（一）  防火墻介紹

防火墻是一種功能，它使得內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)或Internet互相隔離，以此來(lái)保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)。簡(jiǎn)單的防火墻可以由Router,3 Layer Switch的ACL（access control list）來(lái)充當(dāng)，也可以用一臺(tái)主機(jī)，甚至是一個(gè)子網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。復(fù)雜的可以購(gòu)買專門的硬件防火墻或軟件防火墻來(lái)實(shí)現(xiàn)。

防火墻的功能有：
1、過(guò)濾掉不安全服務(wù)和非法用戶
2、控制對(duì)特殊站點(diǎn)的訪問(wèn)
3、提供監(jiān)視Internet安全和預(yù)警的方便端點(diǎn)

防火墻并不是萬(wàn)能的，也有很多防火墻無(wú)能為力的地方：
1、防火墻防不住繞過(guò)防火墻的攻擊。比如，防火墻不限制從內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)到外部網(wǎng)絡(luò)的連接，那么，一些內(nèi)部用戶可能形成一個(gè)直接通往Internet的連接，從而繞過(guò)防火墻，造成一個(gè)潛在的backdoor.惡意的外部用戶直接連接到內(nèi)部用戶的機(jī)器上，以這個(gè)內(nèi)部用戶的機(jī)器為跳板，發(fā)起繞過(guò)防火墻的不受限制的攻擊。
2、防火墻不是防毒墻，不能攔截帶病毒的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)之間傳播。
3、防火墻對(duì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)式攻擊也無(wú)能為力。

因此，我們不能過(guò)分依賴防火墻。網(wǎng)絡(luò)的安全是一個(gè)整體，并不是有某一樣特別出色的配置。網(wǎng)絡(luò)安全遵循的是“木桶原則”。

一般防火墻具備以下特點(diǎn)：

1、廣泛的服務(wù)支持：通過(guò)將動(dòng)態(tài)的、應(yīng)用層的過(guò)濾能力和認(rèn)證相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)WWW瀏覽器、HTTP服務(wù)器、 FTP等；

2、對(duì)私有數(shù)據(jù)的加密支持：保證通過(guò)Internet進(jìn)行虛擬私人網(wǎng)絡(luò)和商務(wù)活動(dòng)不受損壞；

3、客戶端認(rèn)證只允許指定的用戶訪問(wèn)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或選擇服務(wù)：企業(yè)本地網(wǎng)與分支機(jī)構(gòu)、商業(yè)伙伴和移動(dòng)用戶間安全通信的附加部分；

4、反欺騙：欺騙是從外部獲取網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)權(quán)的常用手段，它使數(shù)據(jù)包好似來(lái)自網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部。防火墻能監(jiān)視這樣的數(shù)據(jù)包并能扔掉它們；

5、C/S模式和跨平臺(tái)支持：能使運(yùn)行在一平臺(tái)的管理模塊控制運(yùn)行在另一平臺(tái)的監(jiān)視模塊。

讓我們來(lái)看看傳統(tǒng)的防火墻工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)：

1．(傳統(tǒng)的)包過(guò)濾防火墻的工作原理

包過(guò)濾是在IP層實(shí)現(xiàn)的，因此，它可以只用路由器完成。包過(guò)濾根據(jù)包的源IP地址、目的IP地址、源端口、目的端口及包傳遞方向等報(bào)頭信息來(lái)判斷是否允許包通過(guò)。過(guò)濾用戶定義的內(nèi)容，如IP地址。其工作原理是系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)層檢查數(shù)據(jù)包，與應(yīng)用層無(wú)關(guān)，包過(guò)濾器的應(yīng)用非常廣泛，因?yàn)镃PU用來(lái)處理包過(guò)濾的時(shí)間可以忽略不計(jì)。而且這種防護(hù)措施對(duì)用戶透明，合法用戶在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)時(shí)，根本感覺(jué)不到它的存在，使用起來(lái)很方便。這樣系統(tǒng)就具有很好的傳輸性能，易擴(kuò)展。但是這種防火墻不太安全，因?yàn)橄到y(tǒng)對(duì)應(yīng)用層信息無(wú)感知——也就是說(shuō)，它們不理解通信的內(nèi)容，不能在用戶級(jí)別上進(jìn)行過(guò)濾，即不能識(shí)別不同的用戶和防止IP地址的盜用。如果攻擊者把自己主機(jī)的IP地址設(shè)成一個(gè)合法主機(jī)的IP地址，就可以很輕易地通過(guò)包過(guò)濾器，這樣更容易被黑客攻破。基于這種工作機(jī)制，包過(guò)濾防火墻有以下缺陷：

通信信息：包過(guò)濾防火墻只能訪問(wèn)部分?jǐn)?shù)據(jù)包的頭信息；

通信和應(yīng)用狀態(tài)信息：包過(guò)濾防火墻是無(wú)狀態(tài)的，所以它不可能保存來(lái)自于通信和應(yīng)用的狀態(tài)信息；

信息處理：包過(guò)濾防火墻處理信息的能力是有限的。

比如針對(duì)微軟IIS漏洞的Unicode攻擊，因?yàn)檫@種攻擊是走的防火墻所允許的80端口，而包過(guò)濾的防火墻無(wú)法對(duì)數(shù)據(jù)包內(nèi)容進(jìn)行核查，因此此時(shí)防火墻等同于虛設(shè)，未打相應(yīng)patch的提供web服務(wù)的系統(tǒng)，即使在防火墻的屏障之后，也會(huì)被攻擊者輕松拿下超級(jí)用戶的權(quán)限。

包過(guò)濾防火墻的缺點(diǎn)和不足，可以在應(yīng)用層解決。下面我們來(lái)看看應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)

2．應(yīng)用網(wǎng)關(guān)

1、應(yīng)用代理服務(wù)器（Application Gateway Proxy）

在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層提供授權(quán)檢查及代理服務(wù)。當(dāng)外部某臺(tái)主機(jī)試圖訪問(wèn)受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必須先在防火墻上經(jīng)過(guò)身份認(rèn)證。通過(guò)身份認(rèn)證后，防火墻運(yùn)行一個(gè)專門為該網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的程序，把外部主機(jī)與內(nèi)部主機(jī)連接。在這個(gè)過(guò)程中，防火墻可以限制用戶訪問(wèn)的主機(jī)、訪問(wèn)時(shí)間及訪問(wèn)的方式。同樣，受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部用戶訪問(wèn)外部網(wǎng)時(shí)也需先登錄到防火墻上，通過(guò)驗(yàn)證后，才可訪問(wèn)。

應(yīng)用網(wǎng)關(guān)代理的優(yōu)點(diǎn)是既可以隱藏內(nèi)部IP地址，也可以給單個(gè)用戶授權(quán)，即使攻擊者盜用了一個(gè)合法的IP地址，也通不過(guò)嚴(yán)格的身份認(rèn)證。因此應(yīng)用網(wǎng)關(guān)比報(bào)文過(guò)濾具有更高的安全性。但是這種認(rèn)證使得應(yīng)用網(wǎng)關(guān)不透明，用戶每次連接都要受到認(rèn)證，這給用戶帶來(lái)許多不便。這種代理技術(shù)需要為每個(gè)應(yīng)用寫專門的程序。

2、回路級(jí)代理服務(wù)器

即通常意義的代理服務(wù)器，它適用于多個(gè)協(xié)議，但不能解釋應(yīng)用協(xié)議，需要通過(guò)其他方式來(lái)獲得信息，所以，回路級(jí)代理服務(wù)器通常要求修改過(guò)的用戶程序。

套接字服務(wù)器（Sockets Server）就是回路級(jí)代理服務(wù)器。套接字(Sockets)是一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)客戶機(jī)需要與外部網(wǎng)交互信息時(shí)，在防火墻上的套服務(wù)器檢查客戶的User ID、IP源地址和IP目的地址，經(jīng)過(guò)確認(rèn)后，套服務(wù)器才與外部的服務(wù)器建立連接。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，受保護(hù)網(wǎng)與外部網(wǎng)的信息交換是透明的，感覺(jué)不到防火墻的存在，那是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)用戶不需要登錄到防火墻上。但是客戶端的應(yīng)用軟件必須支持 “Socketsified API”，受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)用戶訪問(wèn)公共網(wǎng)所使用的IP地址也都是防火墻的IP地址。

3、代管服務(wù)器

代管服務(wù)器技術(shù)是把不安全的服務(wù)如FTP、Telnet等放到防火墻上，使它同時(shí)充當(dāng)服務(wù)器，對(duì)外部的請(qǐng)求作出回答。與應(yīng)用層代理實(shí)現(xiàn)相比，代管服務(wù)器技術(shù)不必為每種服務(wù)專門寫程序。而且，受保護(hù)網(wǎng)內(nèi)部用戶想對(duì)外部網(wǎng)訪問(wèn)時(shí)，也需先登錄到防火墻上，再向外提出請(qǐng)求，這樣從外部網(wǎng)向內(nèi)就只能看到防火墻，從而隱藏了內(nèi)部地址，提高了安全性。

4、IP通道（IP Tunnels）

如果一個(gè)大公司的兩個(gè)子公司相隔較遠(yuǎn)，通過(guò)Internet通信。這種情況下，可以采用IP Tunnels來(lái)防止Internet上的黑客截取信息，從而在Internet上形成一個(gè)虛擬的企業(yè)網(wǎng)。

5、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換器(NAT Network Address Translate)

當(dāng)受保護(hù)網(wǎng)連到Internet上時(shí)，受保護(hù)網(wǎng)用戶若要訪問(wèn)Internet，必須使用一個(gè)合法的IP地址。但由于合法Internet IP地址有限，而且受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)往往有自己的一套IP地址規(guī)劃（非正式IP地址）。網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換器就是在防火墻上裝一個(gè)合法IP地址集。當(dāng)內(nèi)部某一用戶要訪問(wèn)Internet時(shí)，防火墻動(dòng)態(tài)地從地址集中選一個(gè)未分配的地址分配給該用戶，該用戶即可使用這個(gè)合法地址進(jìn)行通信。同時(shí)，對(duì)于內(nèi)部的某些服務(wù)器如 Web服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換器允許為其分配一個(gè)固定的合法地址。外部網(wǎng)絡(luò)的用戶就可通過(guò)防火墻來(lái)訪問(wèn)內(nèi)部的服務(wù)器。這種技術(shù)既緩解了少量的IP地址和大量的主機(jī)之間的矛盾，又對(duì)外隱藏了內(nèi)部主機(jī)的IP地址，提高了安全性。

6、隔離域名服務(wù)器（Split Domain Name Server ）

這種技術(shù)是通過(guò)防火墻將受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的域名服務(wù)器與外部網(wǎng)的域名服務(wù)器隔離，使外部網(wǎng)的域名服務(wù)器只能看到防火墻的IP地址，無(wú)法了解受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的具體情況，這樣可以保證受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的IP地址不被外部網(wǎng)絡(luò)知悉。

7、郵件技術(shù)（Mail Forwarding）

當(dāng)防火墻采用上面所提到的幾種技術(shù)使得外部網(wǎng)絡(luò)只知道防火墻的IP地址和域名時(shí)，從外部網(wǎng)絡(luò)發(fā)來(lái)的郵件，就只能送到防火墻上。這時(shí)防火墻對(duì)郵件進(jìn)行檢查，只有當(dāng)發(fā)送郵件的源主機(jī)是被允許通過(guò)的，防火墻才對(duì)郵件的目的地址進(jìn)行轉(zhuǎn)換，送到內(nèi)部的郵件服務(wù)器，由其進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

應(yīng)用網(wǎng)關(guān)是檢查所有應(yīng)用層的信息包，并將檢查的內(nèi)容信息放入決策過(guò)程，這樣安全性有所提高。然而，它們是通過(guò)打破客戶機(jī)/服務(wù)器模式實(shí)現(xiàn)的，每一個(gè)客戶機(jī)/服務(wù)器通信需要兩個(gè)連接：一個(gè)是從客戶端到防火墻，另一個(gè)是從防火墻到服務(wù)器。另外，每一個(gè)代理需要一個(gè)不同的應(yīng)用進(jìn)程，或一個(gè)后臺(tái)運(yùn)行的服務(wù)程序，這樣如果有一個(gè)新的應(yīng)用就必須添加對(duì)此應(yīng)用的服務(wù)程序，否則不能使用該種服務(wù)，可伸縮性差。 基于這種工作機(jī)制，應(yīng)用網(wǎng)關(guān)防火墻有以下缺陷：

連接限制：每一個(gè)服務(wù)需要自己的代理，所以可提供的服務(wù)數(shù)和伸縮性受到限制；

技術(shù)限制：應(yīng)用網(wǎng)關(guān)不能為UDP、RPC及普通協(xié)議族的其他服務(wù)提供代理；

性能：實(shí)現(xiàn)應(yīng)用網(wǎng)關(guān)防火墻犧牲了一些系統(tǒng)性能。