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[Linux入门] Linux 防火墙技术入门：从 iptables 到 nftables

news 2025/8/2 15:18:00

一、防火墙基础：netfilter 与 iptables 的关系

1️⃣什么是 netfilter？

2️⃣什么是 iptables？

二、iptables 核心：五链四表与规则体系

1️⃣什么是 “链”（Chain）？

2️⃣ 什么是 “表”（Table）？

3️⃣规则与动作：数据包的 “处理指令”

常用动作（Target）：

三、iptables 数据包匹配流程：数据是如何 “闯关” 的？

1️⃣表的处理顺序

2️⃣链的处理顺序：按数据包流向区分

3️⃣链内规则的匹配逻辑

四、新一代防火墙：nftables 的崛起

1️⃣nftables 的核心优势

2️⃣支持 nftables 的 Linux 发行版

3️⃣基本操作命令

五、总结：学习路径与应用建议

对于 Linux 初学者来说，防火墙是保障系统网络安全的核心工具。无论是限制非法访问、管理端口权限，还是实现内外网通信，都离不开防火墙技术。

一、防火墙基础：netfilter 与 iptables 的关系

在学习具体工具前，我们需要先理清两个核心概念：netfilter和iptables，这是理解 Linux 防火墙的基础。

1️⃣什么是 netfilter？

netfilter 是 Linux 内核中的 “安全框架”，属于内核空间（Kernel Space）。它就像系统内部的 “交通指挥中心”，在网络数据包经过协议栈的关键位置（称为 “钩子点”）注册了处理函数，负责抓取数据包、匹配规则并执行处理动作（如允许、拒绝）。

简单说，netfilter 是 “真正干活的”，它具备三大核心功能：

网络地址转换（NAT）：修改数据包的源 / 目的 IP 或端口；
数据包内容修改：如调整 TTL（生存周期）、TOS（服务类型）；
数据包过滤：决定是否允许数据包通过。

2️⃣什么是 iptables？

iptables 并非真正的防火墙，而是一个位于用户空间的命令行工具。它的作用是 “翻译” 管理员的配置（规则），并将这些规则传递给内核中的 netfilter 框架。

打个比方：如果 netfilter 是 “工厂生产线”，iptables 就是 “操作面板”—— 管理员通过 iptables 设置规则，netfilter 则按照规则处理数据包。

iptables 的核心功能是：

控制进出系统的数据包流向（过滤）；
实现网络地址转换（NAT）；
自定义安全策略，增强系统安全性。

二、iptables 核心：五链四表与规则体系

iptables 的规则管理依赖 “表” 和 “链” 的分层结构，这是它的核心设计。理解 “五链四表”，就能掌握 iptables 的大半逻辑。

1️⃣什么是 “链”（Chain）？

链是规则的 “容器”，相当于数据包经过的 “关卡”。Linux 内核预设了 5 条链，分别对应数据包在网络流程中的 5 个关键节点：

链名称	作用场景	核心功能
INPUT	数据包目标是防火墙本机（入站）	控制哪些数据包能进入本机（如限制 SSH 访问），管理ICMP数据包（如ping请求）
OUTPUT	数据包由防火墙本机发出（出站）	控制本机能发送哪些数据包（如禁止访问特定 IP）
FORWARD	数据包需要经防火墙转发到其他地址	管理内网到外网、或不同网段间的转发（如端口映射），允许转发来自特定源IP地址的TCP端口80（HTTP）的数据包
PREROUTING	数据包进入系统后，路由选择前	主要用于目标地址转换（DNAT，如外部访问内网服务），将数据包的目标地址从公网地址转换为私有地址，用于实现NAT网关功能
POSTROUTING	数据包经过路由选择后，发送到网络接口前	主要用于源地址转换（SNAT，如内网共享公网 IP 上网），将内部私有IP地址转换为公网IP地址，实现内部网络访问互联网的功能

2️⃣ 什么是 “表”（Table）？

表是 “功能相同的规则集合”，相当于给规则 “分类归档”。iptables 预设了 4 种表，每种表对应特定功能：

表名称	功能描述	包含的链	内核模块
filter	最常用，负责数据包过滤（允许 / 拒绝）	INPUT、OUTPUT、FORWARD	iptable_filter
nat	实现网络地址转换（NAT）	PREROUTING、POSTROUTING、OUTPUT	iptable_nat
mangle	修改数据包属性（如 TTL、标记）	所有 5 条链（INPUT、OUTPUT、FORWARD、PREROUTING、POSTROUTING）	iptable_mangle
raw	关闭连接追踪（提高性能）	PREROUTING、OUTPUT	iptable_raw

3️⃣规则与动作：数据包的 “处理指令”

规则是管理员定义的 “条件 + 动作”：当数据包满足条件（如源 IP、端口、协议）时，执行预设动作。

常用动作（Target）：

ACCEPT：允许数据包通过，继续后续流程；
DROP：直接丢弃数据包，不回复（客户端会等待超时）；
REJECT：拒绝数据包，并向客户端发送 “拒绝响应”；
SNAT：修改源 IP（如内网 IP→公网 IP，解决多设备共享上网）；
DNAT：修改目标 IP（如公网 IP→内网服务器 IP，实现外部访问内网服务）；
MASQUERADE：SNAT 的特殊形式，适用于公网 IP 动态变化的场景（如拨号上网）；
LOG：将数据包信息记录到/var/log/messages，不中断后续规则匹配。

注意：除 LOG 外，其他动作匹配后会 “停止后续规则检查”，因此规则顺序极其重要（先严格后宽松）。

三、iptables 数据包匹配流程：数据是如何 “闯关” 的？

数据包进入系统后，会按固定顺序经过表和链的检查，这个流程是理解 iptables 的关键。

1️⃣表的处理顺序

当数据包到达时，表的检查顺序固定为：
raw表 → mangle表 → nat表 → filter表

2️⃣链的处理顺序：按数据包流向区分

根据数据包的 “去向”（入站、出站、转发），链的检查顺序不同：

入站数据（目标是本机）：
PREROUTING链（raw→mangle→nat） → 路由选择 → INPUT链（mangle→filter） → 本机应用
出站数据（本机发出）：
本机应用 → OUTPUT链（raw→mangle→nat→filter） → 路由选择 → POSTROUTING链（mangle→nat）
转发数据（经本机转发）：
PREROUTING链（raw→mangle→nat） → 路由选择 → FORWARD链（mangle→filter） → POSTROUTING链（mangle→nat）

3️⃣链内规则的匹配逻辑

每条链中的规则按 “从上到下” 顺序检查：

一旦匹配到规则（除 LOG 外），立即执行动作并停止检查后续规则；
若所有规则都不匹配，则按链的 “默认策略” 处理（通常是 ACCEPT 或 DROP）。

四、新一代防火墙：nftables 的崛起

iptables 虽然经典，但存在一些局限：规则管理复杂、IPv4/IPv6 需分开配置、大规模规则下性能下降等。为此，Linux 推出了新一代工具 ——nftables。

1️⃣nftables 的核心优势

nftables 是内核中的新框架，目标是替代 iptables、ip6tables 等分散工具，它的改进主要体现在：

统一管理：一个nft命令即可处理 IPv4、IPv6、ARP、网桥等所有类型的数据包，告别工具混乱；
更灵活的表与链：表需指定 “地址族”（如 ip、ip6、inet 同时支持 IPv4/IPv6），链需指定 “类型”（filter/nat）和 “钩子点”（如 prerouting），并可自定义优先级；
简洁语法：规则更接近自然语言，例如 “允许来自 192.168.1.0/24 的 SSH 访问” 可直接表达；
高级数据结构：内置集合（Sets）、映射（Maps）等，支持高效匹配大量 IP / 端口（无需依赖外部工具）；
事务性操作：规则修改要么全成功，要么全回滚，避免中间状态不一致。

2️⃣支持 nftables 的 Linux 发行版

nftables 自 Linux 3.13 内核引入，目前主流发行版已广泛支持：

Ubuntu 20.04+、Debian 9 + 默认支持；
Fedora 22+、Arch Linux 默认支持；
CentOS 8/RHEL 8 + 默认通过 firewalld 基于 nftables 运行。

3️⃣基本操作命令

查看内核版本：uname -r（确认是否支持 nftables）；
查看 nftables 服务状态：systemctl status nftables；
切换 iptables 到 nftables 模式（部分系统）：sudo update-alternatives --set iptables /usr/sbin/iptables-nft。