Linux下的防火墻技術(shù)研究

王 莉

（南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210023）

0 引言

網(wǎng)絡(luò)安全除了關(guān)注網(wǎng)絡(luò)上的軟件漏洞和安全通報(bào)之外，最好能根據(jù)環(huán)境的需要，設(shè)置符合自身要求的防火墻機(jī)制。防火墻就是可以對流進(jìn)流出網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析和過濾一種安全機(jī)制，而在Linux系統(tǒng)中本身就提供了Netfilter防火墻功能，該功能分析進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)包的頭部數(shù)據(jù)提取出來，以決定該連接為放行或者抵擋，該方式可以直接分析數(shù)據(jù)包頭部數(shù)據(jù)，包括硬件地址（MAC）、軟件地址（IP）、TCP、UDP以及ICMP等數(shù)據(jù)包信息，因此用途非常廣泛[1]。 Linux下的Netfilter軟件iptabls

PTABLES軟件是Linux內(nèi)部集成的信息包過濾系統(tǒng)，是Linux內(nèi)核中的一個通用框架，該框架定義了數(shù)據(jù)包過濾子系統(tǒng)的系統(tǒng)功能，提供了filter、NAT和Mangle這3個表，默認(rèn)使用的是filter表。每個表中包括若干條內(nèi)建的鏈（Chains），用戶也可在表中創(chuàng)建自定義鏈。在每條鏈中，可定義一條或多條過濾規(guī)則（Rules），即鏈?zhǔn)且?guī)則的一個列表。每條規(guī)則應(yīng)指定所要檢查的包的特征以及如何處理與之匹配的包的關(guān)系，這種處理被稱為目標(biāo)（Target）。目標(biāo)值可以是用戶自定義的一個鏈名，可以根據(jù)該鏈的名字跳轉(zhuǎn)到同一個表內(nèi)的鏈里，以便對該鏈內(nèi)的規(guī)則進(jìn)行檢查，目標(biāo)還可以是ACCEPT、DROP、REJECT等。

1 Iptables的表格和鏈

1.1 Filter表

Filter表主要跟進(jìn)入Linux本機(jī)的數(shù)據(jù)包有關(guān)，是Iptables中默認(rèn)存在的表之一。該表內(nèi)建有3個鏈。1）INPUT用于處理目標(biāo)地址是本機(jī)的數(shù)據(jù)包。2）FORWARD用于處理要通過或轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包，即目標(biāo)地址不是本機(jī)的數(shù)據(jù)包。3）OUTPUT用于處理本地進(jìn)程生成的要外發(fā)的數(shù)據(jù)包[2]。當(dāng)一個數(shù)據(jù)包從網(wǎng)卡進(jìn)入防火墻時，內(nèi)核首先根據(jù)路由表決定數(shù)據(jù)包的目標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的地址來決定數(shù)據(jù)包將送往哪一條鏈進(jìn)行規(guī)則匹配。Filter表中數(shù)據(jù)包具體的處理流程如下。

發(fā)現(xiàn)到達(dá)防火墻的數(shù)據(jù)包的目的地址是本機(jī)，則將數(shù)據(jù)包發(fā)送給INPUT鏈進(jìn)行處理。當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的目的地址不是本機(jī)，則會檢查內(nèi)核設(shè)置是否允許數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，如果允許，則將數(shù)據(jù)包交給FORWARD鏈進(jìn)行處理，如果不允許轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)包就會被丟棄。如果到達(dá)防火墻的數(shù)據(jù)包是由內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)程產(chǎn)生的，則會交給OUTPUT鏈進(jìn)行處理。

1.2 NAT表

NAT的全名是Network Address Translation，即網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換，私有地址可以在不同的企業(yè)網(wǎng)內(nèi)部重復(fù)使用，雖說現(xiàn)在使用IPV6技術(shù)，緩解了IP地址短缺的問題，但I(xiàn)PV4私有地址的使用方便管理，企業(yè)內(nèi)部仍然需要，但使用私有地址的主機(jī)不能訪問互聯(lián)網(wǎng)。利用NAT，可以實(shí)現(xiàn)私有地址與公有地址的互相轉(zhuǎn)換。

NAT表內(nèi)建有PREROUTING、POSTROUTING、OUTPUT3個鏈。

1.2.1 PREROUTING

PREROUTING這個鏈在Filter表的最前面，當(dāng)一個數(shù)據(jù)包來到Linux的網(wǎng)絡(luò)接口時，首先通過mangle的PREROUTING，然后再通過NAT的PREROUTING，而這條鏈?zhǔn)菙?shù)據(jù)包在經(jīng)過路由之前就要過濾的。

1.2.2 POSTROUTING

該鏈?zhǔn)窃诼酚膳袛嘀?，如果我們使用ACCEPT放過了這個包，它將進(jìn)入POSTROUTING部分，如果是轉(zhuǎn)發(fā)的話，應(yīng)該要再次進(jìn)行路由選擇然后將其送出，此時Linux系統(tǒng)已經(jīng)為該數(shù)據(jù)包選擇好路由，并找到合適的接口送出該數(shù)據(jù)包。

在該鏈里要進(jìn)行一個非常重要的動作稱為SNAT，即修改源IP地址。

1.2.3 OUTPUT

對本地進(jìn)程產(chǎn)生并準(zhǔn)備發(fā)出的數(shù)據(jù)包由OUTPUT鏈進(jìn)行檢查處理，可以在該鏈進(jìn)行DNAT操作，即修改目的IP地址[3]。NAT表中封包的處理流程如圖1所示。

2 Linux下防火墻設(shè)置實(shí)例

在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，Linux服務(wù)器主機(jī)連接著內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，Linux主機(jī)也是內(nèi)網(wǎng)的路由器，擔(dān)任著簡單的IP路由功能，外部網(wǎng)絡(luò)使用eth0，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)使用eth1，且內(nèi)部使用192.168.100.0/24這個網(wǎng)段，主機(jī)默認(rèn)開發(fā)的服務(wù)有WWW、SSH、HTTPS等。

根據(jù)該網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境及組網(wǎng)要求，由于希望將信任網(wǎng)絡(luò)（內(nèi)網(wǎng)）與不信任網(wǎng)絡(luò)（外網(wǎng)）完全分開，最重要的防火墻的策略是關(guān)閉所有的連接，僅開放特定服務(wù)模式。可以設(shè)置防火墻策略為：INPUT鏈為DROP、OUTPUT鏈及FORWARD鏈為ACCEPT。具體防火墻流程圖如圖2所示。

圖1 NAT數(shù)據(jù)包處理流程圖

根據(jù)防火墻的流程圖設(shè)置，可以為該網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提供網(wǎng)絡(luò)防護(hù)，具體的操作可以通過Shell Script來實(shí)現(xiàn)。將Script拆成3個部分來實(shí)現(xiàn)。1）iptables.rule：在該文件中設(shè)置防火墻最基本的規(guī)則，包括清除規(guī)則、模塊的加載以及服務(wù)的許可。

主要設(shè)置項(xiàng)為設(shè)置相關(guān)參數(shù)，例如網(wǎng)卡接口、網(wǎng)段說明以及進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)的接口等信息。設(shè)置內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)功能，加載一些有用的模塊。清除規(guī)則、設(shè)置默認(rèn)策略及開放lo與相關(guān)的設(shè)置值。啟動額外的防火墻Script模塊，允許某些類型的ICMP數(shù)據(jù)包進(jìn)入，允許某些服務(wù)進(jìn)入，依照自己的環(huán)境開啟。2）iptables.deny：該文件里設(shè)置阻擋進(jìn)入內(nèi)網(wǎng)的惡意主機(jī)。主要設(shè)置項(xiàng)是填寫允許進(jìn)入本機(jī)的其他網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)。3）iptables.allow：設(shè)置某些特殊的可以進(jìn)入內(nèi)網(wǎng)的主機(jī)。主要設(shè)置項(xiàng)是填寫需要阻擋的內(nèi)容。

圖2 防火墻設(shè)置流程圖

根據(jù)防火墻的設(shè)置語法規(guī)則，在以上3個文件中設(shè)置好腳本，最后將這些功能存儲下來，并將文件的權(quán)限設(shè)置為700，這樣文件只屬于Root的權(quán)限，就可以直接執(zhí)行iptables.rule文件了。如果希望開機(jī)自動執(zhí)行該文件，可以將這個文件寫入/etc/rc.d/rc.local中。

3 結(jié)語

該文介紹了Linux系統(tǒng)內(nèi)的防火墻機(jī)制Netfilter，研究了Iptables防火墻的工作流程，重點(diǎn)介紹了Iptales防火墻中的filter表和NAT表，剖析了這2個表的工作機(jī)制，并將其應(yīng)用到實(shí)際的工作環(huán)境中，提供給網(wǎng)絡(luò)環(huán)境安全防護(hù)，有一定的實(shí)用價(jià)值。