1. 简介

在iptables的世界里，了解OUTPUT链和FORWARD链之间的目的和区别是至关重要的。虽然 INPUT 链处理传入的数据包，但OUTPUT和FORWARD链具有独特的角色，可能无法立即明确。

在本文中，我们将揭开这些链的神秘面纱，并清楚地了解这两个链之间的区别。我们还将研究它们如何处理网络数据包，并探索数据包重整和网络地址转换 (NAT)方案的复杂性。

2.OUTPUT Chain

让我们从探索输出链开始，这对于检查来自主机的传出数据包至关重要。当我们说“传出”时，它通常意味着数据包离开主机并前往另一个目的地。

但是，重要的是要注意，并非所有通过 OUTPUT 链的数据包都必然是传统意义上的传出。

此外，输出链主要关注主机发出的数据包。主机上运行的进程生成这些数据包，并受 OUTPUT 链中定义的规则的约束。虽然大多数传出数据包的目标都是网络上的另一台主机，但它们也可以用于同一主机本身。当我们使用环回接口时，可能会发生这种情况，允许数据包在同一主机内内部传输。

为了提供更清晰的理解，让我们考虑几个通过 OUTPUT 链的传出数据包示例。假设我们的主机上运行了一个 Web 服务器，并且来自远程计算机的客户端发送 HTTP 请求。在这种情况下，由我们的 Web 服务器生成并发送回客户端的响应数据包将遍历 OUTPUT 链。

同样，如果我们启动从主机到远程服务器的 SSH 连接，则与该连接关联的数据包也将流经 OUTPUT 链。

关键要点是，OUTPUT 链通过环回接口处理主机发出的数据包，无论其目标是另一台主机还是同一主机本身。这种区别有助于澄清输出链在iptables中的作用。

3.FORWARD Chain

现在，让我们将注意力转移到 iptables 中的 FORWARD 链上。与处理主机发出的数据包的输出链不同，FORWARD 链负责既不源自主机也不发往主机的数据包。相反，当主机充当路由器时，FORWARD 链将这些数据包转发到其预期目的地。

让我们设想一个将主机配置为网络网关的方案。在此设置中，来自一个网段的数据包到达我们的主机，需要转发到另一个网段。通过主机的数据包，不是数据包的来源或目标，恰恰是遍历 FORWARD 链的数据包。

3.1. 本地网络

让我们考虑一种情况，即本地网络上的计算机想要与 Internet 上的服务器进行通信。

当计算机发送发往服务器的数据包时，主机使用 FORWARD 链的规则分析这些数据包。然后，主机确定数据包的适当路由路径，并将其转发到网络中的下一跃点。转发链在转发过程中正确检查和管理这些数据包。

区分转发的数据包和传出的数据包非常重要。虽然传出数据包源自主机本身并受 OUTPUT 链的约束，但转发的数据包只是通过主机而不由主机发出。主机充当管道，便于将这些数据包正确路由到其预期目的地。

3.2. 具有多个子网的网络

为了进一步掌握转发数据包的概念，让我们考虑一个通过主机连接的具有多个子网的网络。

如果数据包从一个子网到达我们的主机，并且需要到达另一个子网中的目标，则主机将使用 FORWARD 链检查此数据包。主机将确定数据包通过网络的路径，确保其到达预期目的地。

在为网络网关或路由器配置 iptables 规则时，了解 FORWARD 链的作用变得尤为重要。通过在转发链中指定规则，我们可以控制转发数据包的流并实施安全措施来保护网络。

4. 涉及数据包重整和 NAT 的复杂性

随着我们深入研究 iptables 及其链的复杂性，了解数据包重整和 NAT 对输出和转发链行为的影响至关重要。

数据包重整是指修改数据包标头或有效负载数据，而 NAT 涉及不同网络之间的 IP 地址和端口号的转换。

4.1. 对输出链的影响

数据包重整和 NAT 可能会带来有关输出链行为的复杂性。在某些情况下，数据包重整可能会更改传出数据包的目标 IP 地址。

例如，如果我们在主机上设置 NAT 以将私有 IP 地址转换为公共 IP 地址，则 OUTPUT 链将处理这些转换后的数据包，即使它们的最终目的地在主机外部。

让我们考虑一个场景，即我们在主机上配置了端口转发，将特定端口上的传入流量重定向到不同的内部 IP 地址。当转发的数据包从我们的主机发出时，它们会通过输出链。然后，输出链确保这些数据包在由主机发出之前根据 NAT 配置进行适当的修改。

4.2.对前向链的影响

与输出链一样，数据包重整和NAT也会影响转发链。当主机转发数据包时，FORWARD 链中的数据包重整规则可能会更改数据包的标头或有效负载。

此外，NAT 可以修改转发数据包的源或目标 IP 地址和端口号。

例如，如果我们在主机上设置了端口地址转换，允许多个内部设备共享一个公共 IP 地址，则 FORWARD 链将处理转换后的数据包。这些数据包将由转发链的规则进行检查和处理，以确保正确转发到其预期目的地。

4.3. 实际示例

让我们考虑一些实际示例，以更好地理解数据包重整和 NAT 引入的复杂性。

假设我们在支持 NAT 的路由器后面运行 Web 服务器。当外部客户端向我们的公共 IP 地址发送 HTTP 请求时，路由器会执行 NAT，将传入数据包的目标 IP 地址更改为我们 Web 服务器的私有 IP 地址。当数据包离开主机时，它将通过 OUTPUT 链，这可确保数据包在传输到客户端之前根据 NAT 配置进行适当的修改。

同样，如果我们的主机充当具有数据包重组规则的路由器，例如修改转发数据包的生存时间 (TTL) 字段，则 FORWARD 链将处理这些修改后的数据包。然后，FORWARD 链确保修改后的数据包正确路由到其预期目的地。

这些示例说明了数据包重整和 NAT 如何给 iptables 中的输出和转发链带来额外的复杂性。在配置规则和了解这些链的行为时，必须考虑这些因素。

5.输出链和前向链与其他链的相互作用

虽然输出链和转发链是iptables的重要组成部分，但重要的是要认识到它们不是孤立存在的。它们与iptables框架内的其他链交互，以提供全面的数据包过滤和网络管理功能。让我们简要讨论一下它们的对应物。

5.1.输入链

输入链负责处理发往主机本身的传入数据包。它处理定向到主机上运行的服务（如 SSH 或 Web 服务器）的数据包。输入链根据定义的规则确定是接受还是拒绝这些数据包。

5.2.预路由链

在数据包到达输出、转发或输入链之前的路由过程中，预路由链开始发挥作用。它允许修改数据包的目标 IP 地址，在做出路由决策之前启用端口转发或 NAT 等功能。

除了对输出链和转发链的影响外，预路由链还允许管理员在数据包遍历网络堆栈时对数据包应用规则和修改。通过在预路由链中配置规则，管理员甚至可以在数据包到达 INPUT 链之前丢弃数据包、修改其标头或启动跟踪操作。

PREROUTING 链中的这种灵活性使管理员能够对传入数据包进行精细控制，确保在数据包处理管道中尽早应用网络安全措施和跟踪机制。

5.3.后路由链

POSTROUTING 链在路由决策之后运行，就在主机发送数据包之前。它允许修改数据包的源 IP 地址，启用源 NAT 等功能。

POSTROUTE路由链对于通过输出链的数据包特别相关，因为它提供了在传输之前操纵数据包的最后机会。

了解输出和转发链与iptables中其他链之间的交互对于全面的网络管理和安全性至关重要。通过跨多个链配置规则，我们可以控制数据包在通过主机的各个阶段的流。

6.iptables的其他注意事项

虽然 OUTPUT 和 FORWARD 链是理解 iptables 中行为差异的主要关注点，但其他参考值得探索。

这些注意事项包括日志记录和使用自定义链，这可以增强 iptables 的功能和可管理性。让我们简要讨论一下这两个注意事项。

6.1. 日志记录

iptables 提供日志记录功能，允许管理员记录有关与特定规则匹配的数据包的信息。此日志记录功能对于故障排除、监视网络活动或识别潜在的安全威胁非常有用。

通过在输出和转发链中合并日志记录规则，我们可以深入了解数据包流，并根据记录的信息采取适当的操作。

6.2. 自定义链

自定义链提供了一种将 iptables 规则组织到逻辑组中的方法，使规则集更易于管理和模块化。

作为系统管理员，我们可以创建自定义链来对相关规则进行分组，然后从输出和转发链中引用这些链。此方法简化了规则管理并促进了代码重用，尤其是在处理复杂的防火墙配置时。

7. 有状态防火墙、连接跟踪和iptables

随着我们继续探索 iptables 的复杂性，深入研究有状态防火墙和连接跟踪的概念至关重要，这两者都在输出链和转发链的行为中起着重要作用。

有状态防火墙允许 iptables 保持对连接状态的感知，并根据连接的上下文动态调整防火墙规则的行为。

有状态防火墙的核心是连接跟踪，它涉及监视网络连接的状态和属性。

启动连接时，iptables 会在连接跟踪表中创建一个条目，关联源 IP、目标 IP、端口号和连接状态（例如，新、已建立或相关）等相关信息。此信息对于后续数据包处理至关重要。

7.1. 连接跟踪和输出链

在输出链中，连接跟踪使 iptables 能够确定传出数据包是已建立连接还是相关连接的一部分。

例如，如果传出数据包与已建立的连接相关联，iptables 可能允许它绕过某些规则检查以提高性能。连接跟踪允许 iptables 对输出链中数据包的命运做出更明智的决策。

7.2. 连接跟踪和转发链

在 FORWARD 链中，连接跟踪确保只有属于已建立的有效连接的数据包才能通过。

当数据包进入 FORWARD 链时，iptables 会查阅连接跟踪表以确定数据包是否是现有连接的一部分。如果是，则相应地转发数据包。否则，它可能会受到进一步的规则评估或潜在的拒绝。

7.3. 连接跟踪和 NAT

连接跟踪在 NAT 方案中也起着至关重要的作用。它允许iptables跟踪转换的连接，确保返回数据包得到正确处理并转发到适当的内部设备。

了解有状态防火墙及其与输出链和转发链的交互对于有效的网络安全至关重要。通过利用连接跟踪功能，我们可以定义动态适应网络连接上下文的规则，从而提高性能并增强安全性。

8. 使用iptables进行流量整形

有效管理网络流量是网络管理的一个关键方面。iptables 与这些链结合使用，可以通过控制带宽、确定某些类型的流量优先级以及确保网络资源的公平分配来塑造流量。

让我们简要探讨流量整形技术以及如何使用 OUTPUT 和 FORWARD 链实现它们。

8.1. 带宽限制

流量整形允许我们作为管理员限制可用于特定类型流量的带宽。

通过在输出链和转发链中定义规则，我们可以强制执行带宽上限，确保某些应用程序或网段不会消耗过多的网络资源。这有助于防止拥塞，并确保在不同用户或服务之间公平分配带宽。

8.2. 流量优先级

流量整形的另一个方面是将某些类型的流量优先于其他流量。使用 iptables，作为系统管理员，我们可以根据源 IP、目标 IP、端口号或协议等标准为数据包分配不同的优先级。

通过在输出和转发链中配置适当的规则，可以赋予VoIP或视频流等关键流量更高的优先级，即使在繁重的网络负载下也能确保平稳的性能。

8.3. 服务质量

iptables 提供了实施服务质量(QoS)策略的机制。QoS允许我们作为系统管理员根据不同类型流量的特定要求分配网络资源。

通过将输出和转发链中的流量整形规则与 DiffServ 或令牌桶过滤(tbf)等QoS技术相结合，我们可以有效地管理带宽分配、延迟和数据包丢失，以优化网络性能。

通过输出和转发链实施流量整形技术，管理员可以对网络流量进行精细控制，并确定关键应用程序或服务的优先级。

最终，我们可以通过智能管理带宽分配和执行 QoS 策略来确保最佳网络性能和积极的用户体验。

9. 结论

在本文中，我们探讨了 iptables 中 OUTPUT 链和 FORWARD 链之间的差异，了解它们在处理网络数据包方面的不同作用。输出链负责主机发出的数据包，包括发往其他主机或环路接口的数据包。另一方面，FORWARD 链管理通过主机的数据包，这些数据包既不发射也不定向到主机本身。