netfilter和iptables是什么关系？常说的iptables里面的表(table)、链(chain)、规则(rule)都是什么东西？本篇将带着这些疑问介绍netfilter/iptables的结构和相关概念，帮助有须要的同窗更好的理解netfilter/iptables，为进一步学习使用iptables作准备。html
用通俗点的话来说:git
netfilter指整个项目，否则官网就不会叫www.netfilter.org了。segmentfault
在这个项目里面，netfilter特指内核中的netfilter框架，iptables指用户空间的配置工具。网络
netfilter在协议栈中添加了5个钩子，容许内核模块在这些钩子的地方注册回调函数，这样通过钩子的全部数据包都会被注册在相应钩子上的函数所处理，包括修改数据包内容、给数据包打标记或者丢掉数据包等。框架
netfilter框架负责维护钩子上注册的处理函数或者模块，以及它们的优先级。函数
iptables是用户空间的一个程序，经过netlink和内核的netfilter框架打交道，负责往钩子上配置回调函数。工具
netfilter框架负责在须要的时候动态加载其它的内核模块，好比 ip_conntrack、nf_conntrack、NAT subsystem等。学习
在应用者的眼里，可能iptables表明了整个项目，表明了防火墙，但在开发者眼里，可能netfilter更能表明这个项目。.net
在内核协议栈中，有5个跟netfilter有关的钩子，数据包通过每一个钩子时，都会检查上面是否注册有函数，若是有的话，就会调用相应的函数处理该数据包，它们的位置见下图：计算机网络
|
| Incoming
↓
+-------------------+
| NF_IP_PRE_ROUTING |
+-------------------+
|
|
↓
+------------------+
| | +----------------+
| routing decision |-------->| NF_IP_LOCAL_IN |
| | +----------------+
+------------------+ |
| |
| ↓
| +-----------------+
| | local processes |
| +-----------------+
| |
| |
↓ ↓
+---------------+ +-----------------+
| NF_IP_FORWARD | | NF_IP_LOCAL_OUT |
+---------------+ +-----------------+
| |
| |
↓ |
+------------------+ |
| | |
| routing decision |<----------------+
| |
+------------------+
|
|
↓
+--------------------+
| NF_IP_POST_ROUTING |
+--------------------+
|
| Outgoing
↓
NF_IP_PRE_ROUTING: 接收的数据包刚进来，尚未通过路由选择，即还不知道数据包是要发给本机仍是其它机器。
NF_IP_LOCAL_IN: 已经通过路由选择，而且该数据包的目的IP是本机，进入本地数据包处理流程。
NF_IP_FORWARD: 已经通过路由选择，但该数据包的目的IP不是本机，而是其它机器，进入forward流程。
NF_IP_LOCAL_OUT: 本地程序要发出去的数据包刚到IP层，还没进行路由选择。
NF_IP_POST_ROUTING: 本地程序发出去的数据包，或者转发（forward）的数据包已经通过了路由选择，即将交由下层发送出去。
关于这些钩子更具体的位置，请参考Linux网络数据包的接收过程和数据包的发送过程
从上面的流程中，咱们还能够看出，不考虑特殊状况的话，一个数据包只会通过下面三个路径中的一个：
本机收到目的IP是本机的数据包: NF_IP_PRE_ROUTING -> NF_IP_LOCAL_IN
本机收到目的IP不是本机的数据包: NF_IP_PRE_ROUTING -> NF_IP_FORWARD -> NF_IP_POST_ROUTING
本机发出去的数据包: NF_IP_LOCAL_OUT -> NF_IP_POST_ROUTING
注意： netfilter全部的钩子（hooks）都是在内核协议栈的IP层，因为IPv4和IPv6用的是不一样的IP层代码，因此iptables配置的rules只会影响IPv4的数据包，而IPv6相关的配置须要使用ip6tables。
iptables用表（table）来分类管理它的规则（rule），根据rule的做用分红了好几个表，好比用来过滤数据包的rule就会放到filter表中，用于处理地址转换的rule就会放到nat表中，其中rule就是应用在netfilter钩子上的函数，用来修改数据包的内容或过滤数据包。目前iptables支持的表有下面这些：
从名字就能够看出，这个表里面的rule主要用来过滤数据，用来控制让哪些数据能够经过，哪些数据不能经过，它是最经常使用的表。
里面的rule都是用来处理网络地址转换的，控制要不要进行地址转换，以及怎样修改源地址或目的地址，从而影响数据包的路由，达到连通的目的，这是家用路由器必备的功能。
里面的rule主要用来修改IP数据包头，好比修改TTL值，同时也用于给数据包添加一些标记，从而便于后续其它模块对数据包进行处理（这里的添加标记是指往内核skb结构中添加标记，而不是往真正的IP数据包上加东西）。
在netfilter里面有一个叫作connection tracking的功能（后面会介绍到），主要用来追踪全部的链接，而raw表里的rule的功能是给数据包打标记，从而控制哪些数据包不被connection tracking所追踪。
里面的rule跟SELinux有关，主要是在数据包上设置一些SELinux的标记，便于跟SELinux相关的模块来处理该数据包。
上面咱们根据不一样功能将rule放到了不一样的表里面以后，这些rule会注册到哪些钩子上呢？因而iptables将表中的rule继续分类，让rule属于不一样的链（chain），由chain来决定何时触发chain上的这些rule。
iptables里面有5个内置的chains，分别对应5个钩子：
PREROUTING: 数据包通过NF_IP_PRE_ROUTING时会触发该chain上的rule.
INPUT: 数据包通过NF_IP_LOCAL_IN时会触发该chain上的rule.
FORWARD: 数据包通过NF_IP_FORWARD时会触发该chain上的rule.
OUTPUT: 数据包通过NF_IP_LOCAL_OUT时会触发该chain上的rule.
POSTROUTING: 数据包通过NF_IP_POST_ROUTING时会触发该chain上的rule.
每一个表里面均可以包含多个chains，但并非每一个表都能包含全部的chains，由于某些表在某些chain上没有意义或者有些多余，好比说raw表，它只有在connection tracking以前才有意义，因此它里面包含connection tracking以后的chain就没有意义。（connection tracking的位置会在后面介绍到）
多个表里面能够包含一样的chain，好比在filter和raw表里面，都有OUTPUT chain，那应该先执行哪一个表的OUTPUT chain呢？这就涉及到后面会介绍的优先级的问题。
提示：能够经过命令
iptables -L -t nat|grep policy|grep Chain查看到nat表所支持的chain，其它的表也能够用相似的方式查看到，好比修改nat为raw便可看到raw表所支持的chain。
下图在上面那张图的基础上，详细的标识出了各个表的rule能够注册在哪一个钩子上（即各个表里面支持哪些chain），以及它们的优先级。
图中每一个钩子关联的表按照优先级高低，从上到下排列；
图中将nat分红了SNAT和DNAT，便于区分；
图中标出了connection tracking（能够简单的把connection tracking理解成一个不能配置chain和rule的表，它必须放在指定位置，只能enable和disable）。
|
| Incoming ++---------------------++
↓ || raw ||
+-------------------+ || connection tracking ||
| NF_IP_PRE_ROUTING |= = = = = =|| mangle ||
+-------------------+ || nat (DNAT) ||
| ++---------------------++
|
↓ ++------------++
+------------------+ || mangle ||
| | +----------------+ || filter ||
| routing decision |-------->| NF_IP_LOCAL_IN |= = = = = =|| security ||
| | +----------------+ || nat (SNAT) ||
+------------------+ | ++------------++
| |
| ↓
| +-----------------+
| | local processes |
| +-----------------+
| |
| | ++---------------------++
++------------++ ↓ ↓ || raw ||
|| mangle || +---------------+ +-----------------+ || connection tracking ||
|| filter ||= = = = = =| NF_IP_FORWARD | | NF_IP_LOCAL_OUT |= = = = = =|| mangle ||
|| security || +---------------+ +-----------------+ || nat (DNAT) ||
++------------++ | | || filter ||
| | || security ||
↓ | ++---------------------++
+------------------+ |
| | |
| routing decision |<----------------+
| |
+------------------+
|
|
↓
+--------------------+ ++------------++
| NF_IP_POST_ROUTING |= = = = = =|| mangle ||
+--------------------+ || nat (SNAT) ||
| ++------------++
| Outgoing
↓
以NF_IP_PRE_ROUTING为例，数据包到了这个点以后，会先执行raw表中PREROUTING(chain)里的rule，而后执行connection tracking，接着再执行mangle表中PREROUTING(chain)里的rule，最后执行nat (DNAT)表中PREROUTING(chain)里的rule。
以filter表为例，它只能注册在NF_IP_LOCAL_IN、NF_IP_FORWARD和NF_IP_LOCAL_OUT上，因此它只支持INPUT、FORWARD和OUTPUT这三个chain。
以收到目的IP是本机的数据包为例，它的传输路径为：NF_IP_PRE_ROUTING -> NF_IP_LOCAL_IN，那么它首先要依次通过NF_IP_PRE_ROUTING上注册的raw、connection tracking 、mangle和nat (DNAT)，而后通过NF_IP_LOCAL_IN上注册的mangle、filter、security和nat (SNAT)。
rule存放在特定表的特定chain上，每条rule包含下面两部分信息：
Matching就是如何匹配一个数据包，匹配条件不少，好比协议类型、源/目的IP、源/目的端口、in/out接口、包头里面的数据以及链接状态等，这些条件能够任意组合从而实现复杂状况下的匹配。详情请参考Iptables matches
Targets就是找到匹配的数据包以后怎么办，常见的有下面几种：
DROP：直接将数据包丢弃，再也不进行后续的处理
RETURN： 跳出当前chain，该chain里后续的rule再也不执行
QUEUE： 将数据包放入用户空间的队列，供用户空间的程序处理
ACCEPT： 赞成数据包经过，继续执行后续的rule
跳转到其它用户自定义的chain继续执行
固然iptables包含的targets不少不少，但并非每一个表都支持全部的targets，
rule所支持的target由它所在的表和chain以及所开启的扩展功能来决定，具体每一个表支持的targets请参考Iptables targets and jumps。
除了iptables预约义的5个chain以外，用户还能够在表中定义本身的chain，用户自定义的chain中的rule和预约义chain里的rule没有区别，不过因为自定义的chain没有和netfilter里面的钩子进行绑定，因此它不会自动触发，只能从其它chain的rule中跳转过来。
Connection Tracking发生在NF_IP_PRE_ROUTING和NF_IP_LOCAL_OUT这两个地方，一旦开启该功能，Connection Tracking模块将会追踪每一个数据包（被raw表中的rule标记过的除外），维护全部的链接状态，而后这些状态能够供其它表中的rule引用，用户空间的程序也能够经过/proc/net/ip_conntrack来获取链接信息。下面是全部的链接状态：
这里的链接不只仅是TCP的链接，两台设备的进程用UDP和ICMP（ping）通讯也会被认为是一个链接
NEW: 当检测到一个不和任何现有链接关联的新包时，若是该包是一个合法的创建链接的数据包（好比TCP的sync包或者任意的UDP包），一个新的链接将会被保存，而且标记为状态NEW。
ESTABLISHED: 对于状态是NEW的链接，当检测到一个相反方向的包时，链接的状态将会由NEW变成ESTABLISHED，表示链接成功创建。对于TCP链接，意味着收到了一个SYN/ACK包， 对于UDP和ICMP，任何反方向的包均可以。
RELATED: 数据包不属于任何现有的链接，但它跟现有的状态为ESTABLISHED的链接有关系，对于这种数据包，将会建立一个新的链接，且状态被标记为RELATED。这种链接通常是辅助链接，好比FTP的数据传输链接（FTP有两个链接，另外一个是控制链接），或者和某些链接有关的ICMP报文。
INVALID: 数据包不和任何现有链接关联，而且不是一个合法的创建链接的数据包，对于这种链接，将会被标记为INVALID，通常这种都是垃圾数据包，好比收到一个TCP的RST包，但实际上没有任何相关的TCP链接，或者别的地方误发过来的ICMP包。
UNTRACKED: 被raw表里面的rule标记为不须要tracking的数据包，这种链接将会标记成UNTRACKED。
本篇介绍了netfilter/iptables的基本结构和一些相关概念，了解这些只是一个开始，要想熟练的配置iptables规则，还须要对计算机网络知识很是熟悉，下次有机会的话再介绍如何使用iptables。