防火墻技術(shù)概念原理

防火墻是汽車中一個(gè)部件的名稱。在汽車中，利用防火墻把乘客和引擎隔開，以便汽車引擎一旦著火，防火墻不但能保護(hù)乘客安全，而同時(shí)還能讓司機(jī)繼續(xù)控制引擎。在電腦術(shù)語中，當(dāng)然就不是這個(gè)意思了，我們可以類比來理解，在網(wǎng)絡(luò)中，所謂"防火墻"，是指一種將內(nèi)部網(wǎng)和公眾訪問網(wǎng)(如Internet)分開的方法，它實(shí)際上是一種隔離技術(shù)。防火墻是在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊時(shí)執(zhí)行的一種訪問控制尺度，它能允許你"同意"的人和數(shù)據(jù)進(jìn)入你的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)將你"不同意"的人和數(shù)據(jù)拒之門外，最大限度地阻止網(wǎng)絡(luò)中的黑客來訪問你的網(wǎng)絡(luò)。換句話說，如果不通過防火墻，公司內(nèi)部的人就無法訪問Internet，Internet上的人也無法和公司內(nèi)部的人進(jìn)行通信。

防火墻(FireWall)成為新興的保護(hù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)性措施。它是一種隔離控制技術(shù)，在某個(gè)機(jī)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)和不安全的網(wǎng)絡(luò)(如Internet)之間設(shè)置屏障，阻止對信息資源的非法訪問，也可以使用防火墻阻止重要信息從企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)上被非法輸出。作為Internet網(wǎng)的安全性保護(hù)軟件，F(xiàn)ireWall已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。通常企業(yè)為了維護(hù)內(nèi)部的信息系統(tǒng)安全，在企業(yè)網(wǎng)和Internet間設(shè)立FireWall軟件。企業(yè)信息系統(tǒng)對于來自Internet的訪問，采取有選擇的接收方式。它可以允許或禁止一類具體的IP地址訪問，也可以接收或拒絕TCP/IP上的某一類具體的應(yīng)用。如果在某一臺IP主機(jī)上有需要禁止的信息或危險(xiǎn)的用戶，則可以通過設(shè)置使用FireWall過濾掉從該主機(jī)發(fā)出的包。如果一個(gè)企業(yè)只是使用Internet的電子郵件和WWW服務(wù)器向外部提供信息，那么就可以在FireWall上設(shè)置使得只有這兩類應(yīng)用的數(shù)據(jù)包可以通過。這對于路由器來說，就要不僅分析IP層的信息，而且還要進(jìn)一步了解TCP傳輸層甚至應(yīng)用層的信息以進(jìn)行取舍。FireWall一般安裝在路由器 上以保護(hù)一個(gè)子網(wǎng)，也可以安裝在一臺主機(jī)上，保護(hù)這臺主機(jī)不受侵犯。

防火墻技術(shù)，最初是針對 Internet 網(wǎng)絡(luò)不安全因素所采取的一種保護(hù)措施。顧名思義，防火墻就是用來阻擋外部不安全因素影響的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)屏障，其目的就是防止外部網(wǎng)絡(luò)用戶未經(jīng)授權(quán)的訪問。它是一種計(jì)算機(jī)硬件和軟件的結(jié)合，使Internet與Internet之間建立起一個(gè)安全網(wǎng)關(guān)(Security Gateway)，從而保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)免受非法用戶的侵入，防火墻主要由服務(wù)訪問政策、驗(yàn)證工具、包過濾和應(yīng)用網(wǎng)關(guān)4個(gè)部分組成，防火墻就是一個(gè)位于計(jì)算機(jī)和它所連接的網(wǎng)絡(luò)之間的軟件或硬件(其中硬件防火墻用的很少只有國防部等地才用,因?yàn)樗鼉r(jià)格昂貴)。該計(jì)算機(jī)流入流出的所有網(wǎng)絡(luò)通信均要經(jīng)過此防火墻。

防火墻有網(wǎng)絡(luò)防火墻和計(jì)算機(jī)防火墻的提法。網(wǎng)絡(luò)防火墻是指在外部網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)置網(wǎng)絡(luò)防火墻。這種防火墻又稱篩選路由器。網(wǎng)絡(luò)防火墻檢測進(jìn)入信息的協(xié)議、目的地址、端口(網(wǎng)絡(luò)層)及被傳輸?shù)男畔⑿问?應(yīng)用層)等，濾除不符合規(guī)定的外來信息。防火墻示意圖見圖8.14，網(wǎng)絡(luò)防火墻也對用戶網(wǎng)絡(luò)向外部網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的信息進(jìn)行檢測。

計(jì)算機(jī)防火墻是指在外部網(wǎng)絡(luò)和用戶計(jì)算機(jī)之間設(shè)置防火墻。計(jì)算機(jī)防火墻也可以是用戶計(jì)算機(jī)的一部分。計(jì)算機(jī)防火墻檢測接口規(guī)程、傳輸協(xié)議、目的地址及/或被傳輸?shù)男畔⒔Y(jié)構(gòu)等，將不符合規(guī)定的進(jìn)入信息剔除。計(jì)算機(jī)防火墻對用戶計(jì)算機(jī)輸出的信息進(jìn)行檢查，并加上相應(yīng)協(xié)議層的標(biāo)志，用以將信息傳送到接收用戶計(jì)算機(jī)(或網(wǎng)絡(luò))中去。

使用防火墻的好處有:保護(hù)脆弱的服務(wù)，控制對系統(tǒng)的訪問，集中地安全管理，增強(qiáng)保密性，記錄和統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)利用數(shù)據(jù)以及非法使用數(shù)據(jù)情況。防火墻的設(shè)計(jì)通常有兩種基本設(shè)計(jì)策略:第一，允許任何服務(wù)除非被明確禁止;第二，禁止任何服務(wù)除非被明確允許。一般采用第二種策略。

從技術(shù)角度來看，目前有兩類防火墻，即標(biāo)準(zhǔn)防火墻和雙穴網(wǎng)關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)防火墻使用專門的軟件，并要求比較高的管理水平，而且在信息傳輸上有一定的延遲。雙穴網(wǎng)關(guān)是標(biāo)準(zhǔn)防火墻的擴(kuò)充，也稱應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)，它是一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)，但能夠同時(shí)完成標(biāo)準(zhǔn)防火墻的所有功能。它的優(yōu)點(diǎn)是能夠運(yùn)行比較復(fù)雜的應(yīng)用，同時(shí)防止在互聯(lián)網(wǎng)和內(nèi)部系統(tǒng)之間建立任何直接的連接，可以確保數(shù)據(jù)包不能直接從外部網(wǎng)絡(luò)到達(dá)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。

隨著防火墻技術(shù)的進(jìn)步，在雙穴網(wǎng)關(guān)的基礎(chǔ)上又演化出兩種防火墻配置，一種是隱蔽主機(jī)網(wǎng)關(guān)，一種是隱蔽智能網(wǎng)關(guān)。目前，技術(shù)比較復(fù)雜而且安全級別較高的防火墻是隱蔽智能網(wǎng)關(guān)，它將網(wǎng)關(guān)隱藏在公共系統(tǒng)之后使其免遭直接攻擊。隱蔽智能網(wǎng)關(guān)提供了對互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)進(jìn)行幾乎透明的訪問，同時(shí)也阻止了外部未授權(quán)訪問者對專用網(wǎng)絡(luò)的非法訪問。

從實(shí)現(xiàn)原理上分，防火墻的技術(shù)包括四大類:網(wǎng)絡(luò)級防火墻(也叫包過濾型防火墻)、應(yīng)用級網(wǎng)關(guān)、電路級網(wǎng)關(guān)和規(guī)則檢查防火墻。它們之間各有所長，具體使用哪一種或是否混合使用，要看具體需要。

一般是基于源地址和目的地址、應(yīng)用、協(xié)議以及每個(gè)IP包的端口來作出通過與否的判斷。一個(gè)路由器便是一個(gè)"傳統(tǒng)"的網(wǎng)絡(luò)級防火墻，大多數(shù)的路由器都能通過檢查這些信息來決定是否將所收到的包轉(zhuǎn)發(fā)，但它不能判斷出一個(gè)IP包來自何方，去向何處。防火墻檢查每一條規(guī)則直至發(fā)現(xiàn)包中的信息與某規(guī)則相符。如果沒有一條規(guī)則能符合，防火墻就會使用默認(rèn)規(guī)則，一般情況下，默認(rèn)規(guī)則就是要求防火墻丟棄該包。其次，通 過定義基于TCP或UDP數(shù)據(jù)包的端口號，防火墻能夠判斷是否允許建立特定的連接，如Telnet、FTP連接。

應(yīng)用級網(wǎng)關(guān)能夠檢查進(jìn)出的數(shù)據(jù)包，通過網(wǎng)關(guān)復(fù)制傳遞數(shù)據(jù)，防止在受信任服務(wù)器和客戶機(jī)與不受信任的主機(jī)間直接建立聯(lián)系。應(yīng)用級網(wǎng)關(guān)能夠理解應(yīng)用層上的協(xié)議，能夠做復(fù)雜一些的訪問控制，并做精細(xì)的注冊和稽核。它針對特別的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)協(xié)議即數(shù)據(jù)過濾協(xié)議，并且能夠?qū)?shù)據(jù)包分析并形成相關(guān)的報(bào)告。應(yīng)用網(wǎng)關(guān)對某些易于登錄和控制所有輸出輸入的通信的環(huán)境給予嚴(yán)格的控制，以防有價(jià)值的程序和數(shù)據(jù)被竊取。 在實(shí)際工作中，應(yīng)用網(wǎng)關(guān)一般由專用工作站系統(tǒng)來完成。但每一種協(xié)議需要相應(yīng)的代理軟件，使用時(shí)工作量大，效率不如網(wǎng)絡(luò)級防火墻。 應(yīng)用級網(wǎng)關(guān)有較好的訪問控制，是目前最安全的防火墻技術(shù)，但實(shí)現(xiàn)困難，而且有的應(yīng)用級網(wǎng)關(guān)缺乏"透明度"。在實(shí)際使用中，用戶在受信任的網(wǎng)絡(luò)上通過防火墻訪問Internet時(shí)，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)存在延遲并且必須進(jìn)行多次登錄(Login)才能訪問Internet或Intranet。

電路級網(wǎng)關(guān)用來監(jiān)控受信任的客戶或服務(wù)器與不受信任的主機(jī)間的TCP握手信息,這樣來決定該會話(Session)是否合法,電路級網(wǎng)關(guān)是在OSI模型中會話層上來過濾數(shù)據(jù)包,這樣比包過濾防火墻要高二層。電路級網(wǎng)關(guān)還提供一個(gè)重要的安全功能:代理服務(wù)器(Proxy Server)。代理服務(wù)器是設(shè)置在Internet防火墻網(wǎng)關(guān)的專用應(yīng)用級代碼。這種代理服務(wù)準(zhǔn)許網(wǎng)管員允許或拒絕特定的應(yīng)用程序或一個(gè)應(yīng)用的特定功能。包過濾技術(shù)和應(yīng)用網(wǎng)關(guān)是通過特定的邏輯判斷來決定是否允許特定的數(shù)據(jù)包通過，一旦判斷條件滿足，防火墻內(nèi)部網(wǎng) 絡(luò)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)便"暴露"在外來用戶面前，這就引入了代理服務(wù)的概念，即防火墻內(nèi)外計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用層的"鏈接"由兩個(gè)終止于代理服務(wù)的"鏈接"來實(shí)現(xiàn)，這就成功地實(shí)現(xiàn)了防火墻內(nèi)外計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的隔離。同時(shí)，代理服務(wù)還可用于實(shí)施較強(qiáng)的數(shù)據(jù)流監(jiān)控、過濾、記錄和報(bào)告等功能。代理服務(wù)技術(shù)主要通過專用計(jì)算機(jī)硬件(如工作站)來承擔(dān)。

該防火墻結(jié)合了包過濾防火墻、電路級網(wǎng)關(guān)和應(yīng)用級網(wǎng)關(guān)的特點(diǎn)。它同包過濾防火墻一樣，規(guī)則檢查防火墻能夠在OSI網(wǎng)絡(luò)層上通過IP地址和端口號，過濾進(jìn)出的數(shù)據(jù)包。它也象電路級網(wǎng)關(guān)一樣，能夠檢查SYN和ACK標(biāo)記和序列數(shù)字是否邏輯有序。當(dāng)然它也象應(yīng)用級網(wǎng)關(guān)一樣，可以在OSI應(yīng)用層上檢查數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，查看這些內(nèi)容是否能符合企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的安全規(guī)則。規(guī)則檢查防火墻雖然集成前三者的特點(diǎn)，但是不同于一個(gè)應(yīng)用級網(wǎng) 關(guān)的是，它并不打破客戶機(jī)/服務(wù)器模式來分析應(yīng)用層的數(shù)據(jù)，它允許受信任的客戶機(jī)和不受信任的主機(jī)建立直接連接。規(guī)則檢查防火墻不依靠與應(yīng)用層有關(guān)的代理，而是依靠某種算法來識別進(jìn)出的應(yīng)用層數(shù)據(jù)，這些算法通過已知合法數(shù)據(jù)包的模式來比較進(jìn)出數(shù)據(jù)包，這樣從理論上就能比應(yīng)用級代理在過濾數(shù)據(jù)包上更有效。

防火墻具有很好的保護(hù)作用。入侵者必須首先穿越防火墻的安全防線，才能接觸目標(biāo)計(jì)算機(jī)。你可以將防火墻配置成許多不同保護(hù)級別。高級別的保護(hù)可能會禁止一些服務(wù)，如視頻流等，但至少這是你自己的保護(hù)選擇。

在具體應(yīng)用防火墻技術(shù)時(shí)，還要考慮到兩個(gè)方面:

一是防火墻是不能防病毒的，盡管有不少的防火墻產(chǎn)品聲稱其具有這個(gè)功能。 二是防火墻技術(shù)的另外一個(gè)弱點(diǎn)在于數(shù)據(jù)在防火墻之間的更新是一個(gè)難題，如果延遲太大將無法支持實(shí)時(shí)服務(wù)請求。并且，防火墻采用濾波技術(shù)，濾波通常使網(wǎng)絡(luò)的性能降低50%以上，如果為了改善網(wǎng)絡(luò)性能而購置高速路由器，又會大大提高經(jīng)濟(jì)預(yù)算。

總之，防火墻是企業(yè)網(wǎng)安全問題的流行方案，即把公共數(shù)據(jù)和服務(wù)置于防火墻外，使其對防火墻內(nèi)部資源的訪問受到限制。作為一種網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，防火墻具有簡單實(shí)用的特點(diǎn)，并且透明度高，可以在不修改原有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的情況下達(dá)到一定的安全要求。

防火墻對流經(jīng)它的網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行掃描，這樣能夠過濾掉一些攻擊，以免其在目標(biāo)計(jì)算機(jī)上被執(zhí)行。防火墻還可以關(guān)閉不使用的端口。而且它還能禁止特定端口的流出通信，封鎖特洛伊木馬。最后，它可以禁止來自特殊站點(diǎn)的訪問，從而防止來自不明入侵者的所有通信。

一個(gè)防火墻(作為阻塞點(diǎn)、控制點(diǎn))能極大地提高一個(gè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全性，并通過過濾不安全的服務(wù)而降低風(fēng)險(xiǎn)。由于只有經(jīng)過精心選擇的應(yīng)用協(xié)議才能通過防火墻，所以網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變得更安全。如防火墻可以禁止諸如眾所周知的不安全的NFS協(xié)議進(jìn)出受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，這樣外部的攻擊者就不可能利用這些脆弱的協(xié)議來攻擊內(nèi) 部網(wǎng)絡(luò)。防火墻同時(shí)可以保護(hù)網(wǎng)絡(luò)免受基于路由的攻擊，如IP選項(xiàng)中的源路由攻擊和ICMP重定向中的重定向路徑。防火墻應(yīng)該可以拒絕所有以上類型攻擊的報(bào)文并通知防火墻管理員。

通過以防火墻為中心的安全方案配置，能將所有安全軟件(如口令、加密、身份認(rèn)證、審計(jì)等)配置在防火墻上。與將網(wǎng)絡(luò)安全問題分散到各個(gè)主機(jī)上相比，防火墻的集中安全管理更經(jīng)濟(jì)。例如在網(wǎng)絡(luò)訪問時(shí)，一次一密口令系統(tǒng)和其它的身份認(rèn)證系統(tǒng)完全可以不必分散在各個(gè)主機(jī)上，而集中在防火墻一身上。

如果所有的訪問都經(jīng)過防火墻，那么，防火墻就能記錄下這些訪問并作出日志記錄，同時(shí)也能提供網(wǎng)絡(luò)使用情況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)生可疑動作時(shí)，防火墻能進(jìn)行適當(dāng)?shù)膱?bào)警，并提供網(wǎng)絡(luò)是否受到監(jiān)測和攻擊的詳細(xì)信息。另外，收集一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的使用和誤用情況也是非常重要的。首先的理由是可以清楚防火墻是否能夠抵擋攻擊者的探測和攻擊，并且清楚防火墻的控制是否充足。而網(wǎng)絡(luò)使用統(tǒng)計(jì)對網(wǎng)絡(luò)需求分析和威脅分析等而言也是非常重要的。

通過利用防火墻對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的劃分，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)部網(wǎng)重點(diǎn)網(wǎng)段的隔離，從而限制了局部重點(diǎn)或敏感網(wǎng)絡(luò)安全問題對全局網(wǎng)絡(luò)造成的影響。再者，隱私是內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)非常關(guān)心的問題，一個(gè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中不引人注意的細(xì)節(jié)可能包含了有關(guān)安全的線索而引起外部攻擊者的興趣，甚至因此而暴漏了內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的某些安全漏洞。使用防火墻就可以隱蔽那些透漏內(nèi)部細(xì)節(jié)如Finger，DNS等服務(wù)。Finger顯示了主機(jī)的所有用戶的注冊名、真名，最后登錄時(shí)間和使用shell類型等。但是Finger顯示的信息非常容易被攻擊者所獲悉。攻擊者可以知道一個(gè)系統(tǒng)使用的頻繁程度，這個(gè)系統(tǒng)是否有用戶正在連線上網(wǎng)，這個(gè)系統(tǒng)是否在被攻擊時(shí)引起注意等等。防火墻可以同樣阻塞有關(guān)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的DNS信息，這樣一臺主機(jī)的域名和IP地址就不會被外界所了解。除了安全作用，防火墻還支持具有Internet服務(wù)特性的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系VPN(虛擬專用網(wǎng))。

網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)都是以包為單位進(jìn)行傳輸?shù)模恳粋€(gè)數(shù)據(jù)包中都會包含一些特定的信息，如數(shù)據(jù)的源地址、目標(biāo)地址、源端口號和目標(biāo)端口號等。防火墻通過讀取數(shù)據(jù)包中的地址信息來判斷這些包是否來自可信任的網(wǎng)絡(luò)，并與預(yù)先設(shè)定的訪問控制規(guī)則進(jìn)行比較，進(jìn)而確定是否需對數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理和操作。數(shù)據(jù)包過濾可以防止外部不合法用戶對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的訪問，但由于不能檢測數(shù)據(jù)包的具體內(nèi)容，所以不能識別具有非法內(nèi)容的數(shù)據(jù)包，無法實(shí)施對應(yīng)用層協(xié)議的安全處理。

網(wǎng)絡(luò)IP地址轉(zhuǎn)換是一種將私有IP地址轉(zhuǎn)化為公網(wǎng)IP地址的技術(shù)，它被廣泛應(yīng)用于各種類型的網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的接人中。網(wǎng)絡(luò)IP地址轉(zhuǎn)換一方面可隱藏內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的真實(shí)IP地址，使內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)免受黑客的直接攻擊，另一方面由于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)使用了私有IP地址，從而有效解決了公網(wǎng)IP 地址不足的問題。

虛擬專用網(wǎng)絡(luò)將分布在不同地域上的局域網(wǎng)或計(jì)算機(jī)通過加密通信，虛擬出專用的傳輸通道，從而將它們從邏輯上連成一個(gè)整體，不僅省去了建設(shè)專用通信線路的費(fèi)用，還有效地保證了網(wǎng)絡(luò)通信的安全。

進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)都必須經(jīng)過防火墻，防火墻通過日志對其進(jìn)行記錄，能提供網(wǎng)絡(luò)使用的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)信息。當(dāng)發(fā)生可疑事件時(shí)，防火墻更能根據(jù)機(jī)制進(jìn)行報(bào)警和通知，提供網(wǎng)絡(luò)是否受到威脅的信息。

防火墻的英文名為"FireWall"，它是目前一種最重要的網(wǎng)絡(luò)防護(hù)設(shè)備。從專業(yè)角度講，防火墻是位于兩個(gè)(或多個(gè))網(wǎng)絡(luò)間，實(shí)施網(wǎng)絡(luò)之間訪問控制的一組組件集合。防火墻的本義是指古代構(gòu)筑和使用木制結(jié)構(gòu)房屋的時(shí)候，為防止火災(zāi)的發(fā)生和蔓延，人們將堅(jiān)固的石塊堆砌在房屋周圍作為屏障，這種防護(hù)構(gòu)筑物就被稱之為"防火墻"。其實(shí)與防火墻一起起作用的就是"門"。如果沒有門，各房間的人如何溝通呢，這些房間的人又如何進(jìn)去呢?當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，這些人又如何逃離現(xiàn)場呢?這個(gè)門就相當(dāng)于我們這里所講的防火墻的"安全策略"，所以在此我們所說的防火墻實(shí)際并不是一堵實(shí)心墻，而是帶有一些小孔的墻。這些小孔就是用來留給那些允許進(jìn)行的通信，在這些小孔中安裝了過濾機(jī)制，也就是上面所介紹的"單向?qū)ㄐ?quot;。

我們通常所說的網(wǎng)絡(luò)防火墻是借鑒了古代真正用于防火的防火墻的喻義，它指的是隔離在本地網(wǎng)絡(luò)與外界網(wǎng)絡(luò)之間的一道防御系統(tǒng)。防火可以使企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)(LAN)網(wǎng)絡(luò)與Internet之間或者與其他外部網(wǎng)絡(luò)互相隔離、限制網(wǎng)絡(luò)互訪用來保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。

典型的防火墻具有以下基本特性。

內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)之間的所有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流都必須經(jīng)過防火墻。這是防火墻所處網(wǎng)絡(luò)位置特性，同時(shí)也是一個(gè)前提。因?yàn)橹挥挟?dāng)防火墻是內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)之間通信的唯一通道，才可以全面、有效地保護(hù)企業(yè)網(wǎng)部網(wǎng)絡(luò)不受侵害。根據(jù)美國國家安全局制定的《信息保障技術(shù)框架》，防火墻適用于用戶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的邊界，屬于用戶網(wǎng)絡(luò)邊界的安全保護(hù)設(shè)備。所謂網(wǎng)絡(luò)邊界即是采用不同安全策略的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接處，比如用戶網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)之間連接、和其它業(yè)務(wù)往來單位的網(wǎng)絡(luò)連接、用戶內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)不同部門之間的連接等。防火墻的目的就是在網(wǎng)絡(luò)連接之間建立一個(gè)安全控制點(diǎn)，通過允許、拒絕或重新定向經(jīng)過防火墻的數(shù)據(jù)流，實(shí)現(xiàn)對進(jìn)、出內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)和訪問的審計(jì)和控制。

典型的防火墻體系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一端連接企事業(yè)單位內(nèi)部的局域網(wǎng)，而另一端則連接著互聯(lián)網(wǎng)。所有的內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)之間的通信都要經(jīng)過防火墻，只有符合安全策略的數(shù)據(jù)流才能通過防火墻。

防火墻最基本的功能是確保網(wǎng)絡(luò)流量的合法性，并在此前提下將網(wǎng)絡(luò)的流量快速的從一條鏈路轉(zhuǎn)發(fā)到另外的鏈路上去。從最早的防火墻模型開始談起，原始的防火墻是一臺"雙穴主機(jī)"，即具備兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，同時(shí)擁有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)層地址。防火墻將網(wǎng)絡(luò)上的流量通過相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口接收上來，按照OSI協(xié)議棧的七層結(jié)構(gòu)順序上傳，在適當(dāng)?shù)膮f(xié)議層進(jìn)行訪問規(guī)則和安全審查，然后將符合通過條件的報(bào)文從相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口送出，而對于那些不符合通過條件的報(bào)文則予以阻斷。因此，從這個(gè)角度上來說，防火墻是一個(gè)類似于橋接或路由器的、多端口的(網(wǎng)絡(luò)接口>=2)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，它跨接于多個(gè)分離的物理網(wǎng)段之間，并在報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)過程之中完成對報(bào)文的審查工作。

防火墻自身應(yīng)具有非常強(qiáng)的抗攻擊免疫力:這是防火墻之所以能擔(dān)當(dāng)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)重任的先決條件。防火墻處于網(wǎng)絡(luò)邊緣，它就像一個(gè)邊界衛(wèi)士一樣，每時(shí)每刻都要面對黑客的入侵，這樣就要求防火墻自身要具有非常強(qiáng)的抗擊入侵本領(lǐng)。它之所以具有這么強(qiáng)的本領(lǐng)防火墻操作系統(tǒng)本身是關(guān)鍵，只有自身具有完整信任關(guān)系的操作系統(tǒng)才可以談?wù)撓到y(tǒng)的安全性。其次就是防火墻自身具有非常低的服務(wù)功能，除了專門的防火墻嵌入系統(tǒng)外，再沒有其它應(yīng)用程序在防火墻上運(yùn)行。當(dāng)然這些安全性也只能說是相對的。目前國內(nèi)的防火墻幾乎被國外的品牌占據(jù)了一半的市場，國外品牌的優(yōu)勢主要是在技術(shù)和知名度上比國內(nèi)產(chǎn)品高。而國內(nèi)防火墻廠商對國內(nèi)用戶了解更加透徹，價(jià)格上也更具有優(yōu)勢。防火墻產(chǎn)品中，國外主流廠商為思科(Cisco)、CheckPoint、NetScreen等，國內(nèi)主流廠商為東軟、天融信、聯(lián)想、方正等，它們都提供不同級別的防火墻產(chǎn)品。

防火墻的硬件體系結(jié)構(gòu)曾經(jīng)歷過通用CPU架構(gòu)、ASIC架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)處理器架構(gòu)，他們各自的特點(diǎn)分別如下:通用CPU架構(gòu):通用CPU架構(gòu)最常見的是基于Intel X86架構(gòu)的防火墻，在百兆防火墻中Intel X86架構(gòu)的硬件以其高靈活性和擴(kuò)展性一直受到防火墻廠商的青睞;由于采用了PCI總線接口，Intel X86架構(gòu)的硬件雖然理論上能達(dá)到2Gbps的吞吐量甚至更高，但是在實(shí)際應(yīng)用中，尤其是在小包情況下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到標(biāo)稱性能，通用CPU的處理能力也很有限。國內(nèi)安全設(shè)備主要采用的就是基于X86的通用CPU架構(gòu)。ASIC架構(gòu):ASIC(Application Specific Integrated Circuit，專用集成電路)技術(shù)是國外高端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備幾年前廣泛采用的技術(shù)。由于采用了硬件轉(zhuǎn)發(fā)模式、多總線技術(shù)、數(shù)據(jù)層面與控制層面分離等技術(shù)， ASIC架構(gòu)防火墻解決了帶寬容量和性能不足的問題，穩(wěn)定性也得到了很好的保證。

ASIC技術(shù)的性能優(yōu)勢主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)層轉(zhuǎn)發(fā)上，而對于需要強(qiáng)大計(jì)算能力的應(yīng)用層數(shù)據(jù)的處理則不占優(yōu)勢，而且面對頻繁變異的應(yīng)用安全問題，其靈活性和擴(kuò)展性也難以滿足要求。由于該技術(shù)有較高的技術(shù)和資金門檻，主要是國內(nèi)外知名廠商在采用，國外主要代表廠商是Netscreen，國內(nèi)主要代表廠商為天融信。網(wǎng)絡(luò)處理器架構(gòu):由于網(wǎng)絡(luò)處理器所使用的微碼編寫有一定技術(shù)難度，難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的最優(yōu)性能，因此網(wǎng)絡(luò)處理器架構(gòu)的防火墻產(chǎn)品難以占有大量的市場份額。隨著網(wǎng)絡(luò)處理器的主要供應(yīng)商Intel、Broadcom、IBM等相繼出售其網(wǎng)絡(luò)處理器業(yè)務(wù)，該技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)走到了盡頭。

防火墻主要技術(shù)

先進(jìn)的防火墻產(chǎn)品將網(wǎng)關(guān)與安全系統(tǒng)合二為一，具有以下技術(shù)與功能。

雙端口或三端口的結(jié)構(gòu)

新一代防火墻產(chǎn)品具有兩個(gè)或三個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)卡，內(nèi)外兩個(gè)網(wǎng)卡可不作IP轉(zhuǎn)化而串接于內(nèi)部網(wǎng)與外部網(wǎng)之間，另一個(gè)網(wǎng)卡可專用于對服務(wù)器的安全保護(hù)。

透明的訪問方式

以前的防火墻在訪問方式上要么要求用戶作系統(tǒng)登錄，要么需要通過SOCKS等庫路徑修改客戶機(jī)的應(yīng)用。新一代防火墻利用了透明的代理系統(tǒng)技術(shù)，從而降低了系統(tǒng)登錄固有的安全風(fēng)險(xiǎn)和出錯(cuò)概率。

靈活的代理系統(tǒng)

代理系統(tǒng)是一種將信息從防火墻的一側(cè)傳送到另一側(cè)的軟件模塊。新一代防火墻采用了兩種代理機(jī)制，一種用于代理從內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)到外部網(wǎng)絡(luò)的連接，另一種用于代理從外部網(wǎng)絡(luò)到內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的連接。前者采用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)技術(shù)來解決，后者采用非保密的用戶定制代理或保密的代理系統(tǒng)技術(shù)來解決。

多級的過濾技術(shù)

為保證系統(tǒng)的安全性和防護(hù)水平，新一代防火墻采用了三級過濾措施，并輔以鑒別手段。在 分組過濾一級，能過濾掉所有的源路由分組和假冒的IP源地址;在應(yīng)用級網(wǎng)關(guān)一級，能利用FTP、SMTP等各種網(wǎng)關(guān)，控制和監(jiān)測Internet提供的所用通用服務(wù);在電路網(wǎng)關(guān)一級，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部主機(jī)與外部站點(diǎn)的透明連接，并對服務(wù)的通行實(shí)行嚴(yán)格控制。

網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)(NAT)

新一代防火墻利用NAT技術(shù)能透明地對所有內(nèi)部地址作轉(zhuǎn)換，使外部網(wǎng)絡(luò)無法了解內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時(shí)允許內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)使用自己定制的IP地址和專用網(wǎng)絡(luò)，防火墻能詳盡記錄每一個(gè)主機(jī)的通信，確保每個(gè)分組送往正確的地址。

同時(shí)使用NAT的網(wǎng)絡(luò)，與外部網(wǎng)絡(luò)的連接只能由內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)發(fā)起，極大地提高了內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全性。 NAT的另一個(gè)顯而易見的用途是解決IP地址匱乏問題。

Internet網(wǎng)關(guān)技術(shù)

由于是直接串連在網(wǎng)絡(luò)之中，新一代防火墻必須支持用戶在Internet互連的所有服務(wù)，同時(shí)還要防止與Internet服務(wù)有關(guān)的安全漏洞。故它要能以多種安全的應(yīng)用服務(wù)器(包括FTP、 Finger、mail、Ident、News、WWW等)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)功能。為確保服務(wù)器的安全性，對所有的文件和命令均要利用"改變根系統(tǒng)調(diào)用(chroot)"作物理上的隔離。

在域名服務(wù)方面，新一代防火墻采用兩種獨(dú)立的域名服務(wù)器，一種是內(nèi)部DNS服務(wù)器，主要處理內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的DNS信息，另一種是外部DNS服務(wù)器，專門用于處理機(jī)構(gòu)內(nèi)部向Internet提供的部份DNS信息。

在匿名FTP方面，服務(wù)器只提供對有限的受保護(hù)的部份目錄的只讀訪問。在WWW服務(wù)器中，只支持靜態(tài)的網(wǎng)頁，而不允許圖形或CGI代碼等在防火墻內(nèi)運(yùn)行，在Finger服務(wù)器中，對外部訪問，防火墻只提供可由內(nèi)部用戶配置的基本的文本信息，而不提供任何與攻擊有關(guān)的系統(tǒng)信息。SMTP與POP郵件服務(wù)器要對所有進(jìn)、出防火墻的郵件作處理，并利用郵件映射與標(biāo)頭剝除的方法隱除內(nèi)部的郵件環(huán)境，Ident服務(wù)器對用戶連接的識別作專門處理，網(wǎng)絡(luò)新聞服務(wù)則為接收來自ISP的新聞開設(shè)了專門的磁盤空間。

出版說明

前言

第一部分 防火墻基礎(chǔ)技術(shù)篇

第1章 防火墻概論

1.1 防火墻概論

1.2 防火墻的基本結(jié)構(gòu)

1.3 防火墻的模型與分類

1.4 攻擊方式與防火墻防御

1.5 防火墻的發(fā)展

1.6 練習(xí)題

第2章 防火墻技術(shù)

2.1 包過濾技術(shù)

2.2 網(wǎng)絡(luò)地址翻譯技術(shù)

2.3 網(wǎng)絡(luò)代理技術(shù)

2.4 練習(xí)題

第3章 虛擬專用網(wǎng)絡(luò)

3.1 虛擬專用網(wǎng)絡(luò)概述

3.2 虛擬專用網(wǎng)絡(luò)的用途

3.3 虛擬專用網(wǎng)絡(luò)相關(guān)協(xié)議

3.4 IPSEC虛擬專用網(wǎng)絡(luò)

3.5 虛擬專...

本書結(jié)合對Linux網(wǎng)絡(luò)源代碼的分析，深入地討論了Linux最新內(nèi)核穩(wěn)定版本(Linux2.4內(nèi)核)中實(shí)現(xiàn)的防火墻功能。 本書主要介紹防火墻的預(yù)備知識，防火墻的基本原理，最新的防火墻技術(shù)(如連線跟蹤、動態(tài)包過濾、源NAT以及目的NAT等)，防火墻的配置和策略，防火墻功能模塊的設(shè)計(jì)，與防火墻相關(guān)的知識(如入侵檢測系統(tǒng)、防火墻數(shù)據(jù)加密技術(shù)、防火墻體系結(jié)構(gòu)等)，與閱讀Linux源代碼以及編寫防火墻