防火墙在网络中的功能和作用防火墙技术

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防火墙在网络中的功能和作用防火墙技术

篇1:防火墙在网络中的功能和作用防火墙技术

随着计算机网络技术的突飞猛进,网络安全的问题已经日益突出地摆在各类用户的面前,仅从笔者掌握的资料表明,目前在互联网上大约有将近20%以上的用户曾经遭受过 的困扰。尽管 如此猖獗,但网络安全问题至今仍没有能够引起足够的重视,更多的用户认为网络安全问题离自己尚远,这一点从大约有40%以上的用户特别是企业级用户没有安装防火墙(firewall)便可以窥见一斑,而所有的问题都在向大家证明一个事实,大多数的 入侵事件都是由于未能正确安装防火墙而引发的。

防火墙的概念及作用

防火墙的本义原是指古代人们房屋之间修建的那道墙,这道墙可以防止火灾发生的时候蔓延到别的房屋。而这里所说的防火墙当然不是指物理上的防火墙,而是指隔离在本地网络与外界网络之间的一道防御系统,是这一类防范措施的总称。应该说,在互联网上防火墙是一种非常有效的网络安全模型,通过它可以隔离风险区域(即internet或有一定风险的网络)与安全区域(局域网)的连接,同时不会妨碍人们对风险区域的访问。防火墙可以监控进出网络的通信量,从而完成看似不可能的任务;仅让安全、核准了的信息进入,同时又抵制对企业构成威胁的数据。随着安全性问题上的失误和缺陷越来越普遍,对网络的入侵不仅来自高超的攻击手段,也有可能来自配置上的低级错误或不合适的口令选择。因此,防火墙的作用是防止不希望的、未授权的通信进出被保护的网络,迫使单位强化自己的网络安全政策。一般的防火墙都可以达到以下目的:一是可以限制他人进入内部网络,过滤掉不安全服务和非法用户;二是防止入侵者接近你的防御设施;三是限定用户访问特殊站点;四是为监视internet安全提供方便。由于防火墙假设了网络边界和服务,因此更适合于相对独立的网络,例如intranet等种类相对集中的网络。防火墙正在成为控制对网络系统访问的非常流行的方法。事实上,在internet上的web网站中,超过三分之一的web网站都是由某种形式的防火墙加以保护,这是对 防范最严,安全性较强的一种方式,任何关键性的服务器,都建议放在防火墙之后。

防火墙的架构与工作方式

防火墙可以使用户的网络划规划更加清晰明了,全面防止跨越权限的数据访问(因为有些人登录后的第一件事就是试图超越权限限制)。如果没有防火墙的话,你可能会接到许许多多类似的报告,比如单位内部的财政报告刚刚被数万个email邮件炸烂,或者用户的个人主页被人恶意连接向了playboy,而报告链接上却指定了另一家 ......一套完整的防火墙系统通常是由屏蔽路由器和代理服务器组成。屏蔽路由器是一个多端口的ip路由器,它通过对每一个到来的ip包依据组规则进行检查来判断是否对之进行转发。屏蔽路由器从包头取得信息,例如协议号、收发报文的ip地址和端口号、连接标志以至另外一些ip选项,对ip包进行过滤。代理服务器是防火墙中的一个服务器进程,它能够代替网络用户完成特定的tcp/tp功能。一个代理服务器本质上是一个应用层的网关,一个为特定网络应用而连接两个网络的网关。用户就一项tcp/tp应用,比如telnet或者ftp,同代理服务器打交道,代理服务器要求用户提供其要访问的远程主机名。当用户答复并提供了正确的用户身份及认证信息后,代理服务器连通远程主机,为两个通信点充当中继。整个过程可以对胜户完全透明。用户提供的用户身份及认证信息可用于用户级的认证。最简单的情况是:它只由用户标识和口令构成。但是,如果防火墙是通过internet可访问的,应推荐用户使用更强的认证机制,例如一次性口令或回应式系统等。

屏蔽路由器的最大优点就是架构简单且硬件成本较低,而缺点则是建立包过滤规则比较困难,加之屏蔽路由器的管理成本及用户级身份认证的缺乏等。好在路由器生产商们已经认识到并开始着手解决这些问题,他们正在开发编辑包过滤规则的图形用户界面,制订标准的用户级身份认证协议,以提供远程身份认证拨入用户服务

代理服务器的优点在于用户级的身份认证、日志记录和帐号管理。其缺点关系到这样一个事实;要想提供全面的安全保证,就要对每一项服务都建立对应的应用层网关。这个事实严重地限制了新应用的采纲。

屏蔽路由器和代理服务器通常组合在一起构成混合系统,其中屏蔽路由器主要用来防止ip欺骗攻击。目前采用最广泛的配置是dualhomed防火墙、被屏蔽主机型防火墙以及被屏蔽子网型防火墙。

通常架设防火墙需要数千甚至上万美元的投入,而且防火墙需要运行于一 立的计算机上,因此只用一台计算机连入互联网的用户是不

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篇2:网络防火墙技术论文

[论文关键词]

防火墙 网络安全

[论文摘要]

在当今的计算机世界,因特网无孔不入。为应付“不健全”的因特网,人们创建了几种安全机制,例如访问控制、认证表,以及最重要的方法之一:防火墙。

随着网络技术的发展,因特网已经走进千家万户,网络的安全成为人们最为关注的问题。目前,保护内部网免遭外部入侵比较有效的方法为防火墙技术。

一、防火墙的基本概念

防火墙是一个系统或一组系统,在内部网与因特网间执行一定的安全策略,它实际上是一种隔离技术。

一个有效的防火墙应该能够确保所有从因特网流入或流向因特网的信息都将经过防火墙,所有流经防火墙的信息都应接受检查。通过防火墙可以定义一个关键点以防止外来入侵;监控网络的安全并在异常情况下给出报警提示,尤其对于重大的信息量通过时除进行检查外,还应做日志登记;提供网络地址转换功能,有助于缓解IP地址资源紧张的问题,同时,可以避免当一个内部网更换ISP时需重新编号的麻烦;防火墙是为客户提供服务的理想位置,即在其上可以配置相应的WWW和FTP服务等。

二、防火墙的技术分类

现有的防火墙主要有:包过滤型、代理服务器型、复合型以及其他类型(双宿主主机、主机过滤以及加密路由器)防火墙。

包过滤(Packet Fliter)通常安装在路由器上,而且大多数商用路由器都提供了包过滤的功能。包过滤规则以IP包信息为基础,对IP源地址、目标地址、协议类型、端口号等进行筛选。包过滤在网络层进行。

代理服务器型(Proxy Service)防火墙通常由两部分构成,服务器端程序和客户端程序。客户端程序与中间节点连接,中间节点再与提供服务的服务器实际连接。

复合型(Hybfid)防火墙将包过滤和代理服务两种方法结合起来,形成新的防火墙,由堡垒主机提供代理服务。

各类防火墙路由器和各种主机按其配置和功能可组成各种类型的防火墙,主要有:双宿主主机防火墙,它是由堡垒主机充当网关,并在其上运行防火墙软件,内外网之间的通信必须经过堡垒主机;主机过滤防火墙是指一个包过滤路由器与外部网相连,同时,一个堡垒主机安装在内部网上,使堡垒主机成为外部网所能到达的惟一节点,从而确保内部网不受外部非授权用户的攻击;加密路由器对通过路由器的信息流进行加密和压缩,然后通过外部网络传输到目的端进行解压缩和解密。

三、防火墙的基本功能

典型的防火墙应包含如下模块中的一个或多个:包过滤路由器、应用层网关以及链路层网关。

(一)包过滤路由器

包过滤路由器将对每一个接收到的包进行允许/拒绝的决定。具体地,它对每一个数据报的包头,按照包过滤规则进行判定,与规则相匹配的包依据路由表信息继续转发,否则,则丢弃之。

与服务相关的过滤,是指基于特定的服务进行包过滤,由于绝大多数服务的监听都驻留在特定TCP/UDP端口,因此,阻塞所有进入特定服务的连接,路由器只需将所有包含特定 TCP/UDP目标端口的包丢弃即可。

独立于服务的过滤,有些类型的攻击是与服务无关的,比如:带有欺骗性的源IP地址攻击、源路由攻击、细小碎片攻击等。由此可见此类网上攻击仅仅借助包头信息是难以识别的,此时,需要路由器在原过滤规则的基础附上另外的条件,这些条件的判别信息可以通过检查路由表、指定IP选择、检查指定帧偏移量等获得。

(二)应用层网关

应用层网关允许网络管理员实施一个较包过滤路由器更为严格的安全策略,为每一个期望的应用服务在其网关上安装专用的代码,同时,代理代码也可以配置成支持一个应用服务的某些特定的特性。对应用服务的访问都是通过访问相应的代理服务实现的,而不允许用户直接登录到应用层网关。

应用层网关安全性的提高是以购买相关硬件平台的费用为代价,网关的配置将降低对用户的服务水平,但增加了安全配置上的灵活性。

(三)链路层网关

链路层网关是可由应用层网关实现的特殊功能。它仅仅替代TCP连接而无需执行任何附加的包处理和过滤。

四、防火墙的安全构建

在进行防火墙设计构建中,网络管理员应考虑防火墙的基本准则;整个企业网的安全策略;以及防火墙的财务费用预算等。

(一)基本准则

可以采取如下两种理念中的一种来定义防火墙应遵循的准则:第一,未经说明许可的就是拒绝。防火墙阻塞所有流经的信息,每一个服务请求或应用的实现都基于逐项审查的.基础上。这是一个值得推荐的方法,它将创建一个非常安全的环境。当然,该理念的不足在于过于强调安全而减弱了可用性,限制了用户可以申请的服务的数量。第二,未说明拒绝的均为许可的。约定防火墙总是传递所有的信息,此方式认定每一个潜在的危害总是可以基于逐项审查而被杜绝。当然,该理念的不足在于它将可用性置于比安全更为重要的地位,增加了保证企业网安全性的难度。

(二)安全策略

在一个企业网中,防火墙应该是全局安全策略的一部分,构建防火墙时首先要考虑其保护的范围。企业网的安全策略应该在细致的安全分析、全面的风险假设以及商务需求分析基础上来制定。

(三)构建费用

简单的包过滤防火墙所需费用最少,实际上任何企业网与因特网的连接都需要一个路由器,而包过滤是标准路由器的一个基本特性。对于一台商用防火墙随着其复杂性和被保护系统数目的增加,其费用也随之增加。

至于采用自行构造防火墙方式,虽然费用低一些,但仍需要时间和经费开发、配置防火墙系统,需要不断地为管理、总体维护、软件更新、安全修补以及一些附带的操作提供支持。

五、防火墙的局限性

尽管利用防火墙可以保护内部网免受外部黑客的攻击,但其只能提高网络的安全性,不可能保证网络的绝对安全。事实上仍然存在着一些防火墙不能防范的安全威胁,如防火墙不能防范不经过防火墙的攻击。例如,如果允许从受保护的网络内部向外拨号,一些用户就可能形成与Internet的直接连接。另外,防火墙很难防范来自于网络内部的攻击以及病毒的威胁。所以在一个实际的网络运行环境中,仅仅依靠防火墙来保证网络的安全显然是不够,此时,应根据实际需求采取其他相应的安全策略。

篇3:防火墙技术

一、防火墙原理

防火墙(FireWall)成为近年来新兴的保护计算机网络安全技术性措施,它是一种隔离控制技术,在某个机构的网络和不安全的网络(如Internet)之间设置屏障,阻止对信息资源的非法访问,也可以使用防火墙阻止重要信息从企业的网络上被非法输出。

作为Internet网的安全性保护软件,FireWall已经得到广泛的应用。通常企业为了维护内部的信息系统安全,在企业网和Internet间设立FireWall软件。企业信息系统对于来自Internet的访问,采取有选择的接收方式。它可以允许或禁止一类具体的IP地址访问,也可以接收或拒绝TCP/IP上的某一类具体的应用。如果在某一台IP主机上有需要禁止的信息或危险的用户,则可以通过设置使用FireWall过滤掉从该主机发出的包。如果一个企业只是使用Internet的电子邮件和WWW服务器向外部提供信息,那么就可以在FireWall上设置使得只有这两类应用的数据包可以通过。这对于路由器来说,就要不仅分析IP层的信息,而且还要进一步了解TCP传输层甚至应用层的信息以进行取舍。FireWall一般安装在路由器上以保护一个子网,也可以安装在一台主机上,保护这台主机不受侵犯。

二、防火墙的种类

从实现原理上分,防火墙的技术包括四大类:网络级防火墙(也叫包过滤型防火墙)、应用级网关、电路级网关和规则检查防火墙。它们之间各有所长,具体使用哪一种或是否混合使用,要看具体需要。

1 网络级防火墙:

一般是基于源地址和目的地址、应用、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。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。

2 应用级网关:

应用级网关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。它针对特别的网络应用服务协议即数据过滤协议,并且能够对数据包分析并形成相关的报告。应用网关对某些易于登录和控制所有输出输入的通信的环境给予严格的控制,以防有价值的程序和数据被窃取。 在实际工作中,应用网关一般由专用工作站系统来完成。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,

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。

电路级网关还提供一个重要的安全功能:代理服务器(Proxy Server)。代理服务器是设置在Internet防火墙网关的专用应用级代码。这种代理服务准许网管员允许或拒绝特定的应用程序或一个应用的特定功能。包过滤技术和应用网关是通过特定的逻辑判断来决定是否允许特定的数据包通过,一旦判断条件满足,防火墙内部网络的结构和运行状态便“暴露”在外来用户面前,这就引入了代理服务的概念,即防火墙内外计算机系统应用层的“链接”由两个终止于代理服务的“链接”来实现,这就成功地实现了防火墙内外计算机系统的隔离。同时,代理服务还可用于实施较强的数据流监控、过滤、记录和报告等功能。代理服务技术主要通过专用计算机硬件(如工作站)来承担。

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企业网络的安全规则。

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/服务器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。

三、使用防火墙

在具体应用防火墙技术时,还要考虑到两个方面:

1、防火墙是不能防病毒的,尽管有不少的防火墙产品声称其具有这个功能。

2、防火墙技术的另外一个弱点在于数据在防火墙之间的更新是一个难题,如果延迟太大将无法支持实时服务请求。并且,防火墙采用滤波技术,滤波通常使网络的性能降低50%以上,如果为了改善网络性能而购置高速路由器,又会大大提高经济预算。

总之,防火墙是企业网安全问题的流行方案,即把公共数据和服务置于防火墙外,使其对防火墙内部资源的访问受到限制。作为一种网络安全技术,防火墙具有简单实用的特点,并且透明度高,可以在不修改原有网络应用系统的情况下达到一定的安全要求。

篇4:浅谈防火墙在网络安全中的重要功能和作用

浅谈防火墙在网络安全中的重要功能和作用?防火墙的定义

随着计算机网络技术的突飞猛进,网络安全的问题已经日益突出地摆在各类用户的面前,仅从笔者掌握的资料表明,目前在互联网上大约有将近20%以上的用户曾经遭受过 的困扰。尽管 如此猖獗,但网络安全问题至今仍没有能够引起足够的重视,更多的用户认为网络安全问题离自己尚远,这一点从大约有40%以上的用户特别是企业级用户没有安装防火墙(Firewall)便可以窥见一斑,而所有的问题都在向大家证明一个事实,大多数的 入侵事件都是由于未能正确安装防火墙而引发的。

防火墙的概念及作用

防火墙的本义原是指古代人们房屋之间修建的那道墙,这道墙可以防止火灾发生的时候蔓延到别的房屋。而这里所说的防火墙当然不是指物理上的防火墙,而是指隔离在本地网络与外界网络之间的一道防御系统,是这一类防范措施的总称。应该说,在互联网上防火墙是一种非常有效的网络安全模型,通过它可以隔离风险区域(即Internet或有一定风险的网络)与安全区域(局域网)的连接,同时不会妨碍人们对风险区域的访问。防火墙可以监控进出网络的通信量,从而完成看似不可能的任务;仅让安全、核准了的信息进入,同时又抵制对企业构成威胁的数据。随着安全性问题上的失误和缺陷越来越普遍,对网络的入侵不仅来自高超的攻击手段,也有可能来自配置上的低级错误或不合适的口令选择。因此,防火墙的作用是防止不希望的、未授权的通信进出被保护的网络,迫使单位强化自己的网络安全政策。一般的防火墙都可以达到以下目的:一是可以限制他人进入内部网络,过滤掉不安全服务和非法用户;二是防止入侵者接近你的防御设施;三是限定用户访问特殊站点;四是为监视Internet安全提供方便。由于防火墙假设了网络边界和服务,因此更适合于相对独立的网络,例如Intranet等种类相对集中的网络。防火墙正在成为控制对网络系统访问的非常流行的方法。事实上,在Internet上的Web网站中,超过三分之一的Web网站都是由某种形式的防火墙加以保护,这是对 防范最严,安全性较强的一种方式,任何关键性的服务器,都建议放在防火墙之后。

防火墙的架构与工作方式

防火墙可以使用户的网络划规划更加清晰明了,全面防止跨越权限的数据访问(因为有些人登录后的第一件事就是试图超越权限限制)。如果没有防火墙的话,你可能会接到许许多多类似的报告,比如单位内部的财政报告刚刚被数万个Email邮件炸烂,或者用户的个人主页被人恶意连接向了Playboy,而报告链接上却指定了另一家 ......一套完整的防火墙系统通常是由屏蔽路由器和代理服务器组成。屏蔽路由器是一个多端口的IP路由器,它通过对每一个到来的IP包依据组规则进行检查来判断是否对之进行转发。屏蔽路由器从包头取得信息,例如协议号、收发报文的IP地址和端口号、连接标志以至另外一些IP选项,对IP包进行过滤,

代理服务器是防火墙中的一个服务器进程,它能够代替网络用户完成特定的TCP/TP功能。一个代理服务器本质上是一个应用层的网关,一个为特定网络应用而连接两个网络的网关。用户就一项TCP/TP应用,比如Telnet或者FTP,同代理服务器打交道,代理服务器要求用户提供其要访问的远程主机名。当用户答复并提供了正确的用户身份及认证信息后,代理服务器连通远程主机,为两个通信点充当中继。整个过程可以对胜户完全透明。用户提供的用户身份及认证信息可用于用户级的认证。最简单的情况是:它只由用户标识和口令构成。但是,如果防火墙是通过Internet可访问的,应推荐用户使用更强的认证机制,例如一次性口令或回应式系统等。

屏蔽路由器的最大优点就是架构简单且硬件成本较低,而缺点则是建立包过滤规则比较困难,加之屏蔽路由器的管理成本及用户级身份认证的缺乏等。好在路由器生产商们已经认识到并开始着手解决这些问题,他们正在开发编辑包过滤规则的图形用户界面,制订标准的用户级身份认证协议,以提供远程身份认证拨入用户服务代理服务器的优点在于用户级的身份认证、日志记录和帐号管理。其缺点关系到这样一个事实;要想提供全面的安全保证,就要对每一项服务都建立对应的应用层网关。这个事实严重地限制了新应用的采纲。??

屏蔽路由器和代理服务器通常组合在一起构成混合系统,其中屏蔽路由器主要用来防止IP欺骗攻击。目前采用最广泛的配置是Dualhomed防火墙、被屏蔽主机型防火墙以及被屏蔽子网型防火墙。??

通常架设防火墙需要数千甚至上万美元的投入,而且防火墙需要运行于一 立的计算机上,因此只用一台计算机连入互联网的用户是不必要架设防火墙的,况且这样做即使从成本方面讲也太不划算。目前观之,防火墙的重点还是用来保护由许多台计算机组成的大型网络,这也是 高手们真正感兴趣的地方。防火墙可以是非常简单的过滤器,也可能是精心配置的网关,但它们的原理是一样,都是监测并过滤所有通向外部网和从外部网传来的信息,防火墙保护着内部敏感的数据不被偷窃和破坏,并记下来通讯发生的时间和操作等等,新一代的防火墙甚至可以阻止内部人员故意将敏感数据传输到外界。当用户将单位内部的局部网连入互联网时,大家肯定不愿意让全世界的人随意翻阅你单位内部人员的工资单、各种文件资料或者是数据库,但即使在单位内部也存在数据攻击的可能性。例如一些心怀叵测的电脑高手可能会修改工资表和财务报告。而通过设置防火墙后,管理员就可以限定单位内部员工使用Email、浏览WWW以及文件传输,但不允许外界任意访问单位内部的计算机,同时管理员也可以禁止单位中不同部门之间互相访问。将局部网络放置防火墙之后可以阻止来自外界的攻击。而防火墙通常是运行在一台单独的计算机之上的一个特别的软件,它可以识别并屏蔽非法的请求。例如一台WWW代理服务器,所有的请求都间接地由代理服务器处理,这台服务器不同于普通的代理服务器,它不会直接地处理请求,它会验证请求发出者的身份、请求的目的地和请求内容。如果一切符合要求的话,这个请求会被批准送到真正的WWW服务器上。当真正的WWW服务器处理完这个请求后并不会直接把结果发送给请求者,它会把结果送到代理服务器,代理服务器会按照事先的规定检查这个结果是否违反了安全规定,当这一切都通过后,返回结果才会真正地送到请求者的手里。

篇5:防火墙在网络安全中的重要功能和作用

防火墙的定义

随着计算机网络技术的突飞猛进,网络安全的问题已经日益突出地摆在各类用户的面前,仅从笔者掌握的资料表明,目前在互联网上大约有将近0%以上的用户曾经遭受过 的困扰。尽管 如此猖獗,但网络安全问题至今仍没有能够引起足够的重视,更多的用户认为网络安全问题离自己尚远,这一点从大约有0%以上的用户特别是企业级用户没有安装防火墙(Firewall)便可以窥见一斑,而所有的问题都在向大家证明一个事实,大多数的 入侵事件都是由于未能正确安装防火墙而引发的。

防火墙的概念及作用

防火墙的本义原是指古代人们房屋之间修建的那道墙,这道墙可以防止火灾发生的时候蔓延到别的房屋。而这里所说的防火墙当然不是指物理上的防火墙,而是指隔离在本地网络与外界网络之间的一道防御系统,是这一类防范措施的总称。应该说,在互联网上防火墙是一种非常有效的网络安全模型,通过它可以隔离风险区域(即Internet或有一定风险的网络)与安全区域(局域网)的连接,同时不会妨碍人们对风险区域的访问。防火墙可以监控进出网络的通信量,从而完成看似不可能的任务;仅让安全、核准了的信息进入,同时又抵制对企业构成威胁的数据。随着安全性问题上的失误和缺陷越来越普遍,对网络的入侵不仅来自高超的攻击手段,也有可能来自配置上的低级错误或不合适的口令选择。因此,防火墙的作用是防止不希望的、未授权的通信进出被保护的网络,迫使单位强化自己的网络安全政策。一般的防火墙都可以达到以下目的:一是可以限制他人进入内部网络,过滤掉不安全服务和非法用户;二是防止入侵者接近你的防御设施;三是限定用户访问特殊站点;四是为监视Internet安全提供方便。由于防火墙假设了网络边界和服务,因此更适合于相对独立的网络,例如Intranet等种类相对集中的网络。防火墙正在成为控制对网络系统访问的非常流行的方法。事实上,在Internet上的Web网站中,超过三分之一的Web网站都是由某种形式的防火墙加以保护,这是对 防范最严,安全性较强的一种方式,任何关键性的服务器,都建议放在防火墙之后。

防火墙的架构与工作方式

防火墙可以使用户的网络划规划更加清晰明了,全面防止跨越权限的数据访问(因为有些人登录后的第一件事就是试图超越权限限制)。如果没有防火墙的话,你可能会接到许许多多类似的报告,比如单位内部的财政报告刚刚被数万个Email邮件炸烂,或者用户的个人主页被人恶意连接向了Playboy,而报告链接上却指定了另一家 ......一套完整的防火墙系统通常是由屏蔽路由器和代理服务器组成。屏蔽路由器是一个多端口的IP路由器,它通过对每一个到来的IP包依据组规则进行检查来判断是否对之进行转发。屏蔽路由器从包头取得信息,例如协议号、收发报文的IP地址和端口号、连接标志以至另外一些IP选项,对IP包进行过滤。代理服务器是防火墙中的一个服务器进程,它能够代替网络用户完成特定的TCP/TP功能。一个代理服务器本质上是一个应用层的网关,一个为特定网络应用而连接两个网络的网关。用户就一项TCP/TP应用,比如Telnet或者FTP,同代理服务器打交道,代理服务器要求用户提供其要访问的远程主机名。当用户答复并提供了正确的用户身份及认证信息后,代理服务器连通远程主机,为两个通信点充当中继。整个过程可以对胜户完全透明。用户提供的用户身份及认证信息可用于用户级的认证。最简单的情况是:它只由用户标识和口令构成。但是,如果防火墙是通过Internet可访问的,应推荐用户使用更强的认证机制,例如一次性口令或回应式系统等。

屏蔽路由器的最大优点就是架构简单且硬件成本较低,而缺点则是建立包过滤规则比较困难,加之屏蔽路由器的管理成本及用户级身份认证的缺乏等。好在路由器生产商们已经认识到并开始着手解决这些问题,他们正在开发编辑包过滤规则的图形用户界面,制订标准的用户级身份认证协议,以提供远程身份认证拨入用户服务代理服务器的优点在于用户级的身份认证、日志记录和帐号管理。其缺点关系到这样一个事实;要想提供全面的安全保证,就要对每一项服务都建立对应的应用层网关。这个事实严重地限制了新应用的采纲。??

屏蔽路由器和代理服务器通常组合在一起构成混合系统,其中屏蔽路由器主要用来防止IP欺骗攻击。目前采用最广泛的配置是Dualhomed防火墙、被屏蔽主机型防火墙以及被屏蔽子网型防火墙。??

通常架设防火墙需要数千甚至上万美元的投入,而且防火墙需要运行于一 立的计算机上,因此只用一台计算机连入互联网的用户是不必要架设防火墙的,况且这样做即使从成本方面讲也太不划算。目前观之,防火墙的重点还是用来保护由许多台计算机组成的大型网络,这也是 高手们真正感兴趣的地方。防火墙可以是非常简单的过滤器,也可能是精心配置的网关,但它们的原理是一样,都是监测并过滤所有通向外部网和从外部网传来的信息,防火墙保护着内部敏感的数据不被偷窃和破坏,并记下来通讯发生的时间和操作等等,新一代的防火墙甚至可以阻止内部人员故意将敏感数据传输到外界。当用户将单位内部的局部网连入互联网时,大家肯定不愿意让全世界的人随意翻阅你单位内部人员的工资单、各种文件资料或者是数据库,但即使在单位内部也存在数据攻击的可能性。例如一些心怀叵测的电脑高手可能会修改工资表和财务报告。而通过设置防火墙后,管理员就可以限定单位内部员工使用Email、浏览WWW以及文件传输,但不允许外界任意访问单位内部的计算机,同时管理员也可以禁止单位中不同部门之间互相访问。将局部网络放置防火墙之后可以阻止来自外界的攻击。而防火墙通常是运行在一台单独的计算机之上的一个特别的软件,它可以识别并屏蔽非法的请求。例如一台WWW代理服务器,所有的请求都间接地由代理服务器处理,这台服务器不同于普通的代理服务器,它不会直接地处理请求,它会验证请求发出者的身份、请求的目的地和请求内容。如果一切符合要求的话,这个请求会被批准送到真正的WWW服务器上。当真正的WWW服务器处理完这个请求后并不会直接把结果发送给请求者,它会把结果送到代理服务器,代理服务器会按照事先的规定检查这个结果是否违反了安全规定,当这一切都通过后,返回结果才会真正地送到请求者的手里。

?防火墙的体系结构

防火墙的体系结构

、屏蔽路由器(ScreeningRouter)??

屏蔽路由器可以由厂家专门生产的路由器实现,也可以用主机来实现。屏蔽路由器作为内外连接的惟一通道,要求所有的报文都必须在此通过检查。路由器上可以安装基于IP层的报文过滤软件,实现报文过滤功能。许多路由器本身带有报文过滤配置选项,但一般比较简单。单纯由屏蔽路由器构成的防火墙的危险包括路由器本身及路由器允许访问的主机。屏蔽路由器的缺点是一旦被攻隐后很难发现,而且不能识别不同的用户。??

、双穴主机网关(DualHomedGateway)??

双穴主机网关是用一台装有两块网卡的堡垒主机的做防火墙。两块网卡各自与受保护网和外部网相连。堡垒主机上运行着防火墙软件,可以转发应用程序,提供服务等。与屏蔽路由器相比,双穴主机网关堡垒主机的系统软件可用于维护护系统日志、硬件拷贝日志或远程日志。但弱点也比较突出,一旦 侵入堡垒主机并使其只具有路由功能,任何网上用户均可以随便访问内部网。

、被屏蔽主机网关(ScreenedGatewy)

屏蔽主机网关易于实现也最为安全。一个堡垒主机安装在内部网络上,通常在路由器上设立过滤规则,并使这个堡垒主机成为从外部网络惟一可直接到达的主机,这确保了内部网络不受未被授权的外部用户的攻击。如果受保护网是一个虚拟扩展的本地网,即没有子网和路由器,那么内部网的变化不影响堡垒主机和屏蔽路由器的配置。危险带限制在堡垒主机和屏蔽路由器。网关的基本控制策略由安装在上面的软件决定。如果攻击者没法登录到它上面,内网中的其余主机就会受到很大威胁。这与双穴主机网关受攻击时的情形差不多。

、被屏蔽子网(ScreenedSuet)

被屏蔽子网就是在内部网络和外部网络之间建立一个被隔离的子网,用两台分组过滤路由器将这一子网分别与内部网络和外部网络分开。在很多实现中,两个分组过滤路由器放在子网的两端,在子网内构成一个D,内部网络和外部网络均可访问被屏蔽子网,但禁止它们穿过被屏蔽子网通信。有的屏蔽子网中还设有一堡垒主机作为惟一可访问点,支持终端交互或作为应用网关代理。这种配置的危险仅包括堡垒主机、子网主机及所有连接内网、外网和屏蔽子网的路由器。如果攻击者试图完全破坏防火墙,他必须重新配置连接三个网的路由器,既不切断连接又不要把自己锁在外面,同时又不使自己被发现,这样也还是可能的。但若禁止网络访问路由器或只允许内网中的某些主机访问它,则攻击会变得很困难。在这种情况下,攻击者得先侵入堡垒主机,然后进入内网主机,再返回来破坏屏蔽路由器,并且整个过程中不能引发警报。

防火墙的基本类型

如今市场上的防火墙林林总总,形式多样。有以软件形式运行在普通计算机之上的,也有以固件形式设计在路由器之中的。总的来说可以分为三种:包过滤防火墙、代理服务器和状态监视器。

包过滤防火墙(IPFiltingFirewall):

包过滤(PacketFilter)是在网络层中对数据包实施有选择的通过,依据系统事先设定好的过滤逻辑,检查数据据流中的每个数据包,根据数据包的源地址、目标地址、以及包所使用端口确定是否允许该类数据包通过。在互联网这样的信息包交换网络上,所有往来的信息都被分割成许许多多一定长度的信息包,包中包括发送者的IP地址和接收者的IP地址。当这些包被送上互联网时,路由器会读取接收者的IP并选择一条物理上的线路发送出去,信息包可能以不同的路线抵达目的地,当所有的包抵达后会在目的地重新组装还原。包过滤式的防火墙会检查所有通过信息包里的IP地址,并按照系统管理员所给定的过滤规则过滤信息包,

如果防火墙设定某一IP为危险的话,从这个地址而来的所有信息都会被防火墙屏蔽掉。这种防火墙的用法很多,比如国家有关部门可以通过包过滤防火墙来禁止国内用户去访问那些违反我国有关规定或者“有问题”的国外站点,例如http://www.playboy.com.com等等。包过滤路由器的最大的优点就是它对于用户来说是透明的,也就是说不需要用户名和密码来登录。这种防火墙速度快而且易于维护,通常做为第一道防线。包过滤路由器的弊端也是很明显的,通常它没有用户的使用记录,这样我们就不能从访问记录中发现 的攻击记录。而攻击一个单纯的包过滤式的防炎墙对 来说是比较容易的,他们在这一方面已经积了大量的经验。“信息包冲击”是 比较常用的一种攻击手段, 们对包过滤式防火墙发出一系列信息包,不过这些包中的IP地址已经被替换掉了(FakeIP),取而代之的是一串顺序的IP地址。一旦有一个包通过了防火墙, 便可以用这个IP地十来伪装他们发出的信息。在另一些情况下 们使用一种他们自己编制的路由器攻击程序,这种程序使用路由器协议RoutingInformatio等等。包过滤路由器的最大的优点就是它对于用户来说是透明的,也就是说不需要用户名和密码来登录。这种防火墙速度快而且易于维护,通常做为第一道防线。包过滤路由器的弊端也是很明显的,通常它没有用户的使用记录,这样我们就不能从访问记录中发现 的攻击记录。而攻击一个单纯的包过滤式的防炎墙对 来说是比较容易的,他们在这一方面已经积了大量的经验。”信息包冲击“是 比较常用的一种攻击手段, 们对包过滤式防火墙发出一系列信息包,不过这些包中的IP地址已经被替换掉了(FakeIP),取而代之的是一串顺序的IP地址。一旦有一个包通过了防火墙, 便可以用这个IP地十来伪装他们发出的信息。在另一些情况下 们使用一种他们自己编制的路由器攻击程序,这种程序使用路由器协议(RoutingInformatiorotcol)来发送伪造的路由信息,这样所有的包都会被重新路由到一个入侵者所指定的特别地址。对付这种路由器的另一种技术被称之为”同步淹没“,这实际上是一种网络炸弹。攻击者向被攻击的计算机发出许许多多个虚假的”同步请求“信号包,当服务器响应了这种信号包后会等待请求发出者的回答,而攻击者不做任何的响应。如果服务器在5秒钟里没有收到反应信号的话就会取消掉这次请求。但是当服务器在处理成知上万个虚假请求时,它便没有时间来处理正常的用户请求,处于这种攻击下的服务器和死锁没什么两样。此种防火墙的缺点是很明显的,通常它没有用户的使用记录,这样我们就不能从访问记录中发现 的攻击记录。此外,配置繁琐也是包过滤防火墙的一个缺点。它阻挡别人进入内部网络,但也不告诉你何人进入你的系统,或者何人从内部进入网际网路。它可以阻止外部对私有网络的访问,却不能记录内部的访问。包过滤另一个关键的弱点就是不能在用户级别上进行过滤,即不能鉴别不同的用户和防止IP地址盗用。包过滤型防火墙是某种意义上的绝对安全的系统。

代理服务器(ProxyServer):

代理服务器通常也称作应用级防火墙。包过滤防火墙可以按照IP地址来禁止未授权者的访问。但是它不适合单位用来控制内部人员访问外界的网络,对于这样的企业来说应用级防火墙是更好的选择。所谓代理服务,即防火墙内外的计算机系统应用层的链接是在两个终止于代理服务的链接来实现的,这样便成功地实现了防火墙内外计算机系统的隔离。代理服务是设置在Internet防火墙网关上的应用,是在网管员允许下或拒绝的特定的应用程度或者特定服务,同时,还可应用于实施较强的数据流监控、过滤、记录和报告等功能。一般情况下可应用于特定的互联网服务,如超文本传输(HTTP)、远程文件传输(FTP)等。代理服务器通常拥有高速缓存,缓存中存有用户经常访问站点的内容,在下一个用户要访问同样的站点时,服务器就用不着重复地去抓同样的内容,既节约了时间也节约了网络资源。??

下面笔者向网友们简单介绍几种代理服务器的设计实现方式:

、应用代理服务器(AlicationGatewayProxy)??

应用代理服务器可以在网络应用层提供授权检查及代理服务。当外部某台主机试图访问(如Telnet)受保护网时,它必须先在防火墙上经过身份认证。通过身份认证后,防火墙运行一个专门为Telnet设计的程序,把外部主机与内部主机连接。在这个过程中,防火墙可以限制用户访问的主机、访问的时间及访问的方式。同样,受保护网络内部用户访问外部网时也需先登录到防火墙上,通过验证后才可使用Telnet或FTP等有效命令。应用网关代理的优点是既可以隐藏内部IP地址,也可以给单个用户授权,即使攻击者盗用了一个合法的IP地址。他也通不过严格的身份认证。因特网关比报文过滤具有更高的安全性。但是这种认证使得应用网关不透明,用户每次连接都要受到”盘问“,这给用户带来许多不便。而且这种代理技术需要为每个应用网关写专门的程序。??

、回路级代理服务器??

回路级代理服务器也称一般代理服务器,它适用于多个协议,但无法解释应用协议,需要通过其他方式来获得信息。所以,回路级代理服务器通常要求修改过的用户程序。其中,套接字服务器(Socketerver)就是回路级代理服务器。套接字(Sockets)是一种网络应用层的国际标准。当受保护网络客户机需要与外部网交互信息时,在防火墙上的套接字服务器检查客户的UserID、IP源地址和IP目的地址,经过确认后,套服务器才与外部的段服务器建立连接。对用户来说,受保护网与外部网的信息交换是透明的,感觉不到防火墙的存在,那是因为因特网络用户不需要登录到防火墙上。但是客户端的应用软件必须支持”SocketsifideAPI“受保护网络用户访问公共网所使用的IP地址也都是防火墙的IP地址。??

、代管服务器??

代管服务器技术换言之就是把不安全的服务,诸如FTP、Telnet等放到防火墙上,使它同时充当服务器,对外部的请求作出回答。与应用层代理实现相比,代管服务器技术不必为每种服务专门写程序。而且,受保护网内部用户想对外部网访问时,也需先登录到防火墙上,再向外提出请求,这样从外部网向内就只能看到防火墙,从而隐藏了内部地址,提高了安全性。??

、IP通道(IPTuels)??

如果某公司下属的两个子公司相隔较远,通过Internet进行通信时,可以采用IPTuels来防止Internet上的 截取信息,从而在Internet上形成一个虚构的企业网。

5、网地址转换器(NetworkAddreTralate)

当受保护网连到Internet上时,受保护网用户若要访问Internet,必须使用一个合法的IP地址。但由于合法InternetIP地址有限,而且受保护网络往往有自己的一套IP地址规划。网络地址转换器就是在防火墙上装一个合法IP地址集。当内部某一用户要访问Internet时,防火墙态地从地址集中选一个未分配的地址分配给该用户,该用户即可使用这个合法地址进行通信。同时,对于内部的某些服务器如Web服务器,网络地址转换器允许为其分配一个固定的合法地址。外部网络的用户就可通过防火墙来访问内部的服务器。这种技术既缓解了少量的IP地址和大量的主机之间的矛盾,又对外隐藏了内部主机的IP地址,提高了安全性

6、隔离域名服务器(litDomaiameSever)??

这种技术是通过防火墙将受保护网络的域名服务器与外部网的域名服务器隔离,使外部网的域名服务器只能看到防火墙的IP地址,无法了解受保护网络的具体情况,这样可以保证受保护网络的IP地址不被外部网络知悉。??

7、邮件转发技术(Mailforwarding)??

当防火墙采用上面所提到的几种技术使得外部网络只知道防火墙的IP地址和域名时,从外部网络发来的邮件,就只能送到防火墙上。这时防火墙对邮件进行检查,只有当发送邮件的源主机是被允许通过的,防火墙才对邮件的目的地址进行转换,送到内部的邮件服务器,由其进行转发。??

代理服务器像真的墙一样挡在内部用户和外界之间,特别是从外面来的访问者只能看到代理服务器而看不见到任何的内部资源,诸如用户的IP等。而内部客户根本感觉不到它的存在,可以自由访问外部站点。代理可以提供极好的访问控制、登录能力以及地址转换功能,对进出防火墙的信息进行记录,便于管理员监视和管理系统。但代理服务器同时也存在一些不足,特别是它会使网络的访问速度变慢,因为它不允许用户直接访问网络,而代理又要处理入和出的通信量,因此每增加一种新的媒体应用,则必须对代理进行设置。笔者在一套办公应用软件的设计方面,就因为代理服务器的原因折腾了很长时间,结果还是由于设置与容错方面的问题暂时搁浅了。??

状态监视器(StatefulIection):

状态监视器作为防火墙技术其安全特性最佳,它采用了一个在网关上执行网络安全策略的软件引擎,称之为检测模块。检测模块在不影响网络正常工作的前提下,采用抽取相关数据的方法对网络通信的各层实施监测,抽取部分数据,即状态信息,并动态地保存起来作为以后制定安全决策的参考。检测模块支持多种协议和应用程序,并可以很容易地实现应用和服务的扩充。与其它安全方案不同,当用户访问到达网关的操作系统前,状态监视器要抽取有关数据进行分析,结合网络配置和安全规定作出接纳、拒绝、鉴定或给该通信加密等决定。一旦某个访问违反安全规定,安全报警器就会拒绝该访问,并作下记录向系统管理器报告网络状态。状态监视器的另一个优点就是可以监测RemoteProcedureCall和UserDatagrqamProtocol类的端口信息。问题当然也有,即状态监视器的配置非常复杂,而且会降低网络的速度。

目前防火墙已经在Internet上得到了广泛的应用,而且由于防火墙不限于TCP/IP协议的特点,也使其逐步在Internet之外更具生命力。客观的讲,防火墙并不是解决网络安全问题的万能药方,而只是网络安全政策和策略中的一个组成部分,但了解防火墙技术并学会在实际操作中应用防火墙技术,相信会在新世纪的网络生活中让每一位网友都受益菲浅。

篇6:防火墙技术论文

1、影响网络安全的因素

1.1 数据威胁

数据是构成网络信息的主体也是网络安全需要保护的对象, 数据运行中存在的漏洞被发现并研究, 开发利用漏洞进行针对性破坏的漏洞, 以植入木马、病毒、脚本的形式对计算机数据进行窃取、破坏、修改, 严重的可造成计算机系统瘫痪, 影响政府和企业服务器正常运行或泄露个人电脑用户隐私和造成财产损失。

1.2 外力破坏

外力破坏主要以刻意利用木马、病毒攻击计算机, 其次以利用网站病毒、邮件病毒的方式。由于用户不正确的电脑使用习惯, 如长期使用电脑却不定期杀毒给病毒以可乘之机, 或攻击者摸清网民的上网习惯和偏好的网站后对网民经常访问网站植入攻击链接, 引发网民计算机下载并运行病毒或木马, 直接对网民计算机进行攻击。

1.3 环境威胁

互联网中计算机都与服务器连接, 所有计算机处于信息共享环境中, 而用户访问互联网必须经由互联网环境, 故环境威胁不可避免。而因互联网共享环境中客户端数量较多, 网络环境内的攻击频繁且强烈。网络环境的攻击主要以互联网环境内计算机之间数据包传输的形式, 与木马病毒破坏计算机软件不同的是, 数据包中带入的网络攻击主要攻击内网的防护结构, 为“数据威胁”和“外力破坏”两种方式提高成功率和加大破坏力。

2、防火墙的类型及特点

2.1 防火墙的分类及其原理

1.数据包过滤型

数据包过滤型防火墙主要通过查看流经数据的包头, 再决定不同数据包的去向。此种防火墙对数据包常见操作有丢弃 (DROP) 和接受 (ACCEPT) 两种, 也可执行其他操作。只有满足过滤条件的数据包才被防火墙转发到相应目的地, 其余数据包被阻挡或丢弃。数据包过滤的特点有对用户透明;过滤速度快、效率高。缺点是只能根据数据包的来源、目的地、端口等网络信息进行判断, 不能完全杜绝地址欺骗。数据包过滤与一些应用协议不兼容, 不能防范不断更新的攻击, 不能处理新的安全威胁。

2.网络地址转换 (NAT)

网络地址转换是将IP地址临时转换成外部的、注册的IP地址标准。在内部网络需要访问外部网络时, NAT系统将用于对外访问的源地址和源端口映射为一个伪装的地址和端口与外网连接, 以达到隐藏计算机真实内部地址的目的, 外部计算机安全网卡访问本地用户计算机内网时, 并不知道内网的网络情况, 只能与在互联网中的这一IP地址和端口进行访问, 防火墙只需根据网络安全管理员编写好的映射规则来判断这个访问的安全性再进行安全操作。NAT过程对于用户来说可视化的程度高, 由于NAT能根据预定规则运行, 所以不需用户进行繁杂的设置, 只需简单操作, 有操作门槛低, 易于上手等优点。

3、防火墙技术在计算机网络安全中的应用

3.1 访问策略中的应用

防火墙技术判断有害数据的核心依据是访问策略, 访问策略在计算机网络安全中占据主体地位。访问策略的实施主要以网络技术管理员预先配置的形式为主, 经过周全的设计布置, 依据深入统计的网络信息交换传递特点, 构建科学、完善的网络防护系统。

防火墙在访问策略中经过以下几个保护流程:

(1) 防火墙将运行中的信息划分为不同的单位, 针对每个单位布置内、外两方面的访问保护;

(2) 防火墙通过既有的访问策略对计算机运行的目的地址、端口地址等参数进行学习, 以适应计算机信息传递的特点;

3.2 日志监控中的应用

计算机防火墙生成的日志文件可用来高级计算机用户或发烧友对其进行分析, 以获取计算机运行中的后台行为信息。日志监控和分析在网络安全保护中很重要, 用户分析防火墙日志时, 只关注重要信息即可。具体操作方法是对网络防火墙生成的日志文件信息进行分类, 以降低日志有用信息采集的难度。计算机用户或管理员对日志监控的灵活运用, 使人工智能与防火墙安全技术相结合, 提升网络安全防护能力和网络优化效果。

结语:作为内部网络与外部网络公共网络之间的第一道屏障, 防火墙是最容易被计算机使用者和单位接受的网络安全产品之一。防火墙处于网络安全的最底层, 负责网络安全认证和传输工作, 不仅保证起到识别和过滤的作用, 同时还能为各种联网应用提供网络安全服务。随着信息技术和互联网在日常生活中被广泛普及和应用, 人们对计算机信息安全等级要求愈来愈高, 对网络信息安全管家防火墙的技术更新升级速度也提出了挑战。

参考文献

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[5]雷瑞林.计算机网络安全中的防火墙技术研究[J].福建电脑, 20xx (05) :43+54.

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