IP门禁：保姆式教你用PHP实现一个IP防火墙

2022-08-06

IP门禁：保姆式教你用PHP实现一个IP防火墙

最近我遇到一个需求，我的一台服务器总是遭到端口扫描和恶意登录攻击，对此可以怎么办呢？似乎除了内网隔离、增强密码认证、证书登录、设置防火墙iptables，网上找不到什么别的方案，对了，还用堡垒机的方案。

这些方案实际上都无法解决我的问题。这是一台公网服务器，并没有什么复杂的网络结构，所以不能建立内网隔离。调整账号的密码策略，自然是一个方案，但是人工操作太麻烦，而且我一般经常换电脑使用，如果修改密码，公司的和家里的电脑都要更新，很麻烦。设置防火墙自然是运维的基本操作，但是iptables的配置太麻烦，ufw工具还好些，firewall-cmd就麻烦些，而且有一个巨大的痛点，众所周知，大家的出网IP都会经常变，好不容易在命令行里一个字母一个字母的配置好了，睡了一觉，白费了。堡垒机更不是一个主流的方案，有点大材小用，用了堡垒机，反而不能随意使用系统，更何况还没听说过那个免费的堡垒机呢。【推荐：PHP视频教程】

那怎么办呢，作为一个资深的PHP开发者，服务器这块的应用还不是手到擒来，当初连内网穿透都能轻松实现，一个IP过滤系统，小意思。所以我打算自己开发这样一个项目，首先能够实现IP过滤，另外，可以轻松地将IP加入到白名单里，比如访问一个网页，就自动加入到白名单。

整个项目不到几个小时就研发完了，起码满足了我自己的需求，并且实现了这样几个特性：

多进程
支持并发
守护进程
可以通过网页面板管理IP
流量统计
拦截记录

现在我们来一步一步的实现这个系统。

第一步，首先能够简简单单的过滤IP

使用PHP监听端口并且转发数据的框架很多，对此我选择workerman，原因有3：

运行简单稳定
方法接口简单
内置进程守护

至于具体的安装方法，可以参考他的官方文档。

workerman的使用方法非常简单，只要10行代码，就实现了IP转发+白名单过滤：

$worker = new Worker('tcp:0.0.0.0:' . Config::get('door.port_in'));
// 监听一个端口
$worker->count = 2;
// 设置多进程
$worker->onConnect = function (TcpConnection $connection) {
    // 获取IP白名单
    $list_ip = AppIp::where('status', 0)->cache(3)->column('ip');
    $remote_ip = $connection->getRemoteIp();
    // 拦截IP
    if (!in_array($remote_ip, $list_ip)) {
        $connection->close();
    }
    // 放行连接，连接内部目标端口
    $to_connection = new AsyncTcpConnection('tcp:127.0.0.1:' . Config::get('door.port_to'));
    // 互相转发流量
    $connection->pipe($to_connection);
    $to_connection->pipe($connection);
    $to_connection->connect();
}

正如上面代码所示，只有简单几行，便实现了IP监听和转发，其中IP白名单通过数据库查询，并且缓存。

第二步，与ThinkPHP命令行整合在一起

为了项目开发方便，我都会使用ThinkPHP框架进行开发，它够简单，功能也比较齐全。

最终实现的命令行效果如下：

运行命令
php think door start
php think door start --mode d  // 守护进程重启
重启
php think door restart
停止
php think door stop

workerman的命令参数与thinkphp并不兼容，但是实现这样的效果并不难，实际上很简单，代码如下:

<?php

declare(strict_types=1);

namespace app/common/command;

use think/console/Command;
use think/console/Input;
use think/console/input/Argument;
use think/console/input/Option;
use think/console/Output;

class Door extends Command
{
    protected function configure()
    {
        // 指令配置
        $this->setName('door')
            // 设置think的命令参数
            ->addArgument('action', Argument::OPTIONAL, "start|stop|restart|reload|status|connections", 'start')
            ->addOption('mode', 'm', Option::VALUE_OPTIONAL, 'Run the workerman server in daemon mode.')
            ->setDescription('the door command');
    }
    protected function execute(Input $input, Output $output)
    {
        // 指令输出
        $output->writeln('door');
        $action = $input->getArgument('action');
        $mode = $input->getOption('mode');
        // 重新构造命令行参数,以便兼容workerman的命令
        global $argv;
        $argv = [];
        array_unshift($argv, 'think', $action);
        if ($mode == 'd') {
            $argv[] = '-d';
        } else if ($mode == 'g') {
            $argv[] = '-g';
        }
        // ...workerman的代码
    }
}

在上面的代码中，主要做了两件事：

实现ThinkPHP的命令设置
将命令参数重新构造为workerman兼容的方式

第三步，实现管理面板

使用PHP实现一个管理面板太简单了，PHP到处都是这样的后台框架，这里我选择ulthon_admin，这是我自己开发维护的，它基于ThinkPHP6，很简单，为定制而生，不搞所谓的“插件”和“市场”生态，能够自动生成CURD代码，并且内置几了几个有趣的皮肤。

最终效果如下：

以上是ulthon_admin内置的两款皮肤效果，分别是：科幻、像素。

对于面板的管理，这里多做介绍，这算是PHP开发者的基本功，谁还不会个CURD啊。

第四步，进阶，更好的性能和流量统计

我们的IP拦截客户端需要运行在服务器上，并且直接连接数据库，如果每次收到请求都要查询数据库，那么很有可能导致连接不通畅，尤其是客户端和数据库本身位置较远的时候。在第一步的代码中，我们只是简单的使用了查询缓存，但是还不够，还可以优化。并且我们可以在管理面板的截图中看到，我们是可以统计流量和拦截次数的，现在我们要实现这些功能：

流量统计

首先我们将第一个步中，流量转发部分的代码改造成如下的样子：

<?php
// 向TO发起连接
$to_connection = new AsyncTcpConnection('tcp://127.0.0.1:' . Config::get('door.port_to'));
$to_connection->onMessage = function ($source, $data) use ($connection, $remote_ip) {
    // 接收到来自TO的数据，返回的数据
    $connection->send($data);
    // 将流量统计存储到内存里
    Cache::inc(md5($remote_ip) . '-to', strlen($data));
};
// 流程和流量控制
$to_connection->onClose = function ($source) use ($connection) {
    $connection->close();
};
$connection->onBufferFull = function ($dest) use ($to_connection) {
    $to_connection->pauseRecv();
};
$connection->onBufferDrain = function ($dest) use ($to_connection) {
    $to_connection->resumeRecv();
};
$connection->onMessage = function ($source, $data) use ($to_connection, $remote_ip) {
    // 接收来自IN的数据,请求的数据
    $to_connection->send($data);
    // 将流量统计存储到内存里
    Cache::inc(md5($remote_ip) . '-in', strlen($data));
};
// 流程和流量控制
$connection->onClose = function ($source) use ($to_connection) {
    $to_connection->close();
};
$to_connection->onBufferFull = function ($dest) use ($connection) {
    $connection->pauseRecv();
};
$to_connection->onBufferDrain = function ($dest) use ($connection) {
    $connection->resumeRecv();
};

在第一部的代码中，只用两行便实现了这些代码：

// 放行连接，连接内部目标端口
$to_connection = new AsyncTcpConnection('tcp:127.0.0.1:' . Config::get('door.port_to'));
// 互相转发流量
$connection->pipe($to_connection);
$to_connection->pipe($connection);

这里使用的是workerman内置的流量转发，它很好用，但是这里我们要统计流量，所以我们手动转发流量。

这里我们将统计的数据存储到缓存里，而不是直接连接数据库更新，这是为了更好的连接性能。我们会另外开启一个进程将这些改动更新到数据库。后面会介绍到。

拦截统计

我们将第一步中的加载IP白名单的逻辑改成下面这样：

<?php
$worker->onConnect = function (TcpConnection $connection) {
    $disable_cache_key = 'disable_ip_list';
    $list_ip = Cache::get($disable_cache_key);
    if (empty($list_ip)) {
        $connection->close();
    }
    $remote_ip = $connection->getRemoteIp();
    if (!in_array($remote_ip, $list_ip)) {
        AppIpReject::initRecord($remote_ip);
        $connection->close();
    }
};

在这里我们不连接数据库查询，而是直接从本地缓存读取白名单，这样会有更好的性能。我们会在另一个进程中更新这份白名单。

另外我们可以看到，拦截的IP调用了一个静态方法，这里的功能很简单，判断数据库中该IP是否存在，如果不存在则新增，如果存在，则更新拦截次数+·1。这里就不多介绍了。这里也没有必要做什么性能优化，反正本来就是拦截的IP，优化个毛。

高性能处理缓存数据

上面我们介绍，我们会另外开启一个进程，维护IP白名单，并且将流量统计提交到数据库。这就是这个进程：

<?php
$worker_ip = new Worker();
$worker_ip->name = 'report';
$worker_ip->onWorkerStart = function () {
    Timer::add(5, function () {
        $disable_cache_key = 'disable_ip_list';
        $list_ip = AppIp::where('status', 1)->column('ip');
        Cache::set($disable_cache_key, $list_ip);
        foreach ($list_ip as  $ip) {
            $ip_md5 = md5($ip);
            $in_length = Cache::pull("$ip_md5-in");
            // 请求的数据
            $to_length = Cache::pull("$ip_md5-to");
            // 返回的数据
            if (!empty($in_length) || !empty($to_length)) {
                $model_ip = AppIp::where('ip', $ip)->find();
                $model_ip->in_buffer += $in_length;
                $model_ip->to_buffer += $to_length;
                $model_ip->save();
            }
        }
    });
};

他做的事情很简单，读取缓存，更新数据到数据库，并且更新IP白名单。这里不需要考虑它和数据库之间的性能问题，这是额外的进程，不影响端口的连接和转发。

下一步，更好的性能设计

以上，只有几行代码，几个小时（如果不含设计系统的时间，代码量可能只有一两个小时）。还能再怎么优化呢？实际上还是可以优化的。

更好的内存驱动

这里使用的是ThinkPHP内置的文件缓存，存储到磁盘上，以上方法，在大量连接并发时，肯定受制于磁盘的性能。所以自然而然，我们可以使用内存缓存。

但是使用内存缓存，redis可以吗？并不好。这里是客户端，它只是想简简单单实现一个拦截转发，还要再部署redis，不可取。

但实际上，workerman本身内置了数据共享组件，这是一个很好的方案。相当于一个极简的redis。完美符合我们的需求。但是我并没有实现这个功能，目前的系统已经符合我的场景。

更好的客户端

目前拦截IP客户端和管理面板集成在一起，使用相同的配置，面板基于ThinkPHP，客户端只是ThinkPHP的一个命令。我之所以这样做，是希望直接在Workerman中使用ThinkPHP的众多特性（数据库、缓存）。

实际上，我们可以将客户端的代码，另外开一个项目，使客户端和面板独立开。在面板上实现通用得API。客户端通过API操作数据。这样客户端就不需要连接数据库。好处多多。

但是这样也带来的更多的工作量，这种情况下，我们自然而然的认为客户端的环境不安全，所以要做权限认证，登录认证。接口开发也要写更多的代码。

总结

这篇文章主要介绍了我实现IP防火墙的思路。这些技术，需要开发者有丰富的网站开发经验，这个要求不高，但是也要有基本的网络开发经验，这就有一定的门槛。Workerman非常简单，但是Workerman不是HTTP，这不是一般的网站开发，需要一定的学习和思路转变。但是对于我来说，轻车驾熟。如果我去找其他的方案，学习、部署、测试，可能还不如我自己开发来更快。

IP白名单是怎么管理的呢，既可以通过面板添加，也可以访问面板的一个页面，自动获取出网IP添加到白名单中，使用体验和很好。

实际上还有更好的方式，那就是做一个rss服务器，自动获取订阅rss的客户单的出网IP加入到白名单。但是我本身没有使用rss的习惯，并且手机上也没有好的rss阅读器，也不想每次更新IP白名单都要特意打开它，也就没使用这个方案。

我把它开源了，如果有需要可以参考： https://gitee.com/augushong/ip-door 。

这个系统，跟iptables相比，只是有一个更方便的IP白名单管理体验而已，相当于一个简单堡垒机。他可以实现，将一些端口隐藏起来，只有“我”能连接。

比如将ssh的端口隐藏起来，通过ip门禁转发过去。再比如将80端口隐藏起来，通过ip门禁转发过去。

目前我的系统还没有实现多个端口的同时绑定转发，但是核心的思路是一样的，可以参考使用。

本文系转载，原文标题：IP门禁：手把手教你用PHP实现一个IP防火墙

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