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Linux 网络管理	Linux 网络配置管理	Linux 网络 配置 管理	FormalSciences/ComputerScience OperatingSystem/Linux	7Wate	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

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 <IP>/<PREFIX> dev <DEVICE>]
    
    A --> H[4. 删除 IP 地址]
    H --> I[ip addr del <IP>/<PREFIX> dev <DEVICE>]
    
    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 <DEVICE> up]
    J --> M[5.2 禁用接口]
    M --> N[ip link set dev <DEVICE> down]
    
    A --> O[6. 添加路由]
    O --> P[ip route add <ROUTE> via <GATEWAY>]
    
    A --> Q[7. 删除路由]
    Q --> R[ip route del <ROUTE>]
    
    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 <IP> lladdr <MAC> dev <DEVICE>]
    S --> X[8.3 删除邻居条目]
    X --> Y[ip neigh del <IP> dev <DEVICE>]
    
    A --> Z[9. 刷新 IP 地址]
    Z --> AA[ip addr flush dev <DEVICE>]
    
    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 <DEVICE>]
    AF --> AI[12.2 设置 MTU]
    AI --> AJ[ip link set dev <DEVICE> mtu <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 <SOURCE> table <TABLE>]
    AK --> AP[13.3 删除路由规则]
    AP --> AQ[ip rule del from <SOURCE> table <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 <PARENT> name <NAME> type vlan id <ID>]
    AR --> AU[14.2 删除虚拟接口]
    AU --> AV[ip link del <NAME>]

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

   $ ip route show
   192.168.101.0/24 dev ens32 proto kernel scope link src 192.168.101.177
   
   $ ip link show
   1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> 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: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> 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: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> 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: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> 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

   $ 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

   $ ip addr add 192.168.101.222/24 dev ens32
   $ ip addr show
   1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> 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: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> 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

   $ ip route add default via 192.168.101.1
   

5. 配置 DNS 服务器地址

   $ 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

   $ 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

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 <connection-name> ipv4.method auto]
    F --> I[5.2 配置静态 IP]
    I --> J[nmcli connection modify <connection-name> ipv4.addresses <ip-address>/<subnet-mask> ipv4.gateway <gateway-address> ipv4.dns <dns-address> 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 <SSID> password <password>]
    
    C --> R[6. 激活网络连接]
    R --> S[nmcli connection up <connection-name>]
    
    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 <connection-name> ...]
    T --> Y[7.3 删除现有连接]
    Y --> Z[nmcli connection delete <connection-name>]
    
    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 <device-name>]
    
    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

   # 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。

   # 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

   # 激活新的网络配置
   nmcli connection up ens160
   

4. 连接到 Wi-Fi 网络

   # 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 <SSID> password <password>
   

5. 添加新的网络连接

   # 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

   # 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

   # 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 <path-to-ovpn-file>
   
   # 激活 VPN 连接
   nmcli connection up <vpn-connection-name>
   
   # 禁用 VPN 连接
   nmcli connection down <vpn-connection-name>
   

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。

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

# 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

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

# 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

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

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

# 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

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

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

# 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。