LINUX防火墙iptables

1.安全技术

(1)入侵检测与管理系统（Intrusion Detection Systems）：

特点是不阻断任何网络访问，量化、定位来自内外网络的威胁情况，主要以提供报告和事后监督为主，提供有针对性的指导措施和安全决策依据。一般采用旁路部署方式(就是放在一边观察检测)

(2)入侵防御系统（Intrusion Prevention System）：

以透明模式工作，分析数据包的内容如：溢出攻击、拒绝服务攻击、木马、蠕虫、系统漏洞等进行准确的分析判断，在判定为攻击行为后立即予以阻断，主动而有效的保护网络的安全，一般采用在线部署方式

(3)防火墙（ FireWall ）：

隔离功能，工作在网络或主机边缘，对进出网络或主机的数据包基于一定的规则检查，并在匹配某规则时由规则定义的行为进行处理的一组功能的组件，基本上的实现都是默认情况下关闭所有的通过型访问，只开放允许访问的策略
防火墙的分类

2.防火墙的分类

 主机防火墙：服务范围为当前主机
网络防火墙：服务范围为防火墙一侧的局域网
 硬件防火墙：在专用硬件级别实现部分功能的防火墙；另一个部分功能基于软件实现，Checkpoint,NetScreen软件防火墙：运行于通用硬件平台之上的防火墙的应用软件
 网络层防火墙：OSI下面第三层
应用层防火墙/代理服务器：代理网关，OSI七层

(1)网络层防火墙

 包过滤防火墙
 网络层对数据包进行选择，选择的依据是系统内设置的过滤逻辑，被称为访问控制列表（ACL），通过检查数据流中每个数据的源地址，目的地址，所用端口号和协议状态等因素，或他们的组合来确定是否允许该数据包通过
 优点：对用户来说透明，处理速度快且易于维护
 缺点：无法检查应用层数据，如病毒等

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(2)应用层防火墙/代理服务型防火墙（Proxy Service）

 将所有跨越防火墙的网络通信链路分为两段
 内外网用户的访问都是通过代理服务器上的“链接”来实现
 优点：在应用层对数据进行检查，比较安全
 缺点：增加防火墙的负载

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 现实生产环境中所使用的防火墙一般都是二者结合体
 即先检查网络数据，通过之后再送到应用层去检查

(3)应用层防火墙

 应用层防火墙/代理服务型防火墙（Proxy Service）
 将所有跨越防火墙的网络通信链路分为两段
 内外网用户的访问都是通过代理服务器上的“链接”来实现
 优点：在应用层对数据进行检查，比较安全
 缺点：增加防火墙的负载

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 现实生产环境中所使用的防火墙一般都是二者结合体
 即先检查网络数据，通过之后再送到应用层去检查

3.iptables的基本认识

(1)Netfilter组件

 内核空间，集成在linux内核中
 扩展各种网络服务的结构化底层框架
 内核中选取五个位置放了五个hook(勾子) function(INPUT、OUTPUT、FORWARD、PREROUTING、POSTROUTING)，而这五个hook function向用户开放，用户可以通过一个命令工具（iptables）向其写入规则
 由信息过滤表（table）组成，包含控制IP包处理的规则集（rules），规则被分组放在链（chain）上

(2)三种报文流向：

 流入本机：PREROUTING --> INPUT-->用户空间进程
 流出本机：用户空间进程 -->OUTPUT--> POSTROUTING
 转发：PREROUTING --> FORWARD --> POSTROUTING

(3)防火墙工具

 iptables
 命令行工具，工作在用户空间
 用来编写规则，写好的规则被送往netfilter，告诉内核如何去处
理信息包
 firewalld
CentOS 7引入了新的前端管理工具
管理工具：
firewall-cmd 命令行
firewall-config 图形
iptables的组成

(4)iptables由四个表和五个链以及一些规则组成

 四个表table：filter、nat、mangle、raw
filter表:过滤规则表，根据预定义的规则过滤符合条件的数据包
（一般的过滤功能）
nat表:network address translation 地址转换规则表（端口映射，地址映射等）
mangle:修改数据标记位规则表（用于对特定数据包的修改，标记序号,如下图所示，可以直接用10或20代表以下的）

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Raw:关闭NAT表上启用的连接跟踪机制，加快封包穿越防火墙速度
（一般是为了不再让iptables做数据包的链接跟踪处理，提高性能）
优先级由高到低的顺序为:raw-->mangle-->nat-->filter
 五个内置链chain
INPUT
OUTPUT
FORWARD
PREROUTING
POSTROUTING

(5)Netfilter表和链对应关系

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(6)数据包过滤匹配流程

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(7)IPTABLES和路由

 路由功能发生的时间点
 报文进入本机后
• 判断目标主机是否为本机
是：INPUT
否：FORWARD
 报文离开本机之前
• 判断由哪个接口送往下一跳

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(8)内核中数据包的传输过程

 内核中数据包的传输过程
 当一个数据包进入网卡时，数据包首先进入PREROUTING链，
内核根据数据包目的IP判断是否需要转送出去
 如果数据包就是进入本机的，数据包就会沿着图向下移动，到达INPUT链。数据包到达INPUT链后，任何进程都会收到它。本机上运行程序可以发送数据包，这些数据包经过OUTPUT链，然后到达POSTROUTING链输出
 如果数据包是要转发出去的，且内核允许转发，数据包就会向右
移动，经过FORWARD链，然后到达POSTROUTING链输出

4.iptables规则

 规则rule：根据规则的匹配条件尝试匹配报文，对匹配成功的报文
根据规则定义的处理动作作出处理
 匹配条件：默认为与条件，同时满足
基本匹配：IP,端口,TCP的Flags（SYN,ACK等）
扩展匹配：通过复杂高级功能匹配
 处理动作：称为target，跳转目标
内建处理动作：ACCEPT(接受),DROP(丢弃，不做相应),REJECT（拒绝，明确的告诉对方）,SNAT,DNAT
MASQUERADE,MARK,LOG...
自定义处理动作：自定义chain，利用分类管理复杂情形
 规则要添加在链上，才生效；添加在自定义上不会自动生效
 链chain：
内置链：每个内置链对应于一个钩子函数
自定义链：用于对内置链进行扩展或补充，可实现更灵活的规
则组织管理机制；只有Hook钩子调用自定义链时，才生效

5.iptables添加要点

 iptables规则添加时考量点
 要实现哪种功能：判断添加在哪张表上
 报文流经的路径：判断添加在哪个链上
 报文的流向：判断源和目的
 匹配规则：业务需要

 链上规则的次序，即为检查的次序，因此隐含一定的法则

 同类规则(访问同一应用)，匹配范围小的放上面
 不同类规则(访问不同应用)，匹配到报文频率较大的放上面
 将那些可由一条规则描述的多个规则合并为一个
 设置默认策略
 实验环境准备：
 Centos7: systemctl stop firewalld.service

systemctl disable firewalld. service
 Centos6:service iptables stop; chkconfig iptables off

6.iptables命令

 man 8 iptables
 iptables [-t table] {-A|-C|-D} chain rule-specification
 iptables [-t table] -I chain [rulenum] rule-specification
 iptables [-t table] -R chain rulenum rule-specification
 iptables [-t table] -D chain rulenum
 iptables [-t table] -S [chain [rulenum]]
 iptables [-t table] {-F|-L|-Z} [chain [rulenum]] [options...]
 iptables [-t table] -N chain
 iptables [-t table] -X [chain]
 iptables [-t table] -P chain target
 iptables [-t table] -E old-chain-name new-chain-name
 rule-specification = [matches...] [target]
 match = -m matchname [per-match-options]
 target = -j targetname [per-target-options]

Fliter表中INPUT规则

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规则格式：iptables [-t table] SUBCOMMAND chain [-m matchname [per-match-options]] -j targetname [per-targetoptions]

 -t table：
raw, mangle, nat, [filter]默认
 SUBCOMMAND：
1、链管理：
-N：new, 自定义一条新的规则链
-X：delete，删除自定义的空的规则链
-P：Policy，设置默认策略；对filter表中的链而言，其默认策略有：
ACCEPT：接受
DROP：丢弃
-E：重命名自定义链；引用计数不为0的自定义链不能够被重命名，也不能被删除
2、查看：
-L：list, 列出指定鏈上的所有规则，本选项须置后
-n：numberic，以数字格式显示地址和端口号
-v：verbose，详细信息
-vv 更详细
-x：exactly，显示计数器结果的精确值,而非单位转换后的易读值
--line-numbers：显示规则的序号
常用组合：
--vnL
--vvnxL --line-numbers
-S selected,以iptables-save 命令格式显示链上规则
3、规则管理：
-A：append，追加
-I：insert, 插入，要指明插入至的规则编号，默认为第一条
-D：delete，删除
(1) 指明规则序号
(2) 指明规则本身
-R：replace，替换指定链上的指定规则编号
-F：flush，清空指定的规则链
-Z：zero，置零
iptables的每条规则都有两个计数器
(1) 匹配到的报文的个数
(2) 匹配到的所有报文的大小之和
 chain：PREROUTING，INPUT，FORWARD，OUTPUT，POSTROUTING
 匹配条件
基本：通用的，PARAMETERS
扩展：需加载模块，MATCH EXTENTIONS
 1、基本匹配条件：无需加载模块，由iptables/netfilter自行提供
[!] -s, --source address[/mask][,...]：源IP地址或范围
[!] -d, --destination address[/mask][,...]：目标IP地址或范围
[!] -p, --protocol protocol：指定协议，可使用数字如0（all）
protocol: tcp, udp, icmp, icmpv6, udplite,esp, ah, sctp,mh or “all“ 参看：/etc/protocols
[!] -i, --in-interface name：报文流入的接口；只能应用于数据
报文流入环节，只应用于INPUT、FORWARD、PREROUTING链
[!] -o, --out-interface name：报文流出的接口；只能应用于数据报文流出的环节，只应用于FORWARD、OUTPUT、POSTROUTING链
2 扩展匹配条件：需要加载扩展模块（/usr/lib64/xtables/*.so），方可生效
 查看帮助 man iptables-extensions
 (1)隐式扩展：在使用-p选项指明了特定的协议时，无需再用-m选项
指明扩展模块的扩展机制，不需要手动加载扩展模块
 tcp协议的扩展选项
[!] --source-port, --sport port[:port]：匹配报文源端口,
可为端口范围
[!] --destination-port,--dport port[:port]：匹配报文目标
端口,可为范围
[!] --tcp-flags mask comp
mask 需检查的标志位列表，用,分隔
例如 SYN,ACK,FIN,RST
comp 在mask列表中必须为1的标志位列表，无指定则必须为0，用,分隔
 示例：
--tcp-flags SYN,ACK,FIN,RST SYN 表示要检查的标志位为SYN,ACK,FIN,RST四个，其中SYN必须为1，余下的必须为0
--tcp-flags SYN,ACK,FIN,RST SYN,ACK
--tcp-flags ALL ALL
--tcp_flags ALL NONE
 [!] --syn：用于匹配第一次握手
相当于：--tcp-flags SYN,ACK,FIN,RST SYN
 udp
[!] --source-port, --sport port[:port]：匹配报文的源端口；可以是端口范围
[!] --destination-port,--dport port[:port]：匹配报文的目标端口；可以是端口范围
 icmp
[!] --icmp-type {type[/code]|typename} type/code
0/0 echo-reply icmp应答
8/0 echo-request icmp请求
 (2)显式扩展：必须使用-m选项指明要调用的扩展模块的扩展机制，要手动加载扩展模块
[-m matchname [per-match-options]]
 处理动作：
 -j targetname [per-target-options]
简单： ACCEPT，DROP
扩展： REJECT：--reject-with:icmp-port-unreachable默认
RETURN：返回调用链
REDIRECT：端口重定向
LOG：记录日志，dmesg
MARK：做防火墙标记
DNAT：目标地址转换
SNAT：源地址转换
MASQUERADE：地址伪装
...
自定义链：
iptables命令
 显式扩展：必须显式地指明使用的扩展模块进行的扩展
 使用帮助：
CentOS 6: man iptables
CentOS 7: man iptables-extensions
 1、multiport扩展
以离散方式定义多端口匹配,最多指定15个端口
[!] --source-ports,--sports port[,port|,port:port]...
指定多个源端口
[!] --destination-ports,--dports port[,port|,port:port]...
指定多个目标端口
[!] --ports port[,port|,port:port]...多个源或目标端口
示例：
iptables -A INPUT -s 172.16.0.0/16 -d 172.16.100.10 -p
tcp -m multiport --dports 20:22,80 -j ACCEPT
 2、iprange扩展
指明连续的（但一般不是整个网络）ip地址范围
[!] --src-range from[-to] 源IP地址范围
[!] --dst-range from[-to] 目标IP地址范围
示例：
iptables -A INPUT -d 172.16.100.10 -p tcp --dport 80 -m iprange --src-range 172.16.100.5-172.16.100.10 -j DROP
 3、mac扩展
指明源MAC地址
适用于：PREROUTING, FORWARD，INPUT chains
[!] --mac-source XX:XX:XX:XX:XX:XX
示例：
iptables -A INPUT -s 172.16.0.100 -m mac --macsource
00:50:56:12:34:56 -j ACCEPT
iptables -A INPUT -s 172.16.0.100 -j REJECT
 4、string扩展
对报文中的应用层数据做字符串模式匹配检测
--algo {bm|kmp}：字符串匹配检测算法
bm：Boyer-Moore
kmp：Knuth-Pratt-Morris
--from offset 开始偏移
--to offset 结束偏移
[!] --string pattern：要检测的字符串模式
[!] --hex-string pattern：要检测字符串模式，16进制格式
示例：
iptables -A OUTPUT -s 172.16.100.10 -d 0/0 -p tcp
--sport 80 -m string --algo bm --string “google" -j
REJECT
 5、time扩展
根据将报文到达的时间与指定的时间范围进行匹配
--datestart YYYY[-MM[-DD[Thh[:mm[:ss]]]]] 日期
--datestop YYYY[-MM[-DD[Thh[:mm[:ss]]]]]
--timestart hh:mm[:ss] 时间
--timestop hh:mm[:ss]
[!] --monthdays day[,day...] 每个月的几号
[!] --weekdays day[,day...] 星期几
--kerneltz：内核时区，不建议使用，CentOS7系统默认为UTC
注意： centos6 不支持kerneltz ，--localtz指定本地时区(默认)
示例：
iptables -A INPUT -s 172.16.0.0/16 -d 172.16.100.10 -p tcp --dport 80 -m time --timestart 14:30 --timestop 18:30 --weekdays Sat,Sun --kerneltz -j DROP
 6、connlimit扩展
根据每客户端IP做并发连接数数量匹配
可防止CC(Challenge Collapsar挑战黑洞)攻击
--connlimit-upto n：连接的数量小于等于n时匹配
--connlimit-above n：连接的数量大于n时匹配
通常分别与默认的拒绝或允许策略配合使用
示例：
iptables -A INPUT -d 172.16.100.10 -p tcp --dport 22 -m connlimit --connlimit-above 2 -j REJECT
 7、limit扩展
基于收发报文的速率做匹配
令牌桶过滤器
--limit rate[/second|/minute|/hour|/day]
--limit-burst number
示例：
iptables -I INPUT -d 172.16.100.10 -p icmp --icmptype 8 -m limit --limit 3/minute --limit-burst 5 -j ACCEPT
iptables -I INPUT 2 -p icmp -j REJECT
 8、state扩展
根据”连接追踪机制“去检查连接的状态，较耗资源
 conntrack机制：追踪本机上的请求和响应之间的关系
 状态有如下几种：
NEW：新发出请求；连接追踪信息库中不存在此连接的
相关信息条目，因此，将其识别为第一次发出的请求
ESTABLISHED：NEW状态之后，连接追踪信息库中为
其建立的条目失效之前期间内所进行的通信状态
RELATED：新发起的但与已有连接相关联的连接，如：
ftp协议中的数据连接与命令连接之间的关系
INVALID：无效的连接，如flag标记不正确
UNTRACKED：未进行追踪的连接，如raw表中关闭追踪
 [!] --state state
 示例：
iptables -A INPUT -d 172.16.100.10 -p tcp -m multiport --dports 22,80 -m state --state NEW,ESTABLISHED -j ACCEPT
iptables -A OUTPUT -s 172.16.100.10 -p tcp -m multiport --sports 22,80 -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT
 已经追踪到的并记录下来的连接信息库
/proc/net/nf_conntrack
 调整连接追踪功能所能够容纳的最大连接数量
/proc/sys/net/nf_conntrack_max
 不同的协议的连接追踪时长
/proc/sys/net/netfilter/
 注意：CentOS7 需要加载模块： modprobe nf_conntrack
 iptables的链接跟踪表最大容量为/proc/sys/net/nf_conntrack_max，各
种状态的超时链接会从表中删除；当模板满载时，后续连接可能会超时
 解决方法两个：
(1) 加大nf_conntrack_max 值
vi /etc/sysctl.conf
net.nf_conntrack_max = 393216
net.netfilter.nf_conntrack_max = 393216
(2) 降低 nf_conntrack timeout时间
vi /etc/sysctl.conf
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_established = 300
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_time_wait = 120
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_close_wait = 60
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_fin_wait = 120
iptables -t nat -L -n
 开放被动模式的ftp服务
 (1) 装载ftp连接追踪的专用模块：
跟踪模块路径：/lib/modules/kernelversion/kernel/net/netfilter
vim /etc/sysconfig/iptables-config 配置文件
IPTABLES_MODULES=" nf_conntrack_ftp "
modproble nf_conntrack_ftp
 (2) 放行请求报文：
命令连接：NEW, ESTABLISHED
数据连接：RELATED, ESTABLISHED
iptables –I INPUT -d LocalIP -p tcp -m state --state
RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
iptables -A INPUT -d LocalIP -p tcp --dport 21 -m state --
state NEW -j ACCEPT
 (3) 放行响应报文：
iptables -I OUTPUT -s LocalIP -p tcp -m state --state
ESTABLISHED -j ACCEPT
开放被动模式的ftp服务示例
 yum install vsftpd
 systemctl start vsftpd
 modprobe nf_conntrack_ftp
 iptables -F
 iptables -A INPUT -m state --state
RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
 iptables -A INPUT -p tcp --dport 21 -m state --
state NEW -j ACCEPT
 iptables -A OUTPUT -m state --state
ESTABLISHED -j ACCEPT
 iptables -P INPUT DROP
 iptables -P OUTPUT DROP
 iptables -vnL
 Target：
 ACCEPT， DROP， REJECT， RETURN
 LOG， SNAT， DNAT， REDIRECT， MASQUERADE，..
 LOG: 非中断target,本身不拒绝和允许,放在拒绝和允许规则前并将日志记录在/var/log/messages系统日志中
--log-level level 级别： emerg, alert, crit, error,warning, notice, info or debug
--log-prefix prefix 日志前缀，用于区别不同的日志，最多29个字符
 示例：
iptables -I INPUT -s 10.0.1.0/24 -p tcp -m multimport -
-dports 80,21,22,23 -m state --state NEW -j LOG --
log-prefix "new connections: "
 任何不允许的访问，应该在请求到达时给予拒绝
 规则在链接上的次序即为其检查时的生效次序
 基于上述，规则优化
 1 安全放行所有入站和出站的状态为ESTABLISHED状态连接
 2 谨慎放行入站的新请求
 3 有特殊目的限制访问功能，要在放行规则之前加以拒绝
 4 同类规则（访问同一应用），匹配范围小的放在前面，用于特殊处理
 5 不同类的规则（访问不同应用），匹配范围大的放在前面
 6 应该将那些可由一条规则能够描述的多个规则合并为一条
 7 设置默认策略，建议白名单（只放行特定连接）
1） iptables -P，不建议
2） 建议在规则的最后定义规则做为默认策略
 规则有效期限：
使用iptables命令定义的规则，手动删除之前，其生效期限为
kernel存活期限
 保存规则：
保存规则至指定的文件
CentOS 6
service iptables save
将规则覆盖保存至/etc/sysconfig/iptables文件中
CentOS 7 可用下面方法保存规则
iptables -S > /PATH/TO/SOME_RULES_FILE
iptables-save > /PATH/TO/SOME_RULES_FILE
 CentOS 6：
service iptables restart
会自动从/etc/sysconfig/iptables 重新载入规则
 CentOS 7 重新载入预存规则文件中规则：
iptables-restore < /PATH/FROM/SOME_RULES_FILE
-n, --noflush：不清除原有规则
-t, --test：仅分析生成规则集，但不提交
 开机自动重载规则文件中的规则：
 (1) 用脚本保存各iptables命令；让此脚本开机后自动运行
/etc/rc.d/rc.local文件中添加脚本路径
/PATH/TO/SOME_SCRIPT_FILE
 (2) 用规则文件保存各规则，开机时自动载入此规则文件中的规则
/etc/rc.d/rc.local文件添加
iptables-restore < /PATH/FROM/IPTABLES_RULES_FILE
 (3)自定义Unit File，进行iptables-restore

7.网络防火墙

 iptables/netfilter网络防火墙：
(1) 充当网关
(2) 使用filter表的FORWARD链
 注意的问题：
(1) 请求-响应报文均会经由FORWARD链，要注意规则
的方向性
(2) 如果要启用conntrack机制，建议将双方向的状态为
ESTABLISHED的报文直接放行

8.NAT

 NAT: network address translation
PREROUTING，INPUT，OUTPUT，POSTROUTING
请求报文：修改源/目标IP，由定义如何修改
响应报文：修改源/目标IP，根据跟踪机制自动实现
 SNAT：source NAT POSTROUTING, INPUT
让本地网络中的主机通过某一特定地址访问外部网络，实
现地址伪装
请求报文：修改源IP
 DNAT：destination NAT PREROUTING , OUTPUT
把本地网络中的主机上的某服务开放给外部网络访问(发
布服务和端口映射)，但隐藏真实IP
请求报文：修改目标IP
 PNAT: port nat，端口和IP都进行修改

9.SNAT

 nat表的target：
 SNAT：固定IP
--to-source [ipaddr[-ipaddr]][:port[-port]]
--random
 iptables -t nat -A POSTROUTING -s LocalNET ! -d
LocalNet -j SNAT --to-source ExtIP
 示例：
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 10.0.1.0/24 ! –d 10.0.1.0/24 -j SNAT --to-source 172.18.100.6-172.18.100.9
 MASQUERADE：动态IP，如拨号网络
--to-ports port[-port]
--random
 iptables -t nat -A POSTROUTING -s LocalNET ! -d
LocalNet -j MASQUERADE
 示例：
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 10.0.1.0/24 ! –d 10.0.1.0/24 -j MASQUERADE

10. DNAT

--to-destination [ipaddr[-ipaddr]][:port[-port]]
 iptables -t nat -A PREROUTING -d ExtIP -p tcp|udp --dport PORT -j DNAT --to-destination
InterSeverIP[:PORT]
 示例：
iptables -t nat -A PREROUTING -s 0/0 -d
172.18.100.6 -p tcp --dport 22 -j DNAT --todestination
10.0.1.22
iptables -t nat -A PREROUTING -s 0/0 -d
172.18.100.6 -p tcp --dport 80 -j DNAT --todestination
10.0.1.22:8080

11.转发

 REDIRECT：NAT表
可用于：PREROUTING OUTPUT 自定义链
通过改变目标IP和端口，将接受的包转发至不同地址
--to-ports port[-port]
示例：
iptables -t nat -A PREROUTING -d 172.16.100.10 -p
tcp --dport 80 -j REDIECT --to-ports 8080
 firewalld是CentOS 7.0新推出的管理netfilter的工具
 firewalld是配置和监控防火墙规则的系统守护进程。可以实现iptables,ip6tables,ebtables的功能
 firewalld服务由firewalld包提供
 firewalld支持划分区域zone,每个zone可以设置独立的防火墙规则
 归入zone顺序：
 先根据数据包中源地址，将其纳为某个zone
 纳为网络接口所属zone
 纳入默认zone，默认为public zone,管理员可以改为其它zone
 网卡默认属于public zone,lo网络接口属于trusted zone