如何用iptables實現NAT(zt)

tonykorn97發表於2006-07-06
本文主要介紹如何使用iptbales實現linux2.4 下的強大的NAT功能。關於iptables的詳細語法請參考“用iptales實現包過慮型防火牆”一文。需要申明的是,本文絕對不是 NAT-HOWTO的簡單重複或是中文版,在整個的敘述過程中,作者都在試圖用自己的語言來表達自己的理解,自己的思想。
一、概述

  1. 什麼是NAT

  在傳統的標準的TCP/IP通訊過程中,所有的路由器僅僅是充當一箇中間人的角色,也就是通常所說的儲存轉發,路由器並不會對轉發的資料包進行修改,更為確切的說,除了將源MAC地址換成自己的MAC地址以外,路由器不會對轉發的資料包做任何修改。NAT(Network Address Translation網路地址翻譯)恰恰是出於某種特殊需要而對資料包的源ip地址、目的ip地址、源埠、目的埠進行改寫的操作。

  2. 為什麼要進行NAT

  我們來看看再什麼情況下我們需要做NAT。

  假設有一家ISP提供園區Internet接入服務,為了方便管理,該ISP分配給園區使用者的IP地址都是偽IP,但是部分使用者要求建立自己的WWW伺服器對外發布資訊,這時候我們就可以透過NAT來提供這種服務了。我們可以在防火牆的外部網路卡上繫結多個合法IP地址,然後透過NAT技術使發給其中某一個IP地址的包轉發至內部某一使用者的WWW伺服器上,然後再將該內部WWW伺服器響應包偽裝成該合法IP發出的包。

  再比如使用撥號上網的網咖,因為只有一個合法的IP地址,必須採用某種手段讓其他機器也可以上網,通常是採用代理伺服器的方式,但是代理伺服器,尤其是應用層代理伺服器,只能支援有限的協議,如果過了一段時間後又有新的服務出來,則只能等待代理伺服器支援該新應用的升級版本。如果採用NAT來解決這個問題,

  因為是在應用層以下進行處理,NAT不但可以獲得很高的訪問速度,而且可以無縫的支援任何新的服務或應用。

  還有一個方面的應用就是重定向,也就是當接收到一個包後,不是轉發這個包,而是將其重定向到系統上的某一個應用程式。最常見的應用就是和squid配合使用成為透明代理,在對http流量進行快取的同時,可以提供對Internet的無縫訪問。

  3. NAT的型別

  在linux2.4的NAT-HOWTO中,作者從原理的角度將NAT分成了兩種型別,即源NAT(SNAT)和目的NAT(DNAT),顧名思義,所謂SNAT就是改變轉發資料包的源地址,所謂DNAT就是改變轉發資料包的目的地址。


  二、原理

  在“用iptales實現包過慮型防火牆”一文中我們說過,netfilter是Linux 核心中一個通用架構,它提供了一系列的"表"(tables),每個表由若干"鏈"(chains)組成,而每條鏈中可以有一條或數條規則(rule)組成。並且系統預設的表是"filter"。但是在使用NAT的時候,我們所使用的表不再是"filter",而是"nat"表,所以我們必須使用"-t nat"選項來顯式地指明這一點。因為系統預設的表是"filter",所以在使用filter功能時,我們沒有必要顯式的指明"-t filter"。

  同filter表一樣,nat表也有三條預設的"鏈"(chains),這三條鏈也是規則的容器,它們分別是:

  PREROUTING:可以在這裡定義進行目的NAT的規則,因為路由器進行路由時只檢查資料包的目的ip地址,所以為了使資料包得以正確路由,我們必須在路由之前就進行目的NAT;

  POSTROUTING:可以在這裡定義進行源NAT的規則,系統在決定了資料包的路由以後在執行該鏈中的規則。

  OUTPUT:定義對本地產生的資料包的目的NAT規則。

三、操作語法

  如前所述,在使用iptables的NAT功能時,我們必須在每一條規則中使用"-t nat"顯示的指明使用nat表。然後使用以下的選項:

  1. 對規則的操作

  加入(append) 一個新規則到一個鏈 (-A)的最後。

  在鏈內某個位置插入(insert) 一個新規則(-I),通常是插在最前面。

  在鏈內某個位置替換(replace) 一條規則 (-R)。

  在鏈內某個位置刪除(delete) 一條規則 (-D)。

  刪除(delete) 鏈內第一條規則 (-D)。

  2. 指定源地址和目的地址

  透過--source/--src/-s來指定源地址(這裡的/表示或者的意思,下同),透過--destination/--dst/-s來指定目的地址。可以使用以下四中方法來指定ip地址:

  a. 使用完整的域名,如“”;

  b. 使用ip地址,如“192.168.1.1”;

  c. 用x.x.x.x/x.x.x.x指定一個網路地址,如“192.168.1.0/255.255.255.0”;

  d. 用x.x.x.x/x指定一個網路地址,如“192.168.1.0/24”這裡的24表明了子網掩碼的有效位數,這是 UNIX環境中通常使用的表示方法。

  預設的子網掩碼數是32,也就是說指定192.168.1.1等效於192.168.1.1/32。

  3. 指定網路介面

  可以使用--in-interface/-i或-- out-interface/-o來指定網路介面。從NAT的原理可以看出,對於PREROUTING鏈,我們只能用-i指定進來的網路介面;而對於 POSTROUTING和OUTPUT我們只能用-o指定出去的網路介面。

  4. 指定協議及埠

  可以透過--protocol/-p選項來指定協議,如果是udp和tcp協議,還可--source-port/--sport和 --destination-port/--dport來指明埠。

  四、準備工作

  1. 編譯核心,編譯時選中以下選項,具體可參看“用iptales實現包過慮型防火牆”一文:

   Full NAT

   MASQUERADE target support

   REDIRECT target support

  2. 要使用NAT表時,必須首先載入相關模組:

  modprobe ip_tables

  modprobe ip_nat_ftp

  iptable_nat 模組會在執行時自動載入。

五、使用例項

  1. 源NAT(SNAT)

  比如,更改所有來自192.168.1.0/24的資料包的源ip地址為1.2.3.4:

  iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.1.0/24 -o eth0 -j SNAT --to 1.2.3.4

  這裡需要注意的是,系統在路由及過慮等處理直到資料包要被送出時才進行SNAT。

  有一種SNAT的特殊情況是ip欺騙,也就是所謂的Masquerading,通常建議在使用撥號上網的時候使用,或者說在合法ip地址不固定的情況下使用。比如

  # iptables -t nat -A POSTROUTING -o ppp0 -j MASQUERADE

  可以看出,這時候我們沒有必要顯式的指定源ip地址等資訊。

  2. 目的SNAT(DNAT)

  比如,更改所有來自192.168.1.0/24的資料包的目的ip地址為1.2.3.4:

  iptables -t nat -A PREROUTING -s 192.168.1.0/24 -i eth1 -j DNAT --to 1.2.3.4

  這裡需要注意的是,系統是先進行DNAT,然後才進行路由及過慮等操作。

  有一種DNAT的特殊情況是重定向,也就是所謂的 Redirection,這時候就相當於將符合條件的資料包的目的ip地址改為資料包進入系統時的網路介面的ip地址。通常是在與squid配置形成透明代理時使用,假設squid的監聽埠是3128,我們可以透過以下語句來將來自192.168.1.0/24,目的埠為80的資料包重定向到squid監聽

  埠:

  iptables -t nat -A PREROUTING -i eth1 -p tcp -s 192.168.1.0/24 --dport 80

  -j REDIRECT --to-port 3128

  六、綜合例子

  1. 使用撥號帶動區域網上網

  小型企業、網咖等多使用撥號網路上網,通常可能使用代理,但是考慮到成本、對協議的支援等因素,建議使用ip欺騙方式帶動區域網上網。

  成功升級核心後安裝iptables,然後執行以下指令碼:

  #載入相關模組

  modprobe ip_tables

  modprobe ip_nat_ftp

  #進行ip偽裝

  iptables -t nat -A POSTROUTING -o ppp0 -j MASQUERADE

  2. ip對映

  假設有一家ISP提供園區Internet接入服務,為了方便管理,該ISP分配給園區使用者的IP地址都是偽IP,但是部分使用者要求建立自己的WWW伺服器對外發布資訊。我們可以再防火牆的外部網路卡上繫結多個合法IP地址,然後透過ip對映使發給其中某一個IP地址的包轉發至內部某一使用者的WWW伺服器上,然後再將該內部WWW伺服器響應包偽裝成該合法IP發出的包。

  我們假設以下情景:

  該ISP分配給A單位www伺服器的ip為:

  偽ip:192.168.1.100

  真實ip:202.110.123.100

  該ISP分配給B單位www伺服器的ip為:

  偽ip:192.168.1.200

  真實ip:202.110.123.200

  linux防火牆的ip地址分別為:

  內網介面eth1:192.168.1.1

  外網介面eth0:202.110.123.1

  然後我們將分配給A、B單位的真實ip繫結到防火牆的外網介面,以root許可權執行以下命令:

  ifconfig eth0 add 202.110.123.100 netmask 255.255.255.0

  ifconfig eth0 add 202.110.123.200 netmask 255.255.255.0

  成功升級核心後安裝iptables,然後執行以下指令碼:

  #載入相關模組

  modprobe ip_tables

  modprobe ip_nat_ftp

  首先,對防火牆接收到的目的ip為202.110.123.100和202.110.123.200的所有資料包進行目的NAT(DNAT):

  iptables -A PREROUTING -i eth0 -d 202.110.123.100 -j DNAT --to 192.168.1.100

  iptables -A PREROUTING -i eth0 -d 202.110.123.200 -j DNAT --to 192.168.1.200

  其次,對防火牆接收到的源ip地址為192.168.1.100和192.168.1.200的資料包進行源NAT(SNAT):

  iptables -A POSTROUTING -o eth0 -s 192.168.1.100 -j SNAT --to 202.110.123.100

  iptables -A POSTROUTING -o eth0 -s 192.168.1.200 -j SNAT --to 202.110.123.200

  這樣,所有目的ip為202.110.123.100和 202.110.123.200的資料包都將分別被轉發給192.168.1.100和192.168.1.200;而所有來自 192.168.1.100和192.168.1.200的資料包都將分別被偽裝成由202.110.123.100和202.110.123.200,從而也就實現了ip對映。

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