Linux iptables IP映射跨网段访问

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本文详细介绍了如何使用Linux的iptables和netfilter机制实现跨网段访问，通过IP映射解决不同网段间设备通信问题。文章涵盖了iptables的配置、表与链的概念，以及具体的脚本实现。

Linux iptables IP映射跨网段访问

19.1 前言

开发中，遇到一个跨多个网段访问设备内部局域网的问题。刚开始对这个跨网段的问题无从下手，但后面想了又想，难道不能让一个网口直接桥接到另外一个网口吗？顺着这个想法，于是就想到了IP映射，后面又深入到Linux中的netfilter机制。我们可以使用Linux中netfilter的机制将数据包源地址、目标地址进行“如假包换”，改变数据包的流向，从而实现跨网段的访问。该机制其实就是将Linux当做防火墙，局域网内部的IP为服务器IP，外网通过访问Linux，Linux作为中间组件再访问内部服务器，再将服务器的数据给到外网的客户端，从而避免服务器直接与外网相连带来的安全隐患。

如上图示，Linux Device跟PC机是在同一网段，我们要PC机直接访问server，但是server和PC机是在不同网段的，因此不能直接访问。解决这种访问的方法有两个：

第一：将PC的网关配成设备的IP=192.168.36.28，然后开启Linux Device的网络转发功能:(echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward)，让Linux Device作为PC与server之间的网关，这样便PC就可以直接访问server了。（注：此方式只支持一个两个网段不同设备之间的访问，如果中间经过了很多路由，此方法失效。另外此方法需要更改PC的IP比较麻烦）。

第二：使用Linux的netfilter机制，利用Linux进行IP映射。（该方式克服了跨越多网段访问的问题，另外无需更改PC端的IP网关也能实现跨网段访问）。

19.2 IP映射过程简介

如果开启了IP映射功能，那么其数据的转发流程将如下示：

第一：当PC发起到服务器的连接请求时，数据包从192.168.36.59发出，到达linux主机192.168.36.28，经过Linux防火墙时将数据包重新构造，把数据包的目的地址由192.168.36.28改为192.168.168.168。

第二：经过第一步处理的数据包进入192.168.168.100，数据包从192.168.168.100发向192.168.168.168时，将数据包的源地址192.168.36.59改为192.168.168.100。

第三：server接收到请求数据包之后响应，响应数据包从192.168.168.168发送到192.168.168.100，在接收到src为192.168.168.168的数据包时，将其目的地址192.168.168.100改为192.168.36.59.

第四：数据包第三步处理后流向192.168.36.28，当数据包流出192.168.36.28时，将其源地址192.168.168.168改为192.168.36.28。

经过上述四个步骤，Linux Device相当于一个透明设备，只是作为中间桥梁。

19.3 Iptables移植

第一步：从网上下载iptables源码、Linux2.6以上Linux3.1以下 kernel源码。

第二步：配置内核支持netfilter，相关自行网上查阅。

第三步：编译iptables，编译时一定要加上--enable-static --disable-shared，否则运行命令时会出现一些问题。

./configure --host=arm-linux --prefix=/home/veryarm/iptables/install --enable-static --disable-shared --with-ksource=/home/veryarm/board/kernel

备注：Linux内核3.10版本以上源码存在头文件包含问题，因此我选择了Linux内核3.0版本跟iptables一起编译。

附：编译参考博客：https://blog.youkuaiyun.com/zhang_danf/article/details/50461350

19.4 Linux netfilter简介

对于网络数据包转发，IP映射其涉及的是计算机网络知识。Linux内核包含几个模块，其中一大模块就是网络相关部分，里面涉及很多的网络协议栈，其中包含现在要讲述的Linux 防火墙。

当主机收到一个数据包后，数据包先在内核空间中处理，若发现目的地址是自身，则传到用户空间中交给对应的应用程序处理，若发现目的不是自身，则会将包丢弃或进行转发。而iptables实现防火墙功能的原理是：在数据包经过Linux内核的过程中有五处关键地方（PREROUTING、INPUT、OUTPUT、FORWARD、POSTROUTING）时，数据包会经过由iptables在用户空间在这5处设置规则关卡，对经过的数据包进行处理，规则一般的定义为“如果数据包头符合这样的条件，就这样处理数据包”。

由图可知，当一个数据包进入计算机时，首先进入POSTROUTING链，然后内核根据路由表决定数据包的方向。若数据包的目的地址是本机，则将数据包送往INPUT链进行规则检查，当数据包进入INPUT链后，系统的任何进程都会收到它，本机上运行的程序可以发送该数据包，这些数据包会经过OUTPUT链，再POSTROUTING链发出；若数据包的目的地址不是本机，则检查内核是否允许转发，若允许，则将数据包送FORWARD链进行规则检查，若不允许，则丢弃该数据包。若是防火墙主机本地进程产生并准备发出的包，则数据包被送往OUTPUT链进行规则检查。

附：具体学习iptables相关网站链接：http://www.zsythink.net/archives/1199

19.5 iptables介绍

首先，iptables是用户层可直接修改内核网络协议栈配置的命令。iptables中定义有表，分别表示提供的功能，有filter表（实现包过滤）、nat表（实现网络地址转换）、mangle表（实现包修改）、raw表（实现数据跟踪），这些表具有一定的优先级：raw-->mangle-->nat-->filter。还定义了链，5个链（PREROUTING、INPUT、OUTPUT、FORWARD、POSTROUTING）其实就是每个链都会有自己的规则，那把这些规则挂起来的变成一条规则链，这就是链的由来。

Iptables四个表：

filter表：  负责过滤功能，防火墙；内核模块：iptables_filter

nat表：     network address translation，网络地址转换功能；内核模块：iptable_nat

mangle表：  拆解报文，做出修改，并重新封装 的功能；iptable_mangle

raw表：     关闭nat表上启用的连接追踪机制；iptable_raw

Iptables链概念：

PREROUTING      的规则可以存在于：raw表，mangle表，nat表。
INPUT          的规则可以存在于：mangle表，filter表，（centos7中还有nat表，centos6中没有）。
FORWARD         的规则可以存在于：mangle表，filter表。
OUTPUT         的规则可以存在于：raw表mangle表，nat表，filter表。
POSTROUTING      的规则可以存在于：mangle表，nat表。

Iptables中链与表的关系：

Iptables匹配规则之后的动作参数。

DNAT：      目标地址转换
ACCEPT：    允许数据包通过
DROP：      丢弃数据包，不做任何回复
EWJECT：    拒绝数据包通过
SNAT：      源地址转换、解决内网用户同一个公网地址上网问题。
MASQUERADE： 是SNAT特殊模式，用于动态的、临时的ip上

iptables -t filter -A INPUT -s 192.168.36.28 -j DROP

-t 指定要操作的表，后接表名

-A 后面添加规则到哪个链，后接chains

-s 指明匹配条件的“源地址”，后接IP地址

-j 表示条件满足时所对应的动作，后接上述动作

-L 表示list

以下是配置Linux设备IP映射的脚本。

#!/bin/sh  

SOURCE_CLIENT_IP_ADDR="192.168.36.59"  
ETH_OUTER_IP_ADDR="192.168.12.60"  

TARGET_SERVER_IP_ADDR="192.168.168.168"  
ETH_INTER_IP_ADDR="192.168.168.100"  

help()  
{  

    echo "[inform] visit through multi-networks script";  
    echo "1:your system must support netfilter";  
    echo "2:your system have two ethx at least";  
    echo "3:you must have ipptables tools";  
    echo "4:ifconfig eth0:1 xxx for telnet";  
    echo ">>after you finish operation please shutdown eth:1<<";  
}  

# message  
help;  

echo ">>>> config start!";  
# clear nat tables first(it's selectable)  
iptables -t nat -F;  

# Start Network Forwarding  
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward  
sleep 2;  

iptables -t nat -I PREROUTING -d $ETH_OUTER_IP_ADDR -i eth0 -j DNAT --to-destination $TARGET_SERVER_IP_ADDR  

iptables -t nat -I POSTROUTING -d $TARGET_SERVER_IP_ADDR -o eth1 -j SNAT --to-source $ETH_INTER_IP_ADDR  

iptables -t nat -I PREROUTING -d $ETH_INTER_IP_ADDR -i eth1 -j DNAT --to-destination $SOURCE_CLIENT_IP_ADDR  

iptables -t nat -I POSTROUTING -s $TARGET_SERVER_IP_ADDR -o eth0 -j SNAT --to-source $ETH_OUTER_IP_ADDR  

echo ">>>> config finished!";