2.1 Linux 防火墙基础
在 Internet 中，企业通过架设各种应用系统来为用户提供各种网络服务，如 Web 网站、
电子邮件系统、 FTP 服务器、数据库系统等。那么，如何来保护这些服务器，过滤企业不
需要的访问甚至是恶意的入侵呢？
本章将开始学习 Linux 系统中的防火墙 ——netfilter 和 iptables ，包括防火墙的结构和
匹配流程，以及如何编写防火墙规则。
Linux 的防火墙体系主要工作在网络层，针对 TCP/IP 数据包实施过滤和限制，属于典
型的包过滤防火墙（或称为网络层防火墙）。 Linux 系统的防火墙体系基于内核编码实现，
具有非常稳定的性能和高效率，也因此获得广泛的应用。
在许多安全技术资料中， netfilter 和 iptables 都用来指 Linux 防火墙，往往使读者产生
迷惑。 netfilter 和 iptables 的主要区别如下。
netfilter ：指的是 Linux 内核中实现包过滤防火墙的内部结构，不以程序或文件的形式
存在，属于 “ 内核态 ” （ Kernel Space ，又称为内核空间）的防火墙功能体系。
iptables ：指的是用来管理 Linux 防火墙的命令程序，通常位于 /sbin/iptables 目录下，
属于 “ 用户态 ” （ User Space ，又称为用户空间）的防火墙管理体系。
正确认识 netfilter 和 iptables 的关系，有助于理解 Linux 防火墙的工作方式。后续课程
内容中将不再严格区分 netfilter 和 iptables ，两者均可表示 Linux 防火墙。
2.1.1 iptables 的表、链结构
tables 的作用是为包过滤机制的实现提供规则（或称为策略），通过各种不同的规则，
告诉 netfilter 对来自某些源、前往某些目的或具有某些协议特征的数据包应该如何处理。为
了更加方便地组织和管理防火墙规则，
iptables 采用了 “ 表 ” 和 “ 链 ” 的分层结构
其中，每个规则 “ 表 ” 相当于内核空间的一个容器，根据规则集的不同用途划分为默认的
四个表；在每个 “ 表 ” 容器内包括不同的规则 “ 链 ” ，根据处理数据包的不同时机划分为五种链；
而决定是否过滤或处理数据包的各种规则，则是按先后顺序存放在各规则链中。
1 ．规则表
为了从规则集的功能上有所区别， iptables 管理着四个不同的规则表，其功能分别由独
立的内核模块实现。这四个表的名称、包含的链及各自的用途如下。
filter 表： filter 表用来对数据包进行过滤，根据具体的规则要求决定如何处理一个数据
包。
filter 表对应的内核模块为 iptable_filter ，表内包含三个链，即 INPUT 、 FORWARD 、
OUTPUT 。
nat 表： nat （ Network Address Translation ，网络地址转换）表主要用来修改数据包的
IP 地址、端口号等信息。 nat 表对应的内核模块为 iptable_nat ，表内包含三个链，即
PREROUTING 、 POSTROUTING 、 OUTPUT 。
mangle 表： mangle 表用来修改数据包的 TOS （ Type Of Service ，服务类型）、 TTL （ Time
To Live ，生存周期），或者为数据包设置 Mark 标记，以实现流量整形、策略路由等高
级 应 用 。 mangle 表 对 应 的 内 核 模 块 为 iptable_mangle ， 表 内 包 含 五 个 链 ， 即
PREROUTING 、 POSTROUTING 、 INPUT 、 OUTPUT 、 FORWARD 。
raw 表： raw 表是自 1.2.9 以后版本的 iptables 新增的表，主要用来决定是否对数据包
进行状态跟踪。 raw 表对应的内核模块为 iptable_raw ，表内包含两个链，即 OUTPUT 、
PREROUTING 。 在 iptables 的四个规则表中， mangle 表和 raw 表的应用相对较少。因此，本课程仅介
绍 filter 表和 nat 表的防火墙应用，关于 mangle 、 raw 表的使用，请参阅其他资料。
2 ．规则链
在处理各种数据包时，根据防火墙规则的不同介入时机， iptables 默认划分为五种不同
的规则链。这五种链的名称、各自的介入时机如下。
INPUT 链：当收到访问防火墙本机地址的数据包（入站）时，应用此链中的规则。
OUTPUT 链：当防火墙本机向外发送数据包（出站）时，应用此链中的规则。
FORWARD 链：当接收到需要通过防火墙中转发送给其他地址的数据包（转发）时，
应用此链中的规则。
PREROUTING 链：在对数据包做路由选择之前，应用此链中的规则。
POSTROUTING 链：在对数据包做路由选择之后，应用此链中的规则。
其中， INPUT 、 OUTPUT 链主要用在 “ 主机型防火墙 ” 中，即主要针对服务器本机进行保
护的防火墙；而 FORWARD 、 PREROUTING 、 POSTROUTING 链多用在 “ 网络型防火墙 ”
中，如使用 Linux 防火墙作为网关服务器，在公司内网与 Internet 之间进行安全控制。
2.1.2 数据包过滤的匹配流程
iptables 管理着四个默认表和五种链，各种防火墙规则依次存放在链中。那么当一个数
据包到达防火墙以后，会优先使用哪一个表、哪一个链中的规则呢？数据包进出防火墙时的
处理过程是怎样的？
下面从不同角度分别介绍数据包过滤的匹配流程。
1 ．规则表之间的顺序
当数据包抵达防火墙时，将依次应用 raw 表、 mangle 表、 nat 表和 filter 表中对应链内
的规则（如果存在），应用顺序为 raw→mangle→nat→filter 。
2 ．规则链之间的顺序
根据规则链的划分原则，不同链的处理时机是比较固定的，因此规则链之间的应用顺序
取决于数据包的流向
CentOS 7.3 默认使用 firewalld 防火墙，如果想使用 iptables 防火墙，必须先关闭
firewalld 防火墙。
Firewalld 防火墙关闭之后，可以通过 yum 方式再安装 iptables ，因为默认 CentOS7.3
系统中并没有安装 iptables ，执行以下命令即可安装 iptables 。
启动 iptables 防火墙并设置开机启动。
2.2.2 基本语法、数据包控制类型
使用 iptables 命令管理、编写防火墙规则时，基本的命令格式如下所示。
iptables [-t 表名 ] 管理选项 [ 链名 ] [ 匹配条件 ] [-j 控制类型 ]
其中，表名、链名用来指定 iptables 命令所操作的表和链，未指定表名时将默认使用 filter
表；管理选项表示 iptables 规则的操作方式，如插入、增加、删除、查看等；匹配条件用来
指定要处理的数据包的特征，不符合指定条件的数据包将不会处理；控制类型指的是数据包
的处理方式，如允许、拒绝、丢弃等。
对于防火墙，数据包的控制类型非常关键，直接关系到数据包的放行、封堵及做相应的
日志记录等。在 iptables 防火墙体系中，最常用的几种控制类型如下。
ACCEPT ：允许数据包通过。
DROP ：直接丢弃数据包，不给出任何回应信息。
REJECT ：拒绝数据包通过，必要时会给数据发送端一个响应信息。
LOG ：在 /var/log/messages 文件中记录日志信息，然后将数据包传递给下一条规则。
防火墙规则的 “ 匹配即停止 ” 对于 LOG 操作来说是一个特例，因为 LOG 只是一种辅助
动作，并没有真正处理数据包。
下面介绍一个防火墙规则操作示例：在 filter 表（ -t filter ）的 INPUT 链中插入（ -I ）一
条规则，拒绝（ -j REJECT ）发给本机的使用 ICMP 协议的数据包（ -p icmp
1 ．添加新的规则
添加新的防火墙规则时，使用管理选项 “-A” 、 “-I” ，前者用来追加规则，后者用来插入规
则。例如，若要在 filter 表 INPUT 链的末尾添加一条防火墙规则，可以执行以下操作（其中
“-p 协议名 ” 作为匹配条件）。
当使用管理选项 “-I” 时，允许同时指定新添加规则的顺序号，未指定序号时默认作为第
一条。例如，以下操作添加的两条规则将分别位于 filter 表的第一条、第二条（其中省略了 “-t
filter” 选项，默认使用 filter 表）。
查看已有的防火墙规则时，使用管理选项 “-L” ，结合 “--line-numbers” 选项还可显示各条
规则在链内的顺序号。例如，若要查看 filter 表 INPUT 链中的所有规则，并显示规则序号，
可以执行以下操作。
当防火墙规则的数量较多时，若能够以数字形式显示地址和端口信息，可以减少地址解
析的环节，在一定程度上加快命令执行的速度。例如，若要以数字地址形式查看 filter 表
INPUT 链中的所有规则，可以执行以下操作。
3 ．删除、清空规则
删除一条防火墙规则时，使用管理选项 “-D” 。例如，若要删除 filter 表 INPUT 链中的第
三条规则，可以执行以下操作。
清空指定链或表中的所有防火墙规则，使用管理选项 “-F” 。例如，若要清空 filter 表 INPUT
链中的所有规则，可以执行以下操作。
4 ．设置默认策略
iptables 的各条链中，默认策略是规则匹配的最后一个环节 —— 当找不到任何一条能够
匹配数据包的规则时，则执行默认策略。默认策略的控制类型为 ACCEPT （允许）、 DROP
（丢弃）两种。例如，执行以下操作可以将 filter 表中 FORWARD 链的默认策略设为丢弃，
OUTPUT 链的默认策略设为允许。
通用匹配也称为常规匹配，这种匹配方式可以独立使用，不依赖于其他条件或扩展模块。
常见的通用匹配包括协议匹配、地址匹配、网络接口匹配。
（ 1 ）协议匹配
编写 iptables 规则时使用 “-p 协议名 ” 的形式指定，用来检查数据包所使用的网络协议
（ --protocol ），如 tcp 、 udp 、 icmp 和 all （针对所有 IP 数据包）等，可用的协议类型存放于
Linux 系统的 /etc/procotols 文件中。例如，若要丢弃通过 icmp 协议访问防火墙本机的数据
包，允许转发经过防火墙的除 icmp 协议之外的数据包，可以执行以下操作。
编写 iptables 规则时使用 “-s 源地址 ” 或 “-d 目标地址 ” 的形式指定，用来检查数据包的源
地址（ --source ）或目标地址（ --destination ）。 IP 地址、网段地址等都是可以接受的，但不
建议使用主机名、域名地址（解析过程会影响效率）。例如，若要拒绝转发源地址为
192.168.149.11 的数据，允许转发源地址位于 192.168.149.0/24 网段的数据，可以执行以下操
作。
（ 1 ）端口匹配
编写 iptables 规则时使用 “--sport 源端口 ” 或 “--dport 目标端口 ” 的形式，针对的协议为
TCP 或 UDP ，用来检查数据包的源端口（ --source-port ）或目标端口（ --destination-port ）。
单个端口号或者以冒号 “:” 分隔的端口范围都是可以接受的，但不连续的多个端口不能采用这
种方式。例如，若要允许为网段 192.168.149.0/24 转发 DNS 查询数据包，可以执行以下操作。
再例如，构建 Vsftpd 服务器时，若要开放 20 、 21 端口，以及用于被动模式的端口范
围为 24500 ～ 24600 ，可以参考以下操作设置防火墙规则。
（ 2 ） ICMP 类型匹配
编写 iptables 规则时使用 “--icmp-type ICMP 类型 ” 的形式，针对的协议为 ICMP ，用来
检查 ICMP 数据包的类型（ --icmp-type ）。 ICMP 类型使用字符串或数字代码表示，如
“Echo-Request” （代码为 8 ）、 “Echo-Reply” （代码为 0 ）、 “Destination-Unreachable” （代
码为 3 ），分别对应 ICMP 协议的请求、回显、目标不可达。例如，若要禁止从其他主机 ping
本机，但是允许本机 ping 其他主机，可以执行以下操作。
关于可用的 ICMP 协议类型，可以执行 “iptables -p icmp -h” 命令，在帮助信息的最后部
分列出了所有支持的类型。
这种匹配方式要求有额外的内核模块提供支持，必须手动以 “-m 模块名称 ” 的形式调用
相应的模块，然后方可设置匹配条件。添加了带显式匹配条件的规则以后，可以执行 “lsmod
| grep xt_” 命令查看到相关的内核扩展模块（如 xt_multiport 、 xt_iprange 、 xt_mac 、 xt_state ）。
常见的显式匹配包括多端口匹配、 IP 范围匹配、 MAC 地址匹配、状态匹配。
（ 1 ）多端口匹配
编写 iptables 规则时使用 “-m multiport --dports 端口列表 ” 、 “-m multiport --sports 端口
列表 ” 的形式，用来检查数据包的源端口、目标端口，多个端口之间以逗号进行分隔。例如，
若要允许本机开放 25 、 80 、 110 、 143 端口，以便提供电子邮件服务，可以执行以下操作。
（ 4 ）状态匹配
编写 iptables 规则时使用 “-m state --state 连接状态 ” 的形式，基于 iptables 的状态跟踪
机制用来检查数据包的连接状态（ State ）。常见的连接状态包括 NEW （与任何连接无关的）、
ESTABLISHED （响应请求或者已建立连接的）和 RELATED （与已有连接有相关性的，如
FTP 数据连接）。例如，若要禁止转发与正常 TCP 连接无关的非 --syn 请求数据包（如伪造
的网络攻击数据包），可以执行以下操作。
再例如，若只开放本机的 Web 服务（ 80 端口），但对发给本机的 TCP 应答数据包予以
放行，其他入站数据包均丢弃，则对应的入站控制规则可参考以下操作
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