Linux防火墙入门:基本观念

以下介绍防火墙入门时，所需要的一些基本观念。

　　TCP/IP

　　Figure 2. TCP/IP 四层架构

　　

　　封包过滤

　　所谓封包过滤，是一种小软件，它藉以检查 IP 封包的表头，来决定该封包的命运(接受/转向/丢弃/拒绝)。在 Linux 中，封包过滤的功能，已整合进入 Linux 核心(kernel)之中。

　　如何得知核心目前是有支持封包过滤功能呢?

　　查看此? /proc/net/ip_fwchains 是否存在便知(适用 Linux kernel 2.1.x~2.x)。

　　若此?不存在，则核心必须重新制作，打开封包过滤选项，重新编译安装之。

　　IP 封包，如下图所示：

　　Figure 3. IP 封包

　　

　　Figure 4. TCP 封包

　　

　　封包过滤程序，即根据 IP 封包的表头中的来源IP、目的IP、封包型态、取自TCP/UPD表头的 port 及其它一些旗标信息，来决定此封包最后的命运。

　　至目前为止，Linux 核心封包过滤已发展到了易做图：

　　第 1 代 : Linux 1.x 移植自 BSD 的 ipfw第 2 代 : Linux 2.0 ipfwadm第 3 代 : Linux 2.1~2.x ipchains第 4 代 : Linux 2.4~ iptables

　　服务信道 (Service Ports)

　　所谓服务信道(port)是指：主机中应用程序对外服务的管道。

　　port 的范围从 0 到 65535。1~1023 保留给系统专用，仅有 root 权限者才能使用，称之为：privileged ports (特权信道)。1024 ~ 65535 则称为 unprivileged ports (非特权信道)。

　　非特权信道有二种用途：

　　?开放给系统中其它应用服务程序使用，如 mysql 用 3306, X11 用 6000。

　　?当使用 client 端程序(如 ssh)，连接到其它 server 主机的服务时(如 ssh server)，系统会在 1024 ~ 65535 中，随机抽出一个未被占用的 port，指定给 client 联机端，来当作 client 端这边的通讯 port，此时 client端的IP、port 以及 server端的IP、port，四者形成联机时唯一的连结识别，当双方完成联机所需的沟通时，我们说：client 端和 server 端的联机，已经建立(ESTABLISHED)。(我们称这四者形成一组 socket pair。)

　　如下图所示：

　　Figure 5. client 和 server 联机图 (1)

　　

　　Figure 6. client 和 server 联机图 (2)

　　

　　常见的服务信道

　　Table 1. port list

　　

　　IANA : port 的完整定义

　　IANA port numbers

　　封包的种类

　　有三种 IP 封包，我们称之为 IP 网络讯息。这三种封包，正是封包过滤型防火墙所要专注的对象。它们各有不同的特性，如下所示：

　　?ICMP (network layer / IP control / status messages)

　　?UDP (request / response)

　　?TCP (syn, syn/ack, ack 三向交握)

　　其过程，如下图所示。

　　Figure 7. ICMP ping and pong

　　

　　Figure 8. UDP request/response

　　

　　Figure 9. TCP 三向交握

　　

　　私有 IP 空间

　　RFC 1918 里规定了三段范围的 IP，供私有网络(private network)实验用途使用，在公开的网络上它们不会被路由，正因为这种特性，因此极适合拿它们当作内部网络的 IP，从而达到保护内部网络的目的。列出如下：

　　?Class A : 10.0.0.0/8 (整个 10.0.0.0 的 A Class 的 IP，约 1 千 6 百多万个可用 IP

　　?Class B : 172.16.0.0/12 (共 16 个 B Class 的 IP，由 172.16.0.0 ~ 172.31.0.0，约一百万个可用 IP)

　　?Class C : 192.168.0.0/16 (共有 255 个 C Class 的 IP，即：192.168.1.0 ~ 192.168.255.0，约 65000 个可用 IP

　　NAT

　　何谓 NAT ?

　　NAT 的 Network Address Translation 的简称，简单来说，它是一种转换地址的技术，经常运用在防火墙的建置上，使得内部的私有 IP，转换成公开的 IP，而能和外界沟通。

　　IDS

　　何谓 IDS ?

　　IDS 是 Intrusion detection system 的简称(入侵侦测系统)，它是一种监测封包进出、比对入侵型态、预防入侵攻击，并能适时提出警告的防御系统。

　　OLS3 推荐的 IDS 是 Snort，不输商用专业级的入侵侦测系统。

　　Figure 10. 可爱的 Snort

　　

　　DMZ

　　何谓 DMZ ?

　　DMZ 是 De-militarized zone 的简称(非军事区)，它是内部网络(军事区)和外部网络之间的一小段网络，该区可受 IDS 的侦测保护，亦可受防火墙的监控，或受其它安全机制的检测，有一点接近公开的网段，但却可以受到整个防火墙系统的保护。

　　封包过滤预设政策(Default Packet-Filtering Policy)

　　有二种预设的政策，设定防火墙时，要选择使用那一种。

　　1.丢弃所有，欲放行，需用设定将它打开。(deny-everything policy)

　　2.接受所有，欲丢弃，需用设定将它关闭。(accept-everything policy)

　　第一种比第二种安全，在设定上比较单纯。但第二种，比较容易使用，唯较容易忽略了某些考量。