防火墻技術(shù)研究報告

防火墻技術(shù)研究匯報防火墻技術(shù)摘要：伴隨計算機(jī)的飛速發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普遍應(yīng)用，伴隨信息時代的來臨，信息作為一種重要的資源正得到了人們的重視與應(yīng)用。因特網(wǎng)是一種發(fā)展非?；钴S的領(lǐng)域，也許會受到黑客的非法襲擊，因此在任何狀況下，對于多種事故，無意或故意的破壞，保護(hù)數(shù)據(jù)及其傳送、處理都是非常必要的。例如，計劃怎樣保護(hù)你的局域網(wǎng)免受因特網(wǎng)襲擊帶來的危害時，首先要考慮的是防火墻。防火墻的關(guān)鍵思想是在不安全的網(wǎng)際網(wǎng)環(huán)境中構(gòu)造一種相對安全的子網(wǎng)環(huán)境。文簡介了防火墻技術(shù)的基本概念、原理、應(yīng)用現(xiàn)實狀況和發(fā)展趨勢。Abstract:alongwiththeuniversalapplicationoftherapiddevelopmentofcomputerandnetworktechnology,withtheadventoftheinformationage,informationasanimportantresourceispaidattentiontoandusedbypeople.TheInternetisadevelopmentofveryactivedomain,maybeillegallyattackedbyhackers,soinanycase,foravarietyofaccident,accidentalorintentionaldamage,protectionofdataandtransfer,processingisverynecessary.Forexample,planstoprotectyournetworkfromthehazardsbroughtbyInternetattack,firewallisthefirstconsideration.ThecoreideaoffirewallistherelativesafetyofthestructureofanetworkenvironmentintheinsecureInternetenvironment.Thispaperintroducesthebasicconceptoffirewalltechnology,principle,applicationstatusanddevelopmenttrend.Keywords:firewall;networksecurity目錄一、概述 4二、防火墻的基本概念 4三、防火墻的技術(shù)分類 4四、防火墻的基本功能 5（一）包過濾路由器 5（二）應(yīng)用層網(wǎng)關(guān) 6（三）鏈路層網(wǎng)關(guān) 6五、防火墻的安全構(gòu)建 6（一）基本準(zhǔn)則 6（二）安全方略 6（三）構(gòu)建費用 7（四）高保障防火墻 7六、防火墻的發(fā)展特點 7（一）高速 7（二）多功能化 8（三）安全 8七、防火墻的發(fā)展特點 9參照文獻(xiàn) 10防火墻技術(shù)研究匯報一、概述伴隨計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，全球信息化已成為人類發(fā)展的大趨勢。互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成了現(xiàn)代人生活中不可缺乏的一部分，伴隨互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)豐富的信息資源給顧客帶來了極大以便的同步，由于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有聯(lián)結(jié)形式多樣性、終端分布不均勻性和網(wǎng)絡(luò)的開放性、互連性等特性，致使網(wǎng)絡(luò)易受黑客、怪客、惡意軟件和其他不軌的襲擊。為了保護(hù)我們的網(wǎng)絡(luò)安全、可靠性，因此我們要用防火墻，防火墻技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種保護(hù)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全的技術(shù)性措施。二、防火墻的基本概念

防火墻是一種系統(tǒng)或一組系統(tǒng)，在內(nèi)部網(wǎng)與因特網(wǎng)間執(zhí)行一定的安全方略，它實際上是一種隔離技術(shù)。

一種有效的防火墻應(yīng)當(dāng)可以保證所有從因特網(wǎng)流入或流向因特網(wǎng)的信息都將通過防火墻，所有流經(jīng)防火墻的信息都應(yīng)接受檢查。通過防火墻可以定義一種要點以防止外來入侵；監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的安全并在異常狀況下給出報警提醒，尤其對于重大的信息量通過時除進(jìn)行檢查外，還應(yīng)做日志登記；提供網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換功能，有助于緩和IP地址資源緊張的問題，同步，可以防止當(dāng)一種內(nèi)部網(wǎng)更換ISP時需重新編號的麻煩；防火墻是為客戶提供服務(wù)的理想位置，即在其上可以配置對應(yīng)的WWW和FTP服務(wù)等。

三、防火墻的技術(shù)分類

既有的防火墻重要有：包過濾型、代理服務(wù)器型、復(fù)合型以及其他類型（雙宿主主機(jī)、主機(jī)過濾以及加密路由器）防火墻。

包過濾（PacketFliter）一般安裝在路由器上，并且大多數(shù)商用路由器都提供了包過濾的功能。包過濾規(guī)則以IP包信息為基礎(chǔ)，對IP源地址、目的地址、協(xié)議類型、端口號等進(jìn)行篩選。包過濾在網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行。

代理服務(wù)器型（ProxyService）防火墻一般由兩部分構(gòu)成，服務(wù)器端程序和客戶端程序?？蛻舳顺绦蚺c中間節(jié)點連接，中間節(jié)點再與提供服務(wù)的服務(wù)器實際連接。

復(fù)合型（Hybfid）防火墻將包過濾和代理服務(wù)兩種措施結(jié)合起來，形成新的防火墻，由堡壘主機(jī)提供代理服務(wù)。

各類防火墻路由器和多種主機(jī)按其配置和功能可構(gòu)成多種類型的防火墻，重要有：雙宿主主機(jī)防火墻，它是由堡壘主機(jī)充當(dāng)網(wǎng)關(guān)，并在其上運行防火墻軟件，內(nèi)外網(wǎng)之間的通信必須通過堡壘主機(jī)；主機(jī)過濾防火墻是指一種包過濾路由器與外部網(wǎng)相連，同步，一種堡壘主機(jī)安裝在內(nèi)部網(wǎng)上，使堡壘主機(jī)成為外部網(wǎng)所能抵達(dá)的惟一節(jié)點，從而保證內(nèi)部網(wǎng)不受外部非授權(quán)顧客的襲擊；加密路由器對通過路由器的信息流進(jìn)行加密和壓縮，然后通過外部網(wǎng)絡(luò)傳播到目的端進(jìn)行解壓縮和解密。

四、防火墻的基本功能

經(jīng)典的防火墻應(yīng)包括如下模塊中的一種或多種：包過濾路由器、應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)以及鏈路層網(wǎng)關(guān)。

（一）包過濾路由器

包過濾路由器將對每一種接受到的包進(jìn)行容許／拒絕的決定。詳細(xì)地，它對每一種數(shù)據(jù)報的包頭，按照包過濾規(guī)則進(jìn)行鑒定，與規(guī)則相匹配的包根據(jù)路由表信息繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)，否則，則丟棄之。

與服務(wù)有關(guān)的過濾，是指基于特定的服務(wù)進(jìn)行包過濾，由于絕大多數(shù)服務(wù)的監(jiān)聽都駐留在特定TCP／UDP端口，因此，阻塞所有進(jìn)入特定服務(wù)的連接，路由器只需將所有包括特定TCP／UDP目的端口的包丟棄即可。

獨立于服務(wù)的過濾，有些類型的襲擊是與服務(wù)無關(guān)的，例如：帶有欺騙性的源IP地址襲擊、源路由襲擊、細(xì)小碎片襲擊等。由此可見此類網(wǎng)上襲擊僅僅借助包頭信息是難以識別的，此時，需要路由器在原過濾規(guī)則的基礎(chǔ)附上此外的條件，這些條件的鑒別信息可以通過檢查路由表、指定IP選擇、檢查指定幀偏移量等獲得。（二）應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)

應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)容許網(wǎng)絡(luò)管理員實行一種較包過濾路由器更為嚴(yán)格的安全方略，為每一種期望的應(yīng)用服務(wù)在其網(wǎng)關(guān)上安裝專用的代碼，同步，代理代碼也可以配置成支持一種應(yīng)用服務(wù)的某些特定的特性。對應(yīng)用服務(wù)的訪問都是通過訪問對應(yīng)的代理服務(wù)實現(xiàn)的，而不容許顧客直接登錄到應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)。

應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)安全性的提高是以購置有關(guān)硬件平臺的費用為代價，網(wǎng)關(guān)的配置將減少對顧客的服務(wù)水平，但增長了安全配置上的靈活性。

（三）鏈路層網(wǎng)關(guān)

鏈路層網(wǎng)關(guān)是可由應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)的特殊功能。它僅僅替代TCP連接而無需執(zhí)行任何附加的包處理和過濾。

五、防火墻的安全構(gòu)建

在進(jìn)行防火墻設(shè)計構(gòu)建中，網(wǎng)絡(luò)管理員應(yīng)考慮防火墻的基本準(zhǔn)則；整個企業(yè)網(wǎng)的安全方略；以及防火墻的財務(wù)費用預(yù)算等。

（一）基本準(zhǔn)則

可以采用如下兩種理念中的一種來定義防火墻應(yīng)遵照的準(zhǔn)則：第一，未經(jīng)闡明許可的就是拒絕。防火墻阻塞所有流經(jīng)的信息，每一種服務(wù)祈求或應(yīng)用的實現(xiàn)都基于逐項審查的基礎(chǔ)上。這是一種值得推薦的措施，它將創(chuàng)立一種非常安全的環(huán)境。當(dāng)然，該理念的局限性在于過于強(qiáng)調(diào)安全而減弱了可用性，限制了顧客可以申請的服務(wù)的數(shù)量。第二，未闡明拒絕的均為許可的。約定防火墻總是傳遞所有的信息，此方式認(rèn)定每一種潛在的危害總是可以基于逐項審查而被杜絕。當(dāng)然，該理念的局限性在于它將可用性置于比安全更為重要的地位，增長了保證企業(yè)網(wǎng)安全性的難度。

（二）安全方略

在一種企業(yè)網(wǎng)中，防火墻應(yīng)當(dāng)是全局安全方略的一部分，構(gòu)建防火墻時首先要考慮其保護(hù)的范圍。企業(yè)網(wǎng)的安全方略應(yīng)當(dāng)在細(xì)致的安全分析、全面的風(fēng)險假設(shè)以及商務(wù)需求分析基礎(chǔ)上來制定。

（三）構(gòu)建費用

簡樸的包過濾防火墻所需費用至少，實際上任何企業(yè)網(wǎng)與因特網(wǎng)的連接都需要一種路由器，而包過濾是原則路由器的一種基本特性。對于一臺商用防火墻伴隨其復(fù)雜性和被保護(hù)系統(tǒng)數(shù)目的增長，其費用也隨之增長。

至于采用自行構(gòu)造防火墻方式，雖然費用低某些，但仍需要時間和經(jīng)費開發(fā)、配置防火墻系統(tǒng)，需要不停地為管理、總體維護(hù)、軟件更新、安全修補(bǔ)以及某些附帶的操作提供支持。

六、防火墻的發(fā)展特點

（一）高速從國內(nèi)外歷次測試的成果都可以看出，目前防火墻一種很大的局限性是速度不夠，真正到達(dá)線速的防火墻少之又少。防備DoS(拒絕服務(wù))是防火墻一種很重要的任務(wù)，防火墻往往用在網(wǎng)絡(luò)出口，如導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)堵塞，再安全的防火墻也無法應(yīng)用。應(yīng)用ASIC、FPGA和網(wǎng)絡(luò)處理器是實現(xiàn)高速防火墻的重要措施，但尤以采用網(wǎng)絡(luò)處理器最優(yōu)，由于網(wǎng)絡(luò)處理器采用微碼編程，可以根據(jù)需要隨時升級，甚至可以支持IPv6，而采用其他措施就不那么靈活。實現(xiàn)高速防火墻，算法也是一種關(guān)鍵，由于網(wǎng)絡(luò)處理器中集成了諸多硬件協(xié)處理單元，因此比較輕易實現(xiàn)高速。對于采用純CPU的防火墻，就必須有算法支撐，例如ACL算法。目前有的應(yīng)用環(huán)境，動輒應(yīng)用數(shù)百乃至數(shù)萬條規(guī)則，沒有算法支撐，對于狀態(tài)防火墻，建立會話的速度會十分緩慢。上面提到，為何防火墻不合適于集成內(nèi)容過濾、防病毒和IDS功能(傳播層如下的IDS除外，這些檢測對CPU消耗小)呢？說究竟還是由于受既有技術(shù)的限制。目前，還沒有有效的對應(yīng)用層進(jìn)行高速檢測的措施，也沒有哪款芯片能做到這一點。因此，對于IDS，目前最常用的方式還是把網(wǎng)絡(luò)上的流量鏡像到IDS設(shè)備中處理，這樣可以防止流量較大時導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)堵塞。此外，應(yīng)用層漏洞諸多，襲擊特性庫需要頻繁升級，對于處在網(wǎng)絡(luò)出口關(guān)鍵位置的防火墻，如此頻繁地升級也是不現(xiàn)實的。這里還要提到日志問題，根據(jù)國家有關(guān)原則和規(guī)定，防火墻日志規(guī)定記錄的內(nèi)容相稱多。網(wǎng)絡(luò)流量越來越大，如此龐大的日志對日志服務(wù)器提出了很高的規(guī)定。目前，業(yè)界應(yīng)用較多的是SYSLOG日志，采用的是文本方式，每一種字符都需要一種字節(jié)，存儲量很大，對防火墻的帶寬也是一種很大的消耗。二進(jìn)制日志可以大大減小數(shù)據(jù)傳送量，也以便數(shù)據(jù)庫的存儲、加密和事后分析?？梢哉f，支持二進(jìn)制格式和日志數(shù)據(jù)庫，是未來防火墻日志和日志服務(wù)器軟件的一種基本規(guī)定。（二）多功能化多功能也是防火墻的發(fā)展方向之一，鑒于目前路由器和防火墻價格都比較高，組網(wǎng)環(huán)境也越來越復(fù)雜，一般顧客總但愿防火墻可以支持更多的功能，滿足組網(wǎng)和節(jié)省投資的需要。例如，防火墻支持廣域網(wǎng)口，并不影響安全性，但在某些狀況下卻可認(rèn)為顧客節(jié)省一臺路由器;支持部分路由器協(xié)議，如路由、撥號等，可以更好地滿足組網(wǎng)需要；支持IPSecVPN，可以運用因特網(wǎng)組建安全的專用通道，既安全又節(jié)省了專線投資。據(jù)IDC記錄，國外90%的加密VPN都是通過防火墻實現(xiàn)的。（三）安全未來防火墻的操作系統(tǒng)會更安全。伴隨算法和芯片技術(shù)的發(fā)展，防火墻會更多地參與應(yīng)用層分析，為應(yīng)用提供更安全的保障?！澳Ц咭怀?，道高一丈”，在信息安全的發(fā)展與對抗過程中，防火墻的技術(shù)一定會不停更新，日新月異，在信息安全的防御體系中，起到堡壘的作用。未來防火墻的操作系統(tǒng)會更安全。伴隨算法和芯片技術(shù)的發(fā)展，防火墻會更多地參與應(yīng)用層分析，為應(yīng)用提供更安全的保障。七、防火墻的發(fā)展趨勢近年來，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)獲得了飛速的發(fā)展。它不知不覺的占據(jù)了我們生活的大半部分，成為我們社會構(gòu)造的一種基本構(gòu)成部分。從Internet的誕生之日起，就不可防止的面臨著網(wǎng)絡(luò)信息安全的問題。而伴隨Internet的迅速發(fā)展，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對安全的規(guī)定也日益增高。越來越多的網(wǎng)站由于安全性問題而癱瘓，企業(yè)的機(jī)密信息不停被竊取，政府機(jī)構(gòu)和組織不停遭受著安全問題的威脅等等。盡管運用防火墻可以保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)免受外部黑客的襲擊，但其只能提高網(wǎng)絡(luò)的安全性，不也許保證網(wǎng)絡(luò)的絕對安全。實際上仍然存在著某些防火墻不能防備的安全威脅，如防火墻不能防備不通過防火墻的襲擊。例如，假如容許從受保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部向外撥號，某些顧客就也許形成與Internet的直接連接。此外，防火墻很難防備來自于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的襲擊以及病毒的威脅。因此在一種實際的網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境中，僅僅依托防火墻來保證網(wǎng)絡(luò)的安全顯然是不夠，此時，應(yīng)根據(jù)實際需求采用其他對應(yīng)的安全方略。計算機(jī)的安全問題正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。在這場網(wǎng)