一、iptables的原理
iptables实际上是定义防火墙规则的工具，真正对数据报文处理的是内核中的netfilter模块。netfilter对报文的处理方式一般有：过滤，地址转换，连接追踪。
1、常用的数据报文格式的解释
防火墙实际上是对进出本机的各种报文进行控制，所以了解常见报文的结构（格式）可以精确的控制报文。
1）IP报文的格式
ip报文的结构如下图：
在这里与防火墙关系最大的是源地址、目标地址、协议。源地址指明报文的来源，目标地址说明报文的去处，协议指明传输层所使用的协议。
补充：
ip报文在互联网中传输的时候，要经过各种各样的网络设备，但是这些网络设备的MTU(一般为1500字节)，所以ip报文在传输过程中需要进行分段，每段都有一个分段标识。在目标地址的主机接收到，这些报文后，需要进行组装，此时就需要靠段偏移来实现。有时候，在网络中可能会形成回环现象，为了避免诸如此类现象的发生，TTL（time-to-live）帮我们解决这个问题，ip报文每经过一个网络设备，其值会减少1。如果值为0，我们就认为网络不可达。
2）TCP报文的格式
这里我们使常关注的是：
源地址端口：源地址进程的端口号
目标地址端口：目标地址进程对应的端口号
FIN: 结束标识符，tcp断开连接时，此标志位为1
SYN: 请求标志符，客户端发起请求时，用于标识三次握手
ACK: 序列确认号，建立连接后，此标志位是1。ACK=0,FIN=1通常用来确定是第一次”握手”
补充:
RST：重置标识，重新建立连接的时候会用到
PSH: 此标志位为1时，表明在接受端不缓冲，直接处理
URG: 来说明紧急指针是否有效
窗口大小：目的告诉接收方在未收到“我”的确认时，接收方可以允许发送的数据的最大字节数
2、netfilter的原理
原理如下图所示：
Netfilte在内核中使用5个钩子（Hook）函数来实现，对应netfilter的5个链，它们分别是PREROUTING,INPUT,FORWARD,OUTPUT,POSTROUTING。对报文做出的动作有4张表raw,mangle,nat,filter来实现。
1）每个表的作用
raw:目标是关闭nat表的连接追踪功能；
mangle:自定义功能。
nat:实现地址转换（SNAT,DNAT）,启用连接追踪（connection_track）
filter: 实现数据包的过滤功能
2）每个链（chain）或钩子的意义
PREROUTING：路由前，数据包最先到达的链
INPUT：到达本机内部的报文必经之路
FORWARD：由本机转发的报文必经之路
OUTPUT：由本机发出的报文的必经之路
POSTROUTING：路由后，报文出本机的最后一个链
3）表和链的对应关系
filter: INPUT, FORWARD, OUTPUT
nat: PREROUTING（DNAT），POSTROUTING（SNAT），OUTPUT（SNAT）
mangle: PREROUTING, INPUT, FORWARD, OUTPUT, POSTROUTING
raw: PREROUTING, OUTPUT
4）表的优先级
优先级从高到底的是：raw,mangle,nat,filter
5）数据报文流程：
跟本机内部进程通信：
-
进入：PREROUTING, INPUT
-
出去：OUTPUT, POSTROUTING
由本机转发：
-
PREROUTING, FORWARD, POSTROUTING
二、iptables工具的使用
启动脚本：/etc/init.d/iptables {start|stop|restart|save}
save是将写好的规则保存到/etc/sysconfig/iptables，下次启动时会去读取此文件中的规则。也可使用iptables-save重定向到某个文件中，下次可以使用iptables-restore命令来导入规则。
1、iptables命令的选项说明
基本语法：
iptables [-t TABLE] COMMAND CHAIN [RULE] [-j TARGET]
| 选项 | 意义 |
| -t | 指明处理的表名，默认是filter |
| -A|-D|-I|R | 增加、删除、插入、替换匹配的规则，后面是对应要处理的链名 |
| -F | 刷新规则库 |
| -Z | 清空计数器 |
| -N|-X|-E | 自己 创建、删除、重命名一个链 |
| -P | 设置默认策略，经常用来设置黑名单、白名单 |
| -L | 列出对应表的防火墙规则,可以使用以下子选项 -n 以数字形式显示ip地址和端口号 -v -vv -vvv 显示信息的详细程度 -x 精确显示匹配到的包数和包的字节数 --line-numbers 列出每个规则的序列号 --modprobe=command 可以通过这个加载必要的模块 |
匹配条件的说明：
说明，以下每个选项前面都可以加 ！ 来取反
1）通用的匹配条件
| -s | 指明报文的源地址 |
| -d | 指明报文的目的地址 |
| -p | 指明报文的协议 |
| -i | 指明报文的进入的网卡，与INPUT链一起使用 |
| -o | 指明报文出去的网卡，与OUTPUT一起使用 |
2）扩展匹配
扩展匹配有隐式扩展和显式扩展，隐式扩展是 -p 指定协议的补充说明，显式扩展是用 -m 来指定特定的其他扩展选项。
常见的隐式扩展如下：
tcp协议的扩展选项:
| --sport | 指定源端口，udp协议也同样适用 |
| --dport | 指定目标端口，udp协议也同样适用 |
| --tcp-flags | 指明tcp报文中的状态时，格式：--tcp-flags mask(要检查的状态值) comp（为1的状态值） 可以设置的状态值有SYN ACK FIN RST URG PSH ,ALL表示所有的状态，NONE表示所有没有设定 例如：--tcp-flags ALL ALL 检查所有状态都为1 --tcp-flags ALL NONE 检查所有状态都为0 |
| --syn | 只检查SYN状态标志位为1 |
icmp协议的常见扩展：
icmp-type:icmp报文的类型，常见的有0和8，0代表响应报文，8代表请求报文。
常见的显式扩展如下：
iprange:指明ip范围的
| --src-range | 指明源地址的范围 用法：--src-range from[-to] 例如：--src-range 192.168.1.1-192.168.1.24 |
| --dst-range | 指明目标地址的范围，用法同--src-range相同 |
multiport:指明多端口,只能用于tcp和udp协议
| --sports | 指明多个源端口 例如：--sports 21,22,80,53 |
| --dports | 指明多个目标端口 |
| --ports | 指明多个端口，这些端口包括源端口和目标端口 |
connlimit:限定连接的并发数
| --connlimit-above | 同一客户端的连接并发数 |
| --connlimit-msak | 指明客户端的有掩码位数（prefix length） |
limit:限制传输速率的
| --limit-rate | 限制传输速率的的 用法：--limit rate[/second|/minute|/hour|/day] |
| --limit-brust | brust是令牌桶，里面存放的是令牌的个数。简单的来说，客户端只用得带令牌才可以传输数据，此令牌数会累加 |
string:过滤字符串的
| --algo | 指明匹配字符串的加密类型 kmp和bm(根据人名命名的) |
| --string | 指明匹配的字符串 |
| --hex-string | 匹配的字符串使用十六进制形式给出 |
| --from | 指明匹配字符串的开始处，默认是0 |
| --to | 指明匹配字符串的结束处，默认是65535 |
time:限定时间和日期
| --datestart | 起始日期，格式：YYYY[-MM[-DD[Thh[:mm[:ss]]]]] |
| --datestop | 截止日期，格式同上 |
| --timestart | 起始时间，格式是：hh:mm[:ss] |
| --timestop | 截止时间，格式同上 |
| --weekdays | 指定星期数：Mon, Tue, Wed, Thu, Fri, Sat,Sun 也可以使用1-7 |
| --monthdays day | 指明一个月中的特定天数，1-31都可以使用 |
state:指明连接的状态
| --state | 指明连接状态，状态有： NEW：新建立的连接 ESTABLISHED: 已建立的连接 RELATED: 关联的连接 INVILID:表示无效的状态 |
recent: 阻挡大量的请求，例如可以防止DOS的攻击
在内核里面维护了地址列表，这个列表可以通过--set, --rcheck, --update and --remove四种方法来修改列表。--set, --rcheck, --update and --remove 是相互排斥的，不可同时使用。recent模块个规则有返回值（布尔值），为真会执行 -j 指定的动作。
| --set | 将地址添加到地址列表中，包含地址的时间戳 |
| --name | 指定地址列表的名字，默认是DEFAULT |
| --rsource --rdest | 指明当前的规则是应用到数据包的源地址还是目标地址，默认是源地址 |
| --rcheck | 检查地址是否在地址列表中 |
| --remove | 删除地址列表中的 |
| --update | 和rcheck作用一样，但他会刷新时间戳 |
| --hitcount | 指定时间内的命中数（在地址列表中匹配的次数） 必须与-rcheck和--update同时使用 |
| --seconds | 用法：--seconds n 限制数据包里的地址记录到地址列表里的时间要小于n 必须与-rcheck和--update同时使用 |
layre7:从应用层来协议来控制，不过CentOS6.5的内核不支持，此时我们需要向内核打补丁，这一块会在下面详细的介绍。
目标：
一般有-j选项指定，常见的有：
DROP,ACCEPT,REJECT,DNAT,SNAT,MASQUERADE,RETRUN,MARK,LOG
-
DROP,ACCEPT,REJECT常用与过滤数据包
-
DNAT，SNAT,MASQUERADE用在地址转换的模块
DNAT常与--to-destination一起使用,指明目标地址转换的地址
SNAT常与--to-source一起使用，指明目标地址转换的地址，但有时这个地址是动态获取的，所以就要借助于MASQUERADE来动态指明要转换的地址
-
RETRUN：是跳转，通常用在自定义的链上,在自义链中无法匹配报文时，将其返回主链
-
LOG:是定义日志功能的
常见的选项有 --log-prefix （用于在日志信息中标注信息） --log-level（用于指明日志的级别）
2、iptables示例
示例一：
INPUT和OUTPUT默认策略为DROP，要求：
1、限制本地主机的web服务器在周一不允许访问；新请求的速率不能超过100个每秒；web服务器包含了admin字符串的页面不允许访问；web服务器仅允许响应报文离开本机；
2、在工作时间，即周一到周五的8:30-18:00，开放本机的ftp服务给172.168.1.0 网络中的主机访问；数据下载请求的次数每分钟不得超过5个；
3、开放本机的ssh服务给192.168.1.1-192.168.1.100中主机，新请求建立的速率一分钟不得超过2个；仅允许响应报文通过其服务端口离开本机；
4、拒绝TCP标志位全部为1及全部为0的报文访问本机；
5、允许本机ping别的主机；但不开放别的主机ping本机；
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# 设置防火墙规则机器的ip地址是192.168.1.99
iptables -A INPUT -p tcp --dport 80 -m
time
! --weekdays Mon -m string \
--algo kmp ! --string
"admin"
-m limit --limit 100
/second
-j ACCEPT
# ftp运行依赖于nf_conntrack_ftp 模块，所以需要加载此模块。
#在CerntOS中也可以编辑/etc/sysconfig/iptables-config配置文件中的IPTABLES_MODULES选项修改
iptables -A INPUT -p tcp --dport 21 -m
time
--weekdays 1,2,3,4,5 --start-
time
08:30 \
--stop-
time
18:00 -m limit --climit-rate 5
/minute
\
--modprobe=
"modprobe nf_conntrack_ftp"
-j ACCEPT
iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -m iprange \
--src-range 192.168.1.1-192.168.10.100 -m limit --limit-rate 2
/minute
-j ACCEPT
iptables -A INPUT -p tcp --tcp-flags ALL ALL -j DROP
iptables -A INPUT -p tcp --tcp-flags ALL NONE -j DROP
# 把这条规则放入到INPUT链的第一条，对于已建立的连接直接放行，提高效率。
# RELATED是相关联的状态。例如ftp的被动连接
iptables -I INPUT 1 -m state --state ESTABLISED,RELATED -j ACCEPT
iptables -A OUTPUT -s 192.168.1.99 -p icmp --icmp-
type
8 -j ACCEPT
iptables -P INPUT DROP
iptables -P OUTPUT DROP
# 对于各种响应报文，只要是能进入的数据包，并且是已建立或者相关联的连接都予以放行
iptables -I OUTPUT 1 -m state --state ESTABLISED,RELATED -j ACCEPT
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另一种设置的方法:(使用自定义链)
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iptables -N httpd_in
iptables -A httpd_in -m
time
! --weekdays Mon -m string --algo kmp \
! --string
"admin"
-m limit --limit 100
/second
-j ACCEPT
iptables -A httpd_in -j RETURN
iptables -N ftp_in
iptables -A INPUT -m
time
--weekdays 1,2,3,4,5 --start-
time
08:30 \
--stop-
time
18:00 -m limit --climit-rate 5
/minute
\
--modprobe=
"modprobe nf_conntrack_ftp"
-j ACCEPT
iptables -A ftp_in -j RETURN
iptables -N ssh_in
iptables -A ssh_in -m iprange --src-range 192.168.1.1-192.168.10.100 \
-m limit --limit-rate 2
/minute
-j ACCEPT
iptables -A ftp_in -j RETURN
iptables -A INPUT -p tcp --dport 80 -d 192.168.1.99 -j httpd_in
iptables -A INPUT -p tcp --dport 21 -d 192.168.1.99 -j ftp_in
iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -d 192.168.1.99 -j ssh_in
iptables -A INPUT -d 192.168.1.99 -p icmp --icmp-
type
8 -j DROP
iptables -A INPUT -p tcp --tcp-flags ALL ALL -j DROP
iptables -A INPUT -p tcp --tcp-flags ALL NONE. -j DROP
iptables -I INPUT -m state ESTABLISHED,RELEATED -j ACCEPT
iptables -P INPUT DROP
iptables -P OUTPUT DROP
iptables -I OUTPUT 1 -m state --state ESTABLISED,RELATED -j ACCEPT
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示例二、FORWARD示例
情形如下：172.16.10.22通过192.168.1.99这台主机作为转发访问192.168.1.77的资源。
前提：192.168.1.99主机必须打开路由转发功能，即内核参数net.ipv4.ip_forward=1
防火墙规则如下：
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# 设置转发策略，放行请求和响应的报文，但是每次这样转发效率就不是很高了
## iptables -A FORWARD -d 192.168.1.77 -p tcp --dport 80 -j ACCEPT
iptables -A FORWARD -s 192.168.1.77 -p tcp --sport 80 -j ACCEPT
iptables -P FOREARD DROP
# 优化策略如下，实现状态匹配。但此种模式，要开启连接追踪的功能，很大程度上会消耗防火墙资源
iptables -I FORWARD 1 ESTABLISHED -j ACCEPT
iptables -A FORWARD -s 192.168.1.77 -p tcp --sport 80 -m state --state NEW -j ACCEPT
iptables -P FOREARD DROP
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示例三、NAT表的示例
NAT实现网络地址转换，早期是为了安全角度设置的，现在也可以使用节约ip资源，实现内网共享地址上网。常见的地址转换有：SNAT 源地址转换,DANT 目的地址转换，PNAT 端口转换（通常原DNAT有关)，FNAT （在虚拟局域网中会用到）源地址和目标地址转换。
SNAT:在内网报文离开网络防火墙之前，做源地址转换。在外网接收到报文请求后，会先将报文发送到网络防火墙处，网络防火墙出会进行目标地址转换，转换到请求的内网主机。但是，这一步骤是由网络防火墙中自己维护的地址映射表来完成的，不需要我们参与。
前提：（在网络防火墙处）
有路由功能：net.ipv4.ip_forward=1
FORWARD默认策略是DROP
在网络防火墙处配置策略：
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iptables -I FORWARD 1 -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT
iptables -A FORWARD -s 192.168.1.77 -p tcp --dport 80 -m state \
--state NEW -j ACCEPT
# 如果SNAT时，地址是不确定的，可以使用MASQUERADE
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.1.77 -p tcp --sport 80 \
-j SNAT --to-
source
172.16.10.16
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DNAT:我想访问内网中的web服务，在么办？内网地址可是不能在公网上路由。所以，此时就需要DNAT转换，直接请求172.16.10.16(在这里模拟的是公网地址），由它转换给内网主机。
前提：（在网络防火墙处）
有路由功能：net.ipv4.ip_forward=1
FORWARD默认策略是DROP
在网络防火墙处配置策略：
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iptables -I FORWARD 1 -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT
iptables -A FORWARD -d 192.168.1.77 -p tcp --dport 80 -m state --state NEW -j ACCEPT
# 此时还可以做端口转换PNAT，真正的web服务是192.168.1.77:8080端口上
iptables -t nat -A PREROUTING -d 172.16.10.16 -p tcp --dport 80 -j SNAT \
--to-
source
192.168.1.77:8080
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示例四：利用iptables的recent模块来抵御DOS攻击
限制一分钟之内同一客户端的ip访问http协议请求最多10次
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# 设置每个IP的最大http并发请求
iptables -I INPUT -p tcp --dport 80 -m connlimit --connlimit-above 10 -j DROP
# 对于刚刚建立的请求时，记录到HTTP的地址列表中，在/proc/net/xt_recent/HTTP
iptables -A INPUT -p tcp --dport 80 -m state --state NEW -m recent --
set
--name HTTP
# 同一源地址在一分钟之内请求到达11次时，会对它进行LOG记录
iptables -A INPUT -p tcp --dport 80 -m state --state NEW -m recent --update \
--seconds 60 --hitcount 11 --name HHTP -j LOG --log-prefix
"HHTP Attach: "
# 同一源地址在一分钟之内请求到达11次时，会将其拒绝
iptables -A INPUT -p tcp --dport 80 -m state --state NEW -m recent --update \
--seconds 60 --hitcount 11 --name SSH -j DROP
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示例五、layer7模块的使用
layer7是可以识别应用层协议的模块，但是CentOS6.5的内核是不支持这个模块的，此时要对内核打补丁，重新编译内核。对iptables打补丁，支持layer7模块，重新编译iptables。
一、打补丁工具介绍
diff：
diff是Unix系统的一个很重要的工具程序。它用来比较两个文本文件的差异，是代码版本管理的核心工具之一。其用法非常简单：
# diff <变动前的文件> <变动后的文件>
patch：
尽管并没有指定patch和diff的关系，但通常patch都使用diff的结果来完成打补丁的工作，这和patch本身支持多种diff输出文件格式有很大关系。patch通过读入patch命令文件（可以从标准输入），对目标文件进行修改。通常先用diff命令比较新老版本，patch命令文件则采用diff的输出文件，从而保持原版本与新版本一致。
patch的标准格式为：
patch [options] [originalfile] [patchfile]
常使用的选项：
-p参数决定了是否使用读出的源文件名的前缀目录信息，不提供-p参数，则忽略所有目录信息，-p0（或者-p 0）表示使用全部的路径信息，-p1将忽略第一个"/"以前的目录，依此类推。如/usr/src/linux-2.4.15/Makefile这样的文件名，在提供-p3参数时将使用linux-2.4.15/Makefile作为所要patch的文件。
-R 相逆补丁，降级
二、向内核打补丁
下载real的源码格式的rpm,下载地址http://ftp.redhat.com/pub/redhat/linux/enterprise/6Server/en/os/SRPMS/
具体步骤：
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#1、获取并编译内核
useradd
mockbuild
rpm -ivh kernel-2.6.32-431.5.1.x86_64.el6.src.rpm
tar
-xf rpmbuild
/SOURCES/linux-2
.6.32-431.11.2.el6.
tar
.bz2 -C
/usr/src/cd
/usr/src
cd
/usr/src/
ln
-sv linux-2.6.32-431.11.2.el6 linux
#2、给内核打补丁
tar
xf netfilter-layer7-v2.23.
tar
.bz2 -C
/usr/src
cd
/usr/src/linux
patch -p1 < ..
/netfilter-layer7-v2
.23
/kernel-2
.6.32-layer7-2.23.patch
cp
/boot/config-
* .config
# 先确定安装 ncurses 包
make
menuconfig
按如下步骤启用layer7模块
Networking support → Networking Options →Network packet filtering framework\
→ Core Netfilter Configuration
<M> “layer7” match support
关闭内核签名功能：
Enable loadable modules support -> [ ] Module signature verification
Cryptographic API -> [ ] In-kernel signature checker
#3、编译并安装内核
make
make
modules_install
make
install
# 4、重启系统，启用新内核
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三、向iptables打补丁
具体步骤：
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# 1、获取iptables源码的rpm包
rpm -ivh
/root/iptables-1
.4.7-11.el6.src.rpm
tar
xf
/root/rpmbuild/SOURCES/iptables-1
.4.7.
tar
.bz2
# 2、向iptables打补丁
cd
/root/rpmbuild/SOURCES/iptables-1
.4.7
cp
/root/netfilter-layer7-v2
.23
/iptables-1
.4.3forward-
for
-kernel-2.6.20forward/* .
/extensions/
rm
-rf iptables-1.4.7.
tar
.bz2
tar
jcf iptables-1.4.7.
tar
.bz2 iptables-1.4.7/*
# 3、修改rpm包的spec文件的下面内容
# vim /root/rpmbuild/SPECS/iptables.spec
Release: 12%{?dist}
.
/configure
--
enable
-devel --
enable
-libipq --bindir=
/bin
--sbindir=
/sbin
--sysconfdir=
/etc
--libdir=/%{_lib} --libexecdir=/%{_lib} --mandir=%{_mandir} --includedir=
%{_includedir} --with-ksource=
/usr/src/linux
# 4、重新制作rpm包
rpmbuild -ba
/root/rpmbuild/SPECS/iptables
.spec
# 5、升级iptables源码包
rpm -Uvh
/root/rpmbuild/RPMS/x86_64/iptables-1
.4.7-12.el6.x86_64.rpm
/root/rpmbuild/RPMS/x86_64/iptables-ipv6-1
.4.7-12.el6.x86_64.rpm
# 6、确认iptables打补丁成功，成功后会出现libxt_layer7.so的模块
rpm -ql iptables |
grep
"layer"
/lib64/xtables/libxt_layer7
.so
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四、导入应用层协议特征码
具体步骤：
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tar
zxvf l7-protocols-2009-05-28.
tar
.gz
cd
l7-protocols-2009-05-28
make
install
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五、加载模块启用iptables的layer7模块
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# 1、加载内核模块
modprobe nf_conntrack
modprobe xt_layer7
# 2、修改内核参数，此参数需要装载nf_conntrack模块后方能生效。
net.netfilter.nf_conntrack_acct = 1
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至此，layer7模块就可以使用了。
用法如下：
iptables [specify table & chain] -m layer7 --l7proto [protocol name] -j [action]
例如：iptables -A FORWARD -m layer7 --l7proto qq -j REJECT # 在应用层放行qq协议的数据包
实验拓扑图：实现内网主机上网功能，但是不允许qq,xunlei协议的数据包。
前提：（在网络防火墙处）
有路由功能：net.ipv4.ip_forward=1
FORWARD默认策略是ACCEPT
在网络防火墙处配置策略：
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iptables -A FORWARD -m layer7 --l7proto qq,xunlei -j REJECT
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.1.77 -j SNAT --to-
source
172.16.10.16
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3、raw表
RAW表只使用在PREROUTING链和OUTPUT链上,因为优先级最高，从而可以对收到的数据包在连接跟踪前进行处理。一但用户使用了RAW表,在某个链上,RAW表处理完后,将跳过NAT表和 ip_conntrack处理,即不再做地址转换和数据包的链接跟踪处理了。
RAW表可以应用在那些不需要做nat的情况下，以提高性能。如大量访问的web服务器，可以让80端口不再让iptables做数据包的链接跟踪处理，以提高用户的访问速度。
实际测试发现filter链仍然处理一些NOTRACK的包，但没有进行connect tracking，所以filter链条里必须将UNTRACKED状态的包放行
iptables的链接跟踪表最大容量为/proc/sys/net/ipv4/ip_conntrack_max，链接碰到各种状态的超时后就会从表中删除。
所以解決方法一般有两个：
(1) 加大 ip_conntrack_max 值
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# vi /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_conntrack_max = 393216
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_max = 393216
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(2): 降低 ip_conntrack timeout时间
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#vi /etc/sysctl.conf
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_established = 300
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_time_wait = 120
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_close_wait = 60
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_fin_wait = 120
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至此，iptables的基础配置介绍完毕。
