iptables与firewalld防火墙

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众所周知,相较于企业内网,外部的公网环境更加恶劣,罪恶丛生。在公网与企业内网之间充当保护屏障的防火墙(见图8-1)虽然有软件或硬件之分,但主要功能都是依据策略对穿越防火墙自身的流量进行过滤。防火墙策略可以基于流量的源目地址、端口号、协议、应用等信息来定制,然后防火墙使用预先定制的策略规则监控出入的流量,若流量与某一条策略规则相匹配,则执行相应的处理,反之则丢弃。这样一来,就可以保证仅有合法的流量在企业内网和外部公网之间流动了。

防火墙作为公网与内网之间的保护屏障

在RHEL 7系统中,firewalld防火墙取代了iptables防火墙。其实,iptables与firewalld都不是真正的防火墙,它们都只是用来定义防火墙策略的防火墙管理工具而已,或者说,它们只是一种服务。iptables服务会把配置好的防火墙策略交由内核层面的netfilter网络过滤器来处理,而firewalld服务则是把配置好的防火墙策略交由内核层面的nftables包过滤框架来处理。换句话说,当前在Linux系统中其实存在多个防火墙管理工具,旨在方便运维人员管理Linux系统中的防火墙策略,我们只需要配置妥当其中的一个就足够了。虽然这些工具各有优劣,但它们在防火墙策略的配置思路上是保持一致的。

Iptables

在早期的Linux系统中,默认使用的是iptables防火墙管理服务来配置防火墙。尽管新型的firewalld防火墙管理服务已经被投入使用多年,但是大量的企业在生产环境中依然出于各种原因而继续使用iptables。

策略与规则链

防火墙会从上至下的顺序来读取配置的策略规则,在找到匹配项后就立即结束匹配工作并去执行匹配项中定义的行为(即放行或阻止)。如果在读取完所有的策略规则之后没有匹配项,就去执行默认的策略。一般而言,防火墙策略规则的设置有两种:一种是“通”(即放行),一种是“堵”(即阻止)。当防火墙的默认策略为拒绝时(堵),就要设置允许规则(通),否则谁都进不来;如果防火墙的默认策略为允许时,就要设置拒绝规则,否则谁都能进来,防火墙也就失去了防范的作用。

iptables服务把用于处理或过滤流量的策略条目称之为规则,多条规则可以组成一个规则链,而规则链则依据数据包处理位置的不同进行分类,具体如下:

在进行路由选择前处理数据包(PREROUTING); 处理流入的数据包(INPUT); 处理流出的数据包(OUTPUT); 处理转发的数据包(FORWARD); 在进行路由选择后处理数据包(POSTROUTING)。

一般来说,从内网向外网发送的流量一般都是可控且良性的,因此我们使用最多的就是INPUT规则链,该规则链可以增大黑客人员从外网入侵内网的难度。

比如在您居住的社区内,物业管理公司有两条规定:禁止小商小贩进入社区;各种车辆在进入社区时都要登记。显而易见,这两条规定应该是用于社区的正门的(流量必须经过的地方),而不是每家每户的防盗门上。根据前面提到的防火墙策略的匹配顺序,可能会存在多种情况。比如,来访人员是小商小贩,则直接会被物业公司的保安拒之门外,也就无需再对车辆进行登记。如果来访人员乘坐一辆汽车进入社区正门,则“禁止小商小贩进入社区”的第一条规则就没有被匹配到,因此按照顺序匹配第二条策略,即需要对车辆进行登记。如果是社区居民要进入正门,则这两条规定都不会匹配到,因此会执行默认的放行策略。

但是,仅有策略规则还不能保证社区的安全,保安还应该知道采用什么样的动作来处理这些匹配的流量,比如“允许”、“拒绝”、“登记”、“不理它”。这些动作对应到iptables服务的术语中分别是ACCEPT(允许流量通过)、REJECT(拒绝流量通过)、LOG(记录日志信息)、DROP(拒绝流量通过)。“允许流量通过”和“记录日志信息”都比较好理解,这里需要着重讲解的是REJECT和DROP的不同点。就DROP来说,它是直接将流量丢弃而且不响应;REJECT则会在拒绝流量后再回复一条“您的信息已经收到,但是被扔掉了”信息,从而让流量发送方清晰地看到数据被拒绝的响应信息。

我们来举一个例子,让各位读者更直观地理解这两个拒绝动作的不同之处。比如有一天您正在家里看电视,突然听到有人敲门,您透过防盗门的猫眼一看是推销商品的,便会在不需要的情况下开门并拒绝他们(REJECT)。但如果您看到的是债主带了十几个小弟来讨债,此时不仅要拒绝开门,还要默不作声,伪装成自己不在家的样子(DROP)。

当把Linux系统中的防火墙策略设置为REJECT拒绝动作后,流量发送方会看到端口不可达的响应:

[root@linux ~]# ping -c 4 192.168.10.10
PING 192.168.10.10 (192.168.10.10) 56(84) bytes of data.
From 192.168.10.10 icmp_seq=1 Destination Port Unreachable
From 192.168.10.10 icmp_seq=2 Destination Port Unreachable
From 192.168.10.10 icmp_seq=3 Destination Port Unreachable
From 192.168.10.10 icmp_seq=4 Destination Port Unreachable
--- 192.168.10.10 ping statistics ---
4 packets transmitted, 0 received, +4 errors, 100% packet loss, time 3002ms

而把Linux系统中的防火墙策略修改成DROP拒绝动作后,流量发送方会看到响应超时的提醒。但是流量发送方无法判断流量是被拒绝,还是接收方主机当前不在线:

[root@linux ~]# ping -c 4 192.168.10.10
PING 192.168.10.10 (192.168.10.10) 56(84) bytes of data.

--- 192.168.10.10 ping statistics ---
4 packets transmitted, 0 received, 100% packet loss, time 3000ms

iptables 基本的命令参数

iptables是一款基于命令行的防火墙策略管理工具,具有大量参数,学习难度较大。好在对于日常的防火墙策略配置来讲,大家无需深入了解诸如“四表五链”的理论概念,只需要掌握常用的参数并做到灵活搭配即可,这就足以应对日常工作了。

iptables命令可以根据流量的源地址、目的地址、传输协议、服务类型等信息进行匹配,一旦匹配成功,iptables就会根据策略规则所预设的动作来处理这些流量。另外,再次提醒一下,防火墙策略规则的匹配顺序是从上至下的,因此要把较为严格、优先级较高的策略规则放到前面,以免发生错误。表8-1总结归纳了常用的iptables命令参数。再次强调,我们无需死记硬背这些参数,只需借助下面的实验来理解掌握即可。

iptables中常用的参数以及作用

参数

作用

-P

设置默认策略

-F

清空规则链

-L

查看规则链

-A

在规则链的末尾加入新规则

-I num

在规则链的头部加入新规则

-D num

删除某一条规则

-s

匹配来源地址IP/MASK,加叹号“!”表示除这个IP外

-d

匹配目标地址

-i 网卡名称

匹配从这块网卡流入的数据

-o 网卡名称

匹配从这块网卡流出的数据

-p

匹配协议,如TCP、UDP、ICMP

--dport num

匹配目标端口号

--sport num

匹配来源端口号

在iptables命令后添加-L参数查看已有的防火墙规则链:

[root@linux ~]# iptables -L
Chain INPUT (policy ACCEPT)
target prot opt source destination 
ACCEPT all -- anywhere anywhere ctstate RELATED,ESTABLISHED
ACCEPT all -- anywhere anywhere 
INPUT_direct all -- anywhere anywhere 
INPUT_ZONES_SOURCE all -- anywhere anywhere 
INPUT_ZONES all -- anywhere anywhere 
ACCEPT icmp -- anywhere anywhere 
REJECT all -- anywhere anywhere reject-with icmp-host-prohibited
………………省略部分输出信息………………

在iptables命令后添加-F参数清空已有的防火墙规则链:

[root@linux ~]# iptables -F
[root@linux ~]# iptables -L
Chain INPUT (policy ACCEPT)
target prot opt source destination 
………………省略部分输出信息………………

把INPUT规则链的默认策略设置为拒绝:

[root@linux ~]# iptables -P INPUT DROP
[root@linux ~]# iptables -L
Chain INPUT (policy DROP)
target prot opt source destination 
…………省略部分输出信息………………

如前面所提到的防火墙策略设置无非有两种方式,一种是“通”,一种是“堵”,当把INPUT链设置为默认拒绝后,就要往里面写入允许策略了,否则所有流入的数据包都会被默认拒绝掉,同学们需要留意规则链的默认策略拒绝动作只能是DROP,而不能是REJECT。

向INPUT链中添加允许ICMP流量进入的策略规则:

在日常运维工作中,经常会使用ping命令来检查对方主机是否在线,而向防火墙的INPUT规则链中添加一条允许ICMP流量进入的策略规则就默认允许了这种ping命令检测行为。

[root@linux ~]# iptables -I INPUT -p icmp -j ACCEPT
[root@linux ~]# ping -c 4 192.168.10.10
PING 192.168.10.10 (192.168.10.10) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.10.10: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.156 ms
64 bytes from 192.168.10.10: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.117 ms
64 bytes from 192.168.10.10: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.099 ms
64 bytes from 192.168.10.10: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.090 ms
--- 192.168.10.10 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 2999ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.090/0.115/0.156/0.027 ms

删除INPUT规则链中刚刚加入的那条策略(允许ICMP流量),并把默认策略设置为允许:

[root@linux ~]# iptables -D INPUT 1
[root@linux ~]# iptables -P INPUT ACCEPT
[root@linux ~]# iptables -L
Chain INPUT (policy ACCEPT)
target prot opt source destination
………………省略部分输出信息………………

将INPUT规则链设置为只允许指定网段的主机访问本机的22端口,拒绝来自其他所有主机的流量

[root@linux ~]# iptables -I INPUT -s 192.168.10.0/24 -p tcp --dport 22 -j ACCEPT
[root@linux ~]# iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -j REJECT
[root@linux ~]# iptables -L
Chain INPUT (policy ACCEPT)
target prot opt source destination 
ACCEPT tcp -- 192.168.10.0/24 anywhere tcp dpt:ssh
REJECT tcp -- anywhere anywhere tcp dpt:ssh reject-with icmp-port-unreachable
………………省略部分输出信息………………

再次重申,防火墙策略规则是按照从上到下的顺序匹配的,因此一定要把允许动作放到拒绝动作前面,否则所有的流量就将被拒绝掉,从而导致任何主机都无法访问我们的服务。

在设置完上述INPUT规则链之后,我们使用IP地址在192.168.10.0/24网段内的主机访问服务器(即前面提到的设置了INPUT规则链的主机)的22端口,效果如下:

[root@Client A ~]# ssh 192.168.10.10
The authenticity of host '192.168.10.10 (192.168.10.10)' can't be established.
ECDSA key fingerprint is 70:3b:5d:37:96:7b:2e:a5:28:0d:7e:dc:47:6a:fe:5c.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes
Warning: Permanently added '192.168.10.10' (ECDSA) to the list of known hosts.
root@192.168.10.10's password: 
Last login: Sun Feb 12 01:50:25 2017
[root@Client A ~]#

然后,我们再使用IP地址在192.168.20.0/24网段内的主机访问服务器的22端口(虽网段不同,但已确认可以相互通信),效果如下,就会提示连接请求被拒绝了(Connection failed):

[root@Client B ~]# ssh 192.168.10.10
Connecting to 192.168.10.10:22...
Could not connect to '192.168.10.10' (port 22): Connection failed.

向INPUT规则链中添加拒绝所有人访问本机12345端口的策略规则

[root@linux ~]# iptables -I INPUT -p tcp --dport 12345 -j REJECT
[root@linuxp ~]# iptables -I INPUT -p udp --dport 12345 -j REJECT
[root@linux ~]# iptables -L
Chain INPUT (policy ACCEPT)
target prot opt source destination 
REJECT udp -- anywhere anywhere udp dpt:italk reject-with icmp-port-unreachable
REJECT tcp -- anywhere anywhere tcp dpt:italk reject-with icmp-port-unreachable
ACCEPT tcp -- 192.168.10.0/24 anywhere tcp dpt:ssh
REJECT tcp -- anywhere anywhere tcp dpt:ssh reject-with icmp-port-unreachable
………………省略部分输出信息………………

向INPUT规则链中添加拒绝192.168.10.5主机访问本机80端口(Web服务)的策略规则

[root@linuxp ~]# iptables -I INPUT -p tcp -s 192.168.10.5 --dport 80 -j REJECT
[root@linux ~]# iptables -L
Chain INPUT (policy ACCEPT)
target prot opt source destination 
REJECT tcp -- 192.168.10.5 anywhere tcp dpt:http reject-with icmp-port-unreachable
REJECT udp -- anywhere anywhere udp dpt:italk reject-with icmp-port-unreachable
REJECT tcp -- anywhere anywhere tcp dpt:italk reject-with icmp-port-unreachable
ACCEPT tcp -- 192.168.10.0/24 anywhere tcp dpt:ssh
REJECT tcp -- anywhere anywhere tcp dpt:ssh reject-with icmp-port-unreachable
………………省略部分输出信息………………

向INPUT规则链中添加拒绝所有主机访问本机10001024端口的策略规则

[root@linux ~]# iptables -A INPUT -p tcp --dport 1000:1024 -j REJECT
[root@linux ~]# iptables -A INPUT -p udp --dport 1000:1024 -j REJECT
[root@linux ~]# iptables -L
Chain INPUT (policy ACCEPT)
target prot opt source destination 
REJECT tcp -- 192.168.10.5 anywhere tcp dpt:http reject-with icmp-port-unreachable
REJECT udp -- anywhere anywhere udp dpt:italk reject-with icmp-port-unreachable
REJECT tcp -- anywhere anywhere tcp dpt:italk reject-with icmp-port-unreachable
ACCEPT tcp -- 192.168.10.0/24 anywhere tcp dpt:ssh
REJECT tcp -- anywhere anywhere tcp dpt:ssh reject-with icmp-port-unreachable
REJECT tcp -- anywhere anywhere tcp dpts:cadlock2:1024 reject-with icmp-port-unreachable
REJECT udp -- anywhere anywhere udp dpts:cadlock2:1024 reject-with icmp-port-unreachable
………………省略部分输出信息………………

有关iptables命令的知识讲解到此就结束了,大家是不是意犹未尽?考虑到Linux防火墙的发展趋势,大家只要能把上面的实例吸收消化,就可以完全搞定日常的iptables配置工作了。但是请特别注意,使用iptables命令配置的防火墙规则默认会在系统下一次重启时失效,如果想让配置的防火墙策略永久生效,还要执行保存命令:

[root@linux ~]# service iptables save
iptables: Saving firewall rules to /etc/sysconfig/iptables: [ OK ]

Firewalld

RHEL 7系统中集成了多款防火墙管理工具,其中firewalld(Dynamic Firewall Manager of Linux systems,Linux系统的动态防火墙管理器)服务是默认的防火墙配置管理工具,它拥有基于CLI(命令行界面)和基于GUI(图形用户界面)的两种管理方式。

相较于传统的防火墙管理配置工具,firewalld支持动态更新技术并加入了区域(zone)的概念。简单来说,区域就是firewalld预先准备了几套防火墙策略集合(策略模板),用户可以根据生产场景的不同而选择合适的策略集合,从而实现防火墙策略之间的快速切换。例如,我们有一台笔记本电脑,每天都要在办公室、咖啡厅和家里使用。按常理来讲,这三者的安全性按照由高到低的顺序来排列,应该是家庭、公司办公室、咖啡厅。当前,我们希望为这台笔记本电脑指定如下防火墙策略规则:在家中允许访问所有服务;在办公室内仅允许访问文件共享服务;在咖啡厅仅允许上网浏览。在以往,我们需要频繁地手动设置防火墙策略规则,而现在只需要预设好区域集合,然后只需轻点鼠标就可以自动切换了,从而极大地提升了防火墙策略的应用效率。firewalld中常见的区域名称(默认为public)以及相应的策略规则如表所示。

firewalld中常用的区域名称及策略规则

区域

默认规则策略

trusted

允许所有的数据包

home

拒绝流入的流量,除非与流出的流量相关;而如果流量与ssh、mdns、ipp-client、amba-client与dhcpv6-client服务相关,则允许流量

internal

等同于home区域

work

拒绝流入的流量,除非与流出的流量数相关;而如果流量与ssh、ipp-client与dhcpv6-client服务相关,则允许流量

public

拒绝流入的流量,除非与流出的流量相关;而如果流量与ssh、dhcpv6-client服务相关,则允许流量

external

拒绝流入的流量,除非与流出的流量相关;而如果流量与ssh服务相关,则允许流量

dmz

拒绝流入的流量,除非与流出的流量相关;而如果流量与ssh服务相关,则允许流量

block

拒绝流入的流量,除非与流出的流量相关

drop

拒绝流入的流量,除非与流出的流量相关

终端管理工具

命令行终端是一种极富效率的工作方式,firewall-cmd是firewalld防火墙配置管理工具的CLI(命令行界面)版本。,因为RHEL 7系统支持部分命令的参数补齐,其中就包含这条命令。也就是说,现在除了能用Tab键自动补齐命令或文件名等内容之外,还可以用Tab键来补齐。

firewall-cmd命令中使用的参数以及作用

参数

作用

--get-default-zone

查询默认的区域名称

--set-default-zone=<区域名称>

设置默认的区域,使其永久生效

--get-zones

显示可用的区域

--get-services

显示预先定义的服务

--get-active-zones

显示当前正在使用的区域与网卡名称

--add-source=

将源自此IP或子网的流量导向指定的区域

--remove-source=

不再将源自此IP或子网的流量导向某个指定区域

--add-interface=<网卡名称>

将源自该网卡的所有流量都导向某个指定区域

--change-interface=<网卡名称>

将某个网卡与区域进行关联

--list-all

显示当前区域的网卡配置参数、资源、端口以及服务等信息

--list-all-zones

显示所有区域的网卡配置参数、资源、端口以及服务等信息

--add-service=<服务名>

设置默认区域允许该服务的流量

--add-port=<端口号/协议>

设置默认区域允许该端口的流量

--remove-service=<服务名>

设置默认区域不再允许该服务的流量

--remove-port=<端口号/协议>

设置默认区域不再允许该端口的流量

--reload

让“永久生效”的配置规则立即生效,并覆盖当前的配置规则

--panic-on

开启应急状况模式

--panic-off

关闭应急状况模式

与Linux系统中其他的防火墙策略配置工具一样,使用firewalld配置的防火墙策略默认为运行时(Runtime)模式,又称为当前生效模式,而且随着系统的重启会失效。如果想让配置策略一直存在,就需要使用永久(Permanent)模式了,方法就是在用firewall-cmd命令正常设置防火墙策略时添加--permanent参数,这样配置的防火墙策略就可以永久生效了。但是,永久生效模式有一个“不近人情”的特点,就是使用它设置的策略只有在系统重启之后才能自动生效。如果想让配置的策略立即生效,需要手动执行firewall-cmd --reload命令。

查看firewalld服务当前所使用的区域:

[root@linux ~]# firewall-cmd --get-default-zone
public

查询eno16777728网卡在firewalld服务中的区域:

[root@linux ~]# firewall-cmd --get-zone-of-interface=eno16777728
public

把firewalld服务中eno16777728网卡的默认区域修改为external,并在系统重启后生效。分别查看当前与永久模式下的区域名称:

[root@linux ~]# firewall-cmd --permanent --zone=external --change-interface=eno16777728
success
[root@linux ~]# firewall-cmd --get-zone-of-interface=eno16777728
public
[root@linux ~]# firewall-cmd --permanent --get-zone-of-interface=eno16777728
external

把firewalld服务的当前默认区域设置为public:

[root@linux~]# firewall-cmd --set-default-zone=public
success
[root@linux ~]# firewall-cmd --get-default-zone 
public

启动/关闭firewalld防火墙服务的应急状况模式,阻断一切网络连接(当远程控制服务器时请慎用):

[root@linux ~]# firewall-cmd --panic-on
success
[root@linux ~]# firewall-cmd --panic-off
success

查询public区域是否允许请求SSH和HTTPS协议的流量:

[root@linux ~]# firewall-cmd --zone=public --query-service=ssh
yes
[root@linux ~]# firewall-cmd --zone=public --query-service=https
no

把firewalld服务中请求HTTPS协议的流量设置为永久允许,并立即生效:

[root@linux ~]# firewall-cmd --zone=public --add-service=https
success
[root@linux ~]# firewall-cmd --permanent --zone=public --add-service=https
success
[root@linux ~]# firewall-cmd --reload
success

把firewalld服务中请求HTTP协议的流量设置为永久拒绝,并立即生效:

[root@linux ~]# firewall-cmd --permanent --zone=public --remove-service=http 
success
[root@linux ~]# firewall-cmd --reload 
success

把在firewalld服务中访问8080和8081端口的流量策略设置为允许,但仅限当前生效:

[root@linux ~]# firewall-cmd --zone=public --add-port=8080-8081/tcp
success
[root@linux ~]# firewall-cmd --zone=public --list-ports 
8080-8081/tcp

把原本访问本机888端口的流量转发到22端口,要且求当前和长期均有效:

流量转发命令格式为firewall-cmd --permanent --zone=<区域> --add-forward-port=port=<源端口号>:proto=<协议>:toport=<目标端口号>:toaddr=<目标IP地址>

[root@linux ~]# firewall-cmd --permanent --zone=public --add-forward-port=port=888:proto=tcp:toport=22:toaddr=192.168.10.10
success
[root@linux ~]# firewall-cmd --reload
success

在客户端使用ssh命令尝试访问192.168.10.10主机的888端口:

[root@client A ~]# ssh -p 888 192.168.10.10
The authenticity of host '[192.168.10.10]:888 ([192.168.10.10]:888)' can't be established.
ECDSA key fingerprint is b8:25:88:89:5c:05:b6:dd:ef:76:63:ff:1a:54:02:1a.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes
Warning: Permanently added '[192.168.10.10]:888' (ECDSA) to the list of known hosts.
root@192.168.10.10's password:此处输入远程root管理员的密码
Last login: Sun Jul 19 21:43:48 2017 from 192.168.10.10

firewalld中的富规则表示更细致、更详细的防火墙策略配置,它可以针对系统服务、端口号、源地址和目标地址等诸多信息进行更有针对性的策略配置。它的优先级在所有的防火墙策略中也是最高的。比如,我们可以在firewalld服务中配置一条富规则,使其拒绝192.168.10.0/24网段的所有用户访问本机的ssh服务(22端口):

[root@linux ~]# firewall-cmd --permanent --zone=public --add-rich-rule="rule family="ipv4" source address="192.168.10.0/24" service name="ssh" reject"
success
[root@linux ~]# firewall-cmd --reload
success

在客户端使用ssh命令尝试访问192.168.10.10主机的ssh服务(22端口):

[root@client A ~]# ssh 192.168.10.10
Connecting to 192.168.10.10:22...
Could not connect to '192.168.10.10' (port 22): Connection failed.

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