iptables与stun

运维 系统运维
iptables 是与最新的 2.6.x 版本Linux 内核集成的 IP 信息包过滤系统。本文介绍下iptables与stun的知识。

iptablesstun是一对朋友,互相帮忙,互相补短!

  iptables与stun

  Stun协议(Rfc3489、详见http://www.ietf.org/rfc/rfc3489.txt)将NAT粗略分为4种类型,即Full Cone、Restricted Cone、Port Restricted Cone和Symmetric。举个实际例子来说明这四种NAT的区别:

  A机器在私网(192.168.0.4)

  NAT服务器(210.21.12.140)

  B机器在公网(210.15.27.166)

  C机器在公网(210.15.27.140)

  现在,A机器连接过B机器,假设是 A(192.168.0.4:5000)-> NAT(转换后210.21.12.140:8000)-> B(210.15.27.166:2000)。

  同时A从来没有和C通信过。

  则对于不同类型的NAT,有下列不同的结果:

  Full Cone NAT:C发数据到210.21.12.140:8000,NAT会将数据包送到A(192.168.0.4:5000)。因为NAT上已经有了192.168.0.4:5000到210.21.12.140:8000的映射。

  Restricted Cone:C无法和A通信,因为A从来没有和C通信过,NAT将拒绝C试图与A连接的动作。但B可以通过210.21.12.140:8000与A的192.168.0.4:5000通信,且这里B可以使用任何端口与A通信。如:210.15.27.166:2001 -> 210.21.12.140:8000,NAT会送到A的5000端口上。

  Port Restricted Cone:C无法与A通信,因为A从来没有和C通信过。而B也只能用它的210.15.27.166:2000与A的192.168.0.4:5000通信,因为A也从来没有和B的其他端口通信过。该类型NAT是端口受限的。

  Symmetric NAT:上面3种类型,统称为Cone NAT,有一个共同点:只要是从同一个内部地址和端口出来的包,NAT都将它转换成同一个外部地址和端口。但是Symmetric有点不同,具体表现在:只要是从同一个内部地址和端口出来,且到同一个外部目标地址和端口,则NAT也都将它转换成同一个外部地址和端口。但如果从同一个内部地址和端口出来,是到另一个外部目标地址和端口,则NAT将使用不同的映射,转换成不同的端口(外部地址只有一个,故不变)。而且和Port Restricted Cone一样,只有曾经收到过内部地址发来包的外部地址,才能通过NAT映射后的地址向该内部地址发包。

  现针对Symmetric NAT举例说明(承接前例):

  A机器连接过B机器,假使是 A(192.168.0.4:5000)-> NAT(转换后210.21.12.140:8000)-> B(210.15.27.166:2000)

  如果此时A机器(192.168.0.4:5000)还想连接C机器(210.15.27.140:2000),则NAT上产生一个新的映射,对应的转换可能为A(192.168.0.4:5000)-> NAT(转换后210.21.12.140:8001)-> C(210.15.27.140:2000)。此时,B只能用它的210.15.27.166:2000通过NAT的210.21.12.140:8000与A的192.168.0.4:5000通信, C也只能用它的210.15.27.140:2000通过NAT的210.21.12.140:8001与A的192.168.0.4:5000通信,而B或者C的其他端口则均不能和A的192.168.0.4:5000通信。

  通过上面的例子,我们应该清楚了Stun协议对NAT进行分类的依据。那么,我们现在根据上述分类标准(或例子),来简要分析一下iptables的工作原理,看看他又是属于哪种NAT呢?

  首先,我们去网上下载一个使用Stun协议检测NAT的工具,网址在http://sourceforge.net/projects/stun/,使用该工具对iptables的检测结果是Port restricted NAT detected。

  我们先不要急着接受这个检测结果,还是先来分析一下iptables的工作原理吧!

  iptables在转换地址时,遵循如下两个原则:

  1、尽量不去修改源端口,也就是说,ip伪装后的源端口尽可能保持不变。

  2、更为重要的是,ip伪装后只需保证伪装后的源地址/端口与目标地址/端口(即所谓的socket)唯一即可。

  仍以前例说明如下:

  A机器连接过B机器,假使是 A(192.168.0.4:5000)-> NAT(转换后210.21.12.140:5000)-> B(210.15.27.166:2000)。(注意,此处NAT遵循原则1、故转换后端口没有改变)

  如果此时A机器(192.168.0.4:5000)还想连接C机器(210.15.27.140:2000),则NAT上产生一个新的映射,但对应的转换仍然有可能为A(192.168.0.4:5000)-> NAT(转换后210.21.12.140:5000)-> C(210.15.27.140:2000)。这是因为NAT(转换后210.21.12.140:5000)-> B(210.15.27.166:2000)和NAT(转换后210.21.12.140:5000)-> C(210.15.27.140:2000)这两个socket不重复。因此,对于iptables来说,这既是允许的(第2条原则)、也是必然的(第1条原则)。

  在该例中,表面上看起来iptables似乎不属于Symmetric NAT,因为它看起来不符合Symmetric NAT的要求:如果从同一个内部地址和端口出来,是到另一个目标地址和端口,则NAT将使用不同的映射,转换成不同的端口(外部地址只有一个,故不变)。相反,倒是符合除Symmetric NAT外的三种Cone NAT的要求:从同一个内部地址和端口出来的包,NAT都将它转换成同一个外部地址和端口。加上iptables具有端口受限的属性(这一点不容置疑,后面举反例证明之),所以好多检测工具就把iptables报告为Port restricted NAT类型了。

  下面仍以前例接着分析:

  在前例中增加D机器在私网(192.168.0.5)

  A机器连接过B机器,假使是 A(192.168.0.4:5000)-> NAT(转换后210.21.12.140:5000)-> B(210.15.27.166:2000)

  D机器连接过C机器,假使是 D(192.168.0.5:5000)-> NAT(转换后210.21.12.140:5000)-> C(210.15.27.140:2000)

  由iptables转换原则可知,上述两个转换是允许且必然的。

  如果此时A机器(192.168.0.4:5000)还想连接C机器(210.15.27.140:2000),则NAT上产生一个新的映射,但对应的转换则变为A(192.168.0.4:5000)-> NAT(转换后210.21.12.140:5001)-> C(210.15.27.140:2000)。这是因为,如果仍然将其转换为210.21.12.140:5000的话,则其所构成的socket(210.21.12.140:5000->210.15.27.140:2000)将和D->C的socket一致,产生冲突,不符合iptables的第2条原则。(注意,此处以5001表示转换后不同的端口,但事实上,iptables却并不按照内部端口+1的原则来产生新的端口)。

  在本例中,从同一个内部地址和端口(192.168.0.4:5000)出来,到另一个目标地址和端口,则NAT使用了不同的映射,转换成不同的端口。显然,该现象又满足了Symmetric NAT的要求,同时不能够满足Cone NAT的要求。

  我们再来回顾一下Stun协议对Cone NAT的要求:所有(或只要是)从同一个内部地址和端口出来的包,NAT都将它转换成同一个外部地址和端口。虽然iptables在大部分情况下满足“从同一个内部地址和端口出来的包,都将把他转换成同一个外部地址和端口”这一要求,但它不能在所有情况侣阏庖灰蟆K岳砺凵希颐蔷椭荒馨裪ptables归为Symmetric NAT了。(但在事实上,按照前面例子或者Stun协议里给出的Discovery Process,大部分情况下对iptables的检测结果必然是Port restricted NAT)

  为什么会出现上述矛盾的情况呢,关键在于Stun协议和iptables对映射的理解不同。Stun协议认为,一个映射的要素是:内部地址端口和NAT转换后地址端口的组合。而在iptables看来,一个映射的要素是:NAT转换后地址端口和外部目标地址端口的组合。

  下面,我们再来分析一下iptables的端口受限的属性,我们举一个反例证明之,仍以前例说明如下:

  A机器连接过B机器,假使是 A(192.168.0.4:5000)-> NAT(转换后210.21.12.140:5000)-> B(210.15.27.166:2000)

  D机器连接过C机器,假使是 D(192.168.0.5:5000)-> NAT(转换后210.21.12.140:5000)-> C(210.15.27.140:2000)

  现假设iptables不具有端口受限的属性,则另一E机器在公网(210.15.27.153:2000)或C(210.15.27.140:2001)向210.21.12.140:5000发包的话,应该能够发到内部机器上。但事实是,当这个包到达NAT(210.21.12.140:5000)时,NAT将不知道把这个包发给A(192.168.0.4:5000)还是D(192.168.0.5:5000)。显然,该包只能丢弃,至此,足以证明iptables具有端口受限的属性。

  所以,iptables是货真价实的Symmetric NAT。

  附:

  1、Stun全称Simple Traversal of UDP Through NATs,所以本文所涉及的包,皆为UDP包。

  2、本文虽然是针对linux下iptables的分析,但倘若把本文中关键词“iptables”换成“Win2000下的ics或nat”,则本文的分析过程完全适用于Win2000下的ics或nat。即理论上Win2000下的ics或nat也是货真价实的Symmetric NAT,但实际上,大部分情况下,检测结果必然是Port restricted NAT。为什么Win2000下的ics或nat和iptables的分类是如此一致呢?因为Win2000下的ics或nat在进行NAT转换时,遵循和iptables完全一样的两个原则。

通过文章,我们可以清楚的知道iptables与stun的知识。希望对你们有用!

【编辑推荐】

责任编辑:赵鹏 来源: 网络转载
相关推荐

2011-03-17 17:24:48

2011-03-17 15:32:25

2010-07-14 17:12:38

STUN协议

2011-03-15 15:47:25

iptables安装命令

2011-03-15 11:05:03

2011-03-15 09:10:42

Linux防火墙Iptables

2011-03-15 17:25:38

2011-03-17 17:19:24

iptables

2011-03-18 09:26:13

Iptables规则

2011-03-15 09:59:59

iptables实例

2021-10-13 16:00:53

KubeProxyIptables

2011-03-16 11:17:56

IptablesICMP

2011-03-17 17:45:45

iptables规则

2011-03-14 14:40:11

iptables编译

2011-03-15 16:34:36

Iptables性能

2011-03-15 16:26:46

iptablesnat

2011-03-15 09:46:31

2011-03-15 14:01:13

2011-03-14 14:40:08

Iptables命令

2011-03-15 10:09:11

点赞
收藏

51CTO技术栈公众号