一、iptables的原理
iptables实际上是定义防火墙规则的工具，真正对数据报文处理的是内核中的netfilter模块。netfilter对报文的处理方式一般有：过滤，地址转换，连接追踪。
1、常用的数据报文格式的解释
防火墙实际上是对进出本机的各种报文进行控制，所以了解常见报文的结构（格式）可以精确的控制报文。
1）IP报文的格式
ip报文的结构如下图：
在这里与防火墙关系最大的是源地址、目标地址、协议。源地址指明报文的来源，目标地址说明报文的去处，协议指明传输层所使用的协议。
补充：
ip报文在互联网中传输的时候，要经过各种各样的网络设备，但是这些网络设备的MTU(一般为1500字节)，所以ip报文在传输过程中需要进行分段，每段都有一个分段标识。在目标地址的主机接收到，这些报文后，需要进行组装，此时就需要靠段偏移来实现。有时候，在网络中可能会形成回环现象，为了避免诸如此类现象的发生，TTL（time-to-live）帮我们解决这个问题，ip报文每经过一个网络设备，其值会减少1。如果值为0，我们就认为网络不可达。
2）TCP报文的格式
这里我们使常关注的是：
源地址端口：源地址进程的端口号
目标地址端口：目标地址进程对应的端口号
FIN: 结束标识符，tcp断开连接时，此标志位为1
SYN: 请求标志符，客户端发起请求时，用于标识三次握手
ACK: 序列确认号，建立连接后，此标志位是1。ACK=0,FIN=1通常用来确定是第一次”握手”
补充:
RST：重置标识，重新建立连接的时候会用到
PSH: 此标志位为1时，表明在接受端不缓冲，直接处理
URG: 来说明紧急指针是否有效
窗口大小：目的告诉接收方在未收到“我”的确认时，接收方可以允许发送的数据的最大字节数
2、netfilter的原理
原理如下图所示：
Netfilte在内核中使用5个钩子（Hook）函数来实现，对应netfilter的5个链，它们分别是PREROUTING,INPUT,FORWARD,OUTPUT,POSTROUTING。对报文做出的动作有4张表raw,mangle,nat,filter来实现。
1）每个表的作用
raw:目标是关闭nat表的连接追踪功能；
mangle:自定义功能。
nat:实现地址转换（SNAT,DNAT）,启用连接追踪（connection_track）
filter: 实现数据包的过滤功能
2）每个链（chain）或钩子的意义
PREROUTING：路由前，数据包最先到达的链 INPUT：到达本机内部的报文必经之路 FORWARD：由本机转发的报文必经之路 OUTPUT：由本机发出的报文的必经之路 POSTROUTING：路由后，报文出本机的最后一个链
3）表和链的对应关系
filter: INPUT, FORWARD, OUTPUT
nat: PREROUTING（DNAT），POSTROUTING（SNAT），OUTPUT（SNAT）
mangle: PREROUTING, INPUT, FORWARD, OUTPUT, POSTROUTING
raw: PREROUTING, OUTPUT
4）表的优先级
优先级从高到底的是：raw,mangle,nat,filter
5）数据报文流程：
跟本机内部进程通信：
进入：PREROUTING, INPUT
出去：OUTPUT, POSTROUTING
由本机转发：
PREROUTING, FORWARD, POSTROUTING
二、iptables工具的使用
启动脚本：/etc/init.d/iptables {start|stop|restart|save}
save是将写好的规则保存到/etc/sysconfig/iptables，下次启动时会去读取此文件中的规则。也可使用iptables-save重定向到某个文件中，下次可以使用iptables-restore命令来导入规则。
1、iptables命令的选项说明基本语法：
iptables [-t TABLE] COMMAND CHAIN [RULE] [-j TARGET]
选项意义-t指明处理的表名，默认是filter-A|-D|-I|R增加、删除、插入、替换匹配的规则，后面是对应要处理的链名 -F刷新规则库-Z清空计数器-N|-X|-E自己 创建、删除、重命名一个链-P设置默认策略，经常用来设置黑名单、白名单-L列出对应表的防火墙规则,可以使用以下子选项 -n 以数字形式显示ip地址和端口号 -v -vv -vvv 显示信息的详细程度 -x 精确显示匹配到的包数和包的字节数 –line-numbers 列出每个规则的序列号 –modprobe=command 可以通过这个加载必要的模块匹配条件的说明：
说明，以下每个选项前面都可以加 ！ 来取反
1）通用的匹配条件
-s指明报文的源地址-d指明报文的目的地址-p指明报文的协议-i指明报文的进入的网卡，与INPUT链一起使用-o指明报文出去的网卡，与OUTPUT一起使用
2）扩展匹配
扩展匹配有隐式扩展和显式扩展，隐式扩展是 -p 指定协议的补充说明，显式扩展是用 -m 来指定特定的其他扩展选项。
常见的隐式扩展如下：
tcp协议的扩展选项:
–sport指定源端口，udp协议也同样适用–dport指定目标端口，udp协议也同样适用–tcp-flags指明tcp报文中的状态时，格式：–tcp-flags mask(要检查的状态值) comp（为1的状态值） 可以设置的状态值有SYN ACK FIN RST URG PSH ,ALL表示所有的状态，NONE表示所有没有设定 例如：–tcp-flags ALL ALL 检查所有状态都为1 –tcp-flags ALL NONE 检查所有状态都为0–syn只检查SYN状态标志位为1
icmp协议的常见扩展：
icmp-type:icmp报文的类型，常见的有0和8，0代表响应报文，8代表请求报文。
常见的显式扩展如下：
iprange:指明ip范围的
–src-range指明源地址的范围 用法：–src-range from[-to] 例如：–src-range 192.168.1.1-192.168.1.24–dst-range指明目标地址的范围，用法同–src-range相同
multiport:指明多端口,只能用于tcp和udp协议
–sports指明多个源端口 例如：–sports 21,22,80,53–dports指明多个目标端口–ports指明多个端口，这些端口包括源端口和目标端口
connlimit:限定连接的并发数
–connlimit-above同一客户端的连接并发数–connlimit-msak指明客户端的有掩码位数（prefix length）
limit:限制传输速率的
–limit-rate限制传输速率的的 用法：–limit rate[/second|/minute|/hour|/day]–limit-brustbrust是令牌桶，里面存放的是令牌的个数。简单的来说，客户端只用得带令牌才可以传输数据，此令牌数会累加
string:过滤字符串的
–algo指明匹配字符串的加密类型 kmp和bm(根据人名命名的)–string指明匹配的字符串–hex-string匹配的字符串使用十六进制形式给出–from指明匹配字符串的开始处，默认是0–to指明匹配字符串的结束处，默认是65535
time:限定时间和日期
–datestart起始日期，格式：YYYY[-MM[-DD[Thh[:mm[:ss]]]]]–datestop截止日期，格式同上–timestart起始时间，格式是：hh:mm[:ss]–timestop截止时间，格式同上–weekdays指定星期数：Mon, Tue, Wed, Thu, Fri, Sat,Sun 也可以使用1-7–monthdays day指明一个月中的特定天数，1-31都可以使用
state:指明连接的状态
–state指明连接状态，状态有： NEW：新建立的连接 ESTABLISHED: 已建立的连接 RELATED: 关联的连接 INVILID:表示无效的状态
recent: 阻挡大量的请求，例如可以防止DOS的攻击
在内核里面维护了地址列表，这个列表可以通过–set, –rcheck, –update and –remove四种方法来修改列表。–set, –rcheck, –update and –remove 是相互排斥的，不可同时使用。recent模块个规则有返回值（布尔值），为真会执行 -j 指定的动作。
–set将地址添加到地址列表中，包含地址的时间戳–name指定地址列表的名字，默认是DEFAULT–rsource –rdest指明当前的规则是应用到数据包的源地址还是目标地址，默认是源地址–rcheck检查地址是否在地址列表中–remove删除地址列表中的–update和rcheck作用一样，但他会刷新时间戳–hitcount指定时间内的命中数（在地址列表中匹配的次数） 必须与-rcheck和–update同时使用–seconds用法：–seconds n 限制数据包里的地址记录到地址列表里的时间要小于n 必须与-rcheck和–update同时使用
layre7:从应用层来协议来控制，不过CentOS6.5的内核不支持，此时我们需要向内核打补丁，这一块会在下面详细的介绍。
目标：
一般有-j选项指定，常见的有：
DROP,ACCEPT,REJECT,DNAT,SNAT,MASQUERADE,RETRUN,MARK,LOG
DROP,ACCEPT,REJECT常用与过滤数据包
DNAT，SNAT,MASQUERADE用在地址转换的模块
DNAT常与–to-destination一起使用,指明目标地址转换的地址
SNAT常与–to-source一起使用，指明目标地址转换的地址，但有时这个地址是动态获取的，所以就要借助于MASQUERADE来动态指明要转换的地址
RETRUN：是跳转，通常用在自定义的链上,在自义链中无法匹配报文时，将其返回主链
LOG:是定义日志功能的
常见的选项有 –log-prefix （用于在日志信息中标注信息） –log-level（用于指明日志的级别）
2、iptables示例示例一：
INPUT和OUTPUT默认策略为DROP，要求：
1、限制本地主机的web服务器在周一不允许访问；新请求的速率不能超过100个每秒；web服务器包含了admin字符串的页面不允许访问；web服务器仅允许响应报文离开本机；
2、在工作时间，即周一到周五的8:30-18:00，开放本机的ftp服务给172.168.1.0 网络中的主机访问；数据下载请求的次数每分钟不得超过5个；
3、开放本机的ssh服务给192.168.1.1-192.168.1.100中主机，新请求建立的速率一分钟不得超过2个；仅允许响应报文通过其服务端口离开本机；
4、拒绝TCP标志位全部为1及全部为0的报文访问本机；
5、允许本机ping别的主机；但不开放别的主机ping本机；
#设置防火墙规则机器的ip地址是192.168.1.99iptables-AINPUT-ptcp--dport80-mtime!--weekdaysMon-mstring\--algokmp!--string"admin"-mlimit--limit100/second-jACCEPT#ftp运行依赖于nf_conntrack_ftp模块，所以需要加载此模块。#在CerntOS中也可以编辑/etc/sysconfig/iptables-config配置文件中的IPTABLES_MODULES选项修改iptables-AINPUT-ptcp--dport21-mtime--weekdays1,2,3,4,5--start-time08:30\--stop-time18:00-mlimit--climit-rate5/minute\--modprobe="modprobenf_conntrack_ftp"-jACCEPTiptables-AINPUT-ptcp--dport22-miprange\--src-range192.168.1.1-192.168.10.100-mlimit--limit-rate2/minute-jACCEPTiptables-AINPUT-ptcp--tcp-flagsALLALL-jDROPiptables-AINPUT-ptcp--tcp-flagsALLNONE-jDROP#把这条规则放入到INPUT链的第一条，对于已建立的连接直接放行，提高效率。#RELATED是相关联的状态。例如ftp的被动连接iptables-IINPUT1-mstate--stateESTABLISED,RELATED-jACCEPTiptables-AOUTPUT-s192.168.1.99-picmp--icmp-type8-jACCEPTiptables-PINPUTDROPiptables-POUTPUTDROP#对于各种响应报文，只要是能进入的数据包，并且是已建立或者相关联的连接都予以放行iptables-IOUTPUT1-mstate--stateESTABLISED,RELATED-jACCEPT
另一种设置的方法:(使用自定义链)
iptables-Nhttpd_iniptables-Ahttpd_in-mtime!--weekdaysMon-mstring--algokmp\!--string"admin"-mlimit--limit100/second-jACCEPTiptables-Ahttpd_in-jRETURNiptables-Nftp_iniptables-AINPUT-mtime--weekdays1,2,3,4,5--start-time08:30\--stop-time18:00-mlimit--climit-rate5/minute\--modprobe="modprobenf_conntrack_ftp"-jACCEPTiptables-Aftp_in-jRETURNiptables-Nssh_iniptables-Assh_in-miprange--src-range192.168.1.1-192.168.10.100\-mlimit--limit-rate2/minute-jACCEPTiptables-Aftp_in-jRETURNiptables-AINPUT-ptcp--dport80-d192.168.1.99-jhttpd_iniptables-AINPUT-ptcp--dport21-d192.168.1.99-jftp_iniptables-AINPUT-ptcp--dport22-d192.168.1.99-jssh_iniptables-AINPUT-d192.168.1.99-picmp--icmp-type8-jDROPiptables-AINPUT-ptcp--tcp-flagsALLALL-jDROPiptables-AINPUT-ptcp--tcp-flagsALLNONE.-jDROPiptables-IINPUT-mstateESTABLISHED,RELEATED-jACCEPTiptables-PINPUTDROPiptables-POUTPUTDROPiptables-IOUTPUT1-mstate--stateESTABLISED,RELATED-jACCEPT
示例二、FORWARD示例
情形如下：172.16.10.22通过192.168.1.99这台主机作为转发访问192.168.1.77的资源。
前提：192.168.1.99主机必须打开路由转发功能，即内核参数net.ipv4.ip_forward=1
防火墙规则如下：
#设置转发策略，放行请求和响应的报文，但是每次这样转发效率就不是很高了##iptables-AFORWARD-d192.168.1.77-ptcp--dport80-jACCEPTiptables-AFORWARD-s192.168.1.77-ptcp--sport80-jACCEPTiptables-PFOREARDDROP#优化策略如下，实现状态匹配。但此种模式，要开启连接追踪的功能，很大程度上会消耗防火墙资源iptables-IFORWARD1ESTABLISHED-jACCEPTiptables-AFORWARD-s192.168.1.77-ptcp--sport80-mstate--stateNEW-jACCEPTiptables-PFOREARDDROP
示例三、NAT表的示例
NAT实现网络地址转换，早期是为了安全角度设置的，现在也可以使用节约ip资源，实现内网共享地址上网。常见的地址转换有：SNAT 源地址转换,DANT 目的地址转换，PNAT 端口转换（通常原DNAT有关)，FNAT （在虚拟局域网中会用到）源地址和目标地址转换。
SNAT:在内网报文离开网络防火墙之前，做源地址转换。在外网接收到报文请求后，会先将报文发送到网络防火墙处，网络防火墙出会进行目标地址转换，转换到请求的内网主机。但是，这一步骤是由网络防火墙中自己维护的地址映射表来完成的，不需要我们参与。
前提：（在网络防火墙处）
有路由功能：net.ipv4.ip_forward=1
FORWARD默认策略是DROP
在网络防火墙处配置策略：
iptables-IFORWARD1-mstate--stateESTABLISHED-jACCEPTiptables-AFORWARD-s192.168.1.77-ptcp--dport80-mstate\--stateNEW-jACCEPT#如果SNAT时，地址是不确定的，可以使用MASQUERADEiptables-tnat-APOSTROUTING-s192.168.1.77-ptcp--sport80\-jSNAT--to-source172.16.10.16
DNAT:我想访问内网中的web服务，在么办？内网地址可是不能在公网上路由。所以，此时就需要DNAT转换，直接请求172.16.10.16(在这里模拟的是公网地址），由它转换给内网主机。
前提：（在网络防火墙处）
有路由功能：net.ipv4.ip_forward=1
FORWARD默认策略是DROP
在网络防火墙处配置策略：
iptables-IFORWARD1-mstate--stateESTABLISHED-jACCEPTiptables-AFORWARD-d192.168.1.77-ptcp--dport80-mstate--stateNEW-jACCEPT#此时还可以做端口转换PNAT，真正的web服务是192.168.1.77:8080端口上iptables-tnat-APREROUTING-d172.16.10.16-ptcp--dport80-jSNAT\--to-source192.168.1.77:8080
示例四：利用iptables的recent模块来抵御DOS攻击
限制一分钟之内同一客户端的ip访问http协议请求最多10次
#设置每个IP的最大http并发请求iptables-IINPUT-ptcp--dport80-mconnlimit--connlimit-above10-jDROP#对于刚刚建立的请求时，记录到HTTP的地址列表中，在/proc/net/xt_recent/HTTPiptables-AINPUT-ptcp--dport80-mstate--stateNEW-mrecent--set--nameHTTP#同一源地址在一分钟之内请求到达11次时，会对它进行LOG记录iptables-AINPUT-ptcp--dport80-mstate--stateNEW-mrecent--update\--seconds60--hitcount11--nameHHTP-jLOG--log-prefix"HHTPAttach:"#同一源地址在一分钟之内请求到达11次时，会将其拒绝iptables-AINPUT-ptcp--dport80-mstate--stateNEW-mrecent--update\--seconds60--hitcount11--nameSSH-jDROP
示例五、layer7模块的使用
layer7是可以识别应用层协议的模块，但是CentOS6.5的内核是不支持这个模块的，此时要对内核打补丁，重新编译内核。对iptables打补丁，支持layer7模块，重新编译iptables。
一、打补丁工具介绍
diff：
diff是Unix系统的一个很重要的工具程序。它用来比较两个文本文件的差异，是代码版本管理的核心工具之一。其用法非常简单： # diff 变动前的文件 变动后的文件
patch：
尽管并没有指定patch和diff的关系，但通常patch都使用diff的结果来完成打补丁的工作，这和patch本身支持多种diff输出文件格式有很大关系。patch通过读入patch命令文件（可以从标准输入），对目标文件进行修改。通常先用diff命令比较新老版本，patch命令文件则采用diff的输出文件，从而保持原版本与新版本一致。
patch的标准格式为： patch [options] [originalfile] [patchfile]
常使用的选项：
-p参数决定了是否使用读出的源文件名的前缀目录信息，不提供-p参数，则忽略所有目录信息，-p0（或者-p 0）表示使用全部的路径信息，-p1将忽略第一个”/”以前的目录，依此类推。如/usr/src/linux-2.4.15/Makefile这样的文件名，在提供-p3参数时将使用linux-2.4.15/Makefile作为所要patch的文件。
-R 相逆补丁，降级
二、向内核打补丁
下载real的源码格式的rpm,下载地址http://ftp.redhat.com/pub/redhat/linux/enterprise/6Server/en/os/SRPMS/
具体步骤：
#1、获取并编译内核useraddmockbuildrpm-ivhkernel-2.6.32-431.5.1.x86_64.el6.src.rpmtar-xfrpmbuild/SOURCES/linux-2.6.32-431.11.2.el6.tar.bz2-C/usr/src/cd/usr/srccd/usr/src/ln-svlinux-2.6.32-431.11.2.el6linux#2、给内核打补丁tarxfnetfilter-layer7-v2.23.tar.bz2-C/usr/srccd/usr/src/linuxpatch-p1 ../netfilter-layer7-v2.23/kernel-2.6.32-layer7-2.23.patchcp/boot/config-*.config#先确定安装ncurses包makemenuconfig按如下步骤启用layer7模块 Networkingsupport→NetworkingOptions→Networkpacketfilteringframework\→CoreNetfilterConfiguration M “layer7”matchsupport关闭内核签名功能：Enableloadablemodulessupport- []ModulesignatureverificationCryptographicAPI- []In-kernelsignaturechecker#3、编译并安装内核makemodules_installmakeinstall#4、重启系统，启用新内核
三、向iptables打补丁
具体步骤：
#1、获取iptables源码的rpm包rpm-ivh/root/iptables-1.4.7-11.el6.src.rpmtarxf/root/rpmbuild/SOURCES/iptables-1.4.7.tar.bz2#2、向iptables打补丁cd/root/rpmbuild/SOURCES/iptables-1.4.7cp/root/netfilter-layer7-v2.23/iptables-1.4.3forward-for-kernel-2.6.20forward/*./extensions/rm-rfiptables-1.4.7.tar.bz2tarjcfiptables-1.4.7.tar.bz2iptables-1.4.7/*#3、修改rpm包的spec文件的下面内容#vim/root/rpmbuild/SPECS/iptables.specRelease:12%{?dist}./configure--enable-devel--enable-libipq--bindir=/bin--sbindir=/sbin--sysconfdir=/etc--libdir=/%{_lib}--libexecdir=/%{_lib}--mandir=%{_mandir}--includedir=%{_includedir}--with-ksource=/usr/src/linux#4、重新制作rpm包rpmbuild-ba/root/rpmbuild/SPECS/iptables.spec#5、升级iptables源码包rpm-Uvh/root/rpmbuild/RPMS/x86_64/iptables-1.4.7-12.el6.x86_64.rpm/root/rpmbuild/RPMS/x86_64/iptables-ipv6-1.4.7-12.el6.x86_64.rpm#6、确认iptables打补丁成功，成功后会出现libxt_layer7.so的模块rpm-qliptables|grep"layer"/lib64/xtables/libxt_layer7.so
四、导入应用层协议特征码
具体步骤：
tarzxvfl7-protocols-2009-05-28.tar.gzcdl7-protocols-2009-05-28makeinstall
五、加载模块启用iptables的layer7模块
#1、加载内核模块modprobenf_conntrackmodprobext_layer7#2、修改内核参数，此参数需要装载nf_conntrack模块后方能生效。net.netfilter.nf_conntrack_acct=1
至此，layer7模块就可以使用了。
用法如下：
iptables [specify table chain] -m layer7 –l7proto [protocol name] -j [action]
例如：iptables -A FORWARD -m layer7 –l7proto qq -j REJECT # 在应用层放行qq协议的数据包
实验拓扑图：实现内网主机上网功能，但是不允许qq,xunlei协议的数据包。
前提：（在网络防火墙处）
有路由功能：net.ipv4.ip_forward=1
FORWARD默认策略是ACCEPT
在网络防火墙处配置策略：
iptables-AFORWARD-mlayer7--l7protoqq,xunlei-jREJECTiptables-tnat-APOSTROUTING-s192.168.1.77-jSNAT--to-source172.16.10.16
3、raw表
RAW表只使用在PREROUTING链和OUTPUT链上,因为优先级最高，从而可以对收到的数据包在连接跟踪前进行处理。一但用户使用了RAW表,在某个链上,RAW表处理完后,将跳过NAT表和 ip_conntrack处理,即不再做地址转换和数据包的链接跟踪处理了。
RAW表可以应用在那些不需要做nat的情况下，以提高性能。如大量访问的web服务器，可以让80端口不再让iptables做数据包的链接跟踪处理，以提高用户的访问速度。
实际测试发现filter链仍然处理一些NOTRACK的包，但没有进行connect tracking，所以filter链条里必须将UNTRACKED状态的包放行
iptables的链接跟踪表最大容量为/proc/sys/net/ipv4/ip_conntrack_max，链接碰到各种状态的超时后就会从表中删除。
所以解決方法一般有两个：
(1) 加大 ip_conntrack_max 值
#vi/etc/sysctl.confnet.ipv4.ip_conntrack_max=393216net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_max=393216
(2): 降低 ip_conntrack timeout时间
#vi/etc/sysctl.confnet.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_established=300net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_time_wait=120net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_close_wait=60net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_fin_wait=120
至此，iptables的基础配置介绍完毕。
每个人在他的人生发轫之初，总有一段时光，
