# iptables -m layer7 -t mangle -I PREROUTING --l7proto ssh -j DROP

l7-filter 还支持其它很多协议，包括 BitTorrent，Xunlei 等等。

3. 动态过滤

传统的防火墙只能进行静态过滤，而 iptables 除了这个基本的功能之外还可以进行动态过滤，即可以对连接状态进行跟踪，通常称为 conntrack 。但这不意味着它只能对 TCP 这样的面向连接的协议有效，它还可以对 UDP， ICMP 这种无连接的协议进行跟踪，我们下面马上就会看到。

iptables 中的连接跟踪是通过 state 模块来实现的，是在PREROUTING 链中完成的，除了本地主机产生的数据包，它们是在 OUTPUT 链中完成。它把“连接”划分为四种状态：NEW， ESTABLISHED， RELATED 和 INVALID。连接跟踪当前的所有连接状态可以通过 /proc/net/nf_conntrack 来查看（注意，在一些稍微旧的 Linux 系统上是 /proc/net/ip_conntrack）。

当 conntrack 第一次看到相关的数据包时，就会把状态标记为 NEW ，比如 TCP 协议中收到第一个 SYN 数据包。当连接的双方都有数据包收发并且还将继续匹配到这些数据包时，连接状态就会变为 ESTABLISHED 。而 RELATED 状态是指一个新的连接，但这个连接和某个已知的连接有关系，比如 FTP 协议中的数据传输连接。INVALID 状态是说数据包和已知的任何连接都不匹配。

对于 TCP 协议，这很容易理解，因为它本身就是面向连接的，唯一需要额外指出的是这里的 ESTABLISHED 状态并不完全等于 TCP 中的 ESTABLISHED 。使用示例：

# iptables -A OUTPUT -p tcp -m state --state NEW,ESTABLISHED -j ACCEPT 

而对于 UDP 协议可能稍微有些困难，但如果对照上面的解释应该可以理解。对于 conntrack 来说，它其实和 TCP 没太大区别。例子：

# iptables -A OUTPUT -p udp -m state --state NEW,ESTABLISHED -j ACCEPT 

最难理解的应该是 ICMP ，它比 UDP 离“面向连接”更远。:-) 我们需要记住的是，当遇到 ICMP Request 时为 NEW，遇到对应的 ICMP Reply 时会变为 ESTABLISHED 。其中 request 及其对应的 reply 可以是：1) Echo request/reply ；2) Timestamp request/reply ； 3) Information request/reply ；4) Address mask request/reply 。 其它类型的 ICMP 包都是非 request/reply ，会被标记为 RELATED 。例子：

# iptables -A OUTPUT  -p icmp -m state --state ESTABLISHED,RELATED  -j ACCEPT 

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iptable 使用实例：

• 默认策略：

  	iptables -P INPUT ACCEPT 
  	iptables -P OUTPUT DROP 
  	iptables -P FORWARD DROP 
  

• 接受所有ssh连接：

  	iptables -A INPUT -p tcp -m tcp -s 0/0 --dport 22 -j ACCEPT 
  

• 管理FTP连接：

  	iptables -A INPUT -p tcp -m tcp --dport 21 -j ACCEPT
  	iptables -A INPUT -p tcp -s 127.0.0.1/8 -d 0/0 --destination-port 20 --syn -j ACCEPT
  	iptables -A INPUT -p tcp -s 127.0.0.1/8 -d 0/0 --destination-port 21 --syn -j ACCEPT
  
  

• 监视SNMP:

  	iptables -A INPUT -p udp -m udp --dport 161 -j ACCEPT
  	iptables -A INPUT -p udp -m udp --sport 1023:2999 -j ACCEPT
  

• 管理POP电子邮件：

  	iptables -A INPUT -p tcp -m tcp --dport 110 -j ACCEPT --syn 
  

• HTTPS服务：

  	iptables -A INPUT -p tcp -m tcp --dport 443 -j ACCEPT --syn 
  

• SMTP连接：

  	iptables -A INPUT -p tcp -m tcp --dport 25 -j ACCEPT --syn 
  管理HTTP：
  	iptables -A INPUT -p tcp -m tcp --dport 80 -j ACCEPT --syn 
  管理MySQL数据库：
  	iptables -A INPUT -p tcp -m tcp --dport 3306 -j ACCEPT --syn 
  	iptables -A INPUT -p udp -m udp --dport 3306 -j ACCEPT 
  
  IMAP邮件服务：
  	iptables -A INPUT -p tcp -m tcp --dport 143 -j ACCEPT --syn 
  
  管理DNS服务：
  	iptables -A INPUT -p tcp -m tcp --dport 53 -j ACCEPT --syn 
  	iptables -A INPUT -p udp -m udp --dport 53 -j ACCEPT 
  	iptables -A INPUT -p udp -m udp -s 0/0 -d 0/0 --sport 53 -j ACCEPT 
  
  管理本地主机连接：
  	iptables -A INPUT -i lo -j ACCEPT -m tcp
  
  
  丢弃所有其它的新请求：
  	iptables -A INPUT -p tcp -m tcp -j REJECT --syn 
  	iptables -A INPUT -p udp -m udp -j REJECT 
  
  防止SYN洪水攻击：
  	iptables -A INPUT -p tcp --syn -m limit --limit 5/second -j ACCEPT 
  
  屏蔽恶意主机（比如，192.168.0.8）：
  	iptables -A INPUT -p tcp -m tcp -s 192.168.0.8 -j DROP 
  
  检查防火墙日志：
  	iptables -A INPUT -j LOG --log-level alert 
  	iptables -A INPUT -j LOG --log-prefix "Dropped: " 
  
  做 NAT：
  	iptables -A POSTROUTING -t nat -o eth0 -s 192.168.1.0/24 -d 0/0 -j MASQUERADE
  	iptables -A FORWARD -t filter -o eth0 -m state --state NEW,ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT
  	iptables -A FORWARD -t filter -i eth0 -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT
  
  
  清空所有规则：
  	iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
  
  
  

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参考资料：

4. Linux 2.4 Packet Filtering HOWTO