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Linux操作系统下NAT及防火墙的混合应用
[ 作者:  加入时间:2007-10-19 11:08:37  来自:Linux联盟收集整理 ]
 

主要讲述Linux系统下的NAT(网络地址转换)和基于NAT的防火墙技术。

  首先由Linux系统的安装引入,着重介绍LINUX下的NAT的网络配置(服务端和客户端),以及防火墙配置原则。

  其次,从理论上阐述,“什么是NAT”和网络上的攻击方法。UVsLinux联盟
  UVsLinux联盟
  【引言】

  LINUX凭借其稳定性、安全性和代码开放在这几年中,风靡全球;作为一种类UNIX系统,Linux正在互联网的各个层面得到应用,从科学计算到银行取款机,从网络web服务到高层的Oracle 数据库应用。都可以看到linux的影子。而由于Linux遵循于GPL协议(公共软件许可证),任何人可以得到并且修改它的源代码,所以他的安全性相较于其他的非开源系统来说要高的多;并且它可以从网络中免费下载。从这2点来说他非常适合用于网络信息闸(软路由或网关)和自制防火墙(事实上国内的硬件防火墙厂商都是用工业X86硬件和linux来做他们的产品,虽然那不是真正意义上的硬件防火墙)。现在学校过于注重对windows及其windows平台上的软件、开发工具的学习。但是学生们没有意识到,真正撑起这个互联网的正是UNIX系统;就从我对Linux的见解为大家展示UNIX系统的一角吧。

  什么是NAT?UVsLinux联盟
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  NAT英文全称是Network Address Translation,称是网络地址转换,它是一个IETF标准,允许一个机构(包括多个网络节点)以一个地址出现在Internet上。NAT将每个局域网节点的地址转换成一个IP地址,反之亦然。它也可以应用到防火墙技术里,把个别IP地址隐藏起来不被外界发现,使外界无法直接访问内部网络设备,同时,它还帮助网络可以超越地址的限制,合理地安排网络中的公有Internet 地址和私有IP地址 的使用。UVsLinux联盟
  UVsLinux联盟
  为什么要进行NAT

  假设校园网提供园区Internet接入服务,为了方便管理,校园网络中心分配给园区用户的IP地址都是伪IP(内部IP),但是部分用户要求建立自己的WWW服务器对外发布信息,这时候我们就可以通过NAT来提供这种服务了。我们可以在防火墙的外部网卡上绑定多个合法IP地址或端口,然后通过NAT技术使发给其中某一个IP地址的包转发至内部某一用户的WWW服务器上,然后再将该内部WWW服务器响应包伪装成该合法IP发出的包。UVsLinux联盟
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  实验环境介绍

  本文所有到的实验环境如下:

  LINUX系统主机一台(服务端):双网卡 REDHAT 9.0 主机名:hostUVsLinux联盟
  WINDOWS 98 系统主机一台(客户端):单网卡    主机名:test    UVsLinux联盟
  联想D-link 8口 10M/100M交换机一个UVsLinux联盟
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  【正文】

  网络的拓朴结构:UVsLinux联盟
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  一、 RED HAT 9.0 安装和注意点

  Linux是一个独立的操作系统,所以不能在其他操作系统下进行安装,他有自己的启动方式,可以采用以下两种方法进行安装。

  ● 从CD-ROM进行安装UVsLinux联盟
  ● 从FTP服务器进行安装

  由于Linux系统安装(第一种方法),有随机参考手册,难度不大,所以我们着重介绍从ftp安装。

  在安装之前制作启动盘:

  1. 在windows操作系统下将安装盘放入光驱;UVsLinux联盟
  2. 运行 e:\dosutils\rawrite.exe(e盘为光驱)UVsLinux联盟
  3. 在运行后的界面中输入e:\images\bootnet.imgUVsLinux联盟
  4. 指定目标盘,输入用户软盘盘符:aUVsLinux联盟
  这样一张安装程序的启动盘就建好了。UVsLinux联盟
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  用软盘引导计算机,进入蓝色界面后,输入FTP服务器地址和ftp上的用户名及口令就可以下在安装了。

  RED HAT 9.0安装界面为中文,安装中文说明基本可以完成系统定制,在此要强调的是,分区的时候,/swap(交换分区)大小要是内存大小的2倍;既然是作nat网关,要把/var(日志分区)单分出来,并且不要少于500M,有充裕的空间存储日志,也为将来将来系统故障或受到攻击做到有据可查。UVsLinux联盟
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  二.LINUX的网络设置和nat原理

  2.1网络设置

  我们把linux系统安装完后,整个设置平台算是搭建完毕,但是还要设置网络;设置网络之前,或者说让linux上网前,应该把和这台服务器应该起到作用的无关服务关掉。

  可以在命令行下敲入setup回车,会出现一个文本菜单,里面有“系统服务”一项,直接用空格键取消服务前面的勾然后重新启动系统就行了。UVsLinux联盟
  假如是UNIX的熟练用户,可以在取消服务后,不用重新启动,在命令行行打入psaux

  会显示现在在后台运行的所有服务,看到要杀死的进程后,打入

  kill -9 UVsLinux联盟
  (-9代表强制杀掉进程)杀死进程。UVsLinux联盟
  然后进入/etc/sysconfig/network-scripts/目录UVsLinux联盟
  viifcfg-eth0会出现以下内容UVsLinux联盟
  device=eth0UVsLinux联盟
  onboot=yesUVsLinux联盟
  bootproto=noneUVsLinux联盟
  IPADDR=192.168.0.1 #(内网网卡IP)UVsLinux联盟
  netmask=255.255.255.0UVsLinux联盟
  TYPE=ETHERNETUVsLinux联盟
  USERCTL=NOUVsLinux联盟
  PEERDNS=NOUVsLinux联盟
  NETWORK=192.168.0.0(网络号)UVsLinux联盟
  Broadcast=192.168.0.255(广播号)UVsLinux联盟
  上面的设置的意思是:eth0对内的内网网卡,ip地址为192.168.0.1,子网掩码为:255.255.255.0;UVsLinux联盟
  UVsLinux联盟
  viifcfg-eth1会出现以下内容UVsLinux联盟
  device=eth1UVsLinux联盟
  onboot=yesUVsLinux联盟
  bootproto=noneUVsLinux联盟
  IPADDR=202.204.208.5 #(外网网卡IP)UVsLinux联盟
  netmask=255.255.255.128UVsLinux联盟
  TYPE=ETHERNETUVsLinux联盟
  USERCTL=NOUVsLinux联盟
  PEERDNS=NOUVsLinux联盟
  NETWORK=202.204.208.0(网络号)UVsLinux联盟
  Broadcast=202.204.208.127(广播号)UVsLinux联盟
  上面的设置的意思是:eth1是对外的外网网卡,ip地址为202.204.208.5。UVsLinux联盟
  网卡的设置就完成了UVsLinux联盟
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  加入nat客户端ip和名称UVsLinux联盟
  vi /etc/hostsUVsLinux联盟
  格式为:UVsLinux联盟
  ip地址 主机名UVsLinux联盟
  127.0.0.1 hostUVsLinux联盟
  UVsLinux联盟
  指定内网网关UVsLinux联盟
  vi /etc/sysconfig/networkUVsLinux联盟
  gateway=202.204.208.7 #(网关地址,假如服务端的外网为拨号,就不要指定)UVsLinux联盟
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  设置DNS服务器UVsLinux联盟
  vi /etc/resolv.confUVsLinux联盟
  格式为UVsLinux联盟
  nameserver ip地址UVsLinux联盟
  nameserver 202.106.196.115UVsLinux联盟
  都设置好后,从新启动系统,在命令行下打入UVsLinux联盟
  route -a #察看路由表,看一下默认网关是否为202.204.208.7UVsLinux联盟
  假如是的话,服务端的网络配置就已经全部完成。UVsLinux联盟
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  下面是客户端的网络配置UVsLinux联盟
  因为是win 98系统,所以只给出配置参数,配置方法略UVsLinux联盟
  ip地址为192.168.0.2UVsLinux联盟
  子网掩码:255.255.255.0UVsLinux联盟
  域名服务器:202.106.196.115UVsLinux联盟
  网关:192.168.0.1UVsLinux联盟
  全部网络设置完成UVsLinux联盟
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  2.2 NAT原理

  2.2.1在进入NAT设置之前,我们要先讨论一下NAT的工作原理

  在引言部分,我们已经提到了一个NAT应用实例,从这个实例中可以看出NAT和防火墙是一体的,换句话说,NAT就是防火墙。NAT对防火墙来说是子集的关系。

  在本节,我们会深入讨论NAT的原理部分,为了更清晰的认识NAT,我们借用INTERNET标准化组织发布的RFC3022文档的部分内容。

  NAT有三种类型:静态NAT(Static NAT)、网络地址端口转换DNAT(destination- NAT)、动态地址NAT(Pooled NAT)。我们主要讨论前面2种nat.

  静态nat解决问题的办法是:在内部网络中使用内部地址,通过NAT把内部地址翻译成合法的IP地址在Internet上使用,其具体的做法是把IP包内的地址域用合法的IP地址来替换。NAT设备维护一个状态表(路由表,所以也称NAT为软路由),用来把非法的IP地址映射到合法的IP地址上去。每个包在NAT设备中都被翻译成正确的IP地址,发往下一级,这意味着给处理器带来了一定的负担。但对于一般的网络来说,这种负担是微不足道的。

  网络地址端口转换NAT,也叫做反向NAT,他解决问题的方法是:在内部网络中,使用内部地址的计算机开设了网络服务(80,21等),当外部ip想访问这些服务时,NAT网关把外部访问ip翻译成内部ip,也就是说,把内部开设的服务,映射到一个合法的ip和端口上,已供外部访问。

  假如想进一步了解他的工作原理,NAT其实就是一种IP包欺诈,也可以说是对IP报头的修改,请看下表

  4位版本UVsLinux联盟
  4位首部长度UVsLinux联盟
  8位服务类型UVsLinux联盟
  16位总长度(字节数)UVsLinux联盟
  16位标识UVsLinux联盟
  3位标志UVsLinux联盟
  13位片偏移UVsLinux联盟
  8位生存时间(ttl)UVsLinux联盟
  8位协议UVsLinux联盟
  16位首部校验和UVsLinux联盟
  32位源ip地址UVsLinux联盟
  32位目的ip地址UVsLinux联盟
  其他选项UVsLinux联盟
  携带数据UVsLinux联盟
  IP数据包格式和报头中的各字段

  NAT网关(外202.204.208.5;内192.168.0.1)收到本地局域网内的客户机(192.168.0.2),发来的ip数据,先判断是否是本地子网中发来的,假如通过,则按照她的目的ip地址查找本地路由表进行转发,NAT在包被继续向前送出之前转换32位源地址192.168.0.1成202.204.208.5。相应的,IP包往回传时依据相同的地址进行转换。

  2.2.2 NAT设置

  我们知道了NAT的原理,就可以进行NAT的配置了,我们前面说过了NAT就是防火墙,在RED HAT9.0下自带防火墙 IPTABLS

  我们在做好网络设置后,假如要实现客户端(win98)通过服务端上网(静态NAT),可以在命令行下直接打入

  iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth1 -j SNAT - to 202.204.208.5

  说明:UVsLinux联盟
  -t nat : 调用nat表,调用这个表说明遇到了产生新的连接的包。UVsLinux联盟
  -A :该命令将一条规则附加到链的末尾。UVsLinux联盟
  POSTROUTING:指定正当信息包打算离开防火墙时改变它们的规则。UVsLinux联盟
  -o eth1:输出接口为ETH1UVsLinux联盟
  -j SNAT:跳转,也叫触发条件,当满足Snat规则是便发生跳转UVsLinux联盟
  整条语句的意思为: 当防火墙遇到产生新的连接的包,则在他要离开防火墙时改变他的源ip为202.204.208.5并且从ETH1出口送出。UVsLinux联盟
  UVsLinux联盟
  nat的规则指定完成后,还要打开IP转发功能:UVsLinux联盟
  echo 1 > /proc/sys/net/ipv

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