1-Linux 防火墙基础概念

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1 安全技术和防火墙

1.1 安全技术

防水墙
广泛意义上的防水墙:防水墙(Waterwall),与防火墙相对,是一种防止内部信息泄漏的安全产品。网络、外设接口、存储介质和打印机构成信息泄漏的全部途径。防水墙针对这四种泄密途径,在事前、事中、事后进行全面防护。其与防病毒产品、外部安全产品一起构成完整的网络安全体系。

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1.2 防火墙的分类

按保护范围划分:

按实现方式划分:

按网络协议划分:

包过滤防火墙

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网络层对数据包进行选择,选择的依据是系统内设置的过滤逻辑,被称为访问控制列表(ACL),通过检查数据流中每个数据的源地址,目的地址,所用端口号和协议状态等因素,或他们的组合来确定是否允许该数据包通过

优点:对用户来说透明,处理速度快且易于维护

缺点:无法检查应用层数据,如病毒等

应用层防火墙
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应用层防火墙/代理服务型防火墙,也称为代理服务器(Proxy Server)

将所有跨越防火墙的网络通信链路分为两段

内外网用户的访问都是通过代理服务器上的“链接”来实现

优点:在应用层对数据进行检查,比较安全

缺点:增加防火墙的负载

提示:现实生产环境中所使用的防火墙一般都是二者结合体,即先检查网络数据,通过之后再送到应用层去检查

1.3 网络架构

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2 Linux 防火墙的基本认识

2.1 Netfilter

Linux 防火墙是由 Netfilter 组件提供的,Netfilter 工作在内核空间,集成在 linux 内核中 Netfilter 是 Linux 2.4.x 之后新一代的 Linux 防火墙机制,是 linux 内核的一个子系统。Netfilter 采用模块化设计,具有良好的可扩充性,提供扩展各种网络服务的结构化底层框架。Netfilter 与 IP 协议栈是无缝契合,并允许对数据报进行过滤、地址转换、处理等操作

Netfilter 官网文档:https://netfilter.org/documentation/

[17:28:01 root@centos8 ~]#grep -m 10 NETFILTER /boot/config-4.18.0-193.el8.x86_64
CONFIG_NETFILTER=y
CONFIG_NETFILTER_ADVANCED=y
CONFIG_BRIDGE_NETFILTER=m
CONFIG_NETFILTER_INGRESS=y
CONFIG_NETFILTER_NETLINK=m
CONFIG_NETFILTER_FAMILY_BRIDGE=y
CONFIG_NETFILTER_FAMILY_ARP=y
# CONFIG_NETFILTER_NETLINK_ACCT is not set
CONFIG_NETFILTER_NETLINK_QUEUE=m
CONFIG_NETFILTER_NETLINK_LOG=m
[17:35:40 root@centos7 ~]#grep -m 10 NETFILTER /boot/config-3.10.0-1127.el7.x86_64
CONFIG_NETFILTER=y
# CONFIG_NETFILTER_DEBUG is not set
CONFIG_NETFILTER_ADVANCED=y
CONFIG_BRIDGE_NETFILTER=m
CONFIG_NETFILTER_NETLINK=m
CONFIG_NETFILTER_NETLINK_ACCT=m
CONFIG_NETFILTER_NETLINK_QUEUE=m
CONFIG_NETFILTER_NETLINK_LOG=m
CONFIG_NETFILTER_NETLINK_QUEUE_CT=y
CONFIG_NETFILTER_SYNPROXY=m
各种Linux发行版本都有

2.2 防火墙工具介绍

2.2.1 iptables

由软件包 iptables 提供的命令行工具,工作在用户空间,用来编写规则,写好的规则被送往 netfilter,告诉内核如何去处理信息包

[17:34:38 root@centos8 ~]#rpm -qi iptables
Name        : iptables
Version     : 1.8.4
Release     : 10.el8
Architecture: x86_64
Install Date: Thu 17 Dec 2020 05:01:47 PM CST
Group       : Unspecified
Size        : 1974473
License     : GPLv2 and Artistic 2.0 and ISC
Signature   : RSA/SHA256, Sun 26 Apr 2020 10:09:33 AM CST, Key ID 05b555b38483c65d
Source RPM  : iptables-1.8.4-10.el8.src.rpm
Build Date  : Fri 24 Apr 2020 09:51:59 PM CST
Build Host  : x86-01.mbox.centos.org
Relocations : (not relocatable)
Packager    : CentOS Buildsys
Vendor      : CentOS
URL         : http://www.netfilter.org/projects/iptables
Summary     : Tools for managing Linux kernel packet filtering capabilities
Description :
The iptables utility controls the network packet filtering code in the
Linux kernel. If you need to set up firewalls and/or IP masquerading,
you should either install nftables or this package.

Note: This package contains the nftables-based variants of iptables and
ip6tables, which are drop-in replacements of the legacy tools.

范例:安装 iptables 的 service 包

[17:36:01 root@centos7 ~]#yum install iptables-services.x86_64
[17:38:32 root@centos7 ~]#rpm -ql iptables-services
/etc/sysconfig/ip6tables
/etc/sysconfig/iptables
/usr/lib/systemd/system/ip6tables.service
/usr/lib/systemd/system/iptables.service
/usr/libexec/initscripts/legacy-actions/ip6tables
/usr/libexec/initscripts/legacy-actions/ip6tables/panic
/usr/libexec/initscripts/legacy-actions/ip6tables/save
/usr/libexec/initscripts/legacy-actions/iptables
/usr/libexec/initscripts/legacy-actions/iptables/panic
/usr/libexec/initscripts/legacy-actions/iptables/save
/usr/libexec/iptables
/usr/libexec/iptables/ip6tables.init
/usr/libexec/iptables/iptables.init

2.2.2 firewalld

从 CentOS 7 版开始引入了新的前端管理工具

软件包:

管理工具:

2.2.3 nftables(重点)

Netfilter 在内核中选取五个位置放了五个 hook(勾子) function(INPUT、OUTPUT、FORWARD、PREROUTING、POSTROUTING),而这五个 hook function 向用户开放,用户可以通过一个命令工具(iptables)向其写入规则由信息过滤表(table)组成,包含控制 IP 包处理的规则集(rules),规则被分组放在链(chain)上
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提示:从 Linux kernel 4.2 版以后,Netfilter 在 prerouting 前加了一个 ingress 勾子函数。可以使用这个新的入口挂钩来过滤来自第 2 层的流量,这个新挂钩比预路由要早,基本上是 tc 命令(流量控制工具)的替代品

三种报文流向

2.3 iptables 的组成

iptables 由五个表 table 和五个链 chain 以及一些规则组成
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链 chain:

五个内置链 chain:

INPUT,OUTPUT,FORWARD,PREROUTING,POSTROUTING

五个表 table:filter、nat、mangle、raw、security

优先级由高到低的顺序为:

security -->raw-->mangle-->nat-->filter

表和链对应关系

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数据包过滤匹配流程

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内核中数据包的传输过程

2.4 netfilter 完整流程

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  • Linux

    Linux 是一套免费使用和自由传播的类 Unix 操作系统,是一个基于 POSIX 和 Unix 的多用户、多任务、支持多线程和多 CPU 的操作系统。它能运行主要的 Unix 工具软件、应用程序和网络协议,并支持 32 位和 64 位硬件。Linux 继承了 Unix 以网络为核心的设计思想,是一个性能稳定的多用户网络操作系统。

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