防火墙的研究方案论证论文

具有关统计资料显示，一般企业员工平均每天有三分之一的上班时间是在网上浏览与工作无关的信息；在员工从互联网下载各种信息中，只有25％的下载信息与其所从事的工作有关。缺乏有效的内部用户上网管理措施，将会导致工作效率的下降，这与网络发展的初衷相违背的。互联网是一个没有国界的网络，网络中有许多宣传反动言论、色情和封建迷信的站点。如果没有有效的针对用户身份管理监控手段来对用户的上网进行必要的限制和记录，同时也没有对用户的上网时间进行限制，对于一些非法站点也没有采取有效手段来过滤。一旦出现问题，往往因为没有用户上网的历史记录而法无追查下去，给企业的网络管理带来许多不必要的麻烦。防火墙是位于企业网络边界最常用的网络安全设备，主要用于控制外部网络对内部网络的访问，并决定内部网络可以访问哪些外部资源和目标，同时还可以抵御各类拒绝服务攻击和扫描攻击，保护企业局域网和服务器免受外部非授权的访问和攻击。防火墙产品作为对网络访问进行有效控制的信息安全设备，在对用户的网络访问进行控制的时候，使用有效的用户身份认证技术来区分不同的用户身份，以适应不同访问级别的用户对网络访问的不同权限，弥补传统防火墙仅仅基于IP或MAC访问控制的局限性，有效地实现内部人员上网的行为管理和审计管理。目前在市场上销售的防火墙提供用户身份认证功能的并不多见，即使提供，也多在应用层完成用户的身份认证，具有效率低、适应性差、难以推广应用等诸多不足。中网智能防火墙不仅能够提供基于IP或MAC的过滤和访问控制机制，而且能够提供基于用户身份的认证功能，实现对所有用户进行分组、对用户组进行授权管理。在高安全性的场所，当用户通过防火墙进行访问时，首先需要对其身份进行认证是非常必要的，认证的方式可以通过任何支持认证的网页浏览器，身份认证是基于密码技术的，对管理员用户名和口令在传输时进行加密，并对防火墙和控制端之间传输的所有数据进行加密，有效防范在网络传输过程中数据被窃听、篡改，达到更高可靠性的身份认证。在用户身份认证通过后，确定用户所属的用户组，对该用户组所拥有的授权来进行访问控制，并对用户被授权后所有的访问进行记录、实现审计。这样，就可以避免各种针对IP、MAC等的攻击，将权责落实到具体的用户，不仅极大地增强了防火墙的防御能力、也便于防火墙系统的管理和维护。中网智能防火墙在系统内核层直接支持基于鉴别、授权、审计（AAA）的功能。将AAA直接引入到网络内核，有效的控制了基于假身份的欺、不确定和消耗资源等问题。AAA是Authentication、Authorization和Accounting的简写形式。其中，认证提供对用户的合法性检查（Who is the user）；授权用于规范每个用户的行为（What can be done by the user ）；审计则用于记录每个用户的行为（What is the user doing or has done by the user）。在结合了AAA功能的中网智能防火墙中，一个用户经由防火墙提供服务必须先后经过认证和授权后才能开始所提供的服务，同时要对服务的开始时间、结束时间、传输字节数、传输包数、提供服务的总时间等相关信息进行记录。中网智能防火墙在网络内核采用的AAA用户认证系统，解决了在应用代理一级进行身份认证存在的只能为有限的、个别的应用服务提供认证功能、包处理效率低、流量或时间控制管理不能针对用户身份的局限性。它采用在系统内核实现用户身份认证技术，则可以为任何网络协议、应用服务提供身份认证功能，提供基于用户身份的认证、授权等管理，同时大大提高系统的处理效率。目前，中网智能防火墙的AAA用户身份认证的主要管理功能有：认证规则管理：认证规则就是一系列过滤器，以确定哪些服务、那些应用需要用户身份认证之后，才能够访问，哪些服务不需要用户身份认证就可以直接访问。每条认证规则均包括以下部分信息：用户的网络或主机、要访问的目的网络或主机、哪些用户的网卡的访问需要认证，以及需要认证或不需要认证的控制等。通过对认证规则的管理，即可实现基于用户的访问控制和应用的管理。访问规则管理：访问规则用于对用户访问进行授权，授权包括允许访问和禁止访问，控制用户可以访问或不可以访问的服务。访问规则是通过访问规则组来管理，访问规则组就是由多条访问规则构成的一个组，组中的所有规则不分先后次序，没有优先级，因此同一个组中的所有规则不应有重叠的部分。通过对访问规则的管理，即可实现用户授权的管理。用户身份管理：防火墙系统的用户管理可以用于创建、编辑、删除和查询认证用户身份，并包括显示用户列表、创建新用户、删除用户、修改用户密码和资料、查询用户等操作。中网智能防火墙通过认证规则管理、访问规则管理和用户身份管理，实现AAA身份认证机制，很好的解决了传统防火墙在用户认证应用上的局限性和性能问题，同时极大的丰富了防火墙固有的用户管理和访问控制能力，使中网智能防火墙更好得实现了对网络服务认证与授权的有效监控。 关于此次评测 我们几乎不需要告诉你防火墙是抵御对网络进行非法攻击的重要的第一道防线，你肯定知道这些。但是你不知道的是，同一个网络在为用户访问重要数据提供方便途径的同时，也给任何在同一网络上利用已知的漏洞或者寻找新的弱点进行攻击的人提供了便利、易于访问的特点，还有操作系统（例如unix和nt）声名狼藉的脆弱的安全性，这些加在一起就是一场眼看就要发生的灾难。所有的防火墙产品都提供一个集中控制点来控制访问，好的防火墙还能使你在期望的和不期望的数据可访问性之间达到微妙的平衡。像防火墙这样的必需工具并不是解决种种更为复杂的问题的万能神药。例如，一旦你选择了一种防火墙，就要花费大量时间来计算你想通过它提供多少种访问。你还需要处理所有单个系统上操作系统的弱点，因为即使最好的防火墙也必须确定几种不同的访问级别。如果不这样作，就会使防火墙内的一切东西暴露出来而成为笑柄。幸运的是，有几种工具可以帮助你来完成这一艰巨的任务。这次我们的注意力集中在那些适合在企业环境中安装并具有优良的性能和管理功能的防火墙产品上。我们确定了八个我们认为符合标准的厂商，向它们发出邀请，并清楚地描述了我们的测试需求。八个厂商中有七家接受了邀请并向我们设在syracuse大学的real－world实验室提供了产品，这些厂商和它们的产品是：axent 科技 (提供raptor firewall)、 check point 软件科技公司 (firewall－1)、CISCO 系统公司 (pix firewall 520)、cyberguard公司 (firewall)、netguard 公司(guardian)、netscreen科技公司(netscreen－100) 和secure computing公司 (securezone)。只有nai拒绝提供产品，也没有就此说明原因。在研究过这些产品的性能和管理功能及其区分有效和非法网络访问的能力之后，我们感到所有的产品都将为成熟的防火墙市场带来良好的信誉。check point的firewall－1提供了最佳的整体性能以及管理和日志功能，因此获得了我们的编辑选择奖。check point通过单一用户界面来实现最高防火墙策略管理，这个界面广泛使用颜色和图形以简化管理。此外，它的日志功能和监控功能也出类拔萃。axent的raptor和它强劲的代理应用程序也给我们留下了非常深刻的印象。实际上，所有七种产品都非常出色且各有所长，判定这些产品的优劣，将取决于你的具体需求。每个厂商都在它们提供的操作系统和硬件平台上安装了自己的产品。check point、axent和cyberguard都提供unix和nt版本的产品，因此它们必须在二者之间作出选择。由于我们强调性能，所以我们毫不奇怪这三个厂商都选择了unix平台。cyberguard和secure computing公司提交了它们自己的“加固”版本的unix，安装在intel平台上。只有netguard为测试提供了基于nt的产品。cisco的pix在intel硬件平台上运行它自己的专有操作系统，所以它本质上是一个“黑箱”解决方案。另一个黑箱解决方案由netscreen提供，它使用了专用的asic。代理和全状态检查的比较 全状态检查技术通过维护一些状态表来跟踪每个连接的状态，同时控制应用层，进而控制数据流。防火墙在数据被允许接触防火墙操作系统之前要检查这些状态表。如果预先定义的策略允许此次访问，则让来自源连接的报头信息通过防火墙而不对其进行修改。代理技术的支持者们认为代理更安全一些，因为代理应用程序针对特定协议截取通信数据。它只允许进行必需的、安全的和有效的操作。全状态检查阵营则声称它们的技术同样能够达到代理技术所能达到的安全指标，而且可以避免因在防火墙上复制每个应用程序的数据包而带来的性能损失。在我们的测试中，axent的raptor是最好的代理程序，它展示了一些属于全状态检查类型的firewall－1所没有的安全控制特性，但是raptor是以牺牲性能的代价做到这些的。代理技术的另一个缺点是用户要受厂商的控制，需要厂商写代理程序来支持用户要用到的各种应用程序。在我们的测试中，尽管所有的代理厂商都设法提供对不支持协议的访问，但是它们的通用代理并没有因此而增加任何价值，因为它们没有相应的应用程序来检查这些流量，更糟的是，这些通用代理还会因此而影响性能。除check point的firewall－1之外，cisco、 netscreen和netguard的防火墙也采用了全状态检查方法。我们发现这些产品的性能通常要优于axent、cyberguard和secure computing等采用代理技术的产品。事实上，cisco的pix的性能接近了线速。其他资料当使用多协议分析器在代理防火墙两侧排除一些连接故障时，我们注意到追踪数据非常困难，而这对于全状态检查产品来说则很容易。原因是在报头被重写之后，通常用来在多位置情况下识别包的源端口和序列号也随之被改变了，这使得系统很难识别这个数据包。我们被迫在数据层细心查找线索以便识别数据包。如果你曾经试图在网络的多个节点上观察包的状态，你就会知道我们的工作有多么困难和多么复杂了。在采用nat技术时（network address translation，网络地址转换），如果你试图诊断错误，你就会陷入到类似困境中，因为nat也要修改报头。我们没有测试每个厂商的产品保护网络免遭攻击的能力，因为所有的产品都要通过icsa（international computer security association, 国际计算机安全协会，）的鉴定，国际计算机安全协会有专职工作人员和一整套工具来进行此类测试。我们觉得我们不会比他们做得更多。尽管如此也不要麻痹，不要允许任何并非绝对必要的访问，牢记要系统地排除防火墙后面的机器上的所有可能的弱点，以防止某台有弱点的机器成为破坏防火墙完整性的隐患。所有七种产品都采用nat技术。nat通过把防火墙内所有设备的源地址转换成防火墙外部地址的方法将这些设备对外发起连接的地址屏蔽掉。如果你换了家isp而且你没有自己的地址空间，或者你使用未经注册的地址空间，或者你只是想简单地访问internet而不想暴露内部网的细节，那么就有必要进行地址转换。如果你想允许外部世界访问你内部网络的服务器，你可以提供额外的外部地址，并把这个地址直接映射到相应的内部地址上就行了。防火墙显然是设置vpn的地方，除了netscreen－100，我们测试的所有防火墙都有这个功能。netguard是唯一不支持ipsec（ip安全协议）的产品。只有raptor和firewall－1从icsa拿到了实现ipsec的证书。pix、cyberguard和firewall－1都提供卸载选项，即把cpu处理加密的工作改由一块单独的插卡来完成。如何定制企业防火墙安全机制前言: 随着互联网发展日渐蓬勃，由于黑客的非法入侵时及病毒摧毁计算机所造成的威胁有越来越严重的趋势，企业对于功能更强大的防火墙的需求也越来越迫切。许多的企业也因为之前没有对网络架构作好网络防护措施，付出了惨痛而昂贵的代价。在使用防火墙产品以防止黑客的非法入侵时，除了产品的安全性与执行效能外，另外善解人意的GUI接口、完整的服务功能、厂商技术支持能力等，缺一不可。在享受丰盛的Internet/Intranet各种建置及所带来的效率与成本回收的成果之时，如果企业没有一个良好的安全防范机制，企业内部网络资源将不堪一击，这不是在危言耸听。 1、防火墙来是怎样防止非法者的入侵 防火墙是Internet上公认网络存取控制最佳的安全解决方案，网络公司正式将防火墙列入信息安全机制；防火墙是软硬件的结合体，架设在网络之间以确保安全的连接。因此它可以当做Internet、Intranet或Extranet的网关器，以定义一个规则组合或安全政策，来控制网络间的通讯。并可有效率的记录各种Internet应用服务的存取信息、隐藏企业内部资源、减少企业网络曝露的危机等。所以正确安全的防火墙架构必须让所有外部到内部或内部到外部的封包都必须通过防火墙，且唯有符合安全政策定义的封包，才能通过防火墙；既然防火墙是Internet/Intranet相关技术服务进出的唯一信道，要正确的使用防火墙就必须先了解防火墙的技术为何？安全性是否符合各种应用服务的需求？认证方式有哪些及网络传输资料的加解/密功能（VPN）方式？最重要的是厂商能否提供完整且长期的服务与技术支持能力？ 2、目前防火墙的技术 防火墙的安全性与研发的技术息息相关，现在市场上的防火墙主要的技术可分为封包过滤（Packet Filter）、代理应用闸信道（Application Gateway/Proxy）及多阶层状态检查（Multilayer Stateful Inspection）等，说明如下： （1）封包过滤 就如同Router的技术,在网络层具备良好的效能和延伸能力，但只能提供Ip地址的过滤功能；封包过滤可知道每一个Ip的来源地址，但不知道使用者为何人?同样的,它会检测网络层的封包，而不会去管是什么应用程序，所以封包过滤是防火墙中功能最不安全的，因为他们不会监测到应用程序，无法知道封包传送内容，很容易被非经授权的使用者侵入。 （2）代理应用闸信道 此为最传统的防火墙技术，任何进出Internet的应用服务都必须经过防火墙的代理后，再转送到目的地；藉由代理的过程中，来检测各阶层的应用服务，但是这样做却破坏主从架构模式。此外，此种技术只支持有限制的应用程序，每一个服务或应用程序都须要专属的Proxy，因此有新的Internet服务时，使用者必须等待厂商开发新的代理应用程序才能使用；由于每一种代理（Proxy）需要不同的应用程序或daemon来执行，会因为过多的资料复制和内容交换会造成执行效能不佳。 （3）多阶层状态检查 这是一种新的防火墙专利技术，结合了封包过滤网络层的执行效能及代理应用闸信道的安全性。任何的封包会都在网络层中被拦劫，然后防火墙会从全部的应用层级中萃取出跟状态有关的数据，而且放在动态状态表来判续后续的封包；提供了应用层的资料内容安全检测，而且不会破坏主从架构模式，可以在资料保全和流量间作智能的控制，具有最大的扩展及延伸能力。3、定制安全机制 （1）存取控制 - 定义安全政策 存取控制可定义使用者或应用服务的对象进/出企业网络，以保护企业内部资源；例如：一个企业组织只可决定于上班时间限制存取Internet特定的网站，只允许于午餐时间存取，或当系统在执行备援时，禁止存取重要的服务者等。 执行存取控制参数必须是简单且直接的，以一个明确的图形使用者接口（GUI）操作，最好全部的组件都是使用对象导向的方式来定义。而每一个规则能包含任何网络对象、服务、动作和追踪机置，并可判断规则的冲突性。防火墙除必须提供安全的存取控制外，还必须抵挡恶意的攻击。例如IP Spoofing、Denial of Service、Ping of Death等等。 （2）认证机制 防火墙认证的应用为当使用者与目的主机联机时，在通讯被允许进行之前，认证的机制服务可安全的确认他们身份的有效性，且不需要修改服务器或客户端应用软件。认证服务是可完全的被整合到企业整体的安全政策内，并能经由防火墙图形使用者接口集中管理。所有的认证会期也都能经由防火墙日志浏览器来监视和追踪。 一般防火墙所提供的认证机制与方法多寡不一，以Check Point FireWall-1为例，提供使用者的认证：针对FTP、TELNET、HTTP和RLOGIN提供透通的使用者认证；客户端认证：可针对特定IP地址的使用者授予存取的权限；透通的会期认证：提供以会期为基础的任何一种应用服务的认证等.认证的机制包括固定的密码，如OS及防火墙的密码；以及动态的One Time Password的密码，如S/key、SectrID、RADIUS等。如要使用固定的密码认证，建议使用防火墙的密码较安全，但是固定密码还是容易被监听，最好是使用One Time Password的方式，以防止被窃取。 （3）内容的安全性 防火墙所提供的内容安全能力，可达到最高层次的应用服务协议检测，以保护使用者企业资源。以Check Point FireWall-1而言，包含计算机病毒和恶意Java与ActiveX Applets的内容安全性检查，经由图形的接口可集中管理。另外提供开放平台的安全企业连接（OPSEC）架构的API，可整合第三者厂商内容过滤的应用。主要的应用如下： A、 URL过滤 可维护公司宝贵的网络频宽和增加网络另一层次的控制，允许网络管理者存取Internet特定网页，并可确保员工只能下传和存取的网页信息。 B、 电子邮件的支持 通过SMTP的连接提供高度的控制以保护网络。可在一个标准的应用程序地址之后，隐藏一个外出的邮件地址，或可隐藏内部的网络结构与真正的内部的使用者，或丢弃超过所给与邮件信息的容量等。 C、 FTP的支持 FTP指令（如PUT/GET）的内容安全性，可限制文件名称和档案反病毒检查等。 （4）网络地址转译 网络地址转译对Internet而言，可隐藏内部的网络地址，克服了IP地址数量的限制，可维护一个企业的内部地址的完整性，对映内部非注过册IP地址以一个合法有效的IP对外，可完整存取Internet。防火墙提供两种操作模式： A、 动态的模式 当维持已注册IP地址给予使用者存取Internet的时候和隐藏内部实际IP地址的网络资源，可使用动态的模式达到地址转译。动态的模式可将内部所有IP地址的连接，经过防火墙与单一个合法的IP地址对外。 B、静态的模式 可应用在一个网络IP地址很早就被分派使用和你需要提供「真正的」地址，以便人们在Internet能存取他们，静态模式的地址转译可解决上述问题。静态的模式提供一个对一个的对映在对外公开IP地址和内部真正的IP地址之间。 （5）加密（虚拟私人网络） 私人的网络利用一些公用网络的设施称为虚拟私人网络或者VPN。一个VPN与一个专属的私人的网络相比较，优点显然是是减少昂贵的费用与更多的弹性。在公开的网络环境中，公司的信息可能在网际网络传输过程中遭受窃听与篡改，可利用加密功能在Internet上建立安全的通讯频道，可确保在公司内部的资源具备完整的隐私性、真实性与资料完整性。 由于每一家的防火墙加密机制大都不同，在标准IPSec的加密未完全产品化之前， 彼此之间的整合性还是有问题。而加密软件的出口至今还是受美国的限制，一般商业的使用维持40Bits，金融项目申请可达56Bits。VPN可应用在远程使用者与防火墙之间及防火墙与防火墙之间的加解密。 （6）产品的后续支持及厂商的技术能力 Internet有新的安全产品出现，就有人会研究新的破解方法，所以一个好的防火墙提供者就必须要有一个庞大的组织作为使用者安全的后盾，也应该要有众多的使用者所建立的口碑为防火墙作见证。现今国内防火墙产品大部分是代理国外的软件，搭配硬件出售，很多防火墙的代理商都是销售单一防火墙产品，无法提供完整的安全解决方案，因企业内部有Intranet、Database等软件，如厂商无法提供整体的技术与安全政策，将会带给使用者更多的梦魇。所以在选购防火墙产品，你最好参考一下业界的评语、实际的安装经验或实地测试。 （7）内部人员考核与训练 这部分的安全政策属于人员安全的管理，主要目的在降低人员使用信息或操作信息设备时所可能发生的错误，如滥用、窃取、欺、遗失等问题。要避免前述的情况发生，首先应该从人员背景的调查与考核作起，尤其针对一些较敏感的信息之使用，应慎选适当人员来负责。其次，企业制定的安全政策为的就是希望让企业内部所有人员熟悉与了解。因此，最佳的方法，便是赋予人员应有的信息安全责任，并通过日常的信息安全教育训练来达到此一目的。除了以各种方式公布安全政策外，企业可以部门为单位，实施信息安全养成教育，由负责信息安全事宜的同仁来担任，解释企业信息安全政策的内容，告诉使用平时应该注意哪些细节，了解怎么做、什么事可以做、什么事不可以做。举例来说，有关计算机帐号的管理政策中明定，员工计算机中毒时，应该实时通知信息部门人员协助处理，并作详细的回报与记录，以避免计算机病毒扩散，造成企业内部更严重的损失。像这样的政策，如果只是公布，而没有对员工作适当的教育训练，一旦真的发生中毒的事件，必定是手忙脚乱，无法顺利排解问题，相反的，只会造成更多的问题。 小结： 需要特别说明的是，一个良好的防火墙安全机制如果不能有效地实施，那么一切还是形同虚设。一个专业知识有限的黑客，有时甚至是通过一次电话拨号连接，就能轻易地侵入和攻击一个企业的电脑网络，使企业直接损失上百万。如果严格执行了，那么，黑客渗透进来的成本就更高，他们就需要更多的资源，而这些都是大多数潜在的黑客做不到的。所以人还是最关键的因素。

1] 王铁方, 李涛. 蜜网与防火墙及入侵检测的无缝结合的研究与实现[J]. 四川师范大学学报(自然科学版) , 2005,(01) [2] 高晓蓉. 基于Linux的防火墙[J]. 扬州职业大学学报 , 2003,(04) [3] 李赫男, 张娟, 余童兰. 信息安全保护方法分析[J]. 洛阳工业高等专科学校学报 , 2003,(01) [4] 钟建伟. 基于防火墙与入侵检测技术的网络安全策略[J]. 武汉科技学院学报 , 2004,(04) [5] 林子杰. 基于Linux的防火墙系统[J]. 电脑学习 , 2001,(02) [6] 赵萍, 殷肖川, 刘旭辉. 防火墙和入侵检测技术分析[J]. 计算机测量与控制 , 2002,(05) [7] 谈文蓉, 刘明志, 谈进. 联动防御机制的设计与实施[J]. 西南民族大学学报(自然科学版) , 2004,(06) [8] 王永群. 试论防火墙技术[J]. 微机发展 , 2001,(03) [9] 丁志芳, 徐孟春, 王清贤, 曾韵. 评说防火墙和入侵检测[J]. 网络安全技术与应用 , 2002,(04) [10] 张少中, 聂铁志, 唐毅谦, 王中鹏. 一种Linux防火墙系统的设计[J]. 辽宁工学院学报(自然科学版) , 2001,(03)

[1] 杨波,朱秋萍. Web安全技术综述[J]. 计算机应用研究, 2002,(10) . [2] 罗铁坚,徐海智,董占球. Web安全问题[J]. 计算机应用, 2000,(04) . [3] 张霆,王亚东,陈玉华. Web安全技术与防火墙的功能[J]. 黑龙江水专学报, 2000,(03) . [4] 苏莹莹. Web安全技术[J]. 牙膏工业, 2003,(04) . [5] 赵伟,贾卓生. 应用级的Web安全[J]. 铁路计算机应用, 2004,(01) . [6] 谭云松,史燕. 一种新的Web安全与防火墙技术[J]. 计算机时代, 2002,(03) . [7] 邓谱. Web安全技术与防火墙[J]. 重庆电力高等专科学校学报, 2000,(04) . [8] 刘大勇. Web的安全威胁与安全防护[J]. 大众科技, 2005,(06) . [9] 杨继东. 浅析密码与Web安全[J]. 甘肃农业, 2005,(05) . [10] 李文锋. Web攻击方法及其安全研究[J]. 科学技术与工程, 2005,(04) . [1] 边娜. Web安全技术与防火墙[J]. 山西财经大学学报, 2000,(S2) [1] 邓谱. Web安全技术与防火墙[J]. 重庆电力高等专科学校学报, 2000,(04) [2] 张洪霞 , 刘仁涛. 浅谈安全的网络城墙——防火墙[J]. 应用能源技术, 2002,(04) [3] 沈芳阳, 阮洁珊, 李振坤, 黄智勇, 邓静, 刘怀亮, 柳正青. 防火墙选购、配置实例及前景[J]. 广东工业大学学报, 2003,(03) [4] 史晓龙. 防火墙技术在网络中的应用[J]. 公安大学学报(自然科学版), 2001,(03) [5] Web应用防火墙来势汹汹[J]. 电力信息化, 2009,(07) [6] 闫宝刚. 防火墙组网方案分析[J]. 大众标准化, 2004,(08) [7] 潘登. 浅析防火墙技术[J]. 株洲工学院学报, 2004,(02) [8] 芦军, 丁敏. 浅谈防火墙设计[J]. 房材与应用, 2004,(01) [9] 陈冰. 企业计算机网络防火墙的选择[J]. 供用电, 2004,(04) [10] 徐文海. 防火墙技术及虚拟专用网络的建立[J]. 铁道运营技术, 2003,(04)

随着internet的迅猛发展，安全性已经成为网络互联技术中最关键的问题。本文——计算机与信息技术论文Internet防火墙技术综述，全面介绍了internet防火墙技术与产品的发展历程；详细剖析了第四代防火墙的功能特色、关键技术、实现方法及抗攻击能力；同时简要描述了internet防火墙技术的发展趋势。 关键词：internet 网路安全 防火墙 过滤 地址转换 1． 引言 防火墙技术是建立在现代通信网络技术和信息安全技术基础上的应用性安全技术，越来越多地应用于专用网络与公用网络的互连环境之中，尤以internet网络为最甚。internet的迅猛发展，使得防火墙产品在短短的几年内异军突起，很快形成了一个产业：1995年，刚刚面市的防火墙技术产品市场量还不到1万套；到1996年底，就猛增到10万套；据国际权威商业调查机构的预测，防火墙市场将以173%的复合增长率增长，今年底将达到150万套，市场营业额将从1995年的��亿美元上升到今年的亿美元。� 为了更加全面地了解internet防火墙及其发展过程，特别是第四代防火墙的技术特色，我们非常有必要从产品和技术角度对防火墙技术的发展演变做一个详细的考察。� 2. internet防火墙技术简介� 防火墙原是指建筑物大厦用来防止火灾蔓延的隔断墙。从理论上讲，internet防火墙服务也属于类似的用来防止外界侵入的。它可以防 止internet上的各种危险(病毒、资源盗用等)传播到你的网络内部。而事实上，防火墙并不像现实生活中的防火墙，它有点像古代守护城池用的护城河，服务于以下多个目的：� 1)限定人们从一个特定的控制点进入；� 2)限定人们从一个特定的点离开；� 3)防止侵入者接近你的其他防御设施；� 4)有效地阻止破坏者对你的计算机系统进行破坏。� 在现实生活中，internet防火墙常常被安装在受保护的内部网络上并接入internet。 所有来自internet的传输信息或你发出的信息都必须经过防火墙。这样，防火墙就起到了保护诸如电子邮件、文件传输、远程登录、在特定的系统间进行信息交换等安全的作用。从逻辑上讲，防火墙是起分隔、限制、分析的作用，这一点同样可以从图1中体会出来。那么，防火墙究竟是什么呢?实际上，防火墙是加强internet(内部网)之间安全防御的一个或一组系统，它由一组硬件设备(包括路由器、服务器)及相应软件构成。3. 防火墙技术与产品发展的回顾� 防火墙是网络安全策略的有机组成部分，它通过控制和监测网络之间的信息交换和访问行为来实现对网络安全的有效管理。从总体上看，防火墙应该具有以下五大基本功能：� ●过滤进、出网络的数据；� ●管理进、出网络的访问行为；� ●封堵某些禁止行为；� ●记录通过防火墙的信息内容和活动；� ●对网络攻击进行检测和告警。� 为实现以上功能，在防火墙产品的开发中，人们广泛地应用了网络拓扑、计算机操作系统、路由、加密、访问控制、安全审计等成熟或先进的技术和手段。纵观防火墙近年来的发展，可以将其划分为如下四个阶段(即四代)。� 基于路由器的防火墙� 由于多数路由器本身就包含有分组过滤功能，故网络访问控制可能通过路控制来实现，从而使具有分组过滤功能的路由器成为第一代防火墙产品。第一代防火墙产品的特点是：� 1)利用路由器本身对分组的解析，以访问控制表(access list)方式实现对分组的过滤；� 2)过滤判断的依据可以是：地址、端口号、ip旗标及其他网络特征；� 3)只有分组过滤的功能，且防火墙与路由器是一体的。这样，对安全要求低的网络可以采用路由器附带防火墙功能的方法，而对安全性要求高的网络则需要单独利用一台路由器作为防火墙。� 第一代防火墙产品的不足之处十分明显，具体表现为：� ●路由协议十分灵活，本身具有安全漏洞，外部网络要探寻内部网络十分容易。例如，在使用Ftp协议时，外部服务器容易从20号端口上与内部网相连，即使在路由器上设置了过滤规则，内部网络的20号端口仍可以由外部探寻。� ●路由器上分组过滤规则的设置和配置存在安全隐患。对路由器中过滤规则的设置和配置十分复杂，它涉及到规则的逻辑一致性。作用端口的有效性和规则集的正确性，一般的网络系统管理员难于胜任，加之一旦出现新的协议，管理员就得加上更多的规则去限制，这往往会带来很多错误。� ●路由器防火墙的最大隐患是：攻击者可以“假冒”地址。由于信息在网络上是以明文方式传送的，黑客(hacker)可以在网络上伪造假的路由信息欺防火墙。� ●路由器防火墙的本质缺陷是：由于路由器的主要功能是为网络访问提供动态的、灵活的路由，而防火墙则要对访问行为实施静态的、固态的控制，这是一对难以调和的矛盾，防火墙的规则设置会大大降低路由器的性能。 � 可以说基于路由器的防火墙技术只是网络安全的一种应急措施，用这种权宜之计去对付黑客的攻击是十分危险的。 用户化的防火墙工具套� 为了弥补路由器防火墙的不足，很多大型用户纷纷要求以专门开发的防火墙系统来保护自己的网络，从而推动了用户防火墙工具套的出现。� 作为第二代防火墙产品，用户化的防火墙工具套具有以下特征：� 1)将过滤功能从路由器中独立出来，并加上审计和告警功能；� 2)针对用户需求，提供模块化的软件包；� 3)软件可以通过网络发送，用户可以自己动手构造防火墙；� 4)与第一代防火墙相比，安全性提高了，价格也降低了。� 由于是纯软件产品，第二代防火墙产品无论在实现上还是在维护上都对系统管理员提出了相当复杂的要求，并带来以下问题：� 配置和维护过程复杂、费时；� 对用户的技术要求高；� 全软件实现，使用中出现差错的情况很多。� 建立在通用操作系统上的防火墙� 基于软件的防火墙在销售、使用和维护上的问题迫使防火墙开发商很快推出了建立在通用操作系统上的商用防火墙产品。近年来市场上广泛使用的就是这一代产品，它们具有如下一些特点：� 1)是批量上市的专用防火墙产品；� 2)包括分组过滤或者借用路由器的分组过滤功能；� 3)装有专用的代理系统，监控所有协议的数据和指令；� 4)保护用户编程空间和用户可配置内核参数的设置； 5)安全性和速度大大提高。� 第三代防火墙有以纯软件实现的，也有以硬件方式实现的，它们已经得到了广大用户的认同。但随着安全需求的变化和使用时间的推延，仍表现出不少问题，比如：� 1)作为基础的操作系统及其内核往往不为防火墙管理者所知，由于源码的保密，其安全性无从保证；� 2)由于大多数防火墙厂商并非通用操作系统的厂商，通用操作系统厂商不会对操作系统的安全性负责；� 3)从本质上看，第三代防火墙既要防止来自外部网络的攻击，还要防止来自操作系统厂商的攻击；� 4)在功能上包括了分组过滤、应用网关、电路级网关且具有加密鉴别功能；� 5)透明性好，易于使用。� 4. 第四代防火墙的主要技术及功能� 第四代防火墙产品将网关与安全系统合二为一，具有以下技术功能。� 双端口或三端口的结构� 新一代防火墙产品具有两个或三个独立的网卡，内外两个网卡可不做ip转化而串接于内部与外部之间，另一个网卡可专用于对服务器的安全保护。 � 透明的访问方式� 以前的防火墙在访问方式上要么要求用户做系统登录，要么需通过socks等库路径修改客户机的应用。第四代防火墙利用了透明的代理系统技术，从而降低了系统登录固有的安全风险和出错概率。� 灵活的代理系统� 代理系统是一种将信息从防火墙的一侧传送到另一侧的软件模块，第四代防火墙采用了两种代理机制：一种用于代理从内部网络到外部网络的连接；另一种用于代理从外部网络到内部网络的连接。前者采用网络地址转接(nit)技术来解决，后者采用非保密的用户定制代理或保密的代理系统技术来解决。� 多级过滤技术� 为保证系统的安全性和防护水平，第四代防火墙采用了三级过滤措施，并辅以鉴别手段。在分组过滤一级，能过滤掉所有的源路由分组和假冒ip地址；在应用级网关一级，能利用Ftp、smtp等各种网关，控制和监测internet提供的所有通用服务；在电路网关一级，实现内部主机与外部站点的透明连接，并对服务的通行实行严格控制。� 网络地址转换技术� 第四代防火墙利用nat技术能透明地对所有内部地址做转换，使得外部网络无法了解内部网络的内部结构，同时允许内部网络使用自己编的ip源地址和专用网络，防火墙能详尽记录每一个主机的通信，确保每个分组送往正确的地址。� internet网关技术� 由于是直接串联在网络之中，第四代防火墙必须支持用户在internet互联的所有服务，同时还要防止与internet服务有关的安全漏洞，故它要能够以多种安全的应用服务器(包括ftp、finger、mail、ident、news、www等)来实现网关功能。为确保服务器的安全性，对所有的文件和命令均要利用“改变根系统调用(chroot)”做物理上的隔离。� 在域名服务方面，第四代防火墙采用两种独立的域名服务器：一种是内部dns服务器，主要处理内部网络和dns信息；另一种是外部dns服务器，专门用于处理机构内部向internet提供的部分dns信息。在匿名ftp方面，服务器只提供对有限的受保护的部分目录的只读访问。在www服务器中，只支持静态的网页，而不允许图形或cgi代码等在防火墙内运行。在finger服务器中，对外部访问，防火墙只提可由内部用户配置的基本的文本信息，而不提供任何与攻击有关的系统信息。smtp与pop邮件服务器要对所有进、出防火墙的邮件做处理，并利用邮件映射与标头剥除的方法隐除内部的邮件环境。ident服务器对用户连接的识别做专门处理，网络新闻服务则为接收来自isp的新闻开设了专门的磁盘空间。 安全服务器网络(ssn)� 为了适应越来越多的用户向internet上提供服务时对服务器的需要，第四代防火墙采用分别保护的策略对用户上网的对外服务器实施保护，它利用一张网卡将对外服务器作为一个独立网络处理，对外服务器既是内部网络的一部分，又与内部网关完全隔离，这就是安全服务器网络(ssn)技术。而对ssn上的主机既可单独管理，也可设置成通过Ftp、tnlnet等方式从内部网上管理。� ssn方法提供的安全性要比传统的“隔离区(dmz)”方法好得多，因为ssn与外部网之间有防火墙保护，ssn与风部网之间也有防火墙的保护，而dmz只是一种在内、外部网络网关之间存在的一种防火墙方式。换言之，一旦ssn受破坏，内部网络仍会处于防火墙的保护之下，而一旦dmz受到破坏，内部网络便暴露于攻击之下。� 用户鉴别与加密� 为了减低防火墙产品在tnlnet、ftp等服务和远程管理上的安全风险，鉴别功能必不可少。第四代防火墙采用一次性使用的口令系统来作为用户的鉴别手段，并实现了对邮件的加密。� 用户定制服务� 为了满足特定用户的特定需求，第四代防火墙在提供众多服务的同时，还为用户定制提供支持，这类选项有：通用tcp、出站udp、ftp、smtp等，如果某一用户需要建立一个数据库的代理，便可以利用这些支持，方便设置。� 审计和告警� 第四代防火墙产品采用的审计和告警功能十分健全，日志文件包括：一般信息、内核信息、核心信息、接收邮件、邮件路径、发送邮件、已收消息、已发消息、连接需求、已鉴别的访问、告警条件、管理日志、进站代理、ftp代理、出站代理、邮件服务器、名服务器等。告警功能会守住每一个tcp或udp探寻，并能以发出邮件、声响等多种方式报警。� 此外，第四代防火墙还在网络诊断、数据备份保全等方面具有特色。� 5． 第四代防火墙技术的实现方法 在第四代防火墙产品的设计与开发中，安全内核、代理系统、多级过滤、安全服务器、鉴别与加密是关键所在。� 安全内核的实现� 第四代防火墙是建立在安全操作系统之上的，安全操作系统来自对专用操作系统的安全加固和改造，从现在的诸多产品看，对安全操作系统内核的固化与改造主要从以下几个方面进行：� 1)取消危险的系统调用；� 2)限制命令的执行权限；� 3)取消ip的转发功能；� 4)检查每个分组的接口；� 5)采用随机连接序号；� 6)驻留分组过滤模块；� 7)取消动态路由功能；� 8)采用多个安全内核。� 代理系统的建立� 防火墙不允许任何信息直接穿过它，对所有的内外连接均要通过代理系统来实现，为保证整个防火墙的安全，所有的代理都应该采用改变根目录方式存在一个相对独立的区域以安全隔离。� 在所有的连接通过防火墙前，所有的代理要检查已定义的访问规则，这些规则控制代理的服务根据以下内容处理分组：� 1)源地址；� 2)目的地址；� 3)时间；� 4)同类服务器的最大数量。� 所有外部网络到防火墙内部或ssn的连接由进站代理处理，进站代理要保证内部主机能够了解外部主机的所有信息，而外部主机只能看到防火墙之外或ssn的地址。� 所有从内部网络ssn通过防火墙与外部网络建立的连接由出站代理处理，出站代理必须确保完全由它代表内部网络与外部地址相连，防止内部网址与外部网址的直接连接，同时还要处理内部网络ssn的连接。� 分组过滤器的设计� 作为防火墙的核心部件之一，过滤器的设计要尽量做到减少对防火墙的访问，过滤器在调用时将被下载到内核中执行，服务终止时，过滤规则会从内核中消除，所有的分组过滤功能都在内核中ip堆栈的深层运行，极为安全。分组过滤器包括以下参数。� 1)进站接口；� 2)出站接口；� 3)允许的连接；� 4)源端口范围；� 5)源地址；� 6)目的端口的范围等。� 对每一种参数的处理都充分体现设计原则和安全政策。� 安全服务器的设计� 安全服务器的设计有两个要点：第一，所有ssn的流量都要隔离处理，即从内部网和外部网而来的路由信息流在机制上是分离的；第二，ssn的作用类似于两个网络，它看上去像是内部网，因为它对外透明，同时又像是外部网络，因为它从内部网络对外访问的方式十分有限。� ssn上的每一个服务器都隐蔽于internet，ssn提供的服务对外部网络而言好像防火墙功能，由于地址已经是透明的，对各种网络应用没有限制。实现ssn的关键在于：� 1)解决分组过滤器与ssn的连接；� 2)支持通过防火对ssn的访问; 3)支持代理服务。 鉴别与加密的考虑 鉴别与加密是防火墙识别用户、验证访问和保护信息的有效手段，鉴别机制除了提供安全保护之外，还有安全管理功能，目前国外防火墙产品中广泛使用令牌鉴别方式，具体方法有两种：一种是加密卡（cryptocard）;另一种是secure id,这两种都是一次姓口令的生成工具。 对信息内容的加密与鉴别测涉及加密算法和数字签名技术，除pem、pgp和kerberos外，目前国外防火墙产品中尚没有更好的机制出现，由于加密算法涉及国家安全和主权，各国有不同的要求。 6. 第四代防火墙的抗攻击能力 作为一种安全防护设备，防火墙在网络中自然是众多攻击者的目标，故抗攻击能力也是防火墙的必备功能。在internet环境中针对防火墙的攻击很多，下面从几种主要的攻击方法来评估第四代防火墙的抗攻击能力。 抗ip假冒攻击 ip假冒是指一个非法的主机假冒内部的主机地址，取服务器的“信任”，从而达到对网络的攻击目的。由于第四代防火墙已经将网内的实际地址隐蔽起来，外部用户很难知道内部的ip地址，因而难以攻击。 抗特洛伊木马攻击 特洛伊木马能将病毒或破坏性程序传入计算机网络，且通常是将这些恶意程序隐蔽在正常的程序之中，尤其是热门程序或游戏，一些用户下载病执行这一程序，其中的病毒便会发作。第四代防火墙是建立在安全的操作系统之上的，其内核中不能执行下载的程序，故而可以防止特洛伊木马的发生。必须指出的是，防火墙能抗特洛伊木马的攻击并并不表明其保护的某个主机也能防止这类攻击。事实上，内部用户可以通过防火墙下载程序，并执行下载的程序。 抗口令字探寻攻击 在网络中探寻口令的方法很多，最常见的是口令嗅探和口令解密。嗅探是通过监测网络通信，截获用户转给服务器的口令字，记录下来，以便使用；解密是指采用强力攻击、猜测或截获含有加密口令的文件，并设法解密。此外，攻击者还常常利用一些常用口令直接登录。 第四代防火墙采用了一次性口令字和禁此直接登录防火墙措施，能够有效防止对口令字的攻击。 抗网络安全性分析 网络安全性分析工具是提供管理人员分析网络安全性之用，一旦这类工具用作攻击网络的手段，则能够比较方便地探测到内部网络的安全缺陷和弱点所在。目前，sata软件可以从网上免费获得，internet scanner可以从市面上购买，这些分析工具给网路安全构成了直接的威胁。第四代防火墙采用了地主转换技术，将内部网络隐蔽起来，使网路安全分析工具无法从外部对内部网络做分析。 抗邮件攻击 邮件也是越来越突出的攻击方式，第四代防火墙不接收任何邮件，故难以采用这种方式对它攻击，同样值得一提的是，防火墙不接收邮件，并不表示它不让邮件通过，实际上用户仍可收发邮件，内部用户要防邮件，最终的解决办法是对邮件加密。 7. 防火墙技术展望 伴随着internet的飞速发展，防火墙技术产品的更新步伐必然会加强，而要全面展望防火墙技术的发展几乎是不可能的。但是，从产品及功能上，却又可以看出一些动向和趋势。下面诸点可能是下一步的走向和选择： 1）防火墙将从目前对子网或内部网管理的方式向远程上网集中管理是方式发展。 2）过滤深度会不断加强，从目前的地址、服务过滤，发展到url（页面）过滤、关键字过滤和对activex、java等的过滤，并逐渐有病毒扫描功能。 3）利用防火墙建立专用网是较长一段时间用户使用的主流，ip的加密需求越来越强，安全协议的开发是一大热点。� 4)单向防火墙(又叫做网络二极管)将作为一种产品门类而出现。� 5)对网络攻击的检测和各种告警将成为防火墙的重要功能。 6)安全管理工具不断完善，特别是可以活动的日志分析工具等将成为防火墙产品中的一部分。� 另外值得一提的是，伴随着防火墙技术的不断发展，人们选择防火墙的标准将主要集中在易于管理、应用透明性、鉴别与加密功能、操作环境和硬件要求、vpn的功能与ca的功能、接口的数量、成本等几个方面。

对上网有一定影响，如果用交换机或者路由联机游戏，还得关了，特别碍事，建议把它关了。