1.1. Почему было написано данное руководство

Скажем так, я посчитал, что существует досадный пробел в HOWTO по части информации об iptables и функциях сетевого фильтра (netfilter), реализованных в новой серии ядер 2.4.x Linux. Кроме всего прочего, я попытался ответить на некоторые вопросы по поводу новых возможностей, например проверки состояния пакетов (state matching). Большинство из них проиллюстрированы в файле скрипта rc.firewall.txt, который вы можете вставить в /etc/rc.d/. Для тех, кому интересно, готов сообщить, что этот файл первоначально был основан на masquerading HOWTO.

Там же вы найдете небольшой сценарий rc.flush-iptables.txt, написанный мною, который вы можете использовать, для своих нужд, при необходимости расширяя под свою конфигурацию.

1.2. Как он был написан

Я консультировался с Марком Бучером (Marc Boucher) и другими членами команды разработчиков netfilter. Пользуясь случаем, выражаю огромную признательность за их помощь в создании данного руководства, которое изначально было написано для boingworld.com, а теперь доступно на моем персональном сайте frozentux.net. С помощью этого документа вы пройдете процесс настройки шаг за шагом и, надеюсь, что к концу изучения его вы будете знать о пакете iptables значительно больше. Большая часть материала базируется на файле rc.firewall.txt, так как я считаю, что рассмотрение примера -- лучший способ изучения iptables. Я пройду по основным цепочкам правил в порядке их следования. Это несколько усложняет изучение, зато изложение становится логичнее. И, всякий раз, когда у вас возникнут затруднения, вы можете обращаться к этому руководству.

1.3. Термины, используемые в данном документе

Этот документ содержит несколько терминов, которые следует пояснить прежде, чем вы столкнетесь с ними.

DNAT - от англ. Destination Network Address Translation -- Изменение Сетевого Адреса Получателя. DNAT - это изменение адреса назначения в заголовке пакета. Зачастую используется в паре с SNAT. Основное применение -- использование единственного реального IP-адреса несколькими компьютерами для выхода в Интернет и предоставления дополнительных сетевых услуг внешним клиентам.

"Поток" (Stream) - под этим термином подразумевается соединение, через которое передаются и принимаются пакеты. Я использовал этот термин для обозначения соединений, через которые передается по меньшей мере 2 пакета в обеих направлениях. В случае TCP это может означать соединение, через которое передается SYN пакет и затем принимается SYN/ACK пакет. Но это так же может подразумевать и передачу SYN пакета и прием сообщения ICMP Host unreachable. Другими словами, я использую этот термин в достаточно широком диапазоне применений.

SNAT - от англ. Source Network Address Translation -- Изменение Сетевого Адреса Отправителя. SNAT - это изменение исходного адреса в заголовке пакета. Основное применение -- использование единственного реального IP-адреса несколькими компьютерами для выхода в Интернет. В натоящее время диапазон реальных IP-адресов, по стандарту IPv4, недостаточно широк, и его не хватает на всех (переход на IPv6 разрешит эту проблему).

"Состояние" (State) - под этим термином подразумевается состояние, в котором находится пакет, согласно RFC 793 - RFC 793 - Transmission Control Protocol, а также трактовкам, используемым в netfilter/iptables. Хочу обратить ваше внимание на тот факт, что определения состояний пакетов, как для внутренних так и для внешних состояний, используемые Netfilter, не полностью соответствуют указанному выше RFC 793.

"Пространство пользователя" (User space) - под этим термином я подразумеваю все, что расположено за пределами ядра, например: коменда iptables -h выполняется за пределами ядра, в то время как команда iptables -A FORWARD -p tcp -j ACCEPT выполняется (частично) в пространстве ядра, поскольку она добавляет новое правило к имеющемуся набору.

"Пространство ядра" (Kernel space) - в большей или меньшей степени является утверждением, обратным термину "Пространство пользователя". Подразумевает место исполнения - в пределах ядра.

"Userland" - см. "Пространство пользователя".

3.1. Общие положения

Когда пакет приходит на наш брандмауэр, то он сперва попадает на сетевое устройство, перехватывается соответствующим драйвером и далее передается в ядро. Далее пакет проходит ряд таблиц и затем передается либо локальному приложению, либо переправляется на другую машину. Порядок следования пакета приводится ниже:

Как вы можете видеть, пакет проходит несколько этапов, прежде чем он будет передан далее. На каждом из них пакет может быть остановлен, будь то цепочка iptables или что либо еще, но нас главным образом интересует iptables. Заметьте, что нет каких либо цепочек, специфичных для отдельных интерфейсов или чего либо подобного. Цепочку FORWARD проходят ВСЕ пакеты, которые движутся через наш брандмауэр/ роутер. Не используйте цепочку INPUT для фильтрации транзитных пакетов, они туда просто не попадают! Через эту цепочку движутся только те пакеты, которые предназначены данному хосту!

А теперь рассмотрим порядок движения пакета, предназначенного локальному процессу/приложению:

Важно помнить, что на этот раз пакеты идут через цепочку INPUT, а не через FORWARD.

И в заключение мы рассмотрим порядок движения пакетов, созданных локальными процессами.

Теперь мы знаем, что есть три различных варианта прохождения пакетов. Рисунок ниже более наглядно демонстрирует это:

Этот рисунок дает довольно ясное представление о порядке прохождения пакетов через различные цепочки. В первой точке принятия решения о маршрутизации (routing decision) все пакеты, предназначенные данному хосту направляются в цепочку INPUT, остальные - в цепочку FORWARD.

Обратите внимание также на тот факт, что пакеты, с адресом назначения на брандмауэр, могут претерпеть изменение сетевого адреса назначения (DNAT) в цепочке PREROUTING таблицы nat и соответственно дальнейшая маршрутизация в первой точке будет выполняться в зависимости от произведенных изменений. Запомните -- все пакеты проходят через таблицы и цепочки по тому или иному маршруту. Даже если выполняется DNAT в ту же сеть, откуда пакет пришел, то он все равно продолжит движение по цепочкам.

В сценарии rc.test-iptables.txt вы сможете найти дополнительную информацию о порядке прохождения пакетов.

3.2. Таблица Mangle

Как уже упоминалось выше, эта таблица предназначена, главным образом для внесения изменений в заголовки пакетов (mangle - искажать, изменять. прим. перев.). Т.е. в этой таблице вы можете устанавливать биты TOS (Type Of Service) и т.д.

Еще раз напоминаю вам, что в этой таблице не следует производить любого рода фильтрацию, маскировку или преобразование адресов (DNAT, SNAT, MASQUERADE).

В этой таблице допускается выполнять только нижеперечисленные действия:

• TOS

• TTL

• MARK

Действие TOS выполняет установку битов поля Type of Service в пакете. Это поле используется для назначения сетевой политики обслуживания пакета, т.е. задает желаемый вариант маршрутизации. Однако, следует заметить, что данное свойство в действительности используется на незначительном количестве маршрутизаторов в Интернете. Другими словами, не следует изменять состояние этого поля для пакетов, уходящих в Интернет, потому что на роутерах, которые таки обслуживают это поле, может быть принято неправильное решение при выборе маршрута.

Действие TTL используется для установки значения поля TTL (Time To Live) пакета. Есть одно неплохое применение этому действию. Мы можем присваивать определенное значение этому полю, чтобы скрыть наш брандмауэр от чересчур любопытных провайдеров (Internet Service Providers). Дело в том, что отдельные провайдеры очень не любят когда одно подключение разделяется несколькими компьютерами. и тогда они начинают проверять значение TTL приходящих пакетов и используют его как один из критериев определения того, один компьютер "сидит" на подключении или несколько.

Действие MARK устанавливает специальную метку на пакет, которая затем может быть проверена другими правилами в iptables или другими программами, например iproute2. С помощью "меток" можно управлять маршрутизацией пакетов, ограничивать траффик и т.п.

3.3. Таблица Nat

Эта таблица используется для выполнения преобразований сетевых адресов NAT (Network Address Translation). Как уже упоминалось ранее, только первый пакет из потока проходит через цепочки этой таблицы, трансляция адресов или маскировка применяются ко всем последующим пакетам в потоке автоматически. Для этой таблицы характерны действия:

• DNAT

• SNAT

• MASQUERADE

Действие DNAT (Destination Network Address Translation) производит преобразование адресов назначения в заголовках пакетов. Другими словами, этим действием производится перенаправление пакетов на другие адреса, отличные от указанных в заголовках пакетов.

SNAT (Source Network Address Translation) используется для изменения исходных адресов пакетов. С помощью этого действия можно скрыть структуру локальной сети, а заодно и разделить единственный внешний IP адрес между компьютерами локальной сети для выхода в Интернет. В этом случае брандмауэр, с помощью SNAT, автоматически производит прямое и обратное преобразование адресов, тем самым давая возможность выполнять подключение к серверам в Интернете с компьютеров в локальной сети.

Маскировка (MASQUERADE) применяется в тех же целях, что и SNAT, но в отличие от последней, MASQUERADE дает более сильную нагрузку на систему. Происходит это потому, что каждый раз, когда требуется выполнение этого действия - производится запрос IP адреса для указанного в действии сетевого интерфейса, в то время как для SNAT IP адрес указывается непосредственно. Однако, благодаря такому отличию, MASQUERADE может работать в случаях с динамическим IP адресом, т.е. когда вы подключаетесь к Интернет, скажем через PPP, SLIP или DHCP.

3.4. Таблица Filter

Как следует из названия, в этой таблице должны содержаться наборы правил для выполнения фильтрации пакетов. Пакеты могут пропускаться далее, либо отвергаться (действия ACCEPT и DROP соответственно), в зависимости от их содержимого. Конечно же, мы можем отфильтровывать пакеты и в других таблицах, но эта таблица существует именно для нужд фильтрации. В этой таблице допускается использование большинства из существующих действий, однако ряд действий, которые мы рассмотрели выше в этой главе, должны выполняться только в присущих им таблицах.

4.1. Введение

Механизм определения состояния (state machine) является отдельной частью iptables и в действительности не должен бы так называться, поскольку фактически является механизмом трассировки соединений. Однако значительному количеству людей он известен именно как "механизм определения состояния" (state machine). В данной главе эти названия будут использоваться как синонимы. Трассировщик соединений создан для того, чтобы netfilter мог постоянно иметь информацию о состоянии каждого конкретного соединения. Наличие трассировщика позволяет создавать более надежные наборы правил по сравнению с брандмауэрами, которые не имеют поддержки такого механизма.

В пределах iptables, соединение может иметь одно из 4-х базовых состояний: NEW, ESTABLISHED, RELATED и INVALID. Позднее мы остановимся на каждом из них более подробно. Для управления прохождением пакетов, основываясь на их состоянии, используется критерий --state.

Трассировка соединений производится специальным кодом в пространстве ядра -- трассировщиком (conntrack). Код трассировщика может быть скомпилирован как подгружаемый модуль ядра, так и статически связан с ядром. В большинстве случаев нам потребна более специфичная информация о соединении, чем та, которую поставляет трассировщик по-умолчанию. Поэтому трассировщик включает в себя обработчики различных протоколов, например TCP, UDP или ICMP. Собранная ими информация затем используется для идентификации и определения текущего состояния соединения. Например -- соединение по протоколу UDP однозначно идентифицируется по IP-адресам и портам источника и приемника.

В предыдущих версиях ядра имелась возможность включения/выключения поддержки дефрагментации пакетов. Однако, после того как трассировка соединений была включена в состав iptables/netfilter, надобность в этом отпала. Причина в том, что трассировщик не в состоянии выполнять возложенные на него функции без поддержки дефрагментации и поэтому она включена постоянно. Ее нельзя отключить иначе как отключив трассировку соединений. Дефрагментация выполняется всегда, если трассировщик включен.

Трассировка соединений производится в цепочке PREROUTING, исключая случаи, когда пакеты создаются локальными процессами на брандмауэре, в этом случае трассировка производится в цепочке OUTPUT. Это означает, что iptables производит все вычисления, связанные с определением состояния, в пределах этих цепочек. Когда локальный процесс на брандмауэре отправляет первый пакет из потока, то в цепочке OUTPUT ему присваивается состояние NEW, а когда возвращается пакет ответа, то состояние соединения в цепочке PREROUTING изменяется на ESTABLISHED, и так далее. Если же соединение устанавливается извне, то состояние NEW присваивается первому пакету из потока в цепочке PREROUTING. Таким образом, определение состояния пакетов производится в пределах цепочек PREROUTING и OUTPUT таблицы nat.

4.2. Таблица трассировщика

Кратко рассмотрим таблицу трассировщика, которую можно найти в файле /proc/net/ip_conntrack. Здесь содержится список всех активных соединений. Если модуль ip_conntrack загружен, то команда cat /proc/net/ip_conntrak должна вывести нечто, подобное:

tcp  6 117 SYN_SENT src=192.168.1.6
 dst=192.168.1.9 sport=32775 \

     dport=22 [UNREPLIED] src=192.168.1.9
 dst=192.168.1.6 sport=22 \

     dport=32775 use=2
    

В этом примере содержится вся информация, которая известна трассировщику, по конкретному соединению. Первое, что можно увидеть - это название протокола, в данном случае - tcp. Далее следует некоторое число в обычном десятичном представлении. После него следует число, определяющее "время жизни" записи в таблице (т.е. количество секунд, через которое информация о соединении будет удалена из таблицы). Для нашего случая, запись в таблице будет храниться еще 117 секунд, если конечно через это соединение более не проследует ни одного пакета. При прохождении каждого последующего пакета через данное соединение, это значение будет устанавливаться в значение по-умолчанию для заданного состояния. Это число уменьшается на 1 каждую секунду. Далее следует фактическое состояние соединения. Для нашего примера состояние имеет значение SYN_SENT. Внутреннее представление состояния несколько отличается от внешнего. Значение SYN_SENT говорит о том, что через данное соединение проследовал единственный пакет TCP SYN. Далее расположены адреса отправителя и получателя, порт отправителя и получателя. Здесь же видно ключевое слово [UNREPLIED], которое сообщает о том, что ответного трафика через это соединение еще не было. И наконец приводится дополнительная информация по ожидаемому пакету, это IP адреса отправителя/получателя (те же самые, только поменявшиеся местами, поскольку ожидается ответный пакет), то же касается и портов.

Записи в таблице могут принимать ряд значений, все они определены в заголовочных файлах linux/include/netfilter-ipv4/ip_conntrack*.h. Значения по-умолчанию зависят от типа протокола. Каждый из IP-протоколов -- TCP, UDP или ICMP имеют собственные значения по-умолчанию, которые определены в заголовочном файле linux/include/netfilter-ipv4/ip_conntrack.h. Более подробно мы остановимся на этих значениях, когда будем рассматривать каждый из протоколов в отдельности.

Совсем недавно, в patch-o-matic, появилась заплата tcp-window-tracking, которая предоставляет возможность передачи значений всех таймаутов через специальные переменные, т.е. позволяет изменять их "на лету". Таким образом появляется возможность изменения таймаутов без необходимости пересборки ядра. Изменения вносятся с помощью определенных системных вызовов, через каталог /proc/sys/net/ipv4/netfilter. Особое внимание обратите на ряд переменных /proc/sys/net/ipv4/netfilter/ip_ct_* .

После получения пакета ответа трассировщик снимет флаг [UNREPLIED] и заменит его флагом [ASSURED]. Этот флаг сообщает о том, что соединение установлено уверенно и эта запись не будет стерта по достижении максимально возможного количества трассируемых соединений. Максимальное количество записей, которое может содержаться в таблице зависит от значения по-умолчанию, которое может быть установлено вызовом функции ipsysctl в последних версиях ядра. Для объема ОЗУ 128 Мб это значение соответствует 8192 записям, для 256 Мб - 16376. Вы можете посмотреть и изменить это значение установкой переменной /proc/sys/net/ipv4/ip_conntrack_max.

4.3. Состояния в пространстве пользователя

Как вы уже наверняка заметили, в пространстве ядра, в зависимости от типа протокола, пакеты могут иметь несколько различных состояний. Однако, вне ядра пакеты могут иметь только 4 состояния. В основном состояние пакета используется критерием --state. Допустимыми являются состояния NEW, ESTABLISHED, RELATED и INVALID. В таблице, приводимой ниже, рассмтриваются каждое из возможных состояний.

Эти четыре состояния могут использоваться в критерии --state. Механизм определения состояния позволяет строить чрезвычайно мощную и эффективную защиту. Раньше приходилось открывать все порты выше 1024, чтобы пропустить обратный трафик в локальную сеть, теперь же, при наличии механизма определения состояния, необходимость в этом отпала, поскольку появилась возможность "открывать" доступ только для обратного (ответного) трафика, пресекая попытки установления соединений извне.

4.4. TCP соединения

В этом и в последующих разделах мы поближе рассмотрим признаки состояний и порядок их обработки каждым из трех базовых протоколов TCP, UDP и ICMP, а так же коснемся случая, когда протокол соединения не может быть классифицирован на принадлежность к трем, вышеуказанным, протоколам. Начнем рассмотрение с протокола TCP, поскольку он имеет множество интереснейших особенностей в отношении механизма определения состояния в iptables.

TCP соединение всегда устанавливается передачей трех пакетов, которые инициализируют и устанавливают соединение, через которое в дальнейшем будут передаваться данные. Сессия начинается с передачи SYN пакета, в ответ на который передается SYN/ACK пакет и подтверждает установление соединения пакет ACK. После этого соединение считается установленным и готовым к передаче данных. Может возникнуть вопрос: "А как же трассируется соединение?". В действительности все довольно просто.

Для всех типов соединений, трассировка проходит практически одинаково. Взгляните на рисунок ниже, где показаны все стадии установления соединения. Как видите, трассировщик, с точки зрения пользователя, фактически не следит за ходом установления соединения. Просто, как только трассировщик "увидел" первый (SYN) пакет, то присваивает ему статус NEW. Как только через трассировщика проходит второй пакет (SYN/ACK), то соединению присваивается статус ESTABLISHED. Почму именно второй пакет? Сейчас разберемся. Строя свой набор правил, вы можете позволить покидать локальную сеть пакетам со статусом NEW и ESTABLISHED, а во входящем трафике пропускать пакеты только со статусом ESTABLISHED и все будет работать прекрасно. И наоборот, если бы трассировщик продолжал считать соединение как NEW, то фактически вам никогда не удалось бы установить соединение с "внешним миром", либо пришлось бы позволить прохождение NEW пакетов в локальную сеть. С точки зрения ядра все выглядит более сложным, поскольку в пространстве ядра TCP соединения имеют ряд промежуточных состояний, недоступных в пространстве пользователя. В общих чертах они соответствуют спецификации RFC 793 - Transmission Control Protocol на странице 21-23. Более подробно эта тема будет рассматриваться чуть ниже.

С точки зрения пользователя все выглядит достаточно просто, однако если посмотреть с точки зрения ядра, то все выглядит несколько сложнее. Рассмотрим порядок изменения состояния соединения в таблице /proc/net/ip_conntrack. После передачи первого пакета SYN.

tcp      6 117 SYN_SENT src=192.168.1.5 
dst=192.168.1.35 sport=1031 \
     dport=23 [UNREPLIED] src=192.168.1.35 
dst=192.168.1.5 sport=23 \
     dport=1031 use=1
  

Как видите, запись в таблице отражает точное состояние соединения -- был отмечен факт передачи пакета SYN (флаг SYN_SENT), на который ответа пока не было (флаг [UNREPLIED]). После получения пакета-ответа, соединение переводится в следующее внутреннее состояние:

tcp      6 57 SYN_RECV src=192.168.1.5
 dst=192.168.1.35 sport=1031 \
     dport=23 src=192.168.1.35 
dst=192.168.1.5 sport=23 dport=1031 \
     use=1
  

Теперь запись сообщает о том, что обратно прошел пакет SYN/ACK. На этот раз соединение переводится в состояние SYN_RECV. Это состояние говорит о том, что пакет SYN был благополучно доставлен получателю и в ответ на него пришел пакет-подтверждение (SYN/ACK). Кроме того, механизм определения состояния "увидев" пакеты, следующие в обеих направлениях, снимает флаг [UNREPLIED]. И наконец после передачи заключительного ACK-пакета, в процедуре установления соединения

tcp      6 431999 ESTABLISHED src=192.168.1.5 
dst=192.168.1.35 \
     sport=1031 dport=23 src=192.168.1.35
 dst=192.168.1.5 \
     sport=23 dport=1031 use=1
  

соединение переходит в состояние ESTABLISHED (установленное). После приема нескольких пакетов через это соединение, к нему добавится флаг [ASSURED] (уверенное).

При закрытии, TCP соединение проходит через следующие состояния.

Как видно из рисунка, соединение не закрывается до тех пор пока не будет передан последний пакет ACK. Обратите внимание -- эта картинка описывает нормальный процесс закрытия соединения. Кроме того, если соединение отвергается, то оно может быть закрыто передачей пакета RST (сброс). В этом случае соединение будет закрыто по истечение предопределенного времени.

При закрытии, соединение переводится в состояние TIME_WAIT, продолжительность которого по-умолчанию соответствует 2 минутам, в течение которого еще возможно прохождение пакетов через брандмауэр. Это является своего рода "буферным временем", которое дает возможность пройти пакетам, "увязшим" на том или ином маршрутизаторе (роутере).

Если соединение закрывается по получении пакета RST, то оно переводится в состояние CLOSE. Время ожидания до фактического закрытия соединения по-умолчанию устанавливается равным 10 секунд. Подтверждение на пакеты RST не передается и соединение закрывается сразу же. Кроме того имеется ряд других внутренних состояний. В таблице ниже приводится список возможных внутренних состояний соединения и соответствующие им размеры таймаутов.

Эти значения могут несколько изменяться от версии к версии ядра, кроме того, они могут быть изменены через интерфейс файловой системы /proc (переменные proc/sys/net/ipv4/netfilter/ip_ct_tcp_*). Значения устанавливаются в сотых долях секунды, так что число 3000 означает 30 секунд.

Обратите внимание на то, что со стороны пользователя, механизм определения состояния никак не отображает состояние флагов TCP пакетов. Как правило - это не всегда хорошо, поскольку состояние NEW присваивается, не только пакетам SYN. Это качество трассировщика может быть использовано для избыточного файерволлинга (firewalling), но для случая домашней локальной сети, в которой используется только один брандмауэр это очень плохо. Эта проблема более подробно обсуждается в разделе Пакеты со статусом NEW и со сброшенным битом SYN приложения Общие проблемы и вопросы. Альтернативным вариантом решения этой проблемы может служить установка заплаты tcp-window-tracking из patch-o-matic, которая сделает возможным принятие решений в зависимости от значения TCP window.

4.5. UDP соединения

По сути своей, UDP соединения не имеют признака состояния. Этому имеется несколько причин, основная из них состоит в том, что этот протокол не предусматривает установления и закрытия соединения, но самый большой недостаток -- отсутствие информации об очередности поступления пакетов. Приняв две датаграммы UDP, невозможно сказать точно в каком порядке они были отправлены. Однако, даже в этой ситуации все еще возможно определить состояние соединения. Ниже приводится рисунок того, как выглядит установление соединения с точки зрения трассировщика.

Из рисунка видно, что состояние UDP соединения определяется почти так же как и состояние TCP соединения, с точки зрения из пользовательского пространства. Изнутри же это выглядит несколько иначе, хотя во многом похоже. Для начала посмотрим на запись, появившуюся после передачи первого пакета UDP.

udp      17 20 src=192.168.1.2 
dst=192.168.1.5 sport=137 dport=1025 \
     [UNREPLIED] src=192.168.1.5
 dst=192.168.1.2 sport=1025 \
     dport=137 use=1
  

Первое, что мы видим -- это название протокола (udp) и его номер (см. /etc/protocols прим. перев.). Третье значение -- оставшееся "время жизни" записи в секундах. Далее следуют характеристики пакета, прошедшего через брандмауэр -- это адреса и порты отправителя и получателя. Здесь же видно, что это первый пакет в сессии (флаг [UNREPLIED]). И завершают запись адреса и порты отправителя и получателя ожидаемого пакета. Таймаут такой записи по умолчанию составляет 30 секунд.

udp      17 170 src=192.168.1.2 
dst=192.168.1.5 sport=137 \
     dport=1025 src=192.168.1.5
 dst=192.168.1.2 sport=1025 \
     dport=137 use=1
  

После того как сервер "увидел" ответ на первый пакет, соединение считается ESTABLISHED (установленным), единственное отличие от предыдущей записи состоит в отсутствии флага [UNRREPLIED] и, кроме того, таймаут для записи стал равным 180 секундам. После этого может только добавиться флаг [ASSURED] (уверенное соединение), который был описан выше. Флаг [ASSURED] устанавливается только после прохождения некоторого количества пакетов через соединение.

udp      17 175 src=192.168.1.5
 dst=195.22.79.2 sport=1025 \
     dport=53 src=195.22.79.2
 dst=192.168.1.5 sport=53 \
     dport=1025 [ASSURED] use=1
  

Теперь соединение стало "уверенным". Запись в таблице выглядит практически так же как и в предыдущем примере, за исключением флага [ASSURED]. Если в течение 180 секунд через соединение не пройдет хотя бы один пакет, то запись будет удалена из таблицы. Это достаточно маленький промежуток времени, но его вполне достаточно для большинства применений. "Время жизни" отсчитывается от момента прохождения последнего пакета и при появлении нового, время переустанавливается в свое начальное значение, это справедливо и для всех остальных типов внутренних состояний.

4.6. ICMP соединения

ICMP пакеты используются только для передачи управляющих сообщений и не организуют постоянного соединения. Однако, существует 4 типа ICMP пакетов, которые вызывают передачу ответа, поэтому они могут иметь два состояния: NEW и ESTABLISHED. К этим пакетам относятся ICMP Echo Request/Echo Reply, ICMP Timestamp Request/Timestamp Reply, ICMP Information Request/Information Reply и ICMP Address Mask Request/Address Mask Reply. Из них -- ICMP Timestamp Request/Timestamp Reply и ICMP Information Request/Information Reply считаются устаревшими и поэтому, в большинстве случаев, могут быть безболезненно сброшены (DROP). Взгляните на рисунок ниже.

Как видно из этого рисунка, сервер выполняет Echo Request (эхо-запрос) к клиенту, который (запрос) распознается брандмауэром как NEW. На этот запрос клиент отвечает пакетом Echo Reply, и теперь пакет распознается как имеющий состояние ESTABLISHED. После прохождения первого пакета (Echo Request) в ip_conntrack появляется запись:

icmp     1 25 src=192.168.1.6
 dst=192.168.1.10 type=8 code=0 \
     id=33029 [UNREPLIED] src=192.168.1.10
 dst=192.168.1.6 \
     type=0 code=0 id=33029 use=1
  

Эта запись несколько отличается от записей, свойственных протоколам TCP и UDP, хотя точно так же присутствуют и название протокола и время таймаута и адреса передатчика и приемника, но далее появляются три новых поля - type, code и id. Поле type содержит тип ICMP, поле code - код ICMP. Значения типов и кодов ICMP приводятся в приложении Типы ICMP. И последнее поле id содержит идентификатор пакета. Каждый ICMP-пакет имеет свой идентификатор. Когда приемник, в ответ на ICMP-запрос посылает ответ, он подставляет в пакет ответа этот идентификатор, благодаря чему, передатчик может корректно распознать в ответ на какой запрос пришел ответ.

Следующее поле -- флаг [UNREPLIED], который встречался нам ранее. Он означает, что прибыл первый пакет в соединении. Завершается запись характеристиками ожидаемого пакета ответа. Сюда включаются адреса отправителя и получателя. Что касается типа и кода ICMP пакета, то они соответствуют правильным значениям ожидаемого пакета ICMP Echo Reply. Идентификатор пакета-ответа тот же, что и в пакете запроса.

Пакет ответа распознается уже как ESTABLISHED. Однако, мы знаем, что после передачи пакета ответа, через это соединение уже ничего не ожидается, поэтому после прохождения ответа через netfilter, запись в таблице трассировщика уничтожается.

В любом случае запрос рассматривается как NEW, а ответ как ESTABLISHED.

Заметьте при этом, что пакет ответа должен совпадать по своим характеристикам (адреса отправителя и получателя, тип, код и идентификатор) с указанными в записи в таблице трассировщика, это справедливо и для всех остальных типов трафика.

ICMP запросы имеют таймаут, по-умолчанию, 30 секунд. Этого времени, в большинстве случаев, вполне достаточно. Время таймаута можно изменить в /proc/sys/net/ipv4/netfilter/ip_ct_icmp_timeout. ( Напоминаю, что переменные типа /proc/sys/net/ipv4/netfilter/ip_ct_* становятся доступны только после установки "заплаты" tcp-window-tracking из patch-o-matic прим. перев.).

Значительная часть ICMP используется для передачи сообщений о том, что происходит с тем или иным UDP или TCP соединением. Всвязи с этим они очень часто распознаются как связанные (RELATED) с существующим соединением. Простым примером могут служить сообщения ICMP Host Unreachable или ICMP Network Unreachable. Они всегда порождаются при попытке соединиться с узлом сети когда этот узел или сеть недоступны, в этом случае последний маршрутизатор вернет соответствующий ICMP пакет, который будет распознан как RELATED. На рисунке ниже показано как это происходит.

В этом примере некоторому узлу передается запрос на соединение (SYN пакет). Он приобретает статус NEW на брандмауэре. Однако, в этот момент времени, сеть оказывается недоступной, поэтому роутер возвращает пакет ICMP Network Unreachable. Трассировщик соединений распознает этот пакет как RELATED, благодаря уже имеющейся записи в таблице, так что пакет благополучно будет передан клиенту, который затем оборвет неудачное соединение. Тем временем, брандмауэр уничтожит запись в таблице, поскольку для данного соединения было получено сообщение об ошибке.

То же самое происходит и с UDP соединениями -- если обнаруживаются подобные проблемы. Все сообщения ICMP, передаваемые в ответ на UDP соединение, рассматриваются как RELATED. Взгляните на следующий рисунок.

Датаграмма UDP передается на сервер. Соединению присваивается статус NEW. Однако доступ к сети запрещен (брандмауэром или роутером), поэтому обратно возвращается сообщение ICMP Network Prohibited. Брандмауэр распознает это сообщение как связанное с открытым UDP соединением, присваивает ему статус RELATED и передает клиенту. После чего запись в таблице трассировщика уничтожается, а клиент благополучно обрывает соединение.

4.7. Поведение по-умолчанию

В некоторых случаях механизм определения состояния не может распознать протокол обмена и, соответственно, не может выбрать стратегию обработки этого соединения. В этом случае он переходит к заданному по-умолчанию поведению. Поведение по-умолчанию используется, например при обслуживании протоколов NETBLT, MUX и EGP. Поведение по-молчанию во многом схоже с трассировкой UDP соединений. Первому пакету присваивается статус NEW, а всем последующим - статус ESTABLISHED.

При использовании поведения по-умолчанию, для всех пакетов используется одно и то же значение таймаута, которое можно изменить в
/proc/sys/net/ipv4/netfilter/ip_ct_generic_timeout. По-умолчанию это значение равно 600 секундам, или 10 минутам В зависимости от типа трафика, это время может меняться, особенно когда соединение устанавливается по спутниковому каналу.

4.8. Трассировка комплексных протоколов

Имеется ряд комплексных протоколов, корректная трассировка которых более сложна. Прмером могут служить протоколы ICQ, IRC и FTP. Каждый из этих протоколов несет дополнительную информацию о соединении в области данных пакета. Соответственно корректная трассировка таких соединений требует подключения дополнительных вспомогательных модулей.

В качестве первого примера рассмотрим протокол FTP. Протокол FTP сначала открывает одиночное соединение, которое называется "сеансом управления FTP" (FTP control session). При выполнении команд в пределах этого сеанса, для передачи сопутствующих данных открываются дополнительные порты. Эти соединения могут быть активными или пассивными. При создании активного соединения клент передает FTP серверу номер порта и IP адрес для соединения. Затем клент открывает порт, сервер подключает к заданному порту клиента свой порт с номером 20 (известный как FTP-Data) и передает данные через установленное соединение.

Проблема состоит в том, что брандмауэр ничего не знает об этих дополнительных подключениях, поскольку вся информация о них передается через область данных пакета. Из-за этого брандмауэр не позволит серверу соединиться с указанным портом клиента.

Решение проблемы состоит в добавлении специального вспомогательного модуля трассировки, который отслеживает, специфичную для данного протокола, информацию в области данных пакетов, передаваемых в рамках сеанса управления. При создании такого соединения, вспомогательный модуль корректно воспримет передаваемую информацию и создаст соответствующую запись в таблице трассировщика со статусом RELATED, благодаря чему соединение будет установлено. Рисунок ниже поясняет порядок выполнения подобного соединения.

Пассивный FTP действует противоположным образом. Клиент посылает запрос серверу на получение данных, а сервер возвращает клиенту IP адрес и номер порта для подключения. Клиент подключает свой 20-й порт (FTP-data) к указанному порту сервера и получает запрошенные данные. Если ваш FTP сервер находится за брандмауэром, то вам потребуется этот вспомогательный модуль для того, чтобы сервер смог обслуживать клиентов из Интернет. То же самое касается случая, когда вы хотите ограничить своих пользователей только возможностью подключения к HTTP и FTP серверам в Интернет и закрыть все остальные порты. Рисунок ниже показывает как выполняется пассивное соединение FTP.

Некоторые вспомогательные модули уже включены в состав ядра. Если быть более точным, то в состав ядра включены вспомогательные модули для протоколов FTP и IRC. Если в вашем распоряжении нет необходимого вспомогательного модуля, то вам следует обратиться к patch-o-matic, который содержит большое количество вспомогательных модулей для трассировки таких протоколов, как ntalk или H.323. Если и здесь вы не нашли то, что вам нужно, то у вас есть еще варианты: вы можете обратиться к CVS iptables, если искомый вспомогательный модуль еще не был включен в patch-o-matic, либо можете войти в контакт с разработчиками netfilter и узнать у них -- имеется ли подобный модуль и планируется ли он к выпуску. Если и тут вы потерпели неудачу, то наверное вам следует прочитать Rusty Russell's Unreliable Netfilter Hacking HOW-TO.

Вспомогательные модули могут быть скомпилированы как в виде подгружаемых модулей ядра, так и статически связаны с ядром. Если они скомпилированы как модули, то вы можете загрузить их командой:

modprobe ip_conntrack_*
  

Обратите внимание на то, что механизм определения состояния не имеет никакого отношения к трансляции сетевых адресов (NAT), поэтому вам может потребоваться большее количество дополнительных модулей, если вы выполняете такую трансляцию. Допустим, что вы выполняете трансляцию адресов и трассировку FTP соединений, тогда вам необходим так же и соответствующий вспомогательный модуль NAT. Имена вспомогательных модулей NAT начинаются с ip_nat_, в соответствии с соглашением об именах. В данном случае модуль называется ip_nat_ftp. Для протокола IRC такой модуль будет называться ip_nat_irc. Тому же самому соглашению следуют и названия вспомогательных модулей трассировщика, например: ip_conntrack_ftp и ip_conntrack_irc.