防火墙

一、防火墙简介

• 防火墙是位于内部网和外部网之间的屏障，它按照系统管理员预先定义好的规则来控制数据包的进出。
• 防火墙可以分为硬件防火墙与软件防火墙。硬件防火墙是由厂商设计好的主机硬件，这台硬件防火墙的操作系统主要以提供数据包数据的过滤机制为主，并将其他不必要的功能拿掉。软件防火墙就是保护系统网络安全的一套软件（或称为机制），例如Netfilter与TCP Wrappers都可以称为软件防火墙。这里主要介绍linux系统本身提供的软件防火墙的功能，那就是Netfilter，即数据包过滤机制。
• 数据包过滤，也就是分析进入主机的网络数据包，将数据包的头部数据提取出来进行分析，以决定该连接为放行或抵挡的机制。由于这种方式可以直接分析数据包头部数据，包括硬件地址，软件地址，TCP、UDP、ICMP等数据包的信息都可以进行过滤分析，因此用途非常广泛（主要分析OSI七层协议的2、3、4层）。由此可知，linux的Netfilter机制可以进行的分析工作有：
  1、拒绝让Internet的数据包进入主机的某些端口；
  2、拒绝让某些来源ip的数据包进入；
  3、拒绝让带有某些特殊标志（flag）的数据包进入，最常拒绝的就是带有SYN的主动连接的标志了；
  4、分析硬件地址（MAC）来决定连接与否。
• 虽然Netfilter防火墙可以做到这么多事情，不过，某些情况下，它并不能保证我们的网络一定就很安全。例如：
  1、防火墙并不能有效阻挡病毒或木马程序。（假设主机开放了www服务，防火墙的设置是一定要将www服务的port开放给client端的。假设www服务器软件有漏洞，或者请求www服务的数据包本身就是病毒的一部分时，防火墙是阻止不了的）
  2、防火墙对于内部LAN的攻击无能为力（防火墙对于内部的规则设置通常比较少，所以就很容易造成内部员工对于网络无用或滥用的情况）
• netfilter这个数据包过滤机制是由linux内核内建的，不同的内核版本使用的设置防火墙策略的软件不一样，在红帽7系统中firewalld服务取代了iptables服务，但其实iptables服务与firewalld服务它们都只是用来定义防火墙策略的“防火墙管理工具”而已，他们的作用都是用于维护规则，而真正使用规则干活的是内核的netfilter。

二、iptables

防火墙会从以上至下的顺序来读取配置的策略规则，在找到匹配项后就立即结束匹配工作并去执行匹配项中定义的行为（即放行或阻止）。如果在读取完所有的策略规则之后没有匹配项，就去执行默认的策略。一般而言，防火墙策略规则的设置有两种：一种是“通”（即放行），一种是“堵”（即阻止）。当防火墙的默认策略为拒绝时（堵），就要设置允许规则（通），否则谁都进不来；如果防火墙的默认策略为允许时，就要设置拒绝规则，否则谁都能进来，防火墙也就失去了防范的作用。
iptables服务把用于处理或过滤流量的策略条目称之为规则，多条规则可以组成一个规则链，而规则链则依据数据包处理位置的不同进行分类，具体如下：

• 在进行路由选择前处理数据包，用于目标地址转换（PREROUTING）；
• 处理流入的数据包（INPUT）；
• 处理流出的数据包（OUTPUT）；
• 处理转发的数据包（FORWARD）；
• 在进行路由选择后处理数据包，用于源地址转换（POSTROUTING）。

安装iptables服务包
[root@server ~]# yum install iptables-services.x86_64 -y
停止firewalld
[root@server ~]# systemctl stop firewalld
重启iptables
[root@server ~]# systemctl restart iptables
iptables参数说明

参数	说明
-t	对指定的表进行操作，table必须是raw，nat，filter，mangle中的一个。默认是filter表。
-p	指定要匹配的数据包协议类型。例如 -p tcp
-s	指定IP地址或网段作为源地址，按此规则进行过滤。当后面没有mask 时，address 是一个地址，例如：-s 192.168.1.1；当 mask 指定时，可以表示一个网段的地址，比如：-s 192.168.1.0/24
-d	格式同上，指定目的地址
-i	指定数据包的来自哪个网卡，例如-i eth0
-o	指定数据包的由哪个网卡出去，例如-i eth0
- -sport	指定源端口号，例如--sport 80
- -dport	指定目的端口号，例如--dport 80
-j	执行的动作，拒绝或者允许，例如-j ACCEPT
-L	列出表上所有链的所有规则，可以指定哪个链，例如指定输入链-L INPUT
-A	在指定链的末尾插入指定的规则
-I	在链中的指定位置插入一条或多条规则，未指定规则号，则规则号为1，即在头部插入
-D	在指定的链中删除一个或多个指定规则，例如-D INPUT 1
-R	替换/修改第几条规则
-P	为指定的链设置策略 target。注意，只有内置的链才允许有策略，用户自定义的是不允许的。
-F	清空指定链上面的所有规则。如果没有指定链，清空该表上所有链的所有规则。
-N	用指定的名字创建一个新的链
-X	删除指定的链
-E	用指定的新名字去重命名指定的链
-Z	把指定链，或者表中的所有链上的所有计数器清零

例一：搭建web服务，设置任何人能够通过80端口访问。
服务端：

[root@server ~]# iptables -I INPUT -p tcp --dport 80 -j ACCEPT
[root@server ~]# iptables -L --line-numbers
Chain INPUT (policy ACCEPT)
num  target     prot opt source               destination
1    ACCEPT     tcp  --  anywhere             anywhere             tcp dpt:http
//多余信息省略

客户端：

[root@client ~]# curl 192.168.19.101	//服务端未设置iptables之前
curl: (7) Failed connect to 192.168.19.101:80; No route to host
[root@client ~]# curl 192.168.19.101	//服务端设置了iptables之后
domain test

例二：禁止客户端远程连接ssh
服务端:

[root@server ~]# iptables -I INPUT -p tcp -s 192.168.19.201 --dport 22 -j REJECT
[root@server ~]# iptables -L --line-numbers
Chain INPUT (policy ACCEPT)
num  target     prot opt source               destination
1    REJECT     tcp  --  192.168.19.201       anywhere             tcp dpt:ssh reject-with icmp-port-unreachable
2    ACCEPT     tcp  --  anywhere             anywhere             tcp dpt:http
//省略了多余信息

客户端

[root@client ~]# ssh root@192.168.19.101		//服务端未设置iptables之前
root@192.168.19.101's password:
Last login: Sat Dec 21 14:47:13 2019 from 192.168.19.201
[root@client ~]# ssh root@192.168.19.101		//服务端设置了iptables之后
ssh: connect to host 192.168.19.101 port 22: Connection refused

三、firewalld

相比于传统的防火墙管理工具，firewalld支持动态更新技术并加入了区域的概念。区域就是firewalld预先准备了几套防火墙策略集合（策略模板），用户可以选择不同的集合，从而实现防火墙策略之间的快速切换。
firewalld中常见的区域名称（默认为public）以及相应的策略规则：

区域	默认规则策略
阻塞区域（block）	拒绝流入的流量，除非与流出的流量相关
工作区域（work）	拒绝流入的流量，除非与流出的流量相关
家庭区域（home）	拒绝流入的流量，除非与流出的流量相关
公共区域（public）	不相信网络上的任何计算机，只有选择接受传入的网络连接。
隔离区域（DMZ）	隔离区域也称为非军事区域，内外网络之间增加的一层网络，起到缓冲作用。对于隔离区域，只有选择接受传入的网络连接。
信任区域（trusted）	允许所有的数据包。
丢弃区域（drop）	拒绝流入的流量，除非与流出的流量相关
内部区域（internal）	等同于home区域
外部区域（external）	拒绝流入的流量，除非与流出的流量有关；而如果流量与ssh服务相关，则允许流量

firewalld参数说明

参数	作用
- -get-default-zone	查询默认的区域名称
- -set-default-zone=<区域名称>	设置默认的区域，使其永久生效
- -get-zones	显示可用的区域
- -get-services	显示预先定义的服务
- -get-active-zones	显示当前正在使用的区域与网卡名称
- -add-source=	将源自此IP或子网的流量导向指定的区域
- -remove-source=	不再将源自此IP或子网的流量导向某个指定区域
- -add-interface=<网卡名称>	将源自该网卡的所有流量都导向某个指定区域
- -change-interface=<网卡名称>	将某个网卡与区域进行关联
- -list-all	显示当前区域的网卡配置参数、资源、端口以及服务等信息
- -list-all-zones	显示所有区域的网卡配置参数、资源、端口以及服务等信息
- -add-service=<服务名>	设置默认区域允许该服务的流量
- -add-port=<端口号/协议>	设置默认区域允许该端口的流量
- -remove-service=<服务名>	设置默认区域不再允许该服务的流量
- -remove-port=<端口号/协议>	设置默认区域不再允许该端口的流量
- -reload	让“永久生效”的配置规则立即生效，并覆盖当前的配置规则
- -panic-on	开启应急状况模式
- -panic-off	关闭应急状况模式
- -state	显示状态
- -add-rich-rule	添加富规则
- -remove-rich-rule	删除富规则
- -permanent	永久生效

注：使用firewalld配置的防火墙策略默认为当前生效，会随着系统的重启而失效。如果想让策略一直存在，就需要使用永久模式了，即在使用firewall-cmd命令设置防火墙策略时添加--permanent参数，这样配置的防火墙策略就可以永久生效了，最后想要使用这种方式设置的策略生效，只能重启或者输入命令：firewall-cmd --reload
例一：server1上使用默认work区域，并且只放行来自server2的https流量
查看默认工作区域

[root@server_1 ~]# firewall-cmd --get-default-zone
public

查看所有可设置区域

[root@server_1 ~]# firewall-cmd --get-zones
block dmz drop external home internal public trusted work

设置默认工作区域

[root@server_1 ~]# firewall-cmd --set-default-zone=work
success

添加允许work区域的https流量

[root@server_1 ~]# firewall-cmd --zone=work --add-service=https --per
success

添加允许work区域的server2主机

[root@server_1 ~]# firewall-cmd --zone=work --add-source=192.168.19.201/32 --per
success

重新加载
[root@server_1 ~]# firewall-cmd --reload
查看配置
[root@server_1 ~]# firewall-cmd --list-all

work (default)
  interfaces:
  sources: 192.168.19.201/32
  services: dhcpv6-client https ipp-client ssh
  ports:
  masquerade: no
  forward-ports:
  icmp-blocks:
  rich rules:

测试：结果应为http显示no route to host，https显示正常
[root@server_2 ~]# curl 192.168.19.101

curl: (7) Failed connect to 192.168.19.101:80; No route to host

[root@server_2 ~]# curl -k https://192.168.19.101

this is https test!

结果与预期相符

四、firewalld富规则

要求1：拒绝public区域来自server2的br0网桥的所有流量

默认区域改为public
[root@server_1 conf.d]# firewall-cmd --set-default-zone=public

success

删除之前在work区域的设置，因为一个源只能属于一个zone
[root@server_1 conf.d]# firewall-cmd --per --zone=work --remove-source=192.168.19.201/32

success

[root@server_1 conf.d]# systemctl restart firewalld
[root@server_1 conf.d]# firewall-cmd --get-default-zone

public

添加富规则拒绝server2上br0网桥的流量
[root@server_1 conf.d]# firewall-cmd --per --zone=public --add-rich-rule 'rule family=ipv4 source address=192.168.19.202/32 reject'

success

查看配置
[root@server_1 conf.d]# firewall-cmd --list-all

public (default)
  interfaces:
  sources:
  services: dhcpv6-client ssh
  ports: 
  masquerade: no
  forward-ports:
  icmp-blocks:
  rich rules:
        rule family="ipv4" source address="192.168.19.202/32" reject

使用br0测试
[root@server_2 ~]# ping 192.168.19.101 -I br0

PING 192.168.19.101 (192.168.19.101) from 192.168.19.202 br0: 56(84) bytes of data.
From 192.168.19.101 icmp_seq=11 Destination Port Unreachable
From 192.168.19.101 icmp_seq=12 Destination Port Unreachable
From 192.168.19.101 icmp_seq=13 Destination Port Unreachable
From 192.168.19.101 icmp_seq=14 Destination Port Unreachable
From 192.168.19.101 icmp_seq=15 Destination Port Unreachable
^C
--- 192.168.19.101 ping statistics ---
15 packets transmitted, 0 received, +5 errors, 100% packet loss, time 14004ms

使用默认网卡测试
[root@server_2 ~]# ping 192.168.19.101 -I eno16777736

PING 192.168.19.101 (192.168.19.101) from 192.168.19.201 eno16777736: 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.19.101: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.405 ms
64 bytes from 192.168.19.101: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.417 ms
64 bytes from 192.168.19.101: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.483 ms
64 bytes from 192.168.19.101: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.511 ms
^C
--- 192.168.19.101 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3001ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.405/0.454/0.511/0.044 ms

结果正确

要求2：允许server2访问80/tcp的web服务

未添加富规则之前
server1查看配置
[root@server_1 ~]# firewall-cmd --list-all

public (default)
  interfaces:
  sources:
  services: dhcpv6-client nfs samba ssh
  ports:  3260/tcp 
  masquerade: no
  forward-ports:
  icmp-blocks:
  rich rules:

server2测试
[root@server_2 ~]# curl 192.168.19.101

curl: (7) Failed connect to 192.168.19.101:80; No route to host

server1添加富规则
[root@server_1 ~]# firewall-cmd --add-rich-rule 'rule family=ipv4 source address=192.168.19.201/32 destination address=192.168.19.101/32 port port=80 protocol=tcp accept' --per

success

重新加载
[root@server_1 ~]# firewall-cmd --reload
重新查看配置
[root@server_1 ~]# firewall-cmd --list-all

public (default)
  interfaces:
  sources:
  services: dhcpv6-client nfs samba ssh
  ports: 3260/tcp 
  masquerade: no
  forward-ports:
  icmp-blocks:
  rich rules:
        rule family="ipv4" source address="192.168.19.201/32" destination address="192.168.19.101/32" port port="80" protocol="tcp" accept

server2测试
[root@server_2 ~]# curl 192.168.19.101

this is http test!

结果正确

要求3：记录http访问日志

3s记录一次
[root@server_1 conf.d]# firewall-cmd --per --add-rich-rule 'rule family=ipv4 source address=192.168.19.0/24 service name="http" log level=notice prefix="NEW HTTP" limit value="3/s" accept'
server2上测试
[root@server_2 ~]# curl 192.168.19.101
同时在server1上查看
[root@server_1 conf.d]# tail -f /var/log/messages

May 18 23:31:59 server_1 kernel: NEW HTTPIN=eno16777736 OUT= MAC=00:0c:29:1c:2a:5b:00:0c:29:36:ce:06:08:00 SRC=192.168.19.201 DST=192.168.19.101 LEN=60 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=25688 DF PROTO=TCP SPT=59424 DPT=80 WINDOW=29200 RES=0x00 SYN URGP=0

要求4：伪装和端口转发

server1设置server2的ssh连接443端口转发为本地22端口
[root@server_1 conf.d]# firewall-cmd --per --add-rich-rule 'rule family="ipv4" source address="192.168.19.201/32" forward-port port="443" protocol="tcp" to-port="22"'

success

server2上测试
[root@server_2 ~]# ssh 192.168.19.101 -p 443

The authenticity of host '192.168.19.101 (192.168.19.101)' can't be established.
ECDSA key fingerprint is a2:4e:3e:3e:d5:8c:c4:23:3b:67:dd:3c:44:0f:dd:d7.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no)?

结果正确

网络端口的selinux标记

要求：在server2上使用8388端口访问server1的web服务
修改配置文件
[root@server_1 conf.d]# vim vhost.conf

LISTEN 8388
<VirtualHost 192.168.19.101:8388>
DocumentRoot /www/8388
ServerName 192.168.19.101
ServerAdmin root@localhost
</VirtualHost>

创建对应目录
[root@server_1 conf.d]# mkdir /www/8388
写入内容
[root@server_1 conf.d]# echo this is port 8388 test! > /www/8388/index.html
由于之前已对/www目录打过selinux标签，所以这里只需要restore
[root@server_1 conf.d]# restorecon -vvFR /www/

restorecon reset /www/8388 context unconfined_u:object_r:httpd_sys_content_t:s0->system_u:object_r:httpd_sys_content_t:s0
restorecon reset /www/8388/index.html context unconfined_u:object_r:httpd_sys_content_t:s0->system_u:object_r:httpd_sys_content_t:s0

同时也要对端口打标签
[root@server_1 conf.d]# semanage port -a -t http_port_t -p tcp 8388
最后重启http服务
[root@server_1 conf.d]# systemctl restart httpd
防火墙放行8388端口
[root@server_1 conf.d]# firewall-cmd --add-port=8388/tcp --per

success

重新加载
[root@server_1 conf.d]# firewall-cmd --reload
server2上测试
[root@server_2 ~]# curl 192.168.19.101:8388

this is port 8388 test!

结果正确

五、TCP Wrappers

• TCP Wrappers主要是分析谁对某程序进行访问，然后通过规则去分析该服务器程序谁能够连接、谁不能连接。由于主要是通过分析服务器程序来管理，因此与启动的端口无关，只与程序的名称有关。例如，你通过linux内建的TCP wrappers限制FTP，实际上只需要针对FTP的软件名称vsftpd，并对其限制即可，之后不管你的FTP启动在哪个端口，都会被该规则管理。
• TCP wrappers通过客户端想要链接的程序文件名，然后分析客户端的ip，看看是否需要放行。
• TCP Wrappers通过/etc/hosts.allow和/etc/hosts.deny这两个文件来管理一个类似防火墙的机制，但并非所有的软件都可以通过这两个文件来管理，只有下面的软件才能够通过这两个文件来管理防火墙规则，分别是：

1. 由super daemon（xinetd）所管理的服务；
2. 支持libwrap.so模块的服务。
   查询某个服务是否有该模块：

[root@server ~]# ldd `which sshd` | grep libwrap
        libwrap.so.0 => /lib64/libwrap.so.0 (0x00007f0fc5f81000)

• 当有请求到达本机时，/etc/hosts.allow和/etc/hosts.deny这两个文件的优先顺序如下：
  1、先以/etc/hosts.allow进行优先对比，该规则符合就予以放行；
  2、再以/etc/hosts.deny比对，若符合就抵挡；
  3、若不在这两个文件内，即规则都不符合，最终予以放行。
• /etc/hosts.allow和/etc/hosts.deny文件设置格式：

服务列表：	主机列表：	选项
支持的服务名，例如vsftpd，sshd等；	单一主机或网段或域名等	控制的动作，allow接受连接请求，deny拒绝连接请求。

常用的主机列表参数如下：

客户端类型	示例	满足示例的客户端列表
单一主机	192.168.10.10	IP地址为192.168.10.10的主机
指定网段	192.168.10.	IP段为192.168.10.0/24的主机
指定网段	192.168.10.0/255.255.255.0	IP段为192.168.10.0/24的主机
指定DNS后缀	.haha.com	所有DNS后缀为.haha.com的主机
指定主机名称	www.haha.com	主机名称为www.haha.com的主机
指定所有客户端	ALL	所有主机全部包括在内

例一：拒绝客户端192.168.19.201连接ssh
服务端：

[root@server ~]# vim /etc/hosts.deny
sshd:192.168.19.201

客户端：

[root@client ~]# ssh root@192.168.19.101	//服务端修改之前
root@192.168.19.101's password:
Last login: Sat Dec 21 14:47:17 2019 from 192.168.19.201
[root@client ~]# ssh root@192.168.19.101	//服务端修改之后
ssh_exchange_identification: read: Connection reset by peer

上述配置不变，现在在hosts.allow中添加允许192.168.19.201连接ssh

[root@server ~]# vim /etc/hosts.allow
sshd:192.168.19.201

[root@client ~]# ssh root@192.168.19.101
root@192.168.19.101's password:
Last login: Sat Dec 21 15:27:26 2019 from 192.168.19.201

可以看到，客户端又可以连接ssh了，说明是按照文件顺序匹配的
例二：拒绝192.168.19.0/24网段访问本机的http服务
服务端：

[root@server ~]# ldd `which httpd` | grep libwrap

httpd并不支持
例三：拒绝192.168.19.0/24网段的主机连接ssh
服务端：

[root@server ~]# vim /etc/hosts.allow
sshd:192.168.19.:deny

客户端：

[root@client ~]# ssh root@192.168.19.101
ssh_exchange_identification: read: Connection reset by peer

注：这里服务端修改的是hosts.allow文件，但是动作设置的是deny
说明只是按照文件顺序匹配主机列表，即先匹配hosts.allow文件，然后匹配hosts.deny文件，但匹配时具体还要看控制的动作。