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本文僅針對 ipv4 網路
iptables 提供了包過濾、NAT 以及其他的包處理能力，iptables 應用最多的兩個場景是 firewall 和 NAT
iptables 及新的 nftables 都是基於 netfilter 開發的，是 netfilter 的子專案。
但是 eBPF 社群目前正在開發旨在取代 netfilter 的新專案 bpfilter，他們的目標之一是相容 iptables/nftables 規則，讓我們拭目以待吧。
概念 - 四表五鏈
詳細的說明參見 iptables詳解（1）：iptables概念，這篇文章寫得非常棒！
預設情況下，iptables 提供了四張表和五條鏈，資料在這四表五鏈中的處理流程如下圖所示：
對照上圖，對於傳送到某個使用者層程式的資料而言，流量順序如下：
- 首先進入 PREROUTING 鏈，依次經過這三個表： raw -> mangle -> nat
- 然後進入 INPUT 鏈，這個鏈上也有三個表，處理順序是：mangle -> nat -> filter
- 過了 INPUT 鏈後，資料才會進入核心協議棧，最終到達使用者層程式。
使用者層程式發出的報文，則依次經過這幾個表：OUTPUT -> POSTROUTING
從圖中也很容易看出，如果資料 dst ip 不是本機任一介面的 ip，那它通過的幾個鏈依次是：PREROUTEING -> FORWARD -> POSTROUTING
五鏈的功能和名稱完全一致，應該很容易理解。下面按優先順序分別介紹下鏈中的四個表：
- raw: 對收到的資料包在連線跟蹤前進行處理。一般用不到，可以忽略
- 一旦使用者使用了 RAW 表，RAW 表處理完後，將跳過 NAT 表和 ip_conntrack 處理，即不再做地址轉換和資料包的連結跟蹤處理了
- mangle: 用於修改報文、給報文打標籤
- nat: 主要用於做網路地址轉換，SNAT 或者 DNAT
- filter: 主要用於過濾資料包
資料在按優先順序經過四個表的處理時，一旦在某個表中匹配到一條規則 A,下一條處理規則就由規則 A 的 target 引數指定，後續的所有表都會被忽略。target 有如下幾種型別：
- ACCEPT: 直接允許資料包通過
- DROP: 直接丟棄資料包，對程式而言就是 100% 丟包
- REJECT: 丟棄資料包，但是會給程式返回 RESET。這個對程式更友好，但是存在安全隱患，通常不使用。
- MASQUERADE: （偽裝）將 src ip 改寫為網路卡 ip，和 SNAT 的區別是它會自動讀取網路卡 ip。路由裝置必備。
- SNAT/DNAT: 顧名思義，做網路地址轉換
- REDIRECT: 在本機做埠對映
- LOG: 在/var/log/messages檔案中記錄日誌資訊，然後將資料包傳遞給下一條規則，也就是說除了記錄以外不對資料包做任何其他操作，仍然讓下一條規則去匹配。
- 只有這個 target 特殊一些，匹配它的資料仍然可以匹配後續規則，不會直接跳過。
- 其他型別，可以用到的時候再查
理解了上面這張圖，以及四個表的用途，就很容易理解 iptables 的命令了。
常用命令
注意: 下面提供的 iptables 命令做的修改是未持久化的，重啟就會丟失！在下一節會簡單介紹持久化配置的方法。
命令格式：
iptables [-t table] {-A|-C|-D} chain [-m matchname [per-match-options]] -j targetname [per-target-options]
其中 table 預設為 filter 表，但是感覺系統管理員實際使用最多的是 INPUT 表，用於設定防火牆。
以下簡單介紹在 INPUT 表上新增、修改規則，來設定防火牆：
# --add 允許 80 埠通過
iptables -A INPUT -p tcp --dport 80 -j ACCEPT
# --list-rules 檢視所有規則
iptables -S
# --list-rules 檢視 INPUT 表中的所有規則
iptables -S INPUT
# 檢視 iptables 中的所有規則（比 -L 更詳細）
# ---delete 通過編號刪除規則
iptables -D 1
# 或者通過完整的規則引數來刪除規則
iptables -D INPUT -p tcp --dport 80 -j ACCEPT
# --replace 通過編號來替換規則內容
iptables -R INPUT 1 -s 192.168.0.1 -j DROP
# --insert 在指定的位置插入規則，可類比連結串列的插入
iptables -I INPUT 1 -p tcp --dport 80 -j ACCEPT
# 在匹配條件前面使用感嘆號表示取反
# 如下規則表示接受所有來自 docker0，但是目標介面不是 docker0 的流量
iptables -A FORWARD -i docker0 ! -o docker0 -j ACCEPT
# --policy 設定某個鏈的預設規則
# 很多系統管理員會習慣將連線公網的伺服器，預設規則設為 DROP，提升安全性，避免錯誤地開放了埠。
# 但是也要注意，預設規則設為 DROP 前，一定要先把允許 ssh 埠的規則加上，否則就尷尬了。
iptables -P INPUT DROP
# --flush 清空 INPUT 表上的所有規則
iptables -F INPUT
本文後續分析時，假設使用者已經清楚 linux bridge、veth 等虛擬網路介面相關知識。
如果你還缺少這些前置知識，請先閱讀文章 Linux 中的虛擬網路介面。
conntrack 連線跟蹤與 NAT
netfilter 的 conntrack 連線跟蹤功能是 iptables 實現 SNAT/DNAT/MASQUERADE 的前提條件。
下面以 docker 預設的 bridge 網路為例進行介紹。
首先，這是我在「Linux 的虛擬網路介面」文中給出過的 docker0 網路架構圖:
+-----------------------------------------------+-----------------------------------+-----------------------------------+
| Host | Container A | Container B |
| | | |
| +---------------------------------------+ | +-------------------------+ | +-------------------------+ |
| | Network Protocol Stack | | | Network Protocol Stack | | | Network Protocol Stack | |
| +----+-------------+--------------------+ | +-----------+-------------+ | +------------+------------+ |
| ^ ^ | ^ | ^ |
|........|.............|........................|................|..................|.................|.................|
| v v ↓ | v | v |
| +----+----+ +-----+------+ | +-----+-------+ | +-----+-------+ |
| | .31.101 | | 172.17.0.1 | +------+ | | 172.17.0.2 | | | 172.17.0.3 | |
| +---------+ +-------------<---->+ veth | | +-------------+ | +-------------+ |
| | eth0 | | docker0 | +--+---+ | | eth0(veth) | | | eth0(veth) | |
| +----+----+ +-----+------+ ^ | +-----+-------+ | +-----+-------+ |
| ^ ^ | | ^ | ^ |
| | | +------------------------+ | | |
| | v | | | |
| | +--+---+ | | | |
| | | veth | | | | |
| | +--+---+ | | | |
| | ^ | | | |
| | +------------------------------------------------------------------------------+ |
| | | | |
| | | | |
+-----------------------------------------------+-----------------------------------+-----------------------------------+
v
Physical Network (192.168.31.0/24)
docker 會在 iptables 中為 docker0 網橋新增如下規則：
-t nat -A POSTROUTING -s 172.17.0.0/16 ! -o docker0 -j MASQUERADE
-t filter -P DROP
-t filter -A FORWARD -o docker0 -m conntrack --ctstate RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
這幾行規則使 docker 容器能正常訪問外部網路。MASQUERADE 在請求出網時，會自動做 SNAT，將 src ip 替換成出口網路卡的 ip.
這樣資料包能正常出網，而且對端返回的資料包現在也能正常回到出口網路卡。
現在問題就來了：出口網路卡收到返回的資料包後，還能否將資料包轉發到資料的初始來源端——某個 docker 容器？難道 docker 還額外新增了與 MASQUERADE 對應的 dst ip 反向轉換規則？
實際上這一步依賴的是本節的主角——iptables 提供的 conntrack 連線跟蹤功能（在「參考」中有一篇文章詳細介紹了此功能）。
連線跟蹤對 NAT 的貢獻是：在做 NAT 轉換時，無需手動新增額外的規則來執行反向轉換以實現資料的雙向傳輸。netfilter/conntrack 系統會記錄 NAT 的連線狀態，NAT 地址的反向轉換是根據這個狀態自動完成的。
比如上圖中的 Container A 通過 bridge 網路向 baidu.com 發起了 N 個連線，這時資料的處理流程如下：
- 首先
Container A發出的資料包被 MASQUERADE 規則處理，將 src ip 替換成 eth0 的 ip，然後傳送到物理網路192..168.31.0/24。- conntrack 系統記錄此連線被 NAT 處理前後的狀態資訊，並將其狀態設定為 NEW，表示這是新發起的一個連線
- 對端 baidu.com 返回資料包後，會首先到達 eth0 網路卡
- conntrack 查表，發現返回資料包的連線已經記錄在表中並且狀態為 NEW，於是它將連線的狀態修改為 ESTABLISHED，並且將 dst_ip 改為
172.17.0.2然後傳送出去- 注意，這個和 tcp 的 ESTABLISHED 沒任何關係
- 經過路由匹配，資料包會進入到 docker0，然後匹配上 iptables 規則：
-t filter -A FORWARD -o docker0 -m conntrack --ctstate RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT，資料直接被放行 - 資料經過 veth 後，最終進入到
Container A中，交由容器的核心協議棧處理。 - 資料被
Container A的核心協議棧傳送到「發起連線的應用程式」。
實際測試 conntrack
現在我們來實際測試一下，看看是不是這麼回事：
# 使用 tcpdump 分別在出口網路卡 wlp4s0 （相當於 eth0）和 dcoker0 網橋上抓包，後面會用來分析
❯ sudo tcpdump -i wlp4s0 -n > wlp4s0.dump # 視窗一，抓 wlp4s0 的包
❯ sudo tcpdump -i docker0 -n > docker0.dump # 視窗二，抓 docker0 的包
現在新建視窗三，啟動一個容器，通過 curl 命令低速下載一個視訊檔案：
❯ docker run --rm --name curl -it curlimages/curl "https://media.w3.org/2010/05/sintel/trailer.mp4" -o /tmp/video.mp4 --limit-rate 100k
然後新建視窗四，在宿主機檢視 conntrack 狀態
❯ sudo zypper in conntrack-tools # 這個記得先提前安裝好
❯ sudo conntrack -L | grep 172.17
# curl 通過 NAT 網路發起了一個 dns 查詢請求，DNS 伺服器是閘道器上的 192.168.31.1
udp 17 22 src=172.17.0.4 dst=192.168.31.1 sport=59423 dport=53 src=192.168.31.1 dst=192.168.31.228 sport=53 dport=59423 [ASSURED] mark=0 use=1
# curl 通過 NAT 網路向 media.w3.org 發起了 tcp 連線
tcp 6 298 ESTABLISHED src=172.17.0.4 dst=198.18.5.130 sport=54636 dport=443 src=198.18.5.130 dst=192.168.31.228 sport=443 dport=54636 [ASSURED] mark=0 use=1
等 curl 命令跑個十來秒，然後關閉所有視窗及應用程式，接下來進行資料分析：
# 前面查到的，本地發起請求的埠是 54636，下面以此為過濾條件查詢資料
# 首先查詢 wlp4s0/eth0 進來的資料，可以看到本機的 dst_ip 為 192.168.31.228.54636
❯ cat wlp4s0.dump | grep 54636 | head -n 15
18:28:28.349321 IP 192.168.31.228.54636 > 198.18.5.130.443: Flags [S], seq 750859357, win 64240, options [mss 1460,sackOK,TS val 3365688110 ecr 0,nop,wscale 7], length 0
18:28:28.350757 IP 198.18.5.130.443 > 192.168.31.228.54636: Flags [S.], seq 2381759932, ack 750859358, win 28960, options [mss 1460,sackOK,TS val 22099541 ecr 3365688110,nop,wscale 5], length 0
18:28:28.350814 IP 192.168.31.228.54636 > 198.18.5.130.443: Flags [.], ack 1, win 502, options [nop,nop,TS val 3365688111 ecr 22099541], length 0
18:28:28.357345 IP 192.168.31.228.54636 > 198.18.5.130.443: Flags [P.], seq 1:518, ack 1, win 502, options [nop,nop,TS val 3365688118 ecr 22099541], length 517
18:28:28.359253 IP 198.18.5.130.443 > 192.168.31.228.54636: Flags [.], ack 518, win 939, options [nop,nop,TS val 22099542 ecr 3365688118], length 0
18:28:28.726544 IP 198.18.5.130.443 > 192.168.31.228.54636: Flags [P.], seq 1:2622, ack 518, win 939, options [nop,nop,TS val 22099579 ecr 3365688118], length 2621
18:28:28.726616 IP 192.168.31.228.54636 > 198.18.5.130.443: Flags [.], ack 2622, win 482, options [nop,nop,TS val 3365688487 ecr 22099579], length 0
18:28:28.727652 IP 192.168.31.228.54636 > 198.18.5.130.443: Flags [P.], seq 518:598, ack 2622, win 501, options [nop,nop,TS val 3365688488 ecr 22099579], length 80
18:28:28.727803 IP 192.168.31.228.54636 > 198.18.5.130.443: Flags [P.], seq 598:644, ack 2622, win 501, options [nop,nop,TS val 3365688488 ecr 22099579], length 46
18:28:28.727828 IP 192.168.31.228.54636 > 198.18.5.130.443: Flags [P.], seq 644:693, ack 2622, win 501, options [nop,nop,TS val 3365688488 ecr 22099579], length 49
18:28:28.727850 IP 192.168.31.228.54636 > 198.18.5.130.443: Flags [P.], seq 693:728, ack 2622, win 501, options [nop,nop,TS val 3365688488 ecr 22099579], length 35
18:28:28.727875 IP 192.168.31.228.54636 > 198.18.5.130.443: Flags [P.], seq 728:812, ack 2622, win 501, options [nop,nop,TS val 3365688488 ecr 22099579], length 84
18:28:28.729241 IP 198.18.5.130.443 > 192.168.31.228.54636: Flags [.], ack 598, win 939, options [nop,nop,TS val 22099579 ecr 3365688488], length 0
18:28:28.729245 IP 198.18.5.130.443 > 192.168.31.228.54636: Flags [.], ack 644, win 939, options [nop,nop,TS val 22099579 ecr 3365688488], length 0
18:28:28.729247 IP 198.18.5.130.443 > 192.168.31.228.54636: Flags [.], ack 693, win 939, options [nop,nop,TS val 22099579 ecr 3365688488], length 0
# 然後再查詢 docker0 上的資料，能發現本地的地址為 172.17.0.4.54636
❯ cat docker0.dump | grep 54636 | head -n 20
18:28:28.349299 IP 172.17.0.4.54636 > 198.18.5.130.443: Flags [S], seq 750859357, win 64240, options [mss 1460,sackOK,TS val 3365688110 ecr 0,nop,wscale 7], length 0
18:28:28.350780 IP 198.18.5.130.443 > 172.17.0.4.54636: Flags [S.], seq 2381759932, ack 750859358, win 28960, options [mss 1460,sackOK,TS val 22099541 ecr 3365688110,nop,wscale 5], length 0
18:28:28.350812 IP 172.17.0.4.54636 > 198.18.5.130.443: Flags [.], ack 1, win 502, options [nop,nop,TS val 3365688111 ecr 22099541], length 0
18:28:28.357328 IP 172.17.0.4.54636 > 198.18.5.130.443: Flags [P.], seq 1:518, ack 1, win 502, options [nop,nop,TS val 3365688118 ecr 22099541], length 517
18:28:28.359281 IP 198.18.5.130.443 > 172.17.0.4.54636: Flags [.], ack 518, win 939, options [nop,nop,TS val 22099542 ecr 3365688118], length 0
18:28:28.726578 IP 198.18.5.130.443 > 172.17.0.4.54636: Flags [P.], seq 1:2622, ack 518, win 939, options [nop,nop,TS val 22099579 ecr 3365688118], length 2621
18:28:28.726610 IP 172.17.0.4.54636 > 198.18.5.130.443: Flags [.], ack 2622, win 482, options [nop,nop,TS val 3365688487 ecr 22099579], length 0
18:28:28.727633 IP 172.17.0.4.54636 > 198.18.5.130.443: Flags [P.], seq 518:598, ack 2622, win 501, options [nop,nop,TS val 3365688488 ecr 22099579], length 80
18:28:28.727798 IP 172.17.0.4.54636 > 198.18.5.130.443: Flags [P.], seq 598:644, ack 2622, win 501, options [nop,nop,TS val 3365688488 ecr 22099579], length 46
18:28:28.727825 IP 172.17.0.4.54636 > 198.18.5.130.443: Flags [P.], seq 644:693, ack 2622, win 501, options [nop,nop,TS val 3365688488 ecr 22099579], length 49
18:28:28.727847 IP 172.17.0.4.54636 > 198.18.5.130.443: Flags [P.], seq 693:728, ack 2622, win 501, options [nop,nop,TS val 3365688488 ecr 22099579], length 35
18:28:28.727871 IP 172.17.0.4.54636 > 198.18.5.130.443: Flags [P.], seq 728:812, ack 2622, win 501, options [nop,nop,TS val 3365688488 ecr 22099579], length 84
18:28:28.729308 IP 198.18.5.130.443 > 172.17.0.4.54636: Flags [.], ack 598, win 939, options [nop,nop,TS val 22099579 ecr 3365688488], length 0
18:28:28.729324 IP 198.18.5.130.443 > 172.17.0.4.54636: Flags [.], ack 644, win 939, options [nop,nop,TS val 22099579 ecr 3365688488], length 0
18:28:28.729328 IP 198.18.5.130.443 > 172.17.0.4.54636: Flags [.], ack 693, win 939, options [nop,nop,TS val 22099579 ecr 3365688488], length 0
能看到資料確實在進入 docker0 網橋前，dst_ip 確實被從 192.168.31.228（wlp4s0 的 ip）被修改為了 172.17.0.4（Container A 的 ip）.
如何持久化 iptables 配置
首先需要注意的是，centos7/opensuse 15 都已經切換到了 firewalld 作為防火牆配置軟體，
而 ubuntu18.04 lts 也換成了 ufw 來配置防火牆。
包括 docker 應該也是在啟動的時候動態新增 iptables 配置。
對於上述新系統，還是建議直接使用 firewalld/ufw 配置防火牆吧，或者網上搜下關閉 ufw/firewalld、啟用 iptables 持久化的解決方案。
本文主要目的在於理解 docker 容器網路的原理，以及為後面理解 kubernetes 網路外掛 calico/flannel 打好基礎，因此就不多介紹持久化了。
Docker 如何使用 iptables + 虛擬網路介面實現容器網路
通過 docker run 執行容器
首先，使用 docker run 執行幾個容器，檢查下網路狀況：
# 執行一個 debian 容器和一個 nginx
❯ docker run -dit --name debian --rm debian:buster sleep 1000000
❯ docker run -dit --name nginx --rm nginx:1.19-alpine
# 檢視網路介面，有兩個 veth 介面（而且都沒設 ip 地址），分別連線到兩個容器的 eth0（dcoker0 網路架構圖前面給過了，可以往前面翻翻對照下）
❯ ip addr ls
...
5: docker0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
link/ether 02:42:42:c7:12:ba brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.17.0.1/16 brd 172.17.255.255 scope global docker0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::42:42ff:fec7:12ba/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
100: veth16b37ea@if99: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default
link/ether 42:af:34:ae:74:ae brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
inet6 fe80::40af:34ff:feae:74ae/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
102: veth4b4dada@if101: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default
link/ether 9e:f1:58:1a:cf:ae brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 1
inet6 fe80::9cf1:58ff:fe1a:cfae/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
# 兩個 veth 介面都連線到了 docker0 上面，說明兩個容器都使用了 docker 預設的 bridge 網路
❯ sudo brctl show
bridge name bridge id STP enabled interfaces
docker0 8000.024242c712ba no veth16b37ea
veth4b4dada
# 檢視路由規則
❯ ip route ls
default via 192.168.31.1 dev wlp4s0 proto dhcp metric 600
#下列路由規則將 `172.17.0.0/16` 網段的所有流量轉發到 docker0
172.17.0.0/16 dev docker0 proto kernel scope link src 172.17.0.1 linkdown
192.168.31.0/24 dev wlp4s0 proto kernel scope link src 192.168.31.228 metric 600
# 檢視 iptables 規則
# NAT 表
❯ sudo iptables -t nat -S
-P PREROUTING ACCEPT
-P INPUT ACCEPT
-P OUTPUT ACCEPT
-P POSTROUTING ACCEPT
-N DOCKER
# 所有目的地址在本機的，都先交給 DOCKER 鏈處理一波
-A PREROUTING -m addrtype --dst-type LOCAL -j DOCKER
-A OUTPUT ! -d 127.0.0.0/8 -m addrtype --dst-type LOCAL -j DOCKER
# （容器訪問外部網路）所有出口不為 docker0 的流量，都做下 SNAT，把 src ip 換成出口介面的 ip 地址
-A POSTROUTING -s 172.17.0.0/16 ! -o docker0 -j MASQUERADE
-A DOCKER -i docker0 -j RETURN
# filter 表
❯ sudo iptables -t filter -S
-P INPUT ACCEPT
-P FORWARD DROP
-P OUTPUT ACCEPT
-N DOCKER
-N DOCKER-ISOLATION-STAGE-1
-N DOCKER-ISOLATION-STAGE-2
-N DOCKER-USER
# 所有流量都必須先經過如下兩個表處理，沒問題才能繼續往下走
-A FORWARD -j DOCKER-ISOLATION-STAGE-1
-A FORWARD -j DOCKER-USER
# （容器訪問外部網路）出去的流量走了 MASQUERADE，回來的流量會被 conntrack 識別並轉發回來，這裡允許返回的資料包通過。
# 這裡直接 ACCEPT 被 conntrack 識別到的流量
-A FORWARD -o docker0 -m conntrack --ctstate RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
# 將所有訪問 docker0 的流量都轉給自定義鏈 DOCKER 處理
-A FORWARD -o docker0 -j DOCKER
# 允許所有來自 docker0 的流量通過，不論下一跳是否是 docker0
-A FORWARD -i docker0 ! -o docker0 -j ACCEPT
-A FORWARD -i docker0 -o docker0 -j ACCEPT
# 下面三個表目前啥規則也沒有，就是簡單的 RETURN，交給後面的表繼續處理
-A DOCKER-ISOLATION-STAGE-1 -j RETURN
-A DOCKER-ISOLATION-STAGE-2 -j RETURN
-A DOCKER-USER -j RETURN
接下來使用如下 docker-compose 配置啟動一個 caddy 容器，新增自定義 network 和埠對映，待會就能驗證 docker 是如何實現這兩種網路的了。
docker-compose.yml 內容：
version: "3.3"
services:
caddy:
image: "caddy:2.2.1-alpine"
container_name: "caddy"
restart: always
command: caddy file-server --browse --root /data/static
ports:
- "8081:80"
volumes:
- "/home/ryan/Downloads:/data/static"
networks:
- caddy-1
networks:
caddy-1:
現在先用上面的配置啟動 caddy 容器，然後再檢視網路狀況：
# 啟動 caddy
❯ docker-compose up -d
# 查下 caddy 容器的 ip
> docker inspect caddy | grep IPAddress
...
"IPAddress": "172.18.0.2",
# 檢視網路介面，可以看到多了一個網橋，它就是上一行命令建立的 caddy-1 網路
# 還多了一個 veth，它連線到了 caddy 容器的 eth0(veth) 介面
❯ ip addr ls
...
5: docker0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
link/ether 02:42:42:c7:12:ba brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.17.0.1/16 brd 172.17.255.255 scope global docker0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::42:42ff:fec7:12ba/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
100: veth16b37ea@if99: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default
link/ether 42:af:34:ae:74:ae brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
inet6 fe80::40af:34ff:feae:74ae/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
102: veth4b4dada@if101: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default
link/ether 9e:f1:58:1a:cf:ae brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 1
inet6 fe80::9cf1:58ff:fe1a:cfae/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
103: br-ac3e0514d837: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
link/ether 02:42:7d:95:ba:7e brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.18.0.1/16 brd 172.18.255.255 scope global br-ac3e0514d837
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::42:7dff:fe95:ba7e/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
105: veth0c25c6f@if104: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master br-ac3e0514d837 state UP group default
link/ether 9a:03:e1:f0:26:ea brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 2
inet6 fe80::9803:e1ff:fef0:26ea/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
# 檢視網橋，能看到 caddy 容器的 veth 介面連在了 caddy-1 這個網橋上，沒有加入到 docker0 網路
❯ sudo brctl show
bridge name bridge id STP enabled interfaces
br-ac3e0514d837 8000.02427d95ba7e no veth0c25c6f
docker0 8000.024242c712ba no veth16b37ea
veth4b4dada
# 檢視路由，能看到新網橋使用的地址段是 172.18.0.0/16，是 docker0 遞增上來的
❯ ip route ls
default via 192.168.31.1 dev wlp4s0 proto dhcp metric 600
172.17.0.0/16 dev docker0 proto kernel scope link src 172.17.0.1
# 多了一個網橋的
172.18.0.0/16 dev br-ac3e0514d837 proto kernel scope link src 172.18.0.1
192.168.31.0/24 dev wlp4s0 proto kernel scope link src 192.168.31.228 metric 600
# iptables 中也多了 caddy-1 網橋的 MASQUERADE 規則，以及埠對映的規則
❯ sudo iptables -t nat -S
-P PREROUTING ACCEPT
-P INPUT ACCEPT
-P OUTPUT ACCEPT
-P POSTROUTING ACCEPT
-N DOCKER
-A PREROUTING -m addrtype --dst-type LOCAL -j DOCKER
-A OUTPUT ! -d 127.0.0.0/8 -m addrtype --dst-type LOCAL -j DOCKER
-A POSTROUTING -s 172.18.0.0/16 ! -o br-ac3e0514d837 -j MASQUERADE
-A POSTROUTING -s 172.17.0.0/16 ! -o docker0 -j MASQUERADE
# 埠對映過來的入網流量，都做下 SNAT，把 src ip 換成出口 docker0 的 ip 地址
-A POSTROUTING -s 172.18.0.2/32 -d 172.18.0.2/32 -p tcp -m tcp --dport 80 -j MASQUERADE
-A DOCKER -i br-ac3e0514d837 -j RETURN
-A DOCKER -i docker0 -j RETURN
# 主機上所有其他介面進來的 tcp 流量，只要目標埠是 8081，就轉發到 caddy 容器去（埠對映）
# DOCKER 是被 PREROUTEING 鏈的 target，因此這會導致流量直接走了 FORWARD 鏈，直接繞過了通常設定在 INPUT 鏈的主機防火牆規則！
-A DOCKER ! -i br-ac3e0514d837 -p tcp -m tcp --dport 8081 -j DNAT --to-destination 172.18.0.2:80
❯ sudo iptables -t filter -S
-P INPUT ACCEPT
-P FORWARD DROP
-P OUTPUT ACCEPT
-N DOCKER
-N DOCKER-ISOLATION-STAGE-1
-N DOCKER-ISOLATION-STAGE-2
-N DOCKER-USER
-A FORWARD -j DOCKER-USER
-A FORWARD -j DOCKER-ISOLATION-STAGE-1
# 給 caddy-1 bridge 網路新增的轉發規則，與 docker0 的規則完全一一對應，就不多介紹了。
-A FORWARD -o br-ac3e0514d837 -m conntrack --ctstate RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
-A FORWARD -o br-ac3e0514d837 -j DOCKER
-A FORWARD -i br-ac3e0514d837 ! -o br-ac3e0514d837 -j ACCEPT
-A FORWARD -i br-ac3e0514d837 -o br-ac3e0514d837 -j ACCEPT
-A FORWARD -o docker0 -m conntrack --ctstate RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
-A FORWARD -o docker0 -j DOCKER
-A FORWARD -i docker0 ! -o docker0 -j ACCEPT
-A FORWARD -i docker0 -o docker0 -j ACCEPT
# 這一條仍然是埠對映相關的規則，接受所有從其他介面過來的，請求 80 埠且出口是 caddy-1 網橋的流量
-A DOCKER -d 172.18.0.2/32 ! -i br-ac3e0514d837 -o br-ac3e0514d837 -p tcp -m tcp --dport 80 -j ACCEPT
# 當存在多個 bridge 網路的時候，docker 就會在下面兩個 STAGE 鏈中處理將它們隔離開，禁止互相訪問
-A DOCKER-ISOLATION-STAGE-1 -i br-ac3e0514d837 ! -o br-ac3e0514d837 -j DOCKER-ISOLATION-STAGE-2
-A DOCKER-ISOLATION-STAGE-1 -i docker0 ! -o docker0 -j DOCKER-ISOLATION-STAGE-2
-A DOCKER-ISOLATION-STAGE-1 -j RETURN
# 這裡延續上面 STAGE-1 的處理，徹底隔離兩個網橋的流量
-A DOCKER-ISOLATION-STAGE-2 -o br-ac3e0514d837 -j DROP
-A DOCKER-ISOLATION-STAGE-2 -o docker0 -j DROP
-A DOCKER-ISOLATION-STAGE-2 -j RETURN
-A DOCKER-USER -j RETURN
到這裡，我們簡單地分析了下 docker 如何通過 iptables 實現 bridge 網路和埠對映。
有了這個基礎，後面就可以嘗試深入分析 kubernetes 網路外掛 flannel/calico/cilium 了哈哈。
Rootless 容器的網路實現
如果容器執行時也在 Rootless 模式下執行，那它就沒有許可權在宿主機新增 bridge/veth 等虛擬網路介面，這種情況下，我們前面描述的容器網路就無法設定了。
那麼 podman/containerd(nerdctl) 目前是如何在 Rootless 模式下構建容器網路的呢？
檢視文件，發現它們都用到了 rootlesskit 相關的東西，而 rootlesskit 提供了 rootless 網路的幾個實現，文件參見 rootlesskit/docs/network.md
其中目前推薦使用，而且 podman/containerd(nerdctl) 都預設使用的方案，是 rootless-containers/slirp4netns
以 containerd(nerdctl) 為例，按官方文件安裝好後，隨便啟動幾個容器，然後在宿主機查 iptables/ip addr ls，會發現啥也沒有。
這顯然是因為 rootless 模式下 containerd 改不了宿主機的 iptables 配置和虛擬網路介面。但是可以檢視到宿主機 slirp4netns 在後臺執行：
❯ ps aux | grep tap
ryan 11644 0.0 0.0 5288 3312 ? S 00:01 0:02 slirp4netns --mtu 65520 -r 3 --disable-host-loopback --enable-sandbox --enable-seccomp 11625 tap0
但是我看半天文件，只看到怎麼使用 rootlesskit/slirp4netns 建立新的名字空間，沒看到有介紹如何進入一個已存在的 slirp4netns 名字空間...
使用 nsenter -a -t 11644 也一直報錯，任何程式都是 no such binary...
以後有空再重新研究一波...
總之能確定的是，它通過在虛擬的名字空間中建立了一個 tap 虛擬介面來實現容器網路，效能相比前面介紹的網路多少是要差一點的。
nftables
前面介紹了 iptables 以及其在 docker 和防火牆上的應用。但是實際上目前各大 Linux 發行版都已經不建議使用 iptables 了，甚至把 iptables 重新命名為了 iptables-leagacy.
目前 opensuse/debian/opensuse 都已經預裝了並且推薦使用 nftables，而且 firewalld 已經預設使用 nftables 作為它的後端了。
我在 opensuse tumbleweed 上實測，firewalld 新增的是 nftables 配置，而 docker 仍然在用舊的 iptables，也就是說我現在的機器上有兩套 netfilter 工具並存：
# 檢視 iptables 資料
> iptables -S
-P INPUT ACCEPT
-P FORWARD DROP
-P OUTPUT ACCEPT
-N DOCKER
-N DOCKER-ISOLATION-STAGE-1
-N DOCKER-ISOLATION-STAGE-2
-N DOCKER-USER
-A FORWARD -j DOCKER-ISOLATION-STAGE-1
-A FORWARD -o br-e3fbbb7a1b3a -m conntrack --ctstate RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
-A FORWARD -o br-e3fbbb7a1b3a -j DOCKER
...
# 確認下是否使用了 nftables 的相容層，結果提示請我使用 iptables-legacy
> iptables-nft -S
# Warning: iptables-legacy tables present, use iptables-legacy to see them
-P INPUT ACCEPT
-P FORWARD ACCEPT
-P OUTPUT ACCEPT
# 檢視 nftables 規則，能看到三張 firewalld 生成的 table
> nft list ruleset
table inet firewalld {
...
}
table ip firewalld {
...
}
table ip6 firewalld {
...
}
但是現在 kubernetes/docker 都還是用的 iptables，nftables 我學了用處不大，以後有空再補充。