Linux 以 Fail2ban 阻擋網路攻擊教學與範例

本篇介紹如何使用 Fail2ban 工具，阻擋網路攻擊、保護系統免於被入侵的風險。

任何處於公開網路環境的服務都會有遭遇到惡意程式攻擊的風險，以暴力法（brute-force）嘗試入侵系統就是一個常見的攻擊手法，如果系統上剛好有帳號與密碼的強度不足，就有被入侵的可能。

Fail2ban 是一個用來防止暴力法攻擊的防護工具，它會定期掃描系統的紀錄檔，尋找符合條件的網路攻擊來源，當次數達到門檻值的時候，就透過設置防火牆的方式暫時阻擋網路攻擊的來源 IP 位址，過了一段時間之後才會再度開放。

安裝 Fail2ban

若在 Ubuntu Linux 中，可以使用 apt 安裝 Fail2ban：

# 安裝 fail2ban 套件
sudo apt install fail2ban

安裝完 fail2ban 套件之後，預設就會自動啟動 fail2ban 服務：

# 查看 fail2ban 服務
systemctl status fail2ban

● fail2ban.service - Fail2Ban Service
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/fail2ban.service; enabled; vendor preset: enabled)
     Active: active (running) since Fri 2022-04-22 13:58:46 CST; 18s ago
       Docs: man:fail2ban(1)
   Main PID: 3682494 (f2b/server)
      Tasks: 5 (limit: 19106)
     Memory: 12.0M
     CGroup: /system.slice/fail2ban.service
             └─3682494 /usr/bin/python3 /usr/bin/fail2ban-server -xf start

Apr 22 13:58:46 imgqc systemd[1]: Starting Fail2Ban Service...
Apr 22 13:58:46 imgqc systemd[1]: Started Fail2Ban Service.
Apr 22 13:58:46 imgqc fail2ban-server[3682494]: Server ready

Fail2ban 設定檔

Fail2ban 的設定檔位於 /etc/fail2ban/ 目錄之下，可分為四大部分：

fail2ban.conf 與 fail2ban.d/*.conf

fail2ban 服務本身的基本設定。

filter.d/*.conf

識別攻擊的規則設定。

action.d/*.conf

阻擋攻擊的規則設定。

jail.conf 與 jail.d/*.conf

定義各系統服務用的 filters 與 actions 組合。

各類的 *.conf 檔案都是伴隨 Fail2ban 發行的標準設定檔，在升級 Fail2ban 版本時可能會被新版的設定蓋過去，所以若需要修改其中的設定，建議寫在 *.local 設定檔中。例如若要修改 jail.conf 中的設定，可以將 jail.conf 複製為 jail.local 後再進行修改（或是僅在 jail.local 中加入需要變更的設定），*.local 中的設定會覆蓋掉 *.conf 中的設定。

jail.conf 設定

在 jail.conf 中的設定分為多個區塊，[INCLUDES] 區塊指定要事先引入的其他設定檔路徑，[DEFAULT] 區塊中的參數屬於全域性的預設設定值，在個別系統服務的 jail 設定區塊中（例如 [sshd]）也可以覆蓋掉這些設定。

首先將 jail.conf 複製為 jail.local：

# 複製 jail.conf 設定檔
sudo cp /etc/fail2ban/jail.conf /etc/fail2ban/jail.local

然後編輯 jail.local 設定檔，調整自己所需要的設定值。以下是一些常用的參數設定與範例。

IP 位址白名單

若要設定 IP 位址的白名單，可以修改 ignoreip 參數，ignoreip 的值可以是多個 IP 位址、CIDR 網段、DNS 主機名稱，各 IP 之間以空白分隔，例如：

# IP 位址白名單
ignoreip = 127.0.0.1/8 ::1 123.123.123.123 192.168.1.0/24

若需要動態指定 IP 位址白名單，可以使用 ignorecommand 參數指定檢查 IP 位址指令，該指令接受一個 IP 位址的參數，若傳回 0 則代表此 IP 位址在白名單內，若傳回 1 則代表此 IP 位址不在白名單內：

# 以指令檢查 IP 位址白名單
ignorecommand = /path/to/check_ip.sh <ip>

這裡的 <ip> 在執行指令之前會被替換為要進行檢查的 IP 位址，透過參數的方式傳入 check_ip.sh 指令稿。以下是一個簡單的 check_ip.sh 指令稿範例：

#!/usr/bin/bash

# 取得傳入的 IP 位址
ip=$1

# 檢查 IP 位址是否為 192.168.21.80
if [ "$ip" == "192.168.21.80" ]; then
    # IP 位址在白名單內
    exit 0
else
    # IP 位址不在白名單內
    exit 1
fi

ignoreself 參數可指定是否要忽略本機自己的 IP 位址，預設值是 true：

# 忽略本機自己的 IP 位址
ignoreself = true

阻擋持續時間

bantime 參數可設定每一次阻擋攻擊來源的持續時間，預設是 10 分鐘（10m），以下是一些設定範例：

# 阻擋持續時間為 10 分鐘
bantime  = 10m

# 阻擋持續時間為 2 小時
bantime  = 2h

# 阻擋持續時間為 1 天
bantime  = 1d

# 阻擋持續時間為 1 天 6 小時 30 分鐘
bantime  = 1d6h30m

以下是所有可用的時間單位：

惡意攻擊判定門檻

findtime 與 maxretry 參數是用來設定判定為惡意攻擊的門檻，findtime 是一段觀察時間，而 maxretry 則是錯誤次數（例如登入失敗次數），當發現在 findtime 所設定的時間區間內出現的錯誤次數達到 maxretry 的設定值，則判定為惡意攻擊，並進行阻擋。以下是一個設定範例：

# 若 10 分鐘內錯誤次數達 5 次，則進行阻擋
findtime  = 10m
maxretry = 5

findtime 參數所採用的時間格式跟 bantime 相同。

識別規則（Filter）設定

filter 參數可以指定要採用的識別規則（filter）設定檔以及選用的模式（mode），預設會使用服務的名稱搭配預設的 normal 模式，這部分的設定在大部分的情況下不需要更動：

# 指定 filter 的模式
mode = normal

# 以服務區塊名稱作為識別規則（filter）設定檔名稱
filter = %(__name__)s[mode=%(mode)s]

這裡的識別規則（filter）設定檔名稱就對應到 /etc/fail2ban/filter.d/ 目錄之下的設定檔（不包含 .conf）。以 sshd 這個例子來說，預設就會採用 /etc/fail2ban/filter.d/sshd.conf 這個設定檔中 normal 模式的識別規則。

採取動作（Action）設定

Fail2ban 的 action 就是指當判定為惡意攻擊時，所要採取的動作，預設的 action 設定只會對攻擊來源 IP 進行阻擋，若要採取其他的動作，就可以修改這個參數。

若希望 Fail2ban 在阻擋攻擊來源的時候，可以一併發出含有 whois 報表的 email 通知，可以將 action 參數設定為 action_mw：

# 阻擋來源，並發出含有 whois 報表的 email 通知信
action = %(action_mw)s

若將 action 設定為 action_mwl，則可自動發出含有 whois 報表以及相關記錄的 email 通知信：

# 阻擋來源，並發出含有 whois 報表與相關記錄的 email 通知信
action = %(action_mwl)s

這些 action 相關設定的原始定義都在 jail.conf 設定檔中，若要設定 email 通知信的寄送信箱，可以參考原始定義並修改 destemail 參數。預設的 destemail 設定會讓 email 通知信寄送至本機的 root 管理者信箱：

# Email 通知信的寄送信箱
destemail = root@localhost

若要指定 email 通知信的寄件者，可以修改 sender 參數：

# Email 通知信的寄件者
sender = root@<fq-hostname>

除了以上兩種 action 組合之外，在 jail.conf 中還有其他許多種 action 組合可以選擇。

各服務 Jail 設定

Fail2ban 的 jail 設定是用來指定要針對哪一些系統上的服務進行監控，並指定各服務所採用的篩選條件（filter）與動作（action），在預設的 jail.conf 設定檔中已經提供了各種常見服務的設定樣板，例如 sshd、apache-auth、nginx-http-auth、openwebmail、drupal-auth 等，而在預設的狀態下只有啟用 sshd 服務的監控。

在個別的服務區塊中，可以透過 enabled 參數來指定是否啟用，另外也可以指定個別服務專用的設定值，這裡的設定會覆蓋掉前面全域的設定值，以下是一個 sshd 的設定範例：

# 啟用 sshd 服務監控，並調整設定值
[sshd]
enabled   = true
maxretry  = 3
findtime  = 1d
bantime   = 4w
ignoreip  = 127.0.0.1/8 12.34.56.78

調整完 Fail2ban 的設定之後，要重新啟動 fail2ban 服務才會讓新設定生效。

# 重新啟動 fail2ban 服務
sudo systemctl restart fail2ban

Fail2ban 的記錄檔預設放在 /var/log/fail2ban.log，我們可以在這個記錄檔中查看有哪些 IP 位址被偵測、判定為異常攻擊，以及阻擋 IP 位址與解除阻擋的記錄。

Fail2ban Client 工具

Fail2ban 附帶了一個 fail2ban-client 工具，可以用來設定與操控 Fail2ban 系統服務，以下是常用的幾個操作指令。

查看 Fail2ban 狀態

fail2ban-client status 可以查看指定服務的 Fail2ban 狀態，包含採用的 filters 與 actions：

# 查看 sshd 服務的 fail2ban 狀態
sudo fail2ban-client status sshd

Status for the jail: sshd
|- Filter
|  |- Currently failed: 7
|  |- Total failed:     8657
|  `- File list:        /var/log/auth.log
`- Actions
   |- Currently banned: 2
   |- Total banned:     1387
   `- Banned IP list:   188.166.35.32 61.177.173.36

在 Filter 中可以看到其採用的系統記錄檔，而 Actions 中則會列出目前被阻擋（列入黑名單）的 IP 位址清單。

查詢阻擋的 IP 位址

若只要單純查詢被 Fail2ban 阻擋的 IP 位址清單，可以使用以下指令：

# 查詢被 Fail2ban 阻擋的 IP 位址清單
sudo fail2ban-client get sshd banip

若想查看各個 IP 位址被阻的的開始時間與預定解除時間，可以加上 --with-time 參數：

# 查詢被 Fail2ban 阻擋的 IP 位址清單（含時間）
sudo fail2ban-client get sshd banip --with-time

188.166.35.32   2022-04-24 17:54:36 + 600 = 2022-04-24 18:04:36
61.177.173.36   2022-04-24 17:56:10 + 600 = 2022-04-24 18:06:10

移除阻擋的 IP 位址

被 Fail2ban 阻擋的 IP 位址會在 bantime 所設定的時間之後自動解除，若要提前開放特定的 IP 位址，可以使用以下指令：

# 解除 sshd 服務中阻擋的 IP 位址
sudo fail2ban-client set sshd unbanip 188.166.35.32

也可以一次開放多個 IP 位址：

# 解除 sshd 服務中阻擋的 IP 位址
sudo fail2ban-client set sshd unbanip 188.166.35.32 61.177.173.36

若要解除所有被 Fail2ban 阻擋的 IP 位址，可以加上 --all 參數：

# 解除 sshd 服務中所有阻擋的 IP 位址
sudo fail2ban-client set sshd unbanip --all

加入阻擋的 IP 位址

我們也可以手動將特定 IP 位址加入至 Fail2ban 的阻擋清單內：

# 在 sshd 服務中加入阻擋的 IP 位址
sudo fail2ban-client set sshd banip 188.166.35.32

亦可加入多組要進行阻擋的 IP 位址：

# 在 sshd 服務中加入阻擋的 IP 位址
sudo fail2ban-client set sshd banip 188.166.35.32 61.177.173.36

調整 IP 位址白名單

IP 位址白名單也可以透過 fail2ban-client 指令手動調整：

# 在 sshd 服務中加入白名單 IP 位址
sudo fail2ban-client set sshd addignoreip 192.168.1.2

# 在 sshd 服務中移除白名單 IP 位址
sudo fail2ban-client set sshd delignoreip 192.168.1.2

fail2ban-client 指令說明

除了這幾個常用功能之外，fail2ban-client 還有非常多的功能，詳細的說明可以參考 fail2ban-client 指令的線上手冊或參數說明：

# 查詢 fail2ban-client 線上手冊
man fail2ban-client

# 顯示 fail2ban-client 參數說明
fail2ban-client -h

參考資料

• Linode：Using Fail2ban to Secure Your Server – A Tutorial
• DigitalOcean：How To Protect SSH with Fail2Ban on Ubuntu 14.04
• Tecmint：How to Use Fail2ban to Secure Your Linux Server
• Linuxize：How to Install and Configure Fail2ban on Ubuntu 20.04