（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，以此來保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或主機。簡單的防火墻可以由Router,3 Layer Switch的ACL（access control list）來充當(dāng)，也可以用一臺主機，甚至是一個子網(wǎng)來實現(xiàn)。復(fù)雜的可以購買專門的硬件防火墻或軟件防火墻來實現(xiàn)。 
防火墻的功能有： 
1、過濾掉不安全服務(wù)和非法用戶 
2、控制對特殊站點的訪問 
3、提供監(jiān)視Internet安全和預(yù)警的方便端點 
防火墻并不是萬能的，也有很多防火墻無能為力的地方： 
1、防火墻防不住繞過防火墻的攻擊。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直接通往Internet的連接，從而繞過防火墻，造成一個潛在的backdoor.惡意的外部用戶直接連接到內(nèi)部用戶的機器上，以這個內(nèi)部用戶的機器為跳板，發(fā)起繞過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、防火墻對數(shù)據(jù)驅(qū)動式攻擊也無能為力。 
因此，我們不能過分依賴防火墻。網(wǎng)絡(luò)的安全是一個整體，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： 
1、廣泛的服務(wù)支持：通過將動態(tài)的、應(yīng)用層的過濾能力和認(rèn)證相結(jié)合，可實現(xiàn)WWW瀏覽器、HTTP服務(wù)器、 FTP等； 
2、對私有數(shù)據(jù)的加密支持：保證通過Internet進(jìn)行虛擬私人網(wǎng)絡(luò)和商務(wù)活動不受損壞； 
3、客戶端認(rèn)證只允許指定的用戶訪問內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或選擇服務(wù)：企業(yè)本地網(wǎng)與分支機構(gòu)、商業(yè)伙伴和移動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)訪問權(quán)的常用手段，它使數(shù)據(jù)包好似來自網(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模式和跨平臺支持：能使運行在一平臺的管理模塊控制運行在另一平臺的監(jiān)視模塊。 
讓我們來看看傳統(tǒng)的防火墻工作原理及優(yōu)缺點： 
1．(傳統(tǒng)的)包過濾防火墻的工作原理 
包過濾是在IP層實現(xiàn)的，因此，它可以只用路由器完成。包過濾根據(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頭信息來判斷是否允許包通過。過濾用戶定義的內(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)用層無關(guān)，包過濾器的應(yīng)用非常廣泛，因為CPU用來處理包過濾的時間可以忽略不計。而且這種防護(hù)措施對用戶透明，合法用戶在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)時，根本感覺不到它的存在，使用起來很方便。這樣系統(tǒng)就具有很好的傳輸性能，易擴展。但是這種防火墻不太安全，因為系統(tǒng)對應(yīng)用層信息無感知——也就是說，它們不理解通信的內(nèi)容，不能在用戶級別上進(jìn)行過濾，即不能識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的IP地址設(shè)成一個合法主機的IP地址，就可以很輕易地通過包過濾器，這樣更容易被黑客攻破。 基于這種工作機制，包過濾防火墻有以下缺陷： 
通信信息：包過濾防火墻只能訪問部分?jǐn)?shù)據(jù)包的頭信息； 
通信和應(yīng)用狀態(tài)信息：包過濾防火墻是無狀態(tài)的，所以它不可能保存來自于通信和應(yīng)用的狀態(tài)信息； 
信息處理：包過濾防火墻處理信息的能力是有限的。 
比如針對微軟IIS漏洞的Unicode攻擊，因為這種攻擊是走的防火墻所允許的80端口，而包過濾的防火墻無法對數(shù)據(jù)包內(nèi)容進(jìn)行核查，因此此時防火墻等同于虛設(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，也會被攻擊者輕松拿下超級用戶的權(quán)限。 
包過濾防火墻的缺點和不足，可以在應(yīng)用層解決。下面我們來看看應(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)外部某臺主機試圖訪問受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)時，必須先在防火墻上經(jīng)過身份認(rèn)證。通過身份認(rèn)證后，防火墻運行一個專門為該網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的程序，把外部主機與內(nèi)部主機連接。在這個過程中，防火墻可以限制用戶訪問的主機、訪問時間及訪問的方式。同樣，受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部用戶訪問外部網(wǎng)時也需先登錄到防火墻上，通過驗證后，才可訪問。 
應(yīng)用網(wǎng)關(guān)代理的優(yōu)點是既可以隱藏內(nèi)部IP地址，也可以給單個用戶授權(quán)，即使攻擊者盜用了一個合法的IP地址，也通不過嚴(yán)格的身份認(rèn)證。因此應(yīng)用網(wǎng)關(guān)比報文過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，這給用戶帶來許多不便。這種代理技術(shù)需要為每個應(yīng)用寫專門的程序。 
2、回路級代理服務(wù)器 
即通常意義的代理服務(wù)器，它適用于多個協(xié)議，但不能解釋應(yīng)用協(xié)議，需要通過其他方式來獲得信息，所以，回路級代理服務(wù)器通常要求修改過的用戶程序。 
套接字服務(wù)器（Sockets Server）就是回路級代理服務(wù)器。套接字(Sockets)是一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的國際標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)客戶機需要與外部網(wǎng)交互信息時，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)過確認(rèn)后，套服務(wù)器才與外部的服務(wù)器建立連接。對用戶來說，受保護(hù)網(wǎng)與外部網(wǎng)的信息交換是透明的，感覺不到防火墻的存在，那是因為網(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，使它同時充當(dāng)服務(wù)器，對外部的請求作出回答。與應(yīng)用層代理實現(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)部用戶想對外部網(wǎng)訪問時，也需先登錄到防火墻上，再向外提出請求，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） 
如果一個大公司的兩個子公司相隔較遠(yuǎn)，通過Internet通信。這種情況下，可以采用IP Tunnels來防止Internet上的黑客截取信息，從而在Internet上形成一個虛擬的企業(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，受保護(hù)網(wǎng)用戶若要訪問Internet，必須使用一個合法的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合法IP地址集。當(dāng)內(nèi)部某一用戶要訪問Internet時，防火墻動態(tài)地從地址集中選一個未分配的地址分配給該用戶，該用戶即可使用這個合法地址進(jìn)行通信。同時，對于內(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固定的合法地址。外部網(wǎng)絡(luò)的用戶就可通過防火墻來訪問內(nèi)部的服務(wù)器。這種技術(shù)既緩解了少量的IP地址和大量的主機之間的矛盾，又對外隱藏了內(nèi)部主機的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，從外部網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的郵件，就只能送到防火墻上。這時防火墻對郵件進(jìn)行檢查，只有當(dāng)發(fā)送郵件的源主機是被允許通過的，防火墻才對郵件的目的地址進(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)容信息放入決策過程，這樣安全性有所提高。然而，它們是通過打破客戶機/服務(wù)器模式實現(xiàn)的，每一個客戶機/服務(wù)器通信需要兩個連接：一個是從客戶端到防火墻，另一個是從防火墻到服務(wù)器。另外，每一個代理需要一個不同的應(yīng)用進(jìn)程，或一個后臺運行的服務(wù)程序，這樣如果有一個新的應(yīng)用就必須添加對此應(yīng)用的服務(wù)程序，否則不能使用該種服務(wù)，可伸縮性差。 基于這種工作機制，應(yīng)用網(wǎng)關(guān)防火墻有以下缺陷：  
連接限制：每一個服務(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：實現(xiàn)應(yīng)用網(wǎng)關(guān)防火墻犧牲了一些系統(tǒng)性能。