网络安全---防火墙

一时失言乱红尘 2022-08-22 03:46 309阅读 0赞

防火墙的原理是指设置在不同网络（如可信任的企业内部网和不可信的公共网）或网络安全域之间的一系列部件的组合。它是不同网络或网络安全域之间信息的唯一出入口，通过监测、限制、更改跨越防火墙的数据流，尽可能地对外部屏蔽网络内部的信息、结构和运行状况，有选择地接受外部访问，对内部强化设备监管、控制对服务器与外部网络的访问，在被保护网络和外部网络之间架起一道屏障，以防止发生不可预测的、潜在的破坏性侵入。  
防火墙有两种，硬件防火墙和软件防火墙，他们都能起到保护作用并筛选出网络上的攻击者，防火墙通常使用的安全控制手段主要有包过滤、状态检测、代理服务。

**包过滤**技术是一种简单、有效的安全控制技术，它通过在网络间相互连接的设备上加载允许、禁止来自某些特定的源地址、目的地址、TCP端口号等规则，对通过设备的数据包进行检查，限制数据包进出内部网络。包过滤的最大优点是对用户透明，传输性能高。但由于安全控制层次在网络层、传输层，安全控制的力度也只限于源地址、目的地址和端口号，因而只能进行较为初步的安全控制，对于恶意的拥塞攻击、内存覆盖攻击或病毒等高层次的攻击手段，则无能为力。

**状态检测**是比包过滤更为有效的安全控制方法。对新建的应用连接，状态检测检查预先设置的安全规则，允许符合规则的连接通过，并在内存中记录下该连接的相关信息，生成状态表。对该连接的后续数据包，只要符合状态表，就可以通过。这种方式的好处在于：由于不需要对每个数据包进行规则检查，而是一个连接的后续数据包（通常是大量的数据包）通过散列算法，直接进行状态检查，从而使得性能得到了较大提高；而且，由于状态表是动态的，因而可以有选择地、动态地开通1024号以上的端口，使得安全性得到进一步地提高。

防火墙的分类  
根据防火墙的分类标准不同，防火墙可以分为N多种类型，这里我们遵循的，当然是根据网络体系结构来进行的分类了，按这样的标准，可以有以下几种类型的防火墙：

1.网络级防火墙

一般是基于源地址和目的地址、应用或协议以及每个IP包的端口来作出通过与否的判断。一个路由器便是一个“传统”的网络级防火墙，大多数的路由器都能通过检查这些信息来决定是否将所收到的包转发，但它不能判断出一个IP包来自何方，去向何处。

先进的网络级防火墙可以判断这一点，它可以提供内部信息以说明所通过的连接状态和一些数据流的内容，把判断的信息同规则表进行比较，在规则表中定义了各种规则来表明是否同意或拒绝包的通过。包过滤防火墙检查每一条规则直至发现包中的信息与某规则相符。如果没有一条规则能符合，防火墙就会使用默认规则，一般情况下，默认规则就是要求防火墙丢弃该包。其次，通过定义基于TCP或UDP数据包的端口号，防火墙能够判断是否允许建立特定的连接，如Telnet、FTP连接。  
下面是某一网络级防火墙的访问控制规则：  
(1)允许网络123.1.0使用FTP(21口)访问主机150.0.0.1；  
(2) 允许IP地址为202.103.1.18和202.103.1.14的用户Telnet(23口)到主机150.0.0.2上；  
(3)允许任何地址的E-mail(25口)进入主机150.0.0.3；  
(4)允许任何WWW数据（80口）通过；  
(5)不允许其他数据包进入。  
网络级防火墙简洁、速度快、费用低，并且对用户透明，但是对网络的保护很有限，因为它只检查地址和端口，对网络更高协议层的信息无理解能力。

2.应用级网关

应用级网关就是我们常常说的“代理服务器”，它能够检查进出的数据包，通过网关复制传递数据，防止在受信任服务器和客户机与不受信任的主机间直接建立联系。应用级网关能够理解应用层上的协议，能够做复杂一些的访问控制，并做精细的注册和稽核。但每一种协议需要相应的代理软件，使用时工作量大，效率不如网络级防火墙。

常用的应用级防火墙已有了相应的代理服务器， 例如： HTTP、 NNTP、 FTP、Telnet、rlogin、X-Windows等，但是，对于新开发的应用，尚没有相应的代理服务，它们将通过网络级防火墙和一般的代理服务。

应用级网关有较好的访问控制，是目前最安全的防火墙技术，但实现困难，而且有的应用级网关缺乏”透明度”。在实际使用中，用户在受信任的网络上通过防火墙访问Internet时， 经常会发现存在延迟并且必须进行多次登录（Login） 才能访问Internet或Intranet。

3.电路级网关

电路级网关用来监控受信任的客户或服务器与不受信任的主机间的TCP握手信息,这样来决定该会话(Session) 是否合法,电路级网关是在OSI模型中会话层上来过滤数据包,这样比包过滤防火墙要高二层。

实际上电路级网关并非作为一个独立的产品存在，它与其他的应用级网关结合在一起， 如TrustInformationSystems公司的GauntletInternetFirewall；DEC公司的AltaVistaFirewall等产品。 另外，电路级网关还提供一个重要的安全功能：代理服务器（ProxyServer） ，代理服务器是个防火墙，在其上运行一个叫做”地址转移”的进程，来将所有你公司内部的IP地址映射到一个”安全”的IP地址，这个地址是由防火墙使用的。但是，作为电路级网关也存在着一些缺陷，因为该网关是在会话层工作的，它就无法检查应用层级的数据包。

4.规则检查防火墙

该防火墙结合了包过滤防火墙、电路级网关和应用级网关的特点。它同包过滤防火墙一样， 规则检查防火墙能够在OSI网络层上通过IP地址和端口号，过滤进出的数据包。它也象电路级网关一样，能够检查SYN和ACK标记和序列数字是否逻辑有序。当然它也象应用级网关一样， 可以在OSI应用层上检查数据包的内容，查看这些内容是否能符合公司网络的安全规则。

规则检查防火墙虽然集成前三者的特点，但是不同于一个应用级网关的是，它并不打破客户机/服务机模式来分析应用层的数据， 它允许受信任的客户机和不受信任的主机建立直接连接。规则检查防火墙不依靠与应用层有关的代理，而是依靠某种算法来识别进出的应用层数据，这些算法通过已知合法数据包的模式来比较进出数据包，这样从理论上就能比应用级代理在过滤数据包上更有效。  
目前在市场上流行的防火墙大多属于规则检查防火墙，因为该防火墙对于用户透明，在OSI最高层上加密数据，不需要你去修改客户端的程序，也不需对每个需要在防火墙上运行的服务额外增加一个代理。如现在最流行的防火墙之一OnTechnology软件公司生产的OnGuard和CheckPoint软件公司生产的FireWall-1防火墙都是一种规则 检查防火墙。