--- title: Linux 网络管理 description: Linux 网络配置管理 keywords: - Linux 网络 - 配置 - 管理 tags: - Linux/进阶 - 技术/操作系统 author: 7Wate date: 2023-04-10 --- ## 网络配置 | 发行版 | 常用网络管理工具 | 网络配置文件路径 | | ----------- | ------------------------------------------ | -------------------------------------- | | Ubuntu | NetworkManager, systemd-networkd | /etc/netplan/ | | Debian | NetworkManager, systemd-networkd, ifupdown | /etc/network/interfaces | | CentOS/RHEL | NetworkManager, systemd-networkd, ifcfg | /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-* | | Fedora | NetworkManager, systemd-networkd, ifcfg | /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-* | | Arch Linux | netctl | /etc/netctl/ | | openSUSE | NetworkManager, ifup | /etc/sysconfig/network/ifcfg-* | ### 网络概念 - **动态主机配置协议（DHCP）：**DHCP 用于自动分配 IP 地址、子网掩码、默认网关等网络参数。 - **静态地址（Static IP）：**静态 IP 是预先分配给设备的固定 IP 地址。 - **地址（IP）**：网络设备的唯一标识符，用于在网络中进行通信。IPv4 地址格式为 `xxx.xxx.xxx.xxx`，例如 `192.168.1.10`。 - **子网掩码（NetMask）**：用于划分 IP 地址的网络和主机部分。常见的子网掩码有 `255.255.255.0`，表示一个 C 类子网。 - **网关（Gateway）**：连接不同网络的设备，通常是路由器。默认网关用于转发网络请求到其他网络段。 - **域名系统（DNS）**：将域名解析为 IP 地址的服务。常见的 DNS 服务器有 Google 的 `8.8.8.8` 和 `8.8.4.4`。 ### Ip `ip` 命令是 Linux 系统中用于管理网络设备、地址、路由等网络设置的一个强大工具。它是 iproute2 软件包的一部分，由 Alexey N. Kuznetsov 开发，首次发布于 1999 年。**`ip` 命令的设计目的是替代原有的 `ifconfig`、`route` 等传统网络配置工具，提供更灵活、功能强大的解决方案。** **`ip` 命令通过 Netlink 套接字与 Linux 内核通信，实现对网络设备、地址、路由等资源的管理。**Netlink 是一种用于在内核和用户空间之间传递信息的通信机制。通过 Netlink，`ip` 命令能够执行各种复杂的网络配置任务。 ***ip 命令的配置是临时的，仅在当前会话中有效。重启系统或网络服务后，这些配置将会丢失。*** #### 生命周期 ```mermaid flowchart LR A[1. 开始] --> B[2. 显示网络接口信息] B --> C[ip addr show] B --> D[ip link show] B --> E[ip route show] A --> F[3. 添加 IP 地址] F --> G[ip addr add / dev ] A --> H[4. 删除 IP 地址] H --> I[ip addr del / dev ] A --> J[5. 修改网络接口状态] J --> K[5.1 启用接口] K --> L[ip link set dev up] J --> M[5.2 禁用接口] M --> N[ip link set dev down] A --> O[6. 添加路由] O --> P[ip route add via ] A --> Q[7. 删除路由] Q --> R[ip route del ] A --> S[8. 管理邻居条目] S --> T[8.1 显示邻居表] T --> U[ip neigh show] S --> V[8.2 添加邻居条目] V --> W[ip neigh add lladdr dev ] S --> X[8.3 删除邻居条目] X --> Y[ip neigh del dev ] A --> Z[9. 刷新 IP 地址] Z --> AA[ip addr flush dev ] A --> AB[10. 监控网络事件] AB --> AC[ip monitor all] A --> AD[11. 显示网络设备统计信息] AD --> AE[ip -s link] A --> AF[12. 查看或设置 MTU 值] AF --> AG[12.1 查看 MTU] AG --> AH[ip link show dev ] AF --> AI[12.2 设置 MTU] AI --> AJ[ip link set dev mtu ] A --> AK[13. 显示和修改路由规则] AK --> AL[13.1 显示路由规则] AL --> AM[ip rule show] AK --> AN[13.2 添加路由规则] AN --> AO[ip rule add from table ] AK --> AP[13.3 删除路由规则] AP --> AQ[ip rule del from table
] A --> AR[14. 创建和管理虚拟接口] AR --> AS[14.1 创建虚拟接口] AS --> AT[ip link add link name type vlan id ] AR --> AU[14.2 删除虚拟接口] AU --> AV[ip link del ] ``` #### 常用命令 | 命令 | 说明 | | --------------- | ---------------------- | | `ip addr show` | 显示网络接口的地址信息 | | `ip addr add` | 为网络接口添加 IP 地址 | | `ip addr del` | 删除网络接口的 IP 地址 | | `ip link show` | 显示网络接口状态 | | `ip link set` | 修改网络接口属性 | | `ip route show` | 显示路由表 | | `ip route add` | 添加路由 | | `ip route del` | 删除路由 | | `ip neigh show` | 显示邻居表（ARP 缓存） | | `ip neigh add` | 添加邻居条目 | | `ip neigh del` | 删除邻居条目 | #### 常用选项 | 选项 | 说明 | | ------------ | ---------------------------------------------- | | `show` | 显示指定类型的网络对象（如地址、链接、路由等） | | `add` | 添加指定类型的网络对象 | | `del` | 删除指定类型的网络对象 | | `set` | 修改指定类型的网络对象的属性 | | `list` | 列出指定类型的网络对象 | | `flush` | 清除指定类型的网络对象 | | `monitor` | 监控网络事件 | | `-4` | 仅处理 IPv4 地址和路由 | | `-6` | 仅处理 IPv6 地址和路由 | | `-s` | 输出简化版信息 | | `-brief` | 以简洁的格式输出信息 | | `-json` | 以 JSON 格式输出信息 | | `-details` | 输出详细信息 | | `-family` | 指定地址族（如 inet、inet6、link 等） | | `-dynamic` | 设置动态属性（如动态路由等） | | `-permanent` | 设置永久属性（如永久地址等） | #### 操作示例 1. 查看当前网络接口信息 ```shell $ ip route show 192.168.101.0/24 dev ens32 proto kernel scope link src 192.168.101.177 $ ip link show 1: lo: mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default qlen 1000 link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00 2: ens32: mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP mode DEFAULT group default qlen 1000 link/ether 00:0c:29:99:2f:75 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff altname enp2s0 $ ip addr show 1: lo: mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000 link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00 inet 127.0.0.1/8 scope host lo valid_lft forever preferred_lft forever inet6 ::1/128 scope host valid_lft forever preferred_lft forever 2: ens32: mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000 link/ether 00:0c:29:99:2f:75 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff altname enp2s0 inet 192.168.101.177/24 scope global ens32 valid_lft forever preferred_lft forever ``` 2. 关闭指定网络接口 ```shell $ ip link set dev ens32 down ``` *注意：如果通过 SSH 连接，执行此操作会导致连接断开。* 3. 配置静态 IP 地址 ```shell $ ip addr add 192.168.101.222/24 dev ens32 $ ip addr show 1: lo: mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000 link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00 inet 127.0.0.1/8 scope host lo valid_lft forever preferred_lft forever inet6 ::1/128 scope host valid_lft forever preferred_lft forever 2: ens32: mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000 link/ether 00:0c:29:99:2f:75 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff altname enp2s0 inet 192.168.101.177/24 scope global ens32 valid_lft forever preferred_lft forever inet 192.168.101.222/24 scope global secondary ens32 valid_lft forever preferred_lft forever ``` 4. 配置网关地址 ```shell $ ip route add default via 192.168.101.1 ``` 5. 配置 DNS 服务器地址 ```shell $ echo "nameserver 8.8.8.8" > /etc/resolv.conf $ echo "nameserver 8.8.4.4" >> /etc/resolv.conf ``` 6. 启用网络接口 ```shell $ ip link set dev ens32 up ``` ### NetworkManager **NetworkManager 是由 Red Hat 公司开发的一款用于管理 Linux 操作系统上网络连接的软件。**自 2004 年首次发布以来，它迅速成为 Linux 操作系统中最流行的网络管理工具之一。在 NetworkManager 诞生之前，Linux 中的网络管理通常需要通过手动配置网络文件完成，这一过程不仅繁琐且易出错，但随着 NetworkManager 的出现，这一切都变得简单和直观。 NetworkManager 展现了其在管理网络连接和网络接口方面的核心能力，提供了**一整套综合工具，大大简化了网络设置的复杂性。**用户得以轻松添加、修改、启用或禁用各类网络连接，包括有线和无线网络，乃至虚拟私人网络（VPN）。其核心由负责监控和管理网络的后台守护进程、提供直观操作的图形界面以及功能强大的命令行界面组成，还包括管理设备驱动和处理连接请求的高效后端服务。 在用户进行网络设置调整时，**NetworkManager 自动更新相关配置文件**，确保网络设置的一致性和准确性得到坚实保障。借助灵活的插件体系和高效的 D-Bus 通信机制，NetworkManager 能够轻松处理多种类型的网络连接，将配置和管理过程自动化，从而提供了一个无缝、直观且高度可靠的网络管理解决方案。 #### Nmcli **`nmcli` 是 NetworkManager 的命令行界面**，提供了全面的功能来管理网络。用户可以通过它快速创建、修改和监控网络连接。无论是列出网络设备状态，管理网络连接，设置静态 IP，还是管理 VPN 和其他特殊连接，`nmcli` 都能提供强大支持。 #### Nmtui 对于那些偏好图形界面或在终端中工作的用户，`nmtui` 提供了一个简单直观的解决方案。这个**交互式的文本界面**应用使得配置 NetworkManager 控制的网络设置变得轻松。它的直观操作和无需鼠标的特性，使得 `nmtui` 成为 SSH 会话和终端窗口中理想的网络管理工具。 #### 生命周期 ```mermaid flowchart LR A[1. 开始] --> B[2. 添加新设备] B --> C[3. NetworkManager 识别设备] C --> D[4. 查看设备状态] D --> E[nmcli device show] C --> F[5. 配置网络连接] F --> G[5.1 配置 DHCP] G --> H[nmcli connection modify ipv4.method auto] F --> I[5.2 配置静态 IP] I --> J[nmcli connection modify ipv4.addresses / ipv4.gateway ipv4.dns ipv4.method manual] F --> K[5.3 配置 Wi-Fi] K --> L[5.3.1 扫描 Wi-Fi 网络] L --> M[nmcli device wifi rescan] K --> N[5.3.2 显示 Wi-Fi 网络] N --> O[nmcli device wifi list] K --> P[5.3.3 连接 Wi-Fi 网络] P --> Q[nmcli device wifi connect password ] C --> R[6. 激活网络连接] R --> S[nmcli connection up ] C --> T[7. 管理现有连接] T --> U[7.1 查看现有连接] U --> V[nmcli connection show] T --> W[7.2 修改现有连接] W --> X[nmcli connection modify ...] T --> Y[7.3 删除现有连接] Y --> Z[nmcli connection delete ] C --> AA[8. 监控和调试] AA --> AB[8.1 监控网络状态] AB --> AC[nmcli general status] AA --> AD[8.2 监控连接状态] AD --> AE[nmcli connection show --active] C --> AF[9. 禁用设备] AF --> AG[nmcli device disconnect ] AG --> AH[10. 设备生命周期结束] ``` #### 常用命令 | 命令 | 说明 | | ------------------------- | ------------------------------- | | nmcli dev show | 显示所有网络设备的信息 | | nmcli conn show | 显示所有网络连接的信息 | | nmcli conn up | 启用指定的网络连接 | | nmcli conn down | 禁用指定的网络连接 | | nmcli conn add | 添加一个新的网络连接 | | nmcli conn modify | 修改一个已有的网络连接 | | nmcli conn delete | 删除一个已有的网络连接 | | nmcli connection edit | 编辑一个已有的网络连接 | | nmcli device wifi | 显示所有 Wi-Fi 网络及其相关信息 | | nmcli device wifi rescan | 重新扫描 Wi-Fi 网络列表 | | nmcli device wifi connect | 连接指定的 Wi-Fi 网络 | #### 常用选项 | 选项 | 说明 | | ------------------ | ------------------------------------------ | | -f，--format | 指定输出格式（例如 csv、json、tabular 等） | | -t，--terse | 指定分隔符 | | -m，--mode | 指定最大输出宽度（用于长文本的换行） | | -p，--set-property | 指定要修改的属性 | | -a，--add | 添加新的属性 | | -r，--remove | 删除一个属性 | | -e，--enable | 激活一个属性 | | -d，--disable | 禁用一个属性 | | -v，--verbose | 输出详细信息 | | -i，--ignore-case | 忽略大小写 | #### 操作实例 1. 查看当前网络接口信息 ```shell # 显示所有网络设备的信息 nmcli device show ``` 2. 配置静态 IP 地址 注意：如果当前已经有一个 DHCP 分配的 IP 地址，则需要首先释放该地址。 ```shell # 释放 DHCP 分配的 IP 地址 nmcli connection modify ens160 ipv4.method auto # 为指定网络接口配置静态 IP 地址 nmcli connection modify ens160 ipv4.addresses 192.168.101.123/24 ipv4.gateway 192.168.101.1 ipv4.dns 114.114.114.114 ipv4.method manual ``` 3. 激活新的网络配置 ```shell # 激活新的网络配置 nmcli connection up ens160 ``` 4. 连接到 Wi-Fi 网络 ```shell # 重新扫描 Wi-Fi 网络列表 nmcli device wifi rescan # 显示所有 Wi-Fi 网络及其相关信息 nmcli device wifi list # 连接指定的 Wi-Fi 网络 nmcli device wifi connect password ``` 5. 添加新的网络连接 ```shell # 添加一个新的以太网连接 nmcli connection add type ethernet ifname eth0 con-name static-eth0 autoconnect yes ip4 192.168.1.100/24 gw4 192.168.1.1 ipv4.dns 8.8.8.8 ``` 6. 删除网络连接 ```shell # 删除一个已有的网络连接 nmcli connection delete static-eth0 ``` 7. 查看和管理 VPN 连接 ```shell # 显示活动的 VPN 连接 nmcli connection show --active # 添加一个新的 OpenVPN 连接 nmcli connection import type openvpn file # 激活 VPN 连接 nmcli connection up # 禁用 VPN 连接 nmcli connection down ``` ## 网络管理 ### Iptables `iptables` 是 Linux 系统中的一个命令行防火墙工具，它允许系统管理员配置内核防火墙（netfilter）规则。它主要用于数据包过滤、网络地址转换（NAT）和数据包修改。由于 `iptables` 在内核空间运行，能够为内核提供强大的防火墙和网络处理功能。 `iptables` 由 Rusty Russell 在 1998 年创建，最初作为 `ipchains` 的替代品发布。它是 netfilter 项目的一部分，该项目的目标是提供一套丰富且可靠的防火墙和路由工具。 #### 架构图 在 `iptables` 的规则体系中，存在**一个重要的概念叫做四表五链**。这些表和链提供了 `iptables` 进行包过滤和处理的基础架构。 ```mermaid graph TB subgraph 四表 A[filter] B[nat] C[mangle] D[raw] end subgraph 五链 E[INPUT] F[OUTPUT] G[FORWARD] H[PREROUTING] I[POSTROUTING] end A --> E A --> F A --> G B --> H B --> F B --> I C --> H C --> E C --> G C --> F C --> I D --> H D --> F ``` #### 四表 | 表名 | 用途 | 关联的链 | | ------ | ------------------- | ----------------------------------------------- | | filter | 数据包过滤 | INPUT、FORWARD、OUTPUT | | nat | 网络地址转换（NAT） | PREROUTING、OUTPUT、POSTROUTING | | mangle | 数据包修改 | PREROUTING、INPUT、FORWARD、OUTPUT、POSTROUTING | | raw | 配置连接追踪豁免 | PREROUTING、OUTPUT | #### 五链 | 链名 | 用途 | | ----------- | ---------------------------------- | | INPUT | 处理进入本机的数据包 | | OUTPUT | 处理本机产生的数据包 | | FORWARD | 处理经过本机转发的数据包 | | PREROUTING | 在路由决策之前处理进入系统的数据包 | | POSTROUTING | 在路由决策之后处理离开系统的数据包 | 尽管 `iptables` 强大且灵活，但也有一些缺点。例如，**`iptables` 的配置较为复杂**，需要花费较多的时间学习和理解。 此外，`iptables` 的**性能与网络流量和规则数量成正比**，大量的规则和网络流量可能会导致性能下降。然而，通过深入理解和恰当配置，管理员可以充分利用 `iptables` 来建立强大且灵活的网络防火墙。 随着时间的推移，**`iptables` 已经不再是 Linux 系统中唯一的防火墙解决方案**。在最近的 Linux 发行版中，`nftables` 开始替代 `iptables` 成为默认的防火墙工具。`nftables` 提供了与 `iptables` 类似的功能，但具有更优的性能和更简洁的语法。 尽管如此，`iptables` 仍然广泛用于很多系统中，并且由于其强大和灵活的特性，仍然是许多系统管理员的首选工具。 #### 常用命令 ```shell # 列出所有防火墙规则 sudo iptables -L # 添加一条新的规则 sudo iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -j ACCEPT # 删除一条规则 sudo iptables -D INPUT 1 # 清空所有规则 sudo iptables -F # 设置默认策略 sudo iptables -P INPUT DROP # 创建新的链 sudo iptables -N LOGGING # 删除一个空链 sudo iptables -X LOGGING # 在链中插入一条规则 sudo iptables -I INPUT 1 -p tcp --dport 22 -j ACCEPT # 替换链中的一条规则 sudo iptables -R INPUT 1 -p tcp --dport 80 -j ACCEPT # 列出所有规则的详细信息 sudo iptables -S # 列出规则，不解析服务名称 sudo iptables -n -L # 保存 iptables 规则 sudo iptables-save > /etc/iptables/rules.v4 # 恢复 iptables 规则 sudo iptables-restore < /etc/iptables/rules.v4 ``` ### Nftables **`nftables` (Netfilter tables) 是一种 Linux 内核的包过滤框架，它是 `iptables`、`ip6tables`、`arptables`、`ebtables` 等工具的替代品**，旨在提供单一、统一的解决方案，以简化包过滤和防火墙的配置。`nftables` 提供了一个新的、更高级的语法，用于更简洁、更直观地定义和管理规则。 `nftables` 于 2014 年作为 Linux 内核 3.13 的一部分首次发布。它由同样也是 `iptables` 创建者的 Netfilter 项目团队开发，主要目的是解决 `iptables` 在易用性和性能上的一些问题。新的框架是为了改善和扩展现有的过滤系统，提供更强大的网络数据包处理能力。 #### 架构图 ```mermaid graph TD A[Netfilter框架] --> B[nftables核心] B --> C[用户空间工具nft] B --> D[Netlink接口] B --> E[内核模块nftables] C --> F[命令行接口] C --> G[规则定义文件] D --> H[配置和管理] E --> I[数据包处理] I --> J[规则匹配] I --> K[动作执行] J --> L[过滤] J --> M[网络地址转换NAT] J --> N[数据包修改] K --> O[接受] K --> P[丢弃] K --> Q[重定向] subgraph "用户空间" F G end subgraph "内核空间" H I L M N O P Q end ``` `nftables` 提供了一种新的、基于 Netlink 的接口，用于配置网络过滤规则。它还提供了一种新的语法，用于定义过滤规则。这种语法更加简洁、直观，比 `iptables` 的语法更易于学习和使用。与 `iptables` 相比，`nftables` 还有一些其他的优点。例如，它能更高效地处理大量的规则，支持更多的数据类型和操作符，提供更强大的过滤和分类功能，支持动态更新规则等等。 #### 核心特性 1. **更简洁、更直观的语法**：`nftables` 的语法比 `iptables` 的语法更简洁、更直观，更易于学习和使用。 2. **更高的性能**：`nftables` 能更高效地处理大量的规则，对性能的影响较小。 3. **更强大的功能**：`nftables` 支持更多的数据类型和操作符，提供更强大的过滤和分类功能，支持动态更新规则。 4. **替代多种工具**：`nftables` 可以替代 `iptables`、`ip6tables`、`arptables`、`ebtables` 等工具，提供一个统一的解决方案。 5. **使用新技术**：作为一种新的包过滤框架，`nftables` 使用了许多新的技术和接口，这可能需要一些学习和适应。 尽管 `nftables` 在许多方面都优于 `iptables`，但它也存在一些问题。例如，它的**语法和接口与 `iptables` 不兼容**，这可能导致一些旧的脚本和工具无法正常工作。此外，由于 `nftables` 是相对较新的技术，可能还存在一些 bug 或不稳定的问题。 总的来说，`nftables` 是一种强大而灵活的网络过滤框架，它提供了许多 `iptables` 所不具备的特性和优点。它的目标是简化网络过滤和防火墙的配置，提供更高的性能，支持更多的功能，使得网络管理员能够更有效地管理他们的网络。 #### 常用的命令 ```shell # 显示当前已定义的所有表 nft list tables # 添加一个新表，表名为 "mytable"，表类型为 "ip" nft add table ip mytable # 列出在表 "mytable" 下的 "mychain" 中定义的所有链 nft list chain ip mytable mychain # 在表 "mytable" 下添加一个新链 "mychain"，并设置链的类型为 "filter"，hook 为 "input"，优先级为 0 nft add chain ip mytable mychain { type filter hook input priority 0 \; } # 在 "mychain" 中添加一个新规则，如果源 IP 地址是 192.0.2.1，则丢弃该包 nft add rule ip mytable mychain ip saddr 192.0.2.1 drop # 列出所有已定义的规则集 nft list ruleset # 删除在 "mychain" 中的 handle 是 1 的规则 nft delete rule ip mytable mychain handle 1 # 清空指定链 "mychain" 中的所有规则 nft flush chain ip mytable mychain # 删除指定链 "mytable" 中的 "mychain" nft delete chain ip mytable mychain # 删除指定表 "mytable" nft delete table ip mytable ``` ### Ufw **`ufw`（Uncomplicated Firewall）是一种简洁的防火墙配置工具，专门为 Linux 设计。** 该工具的主要目标是简化 `iptables` 防火墙配置的复杂性，并提供一个用户友好的界面，以便于用户进行操作和管理。UFW 是由 Ubuntu 开发的，但它也能在其他的 Linux 发行版上使用。 UFW 的功能主要是通过控制网络流量来提供安全防护。用户可以设置防火墙规则，来允许或拒绝某个 IP 地址、端口或服务的入站或出站流量。同时，UFW 也支持 IPv6，这样可以满足现代网络环境的需求。 #### 架构图 ```mermaid graph TD subgraph ufw A[UFW Command Line Interface] B[UFW Configuration] C[Backend] C --> D[iptables/nftables] E[Logging] F[Applications] end A --> B A --> C A --> E A --> F ``` 1. **UFW Command Line Interface**：UFW 提供了一个简单的命令行界面，通过该界面用户可以方便地管理防火墙规则。 2. **UFW Configuration**：配置文件存储了 UFW 的规则和策略，用户可以编辑这些文件以自定义防火墙行为。 3. **Backend（后端）**：UFW 支持两种主要的后端：iptables 和 nftables。后端负责实际执行防火墙规则。 4. **Logging（日志）**：UFW 支持日志记录功能，用户可以配置日志级别以监控网络活动。 5. **Applications（应用）**：UFW 支持预配置的应用规则，使用户能够方便地管理常见应用的防火墙规则。 #### 工作流程 ```mermaid flowchart TD A[启动 UFW] --> B[加载配置文件] B --> C[设置初始防火墙规则] C --> D{用户交互} D -->|添加规则| E[更新配置文件] D -->|删除规则| F[更新配置文件] D -->|修改规则| G[更新配置文件] E --> H[应用新规则] F --> H[应用新规则] G --> H[应用新规则] H --> I[日志记录] I --> J[监控网络活动] ``` 1. **启动**：当 UFW 启用时，它会加载配置文件，并根据这些配置文件设置初始的防火墙规则。 2. **规则管理**：用户可以通过 CLI（命令行界面）与 UFW 进行交互，添加、删除或修改防火墙规则。 3. **应用规则**：UFW 支持预配置的应用规则，用户可以通过简单的命令添加或删除这些规则。 4. **日志记录**：用户可以配置 UFW 的日志记录级别，以便监控和调试网络活动。 5. **持久性配置**：UFW 的配置文件存储在系统中，可以在重启后自动加载。 #### 常用命令 ```shell # 启用 UFW sudo ufw enable # 禁用 UFW sudo ufw disable # 显示 UFW 状态和规则 sudo ufw status # 允许特定端口或服务的流量 sudo ufw allow 22 # 拒绝特定端口或服务的流量 sudo ufw deny 22 # 删除特定规则 sudo ufw delete allow 22 # 设置默认的入站或出站策略 sudo ufw default deny incoming # 显示预配置的应用规则 sudo ufw app list # 显示特定应用的规则信息 sudo ufw app info 'Apache' # 设置日志记录级别 sudo ufw logging medium # 重新加载 UFW 规则，无需重启防火墙服务 sudo ufw reload # 重置 UFW 配置为默认状态 sudo ufw reset ``` ### Firewalld firewalld 是一个用于管理 Linux 发行版的防火墙的动态守护程序。主要用于 IPv4、IPv6 防火墙规则以及以太网桥的管理，**firewalld 基于 nftables 或 iptables 实现网络包过滤。**相较于传统的防火墙管理方式，firewalld 采用动态管理，能够让你在无需重启防火墙的情况下实时更新策略和规则。 **firewalld 使用区域（zones）来定义不同网络接口或连接的安全级别和防火墙规则。**每个区域都有一组默认规则，可以允许或拒绝特定类型的流量。区域的设计目的是根据网络信任度对网络流量进行分区管理。这使你能够为信任的网络接口、设备和服务定义区域，实现更加灵活的防火墙管理。 #### 架构图 ```mermaid graph TD subgraph firewalld A[firewalld Daemon] B[D-Bus Interface] C[Backend] C --> D[iptables/nftables] E[Zones] E --> drop[Drop] E --> block[Block] E --> public[Public] E --> external[External] E --> dmz[DMZ] E --> work[Work] E --> home[Home] E --> internal[Internal] F[Services] end A -->|Communicates via| B A --> C A --> E A --> F ``` 1. **firewalld Daemon**：firewalld 是一个常驻内存的守护进程，负责管理防火墙规则。它通过 D-Bus 接口提供与外部交互的能力，可以动态加载和卸载规则，而不需要重启防火墙服务。 2. **D-Bus Interface**：D-Bus 是一个消息总线系统，firewalld 通过它与其他系统组件和应用程序进行通信。用户和管理工具可以通过 D-Bus 与 firewalld 交互，查询状态、修改规则等。 3. **Backend（后端）**：firewalld 支持两种主要的后端：iptables 和 nftables。后端是实际执行防火墙规则的地方，firewalld 负责将用户定义的规则翻译成适当的后端命令并执行。 4. **Zones（区域）**：区域是 firewalld 管理规则的一种方式。每个网络接口或连接可以分配到一个区域，区域定义了特定的信任级别和规则集。常见的区域包括 `public`、`home`、`work` 和 `internal` 等。 5. **Services（服务）**：服务定义了一组预定义的规则，这些规则允许或拒绝特定的网络流量。例如，HTTP 服务允许 TCP 端口 80 的流量。通过添加或删除服务，用户可以方便地管理复杂的防火墙规则。 | 区域 | 描述 | 默认行为 | 适用场景 | | -------- | --------------------------------------------------------- | ---------------------- | ------------------------------ | | drop | 丢弃所有传入的网络包，不回应任何请求。 | 丢弃所有传入流量 | 高度安全需求，伪装系统离线 | | block | 拒绝所有传入的连接，返回拒绝信息。 | 拒绝所有传入流量 | 完全信任的网络连接 | | public | 对外部网络的默认配置，允许有限的传入连接。 | 允许有限的传入流量 | 公共网络连接，最低信任级别 | | external | 用于外部网关，启用网络地址转换（NAT），保护内部网络。 | 启用 NAT，限制传入流量 | 外部网络网关，保护内部网络 | | dmz | 非军事区（DMZ），允许对公众开放的服务，同时保护内部网络。 | 允许特定服务的传入流量 | 公共服务的隔离区，保护内部网络 | | work | 适用于工作环境，信任网络较高，允许更多的传入连接。 | 允许更多的传入流量 | 工作环境，较高信任级别 | | home | 适用于家庭网络，信任网络较高，允许更多的传入连接。 | 允许更多的传入流量 | 家庭网络，高信任级别 | | internal | 适用于完全信任的内部网络，允许所有传入的连接。 | 允许所有传入流量 | 完全信任的内部网络 | #### 工作流程 ```mermaid flowchart TD A[启动 firewalld] --> B[加载默认配置文件] B --> C[设置初始防火墙规则] C --> D{用户交互} D -->|添加规则| E[更新规则] D -->|删除规则| F[更新规则] D -->|修改规则| G[更新规则] E --> H[应用新规则] F --> H[应用新规则] G --> H[应用新规则] H --> I[日志记录] I --> J[监控网络活动] H --> K{持久性配置} K -->|临时规则| L[临时规则加载，重启后丢失] K -->|永久规则| M[永久规则保存到配置文件] ``` 1. **启动 firewalld**：当 firewalld 守护进程启动时，开始加载默认配置文件。 2. **加载默认配置文件**：从系统中读取默认的防火墙配置文件。 3. **设置初始防火墙规则**：根据配置文件设置初始的防火墙规则。 4. **用户交互**：用户通过 CLI（命令行界面）或 GUI（图形用户界面）与 firewalld 进行交互，执行添加、删除或修改规则的操作。这些命令通过 D-Bus 接口传递给 firewalld 守护进程。 5. **更新规则**：根据用户的操作，更新防火墙规则。 6. **应用新规则**：根据更新后的配置文件，立即应用新的防火墙规则，而不需要重启服务。 7. **日志记录**：firewalld 支持日志记录功能，记录防火墙的操作和网络活动。 8. **监控网络活动**：通过日志，用户可以监控和分析网络活动及安全事件。 9. **持久性配置：**firewalld 提供两种规则管理模式： - **临时规则**：这些规则在系统重启后会丢失。 - **永久规则**：这些规则会保存到配置文件中，在系统重启后自动加载。 #### 常用命令 ```shell # 启动 firewalld systemctl start firewalld # 停止 firewalld systemctl stop firewalld # 在启动时启用 firewalld systemctl enable firewalld # 查看 firewalld 状态 firewall-cmd --state # 列出所有区域 firewall-cmd --get-zones # 查看某个区域的详细信息 firewall-cmd --zone=public --list-all # 更改默认区域 firewall-cmd --set-default-zone=home # 将接口分配到特定区域 firewall-cmd --zone=home --change-interface=eth0 # 永久分配接口到特定区域 firewall-cmd --permanent --zone=home --add-interface=eth0 # 添加源地址到区域 firewall-cmd --zone=public --add-source=192.168.1.0/24 # 永久添加源地址到区域 firewall-cmd --permanent --zone=public --add-source=192.168.1.0/24 # 列出所有默认防火墙规则 firewall-cmd --list-all # 添加服务到防火墙 firewall-cmd --permanent --add-service=http # 删除服务 firewall-cmd --permanent --remove-service=http # 开放端口 firewall-cmd --permanent --add-port=8080/tcp # 移除端口 firewall-cmd --permanent --remove-port=8080/tcp # 重新载入防火墙规则 firewall-cmd --reload # 列出所有区域 firewall-cmd --get-zones # 查看某个区域的详细信息 firewall-cmd --zone=public --list-all # 更改默认区域 firewall-cmd --set-default-zone=home # 将接口分配到特定区域 firewall-cmd --zone=home --change-interface=eth0 # 永久分配接口到特定区域 firewall-cmd --permanent --zone=home --add-interface=eth0 # 添加源地址到区域 firewall-cmd --zone=public --add-source=192.168.1.0/24 # 永久添加源地址到区域 firewall-cmd --permanent --zone=public --add-source=192.168.1.0/24 ``` ### iptables、nftables、UFW、firewalld 对比 在 Linux 环境下，`iptables`，`nftables`，`ufw` 和 `firewalld` 都是常用的防火墙工具，每种工具都有其独特的优点和使用场景： 在 Linux 环境下，`iptables`，`nftables`，`ufw` 和 `firewalld` 都是常用的防火墙工具，每种工具都有其独特的优点和使用场景： | 特性 | iptables | nftables | ufw | firewalld | | -------------- | ------------ | ------------ | ---------- | ----------------- | | 发布日期 | 1998 | 2014 | 2008 | 2011 | | 操作复杂度 | 高 | 中 | 低 | 中 | | 基于 | netfilter | netfilter | iptables | iptables/nftables | | 内建于内核 | 是 | 是 | 否 | 否 | | GUI | 否 | 否 | 否 | 是 | | 基于区域的过滤 | 否 | 否 | 否 | 是 | | 直接规则 | 是 | 是 | 否 | 是 | | 规则集合 | 否 | 是 | 否 | 是 | | 协议支持 | IPv4/IPv6 | IPv4/IPv6 | IPv4/IPv6 | IPv4/IPv6 | | 适用于 | 服务器、桌面 | 服务器、桌面 | 桌面、新手 | 服务器、桌面 | | 跨平台 | 是 | 是 | 是 | 是 | | 语法复杂度 | 高 | 低 | 低 | 中 | | 动态规则修改 | 否 | 是 | 否 | 是 | | 日志记录 | 是 | 是 | 是 | 是 | | 应用配置支持 | 否 | 否 | 是 | 是 | | 持久性配置 | 是 | 是 | 是 | 是 | - **初学者和基本防火墙需求**：`ufw` 是最好的选择，因其简易性和用户友好性。 - **高级用户和复杂配置**：`iptables` 提供了最细致的控制，适合需要高度自定义和复杂配置的环境。 - **现代化和简化管理**：`nftables` 提供了更简洁的语法和规则集合功能，是 iptables 的现代替代品。 - **动态和区域管理**：`firewalld` 结合了强大功能和易用性，适合需要动态管理和基于区域的过滤需求的环境。 **总的来说，应该根据特定需求和技能水平选择最适合的防火墙工具。**对于初学者和只需要基本防火墙功能的用户来说，`ufw` 可能是最好的选择。对于需要进行精细控制和高级配置的用户，`iptables` 和 `nftables` 可能更合适。如果您需要一种同时提供强大功能和易用性的防火墙工具，那么 `firewalld` 可能是最好的选择。 ## 网络优化 ### 网络带宽管理 网络带宽管理是一种在 Linux 系统上优化网络性能和响应时间的方法。它允许管理员控制和分配网络带宽，从而为不同的应用程序和服务提供最佳性能。 - **tc (Traffic Control)**：Linux 内核的一部分，用于实现复杂的带宽管理和流量控制策略。 - **HTB (Hierarchical Token Bucket)**：一个基于 tc 的流量整形工具，允许管理员创建多层次的带宽限制和优先级分配策略。 ### 网络质量管理（QoS） 网络质量管理（Quality of Service，QoS）是一种用于分配网络带宽的技术，确保网络资源的公平使用和最佳利用。通过 QoS，管理员可以根据应用程序的需求和优先级分配网络带宽，从而优化网络性能。 - **tc (Traffic Control)**：用于实现复杂的 QoS 策略和流量控制。 - **Wondershaper**：一个基于 tc 的简单 QoS 工具，允许管理员轻松设置带宽限制和优先级策略。 ### 负载均衡 负载均衡是在多个服务器之间分配负载的技术，以提高应用程序的性能和可靠性。在 Linux 系统上，可以使用软件负载均衡器和硬件负载均衡器来实现负载均衡。 - **HAProxy**：一个高性能、高可用性的软件负载均衡器，支持 TCP 和 HTTP 协议。 - **Nginx**：一个功能强大的 Web 服务器，也可以作为负载均衡器和反向代理服务器。 - **LVS (Linux Virtual Server)**：一个基于 Linux 内核的负载均衡解决方案，支持多种负载均衡算法。 ### 数据压缩 数据压缩技术可以减少网络传输的数据量，从而提高网络带宽利用率和传输效率。Linux 系统提供了多种压缩工具和库，支持不同的压缩算法。 - **gzip**：一种广泛使用的文件压缩工具，基于 DEFLATE 压缩算法。 - **bzip2**：一个基于 Burrows-Wheeler 算法的文件压缩工具，提供较高的压缩率。 - **lz4**：一种快速的无损压缩算法，适用于实时场景和大数据处理。 ### 缓存服务 缓存服务用于在网络上存储和提供数据，以提高访问速度和响应时间。Linux 系统上有多种缓存服务可用，包括 Web 缓存、DNS 缓存和内容分发网络（CDN）。 - **Squid**：一个成熟的 Web 缓存代理服务器，可以用来缓存网站内容和优化网络访问速度。 - **Unbound**：一个轻量级的 DNS 缓存服务器，用于加速 DNS 解析请求和提高域名解析性能。 - **Varnish**：一个高性能的 HTTP 加速器和缓存服务器，广泛用于 Web 应用程序的性能优化。 ### TCP/IP 优化 TCP/IP 优化包括调整 TCP 拥塞控制算法、修改最大传输单元（MTU）、调整 Nagle 算法等，以提高网络性能和传输速度。Linux 系统提供了多种工具和设置来优化 TCP/IP 性能。 - **修改内核参数**：通过调整 `/proc/sys/net/ipv4/` 目录下的内核参数，如 `tcp_wmem`、`tcp_rmem` 和 `tcp_congestion_control`，以优化 TCP 性能。 - **调整 MTU**：修改网卡的 MTU 设置，以适应网络环境和提高传输效率。 - **禁用 Nagle 算法**：通过设置 `TCP_NODELAY` 选项，关闭 Nagle 算法以减小传输延迟。 ### CDN（内容分发网络） 内容分发网络（CDN）是一种用于分发静态内容的技术，通过在全球范围内部署多个数据中心，将内容缓存到离用户最近的节点，从而提高访问速度和减轻源服务器负担。CDN 广泛应用于 Web 应用程序和大型网站，以提供优质的用户体验。 - **Akamai**：全球最大的 CDN 服务商，提供广泛的网络加速和安全解决方案。 - **Cloudflare**：一家提供 CDN 和网络安全服务的公司，帮助网站加速和保护其内容。 - **Amazon CloudFront**：亚马逊提供的全球内容分发服务，与其他 AWS 服务紧密集成。 ## 网络安全 ### 网络故障排查与诊断 Linux 系统提供了一系列工具来帮助用户进行网络故障排查与诊断，包括 `ping`、`traceroute`、`mtr`、`nslookup`、`dig` 和 `whois` 等。 - **ping**：用于检测网络连接和延迟，通过发送 ICMP 数据包来检测目标主机是否可达。 - **traceroute**：用于显示数据包从源主机到目标主机经过的路由路径。 - **mtr**：结合了 `ping` 和 `traceroute` 功能的网络诊断工具，提供实时路由分析。 - **nslookup**：用于查询 DNS 服务器以获取域名解析信息。 - **dig**：功能强大的 DNS 查询工具，可以获取详细的 DNS 记录信息。 - **whois**：用于查询域名注册信息和 IP 地址分配信息。 ### 安全隔离 安全隔离是网络安全的重要概念，可以防止潜在的网络攻击和数据泄露。主要实现技术包括 VLAN、DMZ 和容器网络隔离。 - **VLAN (Virtual Local Area Network)**：通过在网络交换机上配置 VLAN，可以将物理网络划分为多个逻辑子网，实现网络资源的安全隔离。 - **DMZ (Demilitarized Zone)**：一种网络安全策略，通过在内部网络和外部网络之间建立一个隔离区域，保护内部网络资源免受外部攻击。 - **容器网络隔离**：通过使用容器技术（如 Docker、Kubernetes）和虚拟网络（如 Calico、Flannel）来实现应用程序的安全隔离。 ### SSH 安全配置 SSH 是远程登录和管理 Linux 系统的常用协议。正确配置 SSH 可以提高系统的安全性。 - **密钥认证**：使用公钥/私钥对进行身份验证，替代密码认证，提高安全性。 - **端口改变**：将 SSH 服务端口从默认的 22 更改为其他端口，降低被扫描和攻击的风险。 - **禁止 root 登录**：禁止直接通过 SSH 以 root 身份登录，减少被攻击者利用的可能性。 - **防止暴力破解**：通过限制登录尝试次数、使用防火墙规则或安装防暴力破解软件（如 Fail2Ban）来防止暴力破解攻击。 ### 虚拟化网络 虚拟化网络是在物理网络基础上创建虚拟网络资源的技术，包括虚拟网卡、虚拟交换机、网桥和 SDN（软件定义网络）等。 - **虚拟网卡**：在虚拟机和容器中模拟的网络接口，与物理网卡类似，可用于建立虚拟网络连接。 - **虚拟交换机**：在虚拟环境中实现网络连接和数据包转发的虚拟设备。 - **网桥**：用于连接虚拟网络和物理网络，实现虚拟机与外部网络通信。 - **SDN**：一种将网络控制平面与数据平面分离的技术，允许通过软件实现网络资源的动态配置和管理。 ### 网络监测和分析 网络监测和分析工具可以帮助管理员实时监控网络状况、发现异常行为和安全威胁。常用工具包括 `tcpdump`、`Wireshark`、`netstat`、`nmap`、`sniffing`、`IDS` 和 `NMS` 等。 - **tcpdump**：用于捕获和分析网络数据包的命令行工具。 - **Wireshark**：一个图形界面的网络协议分析器。 - **netstat**：用于显示网络连接状态和监听端口的命令行工具。 - **nmap**：一款强大的网络扫描和安全审计工具。 ### 网络入侵检测系统（IDS） 网络入侵检测系统（Intrusion Detection System，IDS）可以检测网络中的恶意行为和攻击活动。常见的 IDS 工具包括 Snort、Suricata、OSSEC 和 Bro/Zeek。 - **Snort**：一款开源的网络入侵检测和防御系统，基于规则匹配和异常检测来识别恶意流量。 - **Suricata**：一个高性能的开源 IDS/IPS/NSM（网络安全监控）引擎，支持实时流量分析和威胁防御。 - **OSSEC**：一个开源的主机入侵检测系统，用于监控文件系统、日志文件和网络活动。 - **Bro/Zeek**：一款强大的网络安全监控平台，支持实时流量分析、协议解析和异常检测。 ### 网络安全监控系统（NMS） 网络安全监控系统（Network Monitoring System，NMS）用于实时监控网络设备和服务的运行状况，发现性能问题和安全威胁。常见的 NMS 工具包括 Nagios、Zabbix、Cacti、Prometheus 和 Grafana。 - **Nagios**：一款功能强大的开源网络监控系统，支持多种插件和扩展，用于监控网络设备、服务和应用程序。 - **Zabbix**：一种企业级的开源监控解决方案，提供分布式监控、报警和报表功能。 - **Cacti**：一个基于 RRDtool 的网络图形监控工具，用于绘制网络设备性能图表。 - **Prometheus**：一个开源的监控和告警系统，广泛用于监控微服务和容器化应用程序。 - **Grafana**：一个流行的开源监控数据可视化工具，支持多种数据源，如 Prometheus、InfluxDB 和 Elasticsearch 等。 ### 网络安全审计系统 网络安全审计系统用于评估网络设备和应用程序的安全性，发现潜在的漏洞和配置问题。常见的安全审计工具包括 OSSEC、Tripwire、AIDE、OpenSCAP 和 Lynis。 - **OSSEC**：一个开源的主机入侵检测系统，也可以用于安全审计和配置检查。 - **Tripwire**：一款用于文件完整性检查和安全审计的工具，可以检测文件的变更和潜在的安全问题。 - **AIDE (Advanced Intrusion Detection Environment)**：一个用于文件完整性检查和入侵检测的开源工具。 - **OpenSCAP (Open Security Content Automation Protocol)**：一个开源的安全配置和漏洞管理框架，基于 SCAP 标准实现。 - **Lynis**：一个开源的安全审计和硬化工具，用于检查 Linux 系统的配置和安全性。 ### 网络加密技术 网络加密技术用于保护数据在传输过程中的隐私和完整性。主要的网络加密技术包括 SSL/TLS、IPSec、SSH 等。 - **SSL/TLS**：安全套接层（Secure Sockets Layer，SSL）和传输层安全（Transport Layer Security，TLS）是应用于网络传输层的加密技术，用于保护 Web 浏览、电子邮件和其他应用程序的数据安全。 - **IPSec**：Internet 协议安全（IP Security，IPSec）是一个用于保护 IP 数据包传输安全的协议套件，提供加密、认证和完整性保护功能。IPSec 广泛应用于 VPN 技术中。 - **SSH**：安全外壳（Secure Shell，SSH）是一种加密网络协议，用于在不安全的网络环境中实现安全的远程登录、文件传输和其他网络服务。 ### 安全认证和授权 安全认证和授权技术用于验证用户身份和控制用户访问权限。主要技术包括 RADIUS、TACACS+、LDAP、Kerberos 等。 - **RADIUS**：远程认证拨号用户服务（Remote Authentication Dial-In User Service，RADIUS）是一个用于 AAA（认证、授权和计费）的网络协议，广泛应用于网络接入和 VPN 服务中。 - **TACACS+**：终端访问控制器访问控制系统 +（Terminal Access Controller Access-Control System+，TACACS+）是一种用于网络设备管理的 AAA 协议，主要应用于路由器、交换机等网络设备的远程管理。 - **LDAP**：轻型目录访问协议（Lightweight Directory Access Protocol，LDAP）是一种用于访问和维护分布式目录信息服务的协议，常用于企业网络的用户认证和组织结构管理。 - **Kerberos**：一种基于票据的网络认证协议，用于实现单点登录（Single Sign-On，SSO）和安全的跨域认证。 ### 网络安全策略和最佳实践 为了提高网络安全，企业和组织需要制定和实施合适的网络安全策略，并遵循最佳实践。 - 制定并执行网络安全政策：明确网络资源的访问控制、数据保护和应急响应等方面的要求。 - 定期进行安全审计和漏洞扫描：检查网络设备和应用程序的安全配置，发现并修复潜在的安全漏洞。 - 提高员工安全意识：通过培训和教育，提高员工对网络安全的认识，防止误操作和内部威胁。