打造安全系统，Linux系统下封杀非法IP

　　不久前，一位朋友想把他管理的局域网出口全部进行IP和MAC地址绑定，以防止非法用户上网。该局域网是用Linux实现Internet接入和管理。整个网络包括数栋楼房，分别通过交换机级联到总的Internet出口。网络使用了10.0.0.x到10.0.3.x/255.255.252.0这样的子网，总容量应该有1016(254×4)台主机。目前有大约400位合法上网用户，这些用户可能会随时增减。在Linux系统下，想利用MAC原理对IP进行封杀，从而达到对某个IP地址或IP地址段的管理和控制，可以通过Linux系统提供的ARP来实现。

　　构思

　　决定使用ARP绑定后，接下来就要考虑ARP的实现方法。ARP(Address Resolution Protocol)协议是用来向对方的计算机、网络设备通知自己IP对应的MAC地址的。如果所有非法用户都被赋予了错误的MAC地址，那么他们是无法通过这台服务器上网的。因此，ARP绑定要求必须将所有可能的IP地址全部与MAC地址绑定，才能够杜绝非法用户(当然，用户修改MAC地址除外)。

　　经过一番思索，确定了初步的构思。首先，用Linux Shell的循环方法生成一张包含从10.0.0.1到10.0.3.254的无效MAC地址匹配表，称之为全局表。然后根据DHCP服务器的数据得到一张合法用户的IP和MAC地址表，称之为合法表。接着，读取合法表中每个用户的IP，并在全局表中寻找匹配的IP，如果找到的话就用合法用户的MAC地址替换原来无效的MAC地址。最后，这张全局表中的合法用户匹配正确MAC地址，而非法用户匹配无效的MAC地址。只要用户把这张表写入系统ARP缓存，非法用户就不能通过简单的盗取IP方法来通过网关了。

　　实现

　　首先生成一张初始的全局表。它包含所有IP地址，每个IP地址与一个非法的MAC地址匹配。它的格式必须是arp命令能够识别的。初始化全局表的脚本为init，内容如下：

　　#!/bin/bash

　　ipprefix=10.0.

　　count1=0

　　while (( $count1 < 4 ))

　　do

　　count2=1

　　while (( $count2 < 255 ))

　　do

　　echo“$ipprefix$count1.$count2 00e000000001”

　　let $count2+=1

　　done

　　let $count1+=1

　　done

　　写好后存档，用“chmod +x init”命令使得脚本可执行。然后运行脚本init > arp，就可以将结果保存到当前目录的arp文件中。该文件就是10.0.0.1到10.0.3.254所有IP地址与MAC地址00e000000001绑定的ARP表，看上去该文件类似于下面这样：

　　10.0.0.1 00e000000001

　　10.0.0.2 00e000000001

　　10.0.0.3 00e000000001

　　10.0.0.4 00e000000001

　　10.0.0.5 00e000000001

　　…… ……

　　需要注意的是，Shell脚本语法虽然和C语言类似，但对格式要求很严格，有些地方不能加空格，有些地方则必须加空格。比如let $count1+=1就不能写成let $count1 += 1;相反，while (( $count1 < 4 )) 也不能写成while (($count1<4))，括号与语句之间必需有空格。

　　接下来通过DHCP服务器得到合法用户的IP与MAC地址匹配表(即合法用户表)，假设是valid.arp文件。编写一个脚本一行一行地读取该表，每得到一个IP地址记录，就在前面生成的arp文件中查找同样的IP.如果找到的话，那么就用valid.arp中该IP的MAC地址替换arp文件中该IP的MAC地址。valid.arp文件可能像下面这样：

　　10.0.0.2 00e00a0f1d2c

　　……

　　10.0.1.25 00e0b2c3d5c1

　　……

　　查找替换脚本为replace，内容如下：

　　#!/bin/bash

　　# 定义并初始化三个变量，分别是合法用户表、全局表和作交换用的表

　　validArp=valid.arp

　　globalArp=arp

　　tmpArp=tmp.arp

　　count=1

　　# 371是合法用户的总数，也就是valid.arp表的记录数，然后加1

　　while (( count < 371 ))

　　do

　　#“ sed -n‘”$count“p’$validArp”命令将每次打印valid.arp文件中的第$count个记录

　　# 例如，当$count=1的时候，该命令将打印： 10.0.0.2 00e00a0f1d2c2

　　# eval $getValid将会执行$getValid变量所包含的语句，并将结果赋给变量$curRec

　　getValid=“sed -n‘”$count“p’$validArp”

　　curRec=‘eval $getValid’

　　# echo $curRec 　 awk‘{print $1}’命令将打印$curRec内容的第一个字段，也就是IP地址

　　# 然后我们将这个IP地址赋值给$curIP变量

　　getIP=“echo $curRec　awk‘{print \$1}’”

　　curIP=‘eval $getIP’

　　# 这样我们就得到了合法用户的IP及IP和MAC地址对，接下来是最关键的一步

　　# 下面两条语句在全局表中查找与得到的IP匹配的项目，找到后就在该记录后面添加合法用户的IP

　　和MAC地址对，然后删除旧的非法IP和MAC地址对，并将结果存入一个新的文件tmp.arp

　　replace=“sed -e‘/$curIP\>/a\ $curRec’ -e‘/$curIP\>/d’$globalArp >$tmpArp”

　　eval $replace然后用新的文件覆盖全局表文件，并将计数器加1，供下次循环

　　cp -f $tmpArp $globalArp

　　let count+=1

　　done

　　到此脚本结束。需要注意的地方有两个：第一，所有包含“eval”命令的语句，使用的都是反引号，也就是通常位于Tab键上面的那个引号，这样变量才能得到语句执行的结果，而非语句本身;第二，如果出现变量和其它字母在一起的情况，用双引号将变量包含，否则会出现错误的变量名，例如下面这条语句：

　　getValid=“sed -n‘”$count“p’$validArp”

　　如果不用双引号把变量$count包起来，Shell会认为用户的变量是$countp，而不是$count.

　　在执行完replace后，再查看arp文件，会发现其中所有在valid.arp文件中存在的IP和MAC地址对，其中的初始化MAC地址已被替换为正确的MAC地址。

　　最后，将得到的arp文件拷贝为/etc/ethers，在系统启动时运行“arp -f”，就可以实现IP和MAC地址匹配了。

　　总结

　　通过这件事不难发现，Linux继承了Unix的优秀传统，具备强大和完善的系统管理方法。只要用户掌握一些常用的命令与工具，就可以极大地提高系统管理效率，降低管理的工作强度。学习和掌握这些方法，是每个合格的Linux系统管理员都应该做到的。