防火墙工作原理及应用
•防火墙工作原理及应用
当网络涉及不同的信任级别时（例如内部网、Internet或者网络划分），要保证安全必须安装控制设备。此类控制设备几乎总是某种形式的防火墙。
4.1 防火墙概念与分类
网络防火墙是隔离内部网与Internet之间的一道防御系统，这里有一个门，允许人们在内部网和开放的Internet之间通信。访问者必须首先穿越防火墙的安全防线，才能接触目标计算机，网络防火墙如图4.1所示。
4.1.1 防火墙简介
在没有防火墙时，局域网内部的每个节点都暴露给Internet上的其它主机，此时内部网的安全性要由每个节点的坚固程度来决定，且安全性等同于其中最薄弱的节点。使用防火墙后，防火墙会将内部网的安全性统一到它自身，网络安全性在防火墙系统上得到加固，而不是分布在内部网的所有节点上。
防火墙把内部网与Internet隔离，仅让安全、核准了的信息进入，而阻止对内部网构成威胁的数据，它防止黑客更改、拷贝、毁坏重要信息；同时又不会妨碍人们对Internet的访问。
防火墙的工作原理
防火墙的基本功能
作为一个中心“遏制点”，将内部网的安全管理集中起来，所有的通信都经过防火墙；
只放行经过授权的网络流量，屏蔽非法请求，防止越权访问,并产生安全报警；
能经受得起对其自身的攻击。
防火墙能为管理人员提供对下列问题的答案：
•什么人在使用网络?
•他们什么时间，使用了什么网络资源?
•他们连接了什么站点?
•他们在网上做什么?
•谁要上网,但是没有成功?
防火墙工作在OSI参考模型上
防火墙的发展史
第一代防火墙技术由附加在边界路由器上的访问控制表ACL (Access Control Table)构成，采用了包过滤技术。
第二代代理防火墙即电路层网关和应用层网关。
1994年，以色列的Check Point公司开发出了第一个基于动态包过滤技术的防火墙产品。
1998年，美国的网络联盟公司NAI (Network Associates Inc.)又推出了一种自适应代理技术。
防火墙的两大分类
尽管防火墙的发展经过了将近20年，但是按照防火墙对内外来往数据的处理方法，大致可以将防火墙分为两大体系：包过滤防火墙和代理防火墙。前者以Checkpoint防火墙和Cisco公司的PIX 防火墙为代表，后者以NAI公司的Gauntlet防火墙为代表，表4.2为防火墙两大体系性能的比较。
防火墙两大体系性能的比较
防火墙的组成
防火墙既可以是一台路由器、一台PC或者一台主机，也可以是由多台主机构成的体系。应该将防火墙放置在网络的边界。网络边界是一个本地网络的整个边界，本地网络通过输入点和输出点与其它网络相连，这些连接点都应该装有防火墙，然而在网络边界内部也应该部署防火墙，以便为特定主机提供额外的、特殊的保护。
防火墙放置的位置
防火墙的分类
根据采用的技术不同，可分为包过滤防火墙和代理服务防火墙；
按照应用对象的不同，可分为企业级防火墙与个人防火墙；
依据实现的方法不同，又可分为软件防火墙、硬件防火墙和专用防火墙。
软件防火墙
防火墙运行于特定的计算机上，一般来说这台计算机就是整个网络的网关。软件防火墙像其它的软件产品一样需要先在计算机上安装并做好配置才可以使用。使用这类防火墙，需要网络管理人员对所工作的操作系统平台比较熟悉。
硬件防火墙
由PC硬件、通用操作系统和防火墙软件组成。在定制的PC硬件上，采用通用PC系统、Flash 盘、网卡组成的硬件平台上运行Linux、FreeBSD、Solaris等经过最小化安全处理后的操作系统及集成的防火墙软件。特点是开发成本低、性能实用、稳定性和扩展性较好，价格也低廉。由于此类防火墙依赖操作系统内核，因此会受到操作系统本身安全性影响，处理速度也慢。
专用防火墙
采用特别优化设计的硬件体系结构，使用专用的操作系统，此类防火墙在稳定性和传输性能方面有着得天独厚的优势，速度快，处理能力强，性能高；由于使用专用操作系统，容易配置和管理，本身漏洞也比较少，但是扩展能力有限，价格也较高。由于专用防火墙系列化程度好，用户可根据应用环境选择合适的产品。
4.1.2 包过滤防火墙
1 包过滤原理
包过滤(Packet Filter)是所有防火墙中最核心的功能，进行包过滤的标准是根据安全策略制定的。通常情况下靠网络管理员在防火墙设备的ACL中设定。与代理服务器相比，它的优势是不占用网络带宽来传输信息。
包过滤规则一般存放于路由器的ACL中。在ACL中定义了各种规则来表明是否同意或拒绝数据包的通过。
如果没有一条规则能匹配，防火墙就会使用默认规则，一般情况下，默认规则要求防火墙丢弃该包。包过滤的核心是安全策略即包过滤算法的设计。
ACL对数据包的过滤
ACL处理入数据包的过程
2 无状态包过滤防火墙
无状态包过滤也叫静态包过滤或者无检查包过滤。防火墙在检查数据包报头时，不关心服务器和客户机之间的连接状态，只是根据定义好的过滤规则集来检查所有进出防火墙的数据包报头信息来允许或者拒绝数据包。
无状态包过滤防火墙的执行
无状态包过滤防火墙的优缺点
无状态包过滤防火墙最大的好处是速度快、效率高，对流量的管理较出色；由于所有的通信必须通过防火墙，所以绕过是困难的；同时对用户和应用是透明的。
无状态包过滤防火墙的缺点也很明显：它允许外部网络直接连接到内部网络主机；只要数据包符合ACL规则都可以通过，因此它不能区分包的“好”与“坏” ；它不能识别IP欺诈。它
也不支持用户身份认证，不提供日志功能；虽然可以过滤端口，但是不能过滤服务。
IP欺骗
•当外部主机伪装内部主机的IP地址时，防火墙能够阻止这种类型的IP欺骗。
•但是当外部主机伪装成可信任的外部主机的IP地址时，防火墙却不能阻止它们。
•由于无状态包过滤防火墙不能为挂起的通信维持一个记录，所以它就必须根据数据包的格式来判断该数据包是否属于先前所允许的对话。这就使其有受到IP欺诈的可能性，并且无法识别UDP数据包和ICMP包的状态。
无法过滤服务
2有状态包过滤防火墙
有状态包过滤也叫状态包检查SPI（State-fulPacket Inspection）或者动态包过滤（Dynamic packet filter），后来发展成为包状态监测技术，它是包过滤器和应用级网关的一种折衷方案。具有包过滤机制的速度和灵活，也有应用级网关的应用层安全的优点。
SPI防火墙
采用SPI技术的防火墙除了有一个过滤规则集外，还要对通过它的每一个连接都进行跟踪，汲取相关的通信和应用程序的状态信息，形成一个当前连接的状态列表。列表中至少包括源和目的IP 地址、源和目的端口号、TCP序列号信息，以及与那个特定会话相关的每条TCP/UDP连接的附加标记。当一个会话经过防火墙时，SPI防火墙把数据包与状态表、规则集进行对比，只允许与状态表和规则集匹配的项通过。
✓在维护了一张状态表后，防火墙就可以利用更多的信息来决定是否允许数据包通过，大大降低了把数据包伪装成一个正在使用的连接的一部分的可能性。
✓SPI防火墙能够对特定类型数据包的数据进行检测。如运行FTP协议的服务器和客户端程序有许多漏洞，其中一部分漏洞来源于不正确的请求或者不正确的命令。
✓SPI防火墙不行使代理功能，即不在源主机和目的之间建立中转连接；也不提供与应用层网关相同程度的保护，而是仅在数据包的数据部分查找特定的字符串。
SPI防火墙的处理过程
举例
SPI防火墙的优缺点
✓优点：具有识别带有欺骗性源IP地址包的能力；检查的层面能够从网络层至应用层；具有详细记录通过的每个包的信息的能力，其中包括应用程序对包的请求，连接的持续时间，内部和外部系统所做的连接请求等。
✓缺点：所有这些记录、测试和分析工作可能会造成网络连接的某种迟滞，特别是在同时有许多连接激活的时候，或者是有大量的过滤网络通信的规则存在时。但是，硬件速度越快，这个问题就越不易察觉。
4.1.3 代理服务防火墙
最初，代理服务器将常用的页面存储在缓冲区中，以便提高网络通信的速度。后来代理服务器逐渐发展为能够提供强大安全功能的一种技术。代理能在应用层实现防火墙功能，代理技术针对每一个特定应用都有一个程序，通过代理可以实现比包过滤更严格的安全策略。
1 代理服务器原理
代理服务器（Proxy Server）防火墙是基于软件的。运行在内部用户和外部主机之间，并且在
它们之间转发数据，它像真的墙一样挡在内部网和Internet之间。从外面来的访问者只能看到代理服务器但看不见任何内部资源；而内部客户根本感觉不到代理服务器的存在，他们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。
举例
2 代理服务器和包过滤的比较
✓代理服务器对整个IP包的数据进行扫描，因此它比包过滤器提供更详细的日志文件。
✓如果数据包和包过滤规则匹配，就允许数据包通过防火墙，而代理服务器要用新的源IP地址重建数据包，这样对外隐藏了内部用户。
✓使用代理服务器，意味着在Internet上必须有一个服务器，且内部主机不能直接与外部主机相连。带有恶意攻击的外部数据包也就不能到达内部主机。
✓对网络通信而言，如果包过滤器由于某种原因不能工作，可能出现的结果是所有的数据包都能到达内部网；而如果代理服务器由于某种原因不能工作，整个网络通信将被终止。
3 电路级网关
电路级网关不允许TCP端到端的连接，而是要建立两个连接。其中一个连接是网关到内部主机，另一个是网关到外部主机。一旦两个连接被建立，网关只简单地进行数据中转，即它只在内部连接和外部连接之间来回拷贝字节，并将源IP地址转换为自己的地址，使得外界认为是网关和目的地址在进行连接，电路级网关防火墙如图4.10所示。由于电路级网关在会话建立连接后不对所传输的内容作进一步的分析，因此安全性稍低。
电路级网关的优缺点
✓电路级网关的优点是提供网络地址转换NA T（Network Address Translator），在使用内部网络地址机制时为网络管理员实现安全提供了很大的灵活性；基于和包过滤防火墙一样的规则，具有包过滤防火墙提供的所有优点。
✓电路级网关的缺点是不能很好地区分好包与坏包、易受IP欺骗类的攻击；需要修改应用程序和执行程序；要求终端用户通过身份认证。
4 应用级网关
✓代理服务、应用级网关、应用程序代理这些术语指的都是同一种保护方式。
✓应用级网关主要工作在应用层。它检查进出的数据包，如图4.11所示，通过自身（网关）复制传递数据，防止在内部网主机与Internet主机间直接建立联系。
✓它能够理解应用层上的协议，能够作复杂一些的访问控制，并做精细的注册和审核。
基本工作过程
在应用级网关中，每一种协议都需要相应的代理软件，常用的代理服务软件有如HTTP、SMTP、FTP、Telnet等，但是对于新开发的应用，尚没有相应的代理服务。有些应用级网关还存储Internet 上的那些被频繁使用的页面。当用户请求的页面在服务器缓存中存在时，服务器将检查所缓存的页面是否是最新的版本（即该页面是否已更新），如果是最新版本，则直接提交给用户，否则，到真正的服务器上请求最新的页面，然后再转发给用户。
举例
应用级网关的优缺点
✓应用级网关的优点是能够有效地实现防火墙内外计算机系统的隔离，安全性好，还可用于实施较强的数据流监控、过滤、记录和报告等功能。
✓缺点是实现麻烦，对于那些为了使用代理服务器而修改自己应用的终端用户来说，这种选择缺乏透明度。另外由于代理服务器必须采用操作系统服务来执行代理过程，所以它通常是建立在操作系统之上的，由此带来的问题是增加了开销、降低了性能，而且由于通用操作系统是众所周知的，所以该操作系统容易被攻击的漏洞也是公开的。
5 自适应代理防火墙
虽然应用代理防火墙具有很好的安全性，但速度不尽如人意。自适应代理技术（Adaptive proxy）结合了代理服务器防火墙的安全性和包过滤防火墙的高速度等优点，组成这种类型防火墙的基本要素有两个：自适应代理服务器（Adaptive Proxy Server）与动态包过滤器。在自适应代理防火墙中，初始的安全检查仍在应用层中进行，保证实现传统防火墙的最大安全性；而一旦可信任身份得到认证，建立了安全通道，随后的数据包就可重新定向到网络层。这使得它在毫不损失安全性的基础上将代理服务器防火墙的性能提高10倍以上。
4.1.4 复合防火墙
✓由于防火墙所处的优越位置（内部网与Internet的分界点），在实际应用中除了基本的过滤和访问控制外，防火墙又添加了NAT、VPN、IDS、AAA、QoS、加密、内容过滤、防病毒、路由管理、网络监视等功能。刚开始这些功能都是由另外的设备提供，这些设备在网络中的位置处于串行或者并行。
✓目前通常的解决办法是将这些特性合并到防火墙中，当整合了这些功能的防火墙正常运转时，网络连接既安全可靠，又效率高。
1网络地址转换
网络地址转换NAT（Network Address Translator），是一种将一个IP地址域映射到另一个IP 地址域的技术，从而为终端主机提供透明路由。NAT常用于私有地址域与公用地址域的转换以解决IP地址匮乏问题。在防火墙上实现NAT后，可以隐藏受保护网络的内部拓扑结构，在一定程度上提
高网络的安全性。它可以在边界路由器、包过滤防火墙以及代理服务防火墙上实现。
2 虚拟专用网络
虚拟专用网络VPN (Virtual Private Network)，是在公共网络中建立专用网络，数据通过安全的“加密通道”在公网中传播。目前，VPN的安全保证主要是通过防火墙技术、路由器配以隧道技术、加密协议和安全密匙来实现的，用于公司总部和分支机构、合作伙伴之间以及移动办公用户通过公网进行通信，并且达到安全的目的。
3 入侵检测系统
入侵检测系统IDS（Intrusion Detection System），是主动保护自己免受攻击的一种网络安全技术。它要对侵入计算机网络和主机的行为进行发现并进行一定的阻止。通常IDS安装在计算机网络或计算机系统的若干关键点，进行网络和系统的信息收集和分析，从中发现网络或系统中是否有违反安全策略的行为和攻击的迹象。它扩展了系统管理员的安全管理能力（包括安全审计、监视、攻击识别和响应），提高了信息安全基础结构的完整性。
4 认证、授权、审计
✓认证、授权、审计AAA (Authentication，Authorization，Accounting)，Cisco系统表述集中式身份验证服务器三大主要功能的术语，它是网络安全策略的一个组成部分。
✓认证：确认远端访问用户的身份，判断访问者是否为合法的网络用户。
✓授权：对用户进行认证后，授权服务将决定该用户可以访问哪些资源，允许该用户执行哪些操作。
✓审计：为统计、计费和审计目的记录用户使用网络服务中的所有操作，包括使用的服务类型、起始时间、数据流量等信息。
5 服务质量
服务质量QoS（Quality of Service），是网络的一种安全机制。拥有QoS的网络是一种智能网络，它可以对网络上传输的视音频流等对实时性要求较高的数据提供优先服务，从而保证较低的延迟。如果不实施QoS，IP 电话、电视会议及关键任务数据等应用只能作为“尽力而为”业务传输，这将导致在网络拥塞时话音和视频的不稳定性。
6其它
防火墙还应包含先进的鉴别措施，如身份识别及验证、信息的保密性保护、信息的完整性校验，以及授权管理技术等。网络管理安全越完善，体系架构就越复杂。管理网络的多台安全设备，还需要集中的网管。
4.1.5 个人防火墙
✓个人版防火墙是安装在PC 机系统里的一段“代码墙”把你的电脑和Internet分隔开。它检查到
达防火墙两端的所有数据包，无论是进入还是发出，从而决定该拦截这个包还是将其放行。
也就是说：在不妨碍你正常上网浏览的同时，阻止Internet上的其他用户对你的计算机进行的非法访问。
✓一个好的个人版防火墙必须是低的系统资源消耗，高的处理效率，具有简单易懂的设置界面，具有灵活而有效的规则设定。
4.2 防火墙体系结构
防火墙是保护网络安全的一个很好的选择，设置防火墙、选择合适类型的防火墙并配置它，是用好防火墙的三大关键任务。如何设置它，应该将它放到什么位置是本节要讨论的问题。在网络设计时要考虑网络安全问题，所以网络拓扑结构应该有网络安全拓扑内容。关注网络安全拓扑设计对阻止网络攻击大有帮助。并且能够使不同设备的安全特性得到最有效的使用。
4.2.1. 堡垒主机
✧“堡垒”一词来源于中世纪，指城堡中特别加固的部分，用于发现和抵御攻击者的进攻。
✧在网络中堡垒主机是经过加固，安装了防火墙软件，但没有IP转发功能的计算机。它对
外界提供一些必要的服务，也可以被内部用户访问。通常它只提供一种服务，因为提供的
服务越多，导致的安全隐患的可能性也就越大。
✧它应该位于非军事区DMZ（Demilitarized Zone，也称为停火区或者周边网络）。如果堡垒
主机提供代理服务，它会知道自己将要为哪些应用提供代理。
配置堡垒主机
1）禁用不需要的服务；
2）限制端口；
3）禁用账户；
4）及时地安装所需要的补丁；
5）大部分能够用于操纵该台主机的工具和配置程序都要从该主机中删除；
6）开启主机的日志纪录，以便捕获任何危害它的企图；
7）进行备份；
8）堡垒主机和内部网要使用不同的认证系统。以防止攻击者攻破堡垒主机后获得访问防火墙和内部网的权限。
堡垒主机的配置类型
1 单宿主堡垒主机
有一块网卡的堡垒主机做防火墙，通常用于应用级网关防火墙。将外部路由器配置成所有进来的
数据均发送到堡垒主机上，同时将全部内部客户端配置成所有出去的数据都发送到这台堡垒主机上。堡垒主机以安全方针作为依据检验这些数据。它的主要缺点是可以配置路由器使信息直接进入内部网络，而完全绕过堡垒主机；内部用户也可以配置他们的主机，绕过堡垒主机把信息直接发送到路由器上。
2 双宿主堡垒主机
有两块网卡的堡垒主机做防火墙，两块网卡各自与内外部网络相连。但是内外部网络之间不能直接通信，内外部网络之间的数据流被双宿主机完全切断。它采用主机取代路由器执行安全控制功能。可以通过运行代理软件或者让用户直接注册到其上来提供网络控制。当一个黑客若要访问内部网络时，他必须首先攻破双宿主堡垒主机，这使得网络管理员有时间阻止对入侵做出反应。
3 内部堡垒主机
堡垒主机与内部网通信，以便转发从外部网获得的信息。这类堡垒主机启用了较多的服务，并开放了较多的端口以便满足应用程序的需要。
4 外部堡垒主机
堡垒主机为Internet 提供公共服务，它不向内部网转发任何请求，而是自己处理请求。它只提供非常有限的服务，并且只开放有限的端口来满足这类服务。它需要更多的防御和保护，并应切断对内部网的任何访问。
5 受害堡垒主机
该堡垒主机是故意向攻击者暴露的目标，也被称作蜜罐（honeypot）或者陷阱。设置它的主要目的是引诱不法者的攻击，让黑客误以为已经成功侵入网络，并且让黑客继续“为所欲为”，以便赢得时间跟踪他们。该堡垒主机只包含最起码的最小服务配置以便运行相应的程序。
4.2.2. 非军事区
•在现代网络安全设计中用到的最关键的思想之一是按照功能或者部门将网络分割成网段。不同的网段对安全有着不同的需要。
•以太网是一个广播的网络，网络上的任何机器都有可能查看到这个网络上的所有通信。如果黑客侵入网络，可以容易地截获所有通信。为了配置和管理方便，内部网需要向外提供服务的服务器往往放在一个单独的网段，这个网段便是DMZ。DMZ在内部网之外，具有一个与内部网不同的网络号，连接到防火墙，提供公共服务。
•使用一个三脚防火墙
使用一个有三个接口的防火墙（三宿主防火墙）创建隔离区，如图4.12所示，每个隔离区成为这个防火墙接口的一员。防火墙提供区之间的隔离，也提供了DMZ的安全。
•DMZ置于防火墙之外公网和防火墙之间
需要通过防火墙的流量首先通过DMZ。缺点是DMZ暴露在公共面一侧，因此不推荐使用这种配置，
•DMZ置于防火墙之外不在公网和防火墙之间的通道上
DMZ位于边缘路由器的一个接口，没有与防火墙直接相连，如图4.14所示，从DMZ到防火墙形成一个隔离层。在这种配置中路由器能够用于拒绝所有从DMZ子网到防火墙所在的子网的访问，当位于DMZ子网的主机受到危害，并且攻击者开始使用这个主机对网络发动进一步攻击时，增加的隔离层能够帮助延缓对防火墙的攻击进度。
•两个防火墙，一个DMZ
DMZ由两个防火墙来保护如图4.15。防火墙①监控DMZ到Internet之间的通信，防火墙②监控DMZ到内部网之间的通信。防火墙②相当于一个备份设备,可以作为故障切换防火墙，当防火墙①工作失败时，它可以立即工作。
由于防火墙①使得DMZ获得相当多的安全，但它的缺点是需要从Internet访问到内部网时，所有流量必须通过DMZ，所有从内部网到Internet的访问流量也都要经过DMZ，当一个DMZ设备被攻陷后，攻击者会阻截或者攻击这个流量。解决的办法是在两个防火墙之间的设备上使用VLAN。它的另一个缺点是需要使用两个防火墙，增加了设备的成本。
•“脏”DMZ
用一个边界路由器在不安全的Internet 与准安全的DMZ之间建立一个分界线，即产生一个“脏”DMZ，见图4.16。在这里边界路由器是担当第一道防线的普通路由器，内置的ACL用来实现由网络安全策略所定义的包过滤规则，以便可以对堡垒主机提供一个部分受保护的环境。专用的防火墙提供第二道防线，更好的保护内部网资源。
4.2.3. 屏蔽路由器
屏蔽路由器(Screening Router)是在Internet和内部网之间放置一个路由器，使之执行包过滤功能，这是最简单的防火墙。屏蔽路由器可以由路由器实现。它作为内外连接的唯一通道，要求所有的数据包都必须在此通过检查。在路由器上安装包过滤软件，实现包过滤功能。图4.17显示了它的拓扑结构，虽然它并不昂贵，但仍能提供重要的保护。
屏蔽路由器体系结构也称筛选路由器体系结构，最大优点是架构简单且硬件成本较低，由于路由器提供非常有限的服务，所以保卫路由器比保卫主机较易实现。
屏蔽路由器的缺点
✓屏蔽路由器仅依靠包过滤规则过滤数据包，一旦有任何错误的配置，将会导致不期望的流量通过或者拒绝一些可接受的流量；
✓只有一个单独的设备保护网络，如果一个黑客损害到这个路由器，他将能访问到内部网中的
任何资源；
✓屏蔽路由器不能隐藏内部网的配置，任何能访问屏蔽路由器的人都能轻松地看到内部网的布局和结构；
✓屏蔽路由器没有较好的监视和日志功能、没有报警功能，缺乏用户级身份认证，如果一个安全侵犯事件发生，对于这种潜在的威胁它不能通知网络管理员。
4.2.4 双宿主主机体系结构
用一台装有两块网卡的堡垒主机做防火墙，两块网卡各自与内部网和Internet相连，如图4.18。堡垒主机上运行防火墙软件，可以转发应用程序，提供服务等。内、外部网之间的通信必须经过堡垒主机。在这种体系结构中必须禁用路由选择功能，这样防火墙两边的网络才可以只与双宿主主机通信，而两系统不能直接通信。
优缺点
✧双宿主主机体系结构优于屏蔽路由器的地方是：堡垒主机的系统软件可用于维护系统日
志、硬件拷贝日志或远程管理日志。这对于日后的检查很有用。但这不能帮助网络管理者
确认内部网中哪些主机可能已被黑客入侵。
✧双宿主主机体系结构的一个致命弱点是：一旦入侵者侵入堡垒主机并使其只具有路由功
能，则任何网上用户均可以随便访问内部网。
4.2.5 主机过滤体系结构
✓在双宿主主机体系结构防火墙中没有使用路由器。而主机过滤体系结构防火墙（Screened Host Firewall）则使用一个路由器把内部网和外部网隔离，路由器充当内部网和外部网之间的接口，主机过滤体系结构如图4.19所示。
✓主机过滤体系结构也称作屏蔽主机体系结构或者筛选主机体系结构。在这种体系结构中利用一个执行数据包过滤的路由器连接外部网，在其上设立过滤规则用于防止人们绕过代理服务器直接相连。同时将一个堡垒主机安装在内部网，并使这个堡垒主机成为从外部网唯一可直接到达的主机，这样确保了内部网不受未被授权的外部用户的攻击。
✧路由器执行的数据包过滤可以允许内部主机为特定服务打开到Internet 的连接或者拒绝所有
从内部主机到Internet 连接的尝试，应该强制内部主机通过堡垒主机发送它们的连接请求。
✧应该将代理服务器安装在防火墙后面。防火墙应该有一个和Internet的接口，可以对在它后
面的代理服务器起到保护作用。这种保护是关键的，因为当代理服务器被黑客攻破时，代理服务器会误以为黑客是内部客户机，而允许其通过代理服务器，这样将会对受保护的网络造成灾难性的后果。
4.2.6 子网过滤体系结构
子网过滤体系结构也称为被屏蔽子网体系结构或者筛选子网体系结构。它用两台包过滤路由器建立一个DMZ，用这一DMZ将内部网和外部网分开，简单的子网过滤体系结构如图4.20所示。
在这种体系结构中两个包过滤路由器放在DMZ的两端，构成一个内部网和外部网均可访问的被屏蔽子网，但禁止信息直接穿过被屏蔽子网进行通信。在被屏蔽子网中堡垒主机作为唯一的可访问点，该点作为应用级网关代理。
为了侵入这种类型的网络，黑客必须先攻破外部路由器，即使他设法侵入堡垒主机，仍然必须通过内部路由器，才能进入内部网。在该体系结构中，因为堡垒主机不直接与内部网的主机交互使用，所以内部网中两个主机间的通信不会通过堡垒主机，即使黑客侵入堡垒主机，他也只能看到从Internet 和一些内部主机到堡垒主机的通信以及返回的通信，而看不到内部网络主机之间的通信。所以DMZ 为内部网增加了安全级别。
内部路由器
内部路由器也称作阻塞路由器、扼流路由器。它的任务是保护内部网使之免受来自Internet和DMZ 的侵犯，并承担防火墙数据包过滤的任务。它允许从内部网到Internet的有选择的出站服务。为了减少堡垒主机受侵袭的数量，要限制堡垒主机给内部网提供的服务。
外部路由器
外部路由器也称作访问路由器，保护DMZ和内部网使之免受来自Internet的侵犯。它几乎允许任何通信从DMZ出站，并且通常只执行非常少的数据包过滤；但它要阻止从Internet上任何伪造源地址进来的数据包，这样的数据包自称来自内部的网络，但实际上是来自Internet。
4.2.7 组合体系结构
建造防火墙时，一般很少采用单一的技术，通常采用解决不同问题的多种技术的组合。
1）多堡垒主机
2）合并内部路由器与外部路由器
3）合并堡垒主机与外部路由器
4）合并堡垒主机与内部路由器
5）使用多台外部路由器
6）使用多个周边网络
4.3 防火墙选型与产品简介
防火墙技术发展到现在，其争的焦点主要是在以下四个方面：
✓防火墙的管理——网络安全的关键
✓防火墙的功能——防火墙应用的基础
✓防火墙的性能——提高网络传输效率的条件
✓防火墙的抗攻击能力——网络安全的保证
4.3.1 防火墙的局限性
1）不能防范不经过防火墙的攻击
2）不能防止来自内部变节者或不经心的用户带来的威胁；也不能解决进入防火墙的数据带来的所有安全问题
3）只能按照对其配置的规则进行有效的工作
4）不能防止感染了病毒的软件或文件的传输
5）不能修复脆弱的管理措施或者设计有问题的安全策略
6）可以阻断攻击，但不能消灭攻击源
7）不能抵抗最新的未设置策略的攻击漏洞
8）在某些流量大、并发请求多的情况下，很容易导致拥塞，成为整个网络的瓶颈
9）防火墙对服务器合法开放的端口的攻击大多无法阻止
10）防火墙本身也会出现问题和受到攻击
4.3.2 开发防火墙安全策略
•一个有效的防火墙依赖于一个明确的、清楚的、全面的安全策略。在设计安全系统时，首先应该考虑的是安全策略而不是防火墙。
•安全策略建立了全方位的防御体系来保护机构的信息资源。所有可能受到网络攻击的地方都必须以同样的安全级别加以保护。
•国际标准化组织ISO（International Standardization Organization）和国际电工委员会IEC （International Engineering Consortium）颁布的ISO17799是一套常用的策略及指导过程从https://www.sodocs.net/doc/2e19344318.html, 可以获得。
安装一个防火墙最困难的部分不是处理硬件和软件，而是如何向周围的人解释你想施加的那些限制。
✓安全性和复杂性成反比
✓安全性和可用性成反比
✓对网络威胁要详加分析，真实的威胁、可能的威胁
✓和假想的威胁，还有已知与未知的威胁
✓安全策略并不是一成不变的
✓安全是投资，不是消费，安全投资需要得到企业或
✓组织领导的大力支持
4.3.3 防火墙选型原则
•市场上防火墙的售价极为悬殊，从数万元到数十万元，甚至到百万元不等。由于用户数量不同，用户安全要求不同，功能要求不同，因此防火墙的价格也不尽相同。
•网络吞吐量、丢包率、延迟、连接数等都是重要的技术指标。质量好的防火墙能够有效地控制通信，为不同级别、不同需求的用户提供不同的控制策略。
•控制策略的有效性、多样性、级别目标清晰性以及制定难易程度都直接反映出防火墙控制策略的质量。
4.3.4 典型防火墙简介
1 Checkpoint FireWall-1
•CheckPoint软件技术有限公司成立于1993年，该公司是Internet安全领域的全球领先企业。
Check Point已经成为防火墙软件的代名词，它推出并持有专利的状态监测技术是网络安全性技术的事实标准。
•Check Point的成名部分原因归功于它的安全性开放式平台OPSEC（Open Platform for Security）。OPSEC联盟成立于1997年。
•FireWall-1 是Check Point网络安全性产品线中最重要的产品，也是业界领先的企业级安全性套件。它集成了访问控制、用户认证、NA T、VPN、内容安全性、审计和报告等特性。
FireWall-1的基本模块
2 Cisco PIX Firewall
1984年成立于斯坦福大学的思科系统公司，Cisco公司（Cisco Systems, Inc.）是全球领先的互联网设备供应商。1995年思科兼并了一个利用状态检测为计算机网络提供安全保障的生产即插即用的硬件设备厂商NTI（Network Translations, Inc.）。6年后，PIX成为防火墙市场的领导者。
保密互连交换PIX（Private Internet Exchange），的作用是防止外部网非授权用户访问内部网。多数PIX都可以有选择地保护一个或多个DMZ。内部网、外部网和DMZ之间的连接由PIX Firewall 控制。
PIX保护网络的方法如图4.28所示。在这种体系结构中，PIX 将形成受保护网络和不受保护网络之间的边界，受保护网络和不受保护网络之间的所有流量都通过PIX实现安全性。PIX也可以用在内部网中，以便隔离或保护某组内部计算系统和用户。
自适应安全算法ASA
PIX的核心是基于自适应安全算法ASA（Adaptive Security Algorithm）的一种保护机制，它将内部主机的地址映射为外部地址，拒绝未经允许的包入境，实现了动态，静态地址映射，
从而有效地屏蔽了内部网络拓扑结构。通过管道技术，出境访问列表，有效地控制内、外部各资源的访问。
ASA是一种状态安全方法。每个向内传输的包都将按照自适应安全算法和内存中的连接状态信息进行检查。ASA一直处于操作状态，监控返回的包，目的是保证这些包的有效性。ASA遵守以下规则
•如果没有连接和状态，任何包都不能穿越PIX ；
•如果没有ACL的特殊定义，向外连接或状态都是允许的；
•如果没有特殊定义，向内连接或状态是不允许的；
•如果没有特殊定义，所有ICMP包都将被拒绝。
违反上述规则的所有企图都将失败，而且将把相应信息发送至系统日志。
3 东软NetEye
于1991年在东北大学创立的东软集团是中国领先的软件与解决方案提供商。东软NetEye 防火墙基于专门的硬件平台，使用专有的ASIC芯片和专有的操作系统，基于状态包过滤的“流过滤”体系结构。围绕流过滤平台，东软构建了网络安全响应小组、应用升级包开发小组、网络安全实验室，不仅带给用户高性能的应用层保护，还包括新应用的及时支持，特殊应用的定制开发，安全攻击事件的及时响应等。
防火墙的原理及应用
防火墙的原理及应用 1. 防火墙的概述 防火墙是一种网络安全设备，用于保护计算机网络免受未经授权的访问、攻击 和恶意软件等威胁。它可以过滤进出网络的数据流量，并根据预设的安全策略决定数据是否可以通过。 2. 防火墙的原理 防火墙的原理基于规则和过滤器。它通过检查数据包的源和目的地址、端口号 和传输协议等信息，根据预设的策略来决定数据包的接收和转发。 2.1 包过滤防火墙 包过滤防火墙是最常见的一种防火墙类型。它基于规则对传入或传出的数据包 进行检查和过滤。规则可以基于IP地址、端口号和协议类型等进行定义，如只允 许特定IP地址的数据包通过，或只允许特定端口的数据包通过。包过滤防火墙可 以阻止网络上的未经授权访问和恶意攻击。 2.2 状态检测防火墙 状态检测防火墙基于网络连接的状态来判断数据包的合法性。它可以追踪网络 连接的状态，如建立连接、终止连接或保持连接。状态检测防火墙可以检测到一些具有恶意目的的数据包，如拒绝服务攻击和端口扫描等。 2.3 应用代理防火墙 应用代理防火墙工作在应用层，对网络数据进行深度分析和过滤。它可以识别 并阻止特定应用协议的威胁，如HTTP和FTP等。应用代理防火墙还可以对传输 的数据进行验证和加密，从而增强数据的安全性。 3. 防火墙的应用场景 防火墙广泛应用于各种网络环境中，下面列举了一些常见的应用场景：• 3.1 企业网络防护：防火墙可以保护企业网络免受未经授权的访问和恶意攻击。它可以帮助企业建立安全的网络边界，并保护企业敏感数据的安全。 • 3.2 个人网络保护：防火墙可以在个人计算机上使用，帮助个人用户保护其网络免受未经授权的访问和恶意软件的攻击。
防火墙工作原理及应用
•防火墙工作原理及应用 当网络涉及不同的信任级别时（例如内部网、Internet或者网络划分），要保证安全必须安装控制设备。此类控制设备几乎总是某种形式的防火墙。 4.1 防火墙概念与分类 网络防火墙是隔离内部网与Internet之间的一道防御系统，这里有一个门，允许人们在内部网和开放的Internet之间通信。访问者必须首先穿越防火墙的安全防线，才能接触目标计算机，网络防火墙如图4.1所示。 4.1.1 防火墙简介 在没有防火墙时，局域网内部的每个节点都暴露给Internet上的其它主机，此时内部网的安全性要由每个节点的坚固程度来决定，且安全性等同于其中最薄弱的节点。使用防火墙后，防火墙会将内部网的安全性统一到它自身，网络安全性在防火墙系统上得到加固，而不是分布在内部网的所有节点上。 防火墙把内部网与Internet隔离，仅让安全、核准了的信息进入，而阻止对内部网构成威胁的数据，它防止黑客更改、拷贝、毁坏重要信息；同时又不会妨碍人们对Internet的访问。 防火墙的工作原理 防火墙的基本功能 作为一个中心“遏制点”，将内部网的安全管理集中起来，所有的通信都经过防火墙； 只放行经过授权的网络流量，屏蔽非法请求，防止越权访问,并产生安全报警； 能经受得起对其自身的攻击。 防火墙能为管理人员提供对下列问题的答案： •什么人在使用网络? •他们什么时间，使用了什么网络资源? •他们连接了什么站点? •他们在网上做什么? •谁要上网,但是没有成功? 防火墙工作在OSI参考模型上 防火墙的发展史 第一代防火墙技术由附加在边界路由器上的访问控制表ACL (Access Control Table)构成，采用了包过滤技术。 第二代代理防火墙即电路层网关和应用层网关。
防火墙技术的研究及应用
防火墙技术的研究及应用 随着互联网的发展，网络攻击的数量和类型也在不断增加，企业和个人在网络安全方面的需求越来越高。防火墙技术作为网络安全的重要组成部分，得到了广泛的应用。本文将从防火墙技术的发展、工作原理、分类、以及应用实例等方面进行探讨。 一、防火墙技术的发展历程 防火墙技术起源于20世纪80年代，当时主要用于网络边界的安全保护。最初的防火墙技术主要是通过对网络数据包进行过滤和限制来达到保护网络的目的。随着互联网的迅速发展，网络攻击手段也变得越来越复杂，防火墙的技术也不断更新和升级，逐步演变成了多层次、多角度的网络安全架构。 二、防火墙的工作原理 防火墙是一种能够监视和控制网络通信流量的设备，能够对传输到网络内部的数据包进行检查和过滤。其工作原理基于“黑名单”或“白名单”的规则，对传输的数据包进行筛选，确定是否允许通过。 防火墙的工作原理主要有三个方面： 1.包过滤：按照预先设定的规则来过滤网络数据包，防御从网络外部进入网络的攻击行为。 2.状态控制：通过“状态表”来记录通信双方之间的网络通信状态，保障通信的可靠性和安全性。 3.用户认证：对用户进行身份验证和授权管理，确保只有授权的用户才能进入网络。 三、防火墙的分类
1.网络边界防火墙 网络边界防火墙是防止跨越网络边界的攻击，是企业和组织通常使用的第一道防线。该类防火墙主要针对网络流量的流入和流出进行控制，对外部网络的无效流量进行拦截过滤，并允许有效的网络流量进入内部网络。 2.内部防火墙 内部防火墙通常部署在内部局域网中，以防止恶意软件、病毒等从内部网络向外传播，从而保护内部网络的安全和稳定。内部防火墙可以针对组织内部的应用程序或服务进行策略和规则的限制。 3.主机防火墙 主机防火墙是安装在单个主机上的防火墙，可以对该主机上的进出流量进行控制。主机防火墙涵盖了一系列的安全技术，如固件、人工智能、搭载在设备上的软件等等。 四、防火墙技术的应用实例 1.企业网络安全 企业网络安全防火墙一般安装在企业的边缘，可以对各种网络流量进行检查和过滤，确保企业网络的安全性和稳定性。可以利用防火墙技术防止恶意软件、病毒等在线攻击，保护企业的实际数据和用户隐私。 2.电子商务平台 防火墙技术应用到在线电子商务平台的安全性和可靠性上，对平台内的流量进行过滤和检查，保证商务交易的合法性和安全性。同时，监控平台上用户的活动，以判断是否有恶意攻击行为。 3.移动终端安全
防火墙的工作原理
防火墙的工作原理 防火墙的工作原理是通过对网络通信进行监控和过滤，以保障网络安全。它起着防护网络免受未经授权的访问和恶意攻击的作用。防火墙通常是网络安全架构中的重要组成部分，被广泛应用于企业、组织和个人的网络环境中。 一、工作原理概述 防火墙基于各种规则和策略，通过对进出网络的数据流量进行检查和过滤，控制网络通信的访问权限。其工作原理主要包括以下几个方面： 1.包过滤（Packet Filtering）：防火墙监测和分析通过网络传输的数据包，根据特定规则对数据包进行过滤和处理。这些规则可由管理员配置，通常基于源IP地址、目标IP地址、端口号、协议类型等属性进行判断。如果数据包符合规则，防火墙会根据配置的策略决定是否允许通过；否则，拒绝或丢弃该数据包。 2.状态检测（Stateful Inspection）：防火墙还可以通过对数据包建立和维护状态表来判断数据包是否合法。状态表记录了已经建立的网络连接的相关信息，包括源IP地址、目标IP地址、协议类型、端口号、连接状态等。当一个数据包到达时，防火墙会先查询状态表，判断该数据包是否属于一个已经建立的合法网络连接。如果是，防火墙会允许数据包通过；否则，防火墙会对数据包进行进一步处理。
3.应用层代理（Application Level Proxy）：防火墙还可以作为应用 层代理（Proxy）来工作，即充当客户端和服务器之间的中间人，对应 用层数据进行检查和过滤。当客户端与服务器之间建立连接时，防火 墙会拦截连接请求，并对双方进行身份验证。只有在身份验证通过后，防火墙才会建立实际的连接，并对数据进行检查和处理。这种方式可 以提供更高层次的访问控制和审核能力，但会影响网络通信的性能。 4.网络地址转换（Network Address Translation，NAT）：防火墙还 可以实现网络地址转换，将内部网络中的私有IP地址转换为外部网络 的公共IP地址，以隐藏内部网络的真实拓扑结构。NAT技术还可以通 过端口转换，允许多个内部主机共享一个公共IP地址。这种方式可以 提高网络安全性，同时也解决了IPv4地址不足的问题。 二、防火墙的类型 根据实现原理和功能特点，防火墙可以分为以下几种类型： 1.包过滤型防火墙（Packet Filtering Firewall）：这是最基本和最早 期的防火墙类型。它根据预先设定的规则对数据包进行过滤和判断， 仅基于网络层（IP地址、端口号）和传输层（TCP/UDP协议）。包过 滤型防火墙相对简单，性能较高，但缺乏深度检查和应用层级别的过 滤能力。 2.状态检测型防火墙（Stateful Inspection Firewall）：这种防火墙综 合了包过滤和状态检测的功能。它能够根据网络连接的状态表，对数 据包进行判断和处理，允许建立合法的连接，拒绝非法的连接。状态 检测型防火墙在安全性和性能上都有一定的提升。
信息安全中的防火墙原理
信息安全中的防火墙原理 信息安全在互联网时代已经成为越来越重要的话题，其中防火 墙就是保障网络安全的重要设备之一。防火墙有着至关重要的作用，可通过控制网络上的数据流动，阻挡攻击性数据包，保护网 络的安全性。本文将探讨防火墙的原理与相关知识，让大家更深 入地了解防火墙在信息安全中的作用。 一、防火墙的基本原理 防火墙是一种网络安全设备，它可以监控网络数据的流动并进 行过滤，它的工作原理就是在网络端口上分隔网络，允许通过认 证和授权的用户访问网络。它能够保护计算机免受不必要的流量，控制网络访问并保护网络数据免受黑客攻击和破坏。 在实现上，防火墙通常采用一些规则集来保护网络安全。这些 规则集包含了一系列过滤规则，可根据不同的网络流量分类进行 设置。防火墙可以自动检测数据包来源及去向，判断是否需要进 行过滤处理。如果需要过滤，则防火墙根据规则集过滤数据包并 执行相应的操作，如允许或拒绝数据包通过。
二、防火墙的分类及功能 防火墙根据其位置和实现方式可以分为以下几类：网络边界防火墙、内部防火墙、网络流量过滤器、个人防火墙、应用层防火墙等。 1.网络边界防火墙 网络边界防火墙是指在网络与外部网络（如互联网）之间设置的防火墙，可以允许或禁止一定类型的数据包进入/离开网络。其主要功能是拦截未经授权的外部流量并保护内部网络资源免受攻击，分隔内部网络和公共网络。 2.内部防火墙 内部防火墙是指在内部设置的防火墙，主要是保护内部网络资源免受恶意流量攻击。与网络边界防火墙不同，内部防火墙更关注内部流量，通常用于保护一些关键和敏感区域（如公司财务系统或人事管理部门）的内部网络安全。
web应用防火墙原理
web应用防火墙原理 Web应用防火墙原理 随着互联网的快速发展，Web应用安全问题越来越引起人们的关注。为了保护Web应用免受各种安全威胁，Web应用防火墙（Web Application Firewall，WAF）应运而生。本文将介绍Web应用防火墙的原理及其作用。 一、Web应用防火墙的作用 Web应用防火墙是一种位于Web应用程序与Web服务器之间的安全设备，用于监控、过滤和阻止恶意HTTP/HTTPS流量。它能够检测并防御各种Web应用层攻击，如SQL注入、跨站脚本攻击（XSS）、跨站请求伪造（CSRF）等。通过实时监控用户请求和响应，Web应用防火墙可以识别并阻止恶意流量，从而保护Web应用的安全。 二、Web应用防火墙的工作原理 Web应用防火墙的工作原理可以简单概括为以下几个步骤： 1.请求过滤：Web应用防火墙首先会对用户请求进行过滤，根据一系列预定义的规则和策略，判断该请求是否是正常的，或者是否包含了恶意的攻击载荷。这些规则和策略可以包括URL白名单、黑名单、正则表达式等。
2.协议解析：Web应用防火墙会对请求进行解析，分析HTTP头部、报文主体等内容。它可以检测到HTTP请求中的异常行为，如异常的请求方法、异常的请求报文长度等。 3.攻击检测：Web应用防火墙会对请求进行深度分析，检测其中是否包含了已知的攻击模式或恶意代码。它可以通过正则表达式、特征码匹配、行为分析等方式来检测攻击行为。 4.阻断策略：一旦Web应用防火墙检测到恶意请求，它会根据事先设定的阻断策略，对恶意流量进行处理。阻断策略可以是直接阻止该请求，也可以是将请求重定向到一个安全页面，或者是向管理员发送警报通知。 5.日志记录：Web应用防火墙会对所有的请求进行日志记录，包括已阻断的恶意请求和通过的正常请求。这些日志可以用于安全审计、事件追踪、异常分析等用途。 三、Web应用防火墙的优势 相比传统的网络防火墙，Web应用防火墙具有以下几个优势： 1.应用层防御：Web应用防火墙能够对Web应用层的攻击进行精确识别和防御，有效减少Web应用被攻击的风险。 2.实时监控：Web应用防火墙可以实时监控用户请求和响应，及时发现和阻止恶意流量，提高Web应用的安全性。
防火墙的基本工作原理
防火墙的基本工作原理 防火墙是一种网络安全设备，用于保护计算机网络免受未经授权的访问和恶意 攻击。它通过监控网络流量并根据预定义的规则集来允许或阻止数据包的传输。防火墙的基本工作原理是通过过滤网络流量来实现网络安全。 1. 包过滤 防火墙使用包过滤技术来控制网络流量。它会检查每个进出网络的数据包，并 根据预定义的规则决定是否允许通过。这些规则可以基于源IP地址、目标IP地址、端口号、协议类型等信息进行过滤。例如，防火墙可以配置为只允许特定IP地址 的数据包通过，或者只允许某些特定端口的数据包通过。 2. 状态检测 防火墙可以检测网络连接的状态，以便更好地控制和保护网络。它可以跟踪网 络连接的建立、终止和状态变化，并根据这些信息做出相应的决策。例如，防火墙可以配置为只允许已建立的连接通过，或者只允许特定状态的连接通过。 3. NAT（网络地址转换） 防火墙可以使用NAT技术将内部网络的私有IP地址转换为公共IP地址，以隐藏内部网络的真实地址。这样做可以增加网络的安全性，并减少来自外部网络的攻击。防火墙还可以将外部网络的数据包转发给内部网络的特定主机或服务。 4. VPN（虚拟专用网络）支持 防火墙可以提供VPN支持，使远程用户可以通过加密的隧道连接到内部网络。这样可以保证远程用户的安全访问，并防止未经授权的用户进入内部网络。防火墙可以配置为只允许经过身份验证的用户通过VPN访问内部资源。 5. 应用层代理
防火墙可以提供应用层代理功能，用于检查和过滤应用层协议的数据。它可以检测和阻止恶意的应用层攻击，如SQL注入、跨站脚本攻击等。防火墙还可以提供内容过滤功能，以防止访问未经授权的网站或限制特定类型的内容。 6. IDS/IPS（入侵检测和入侵防御系统）集成 一些高级防火墙还集成了IDS/IPS功能，用于检测和防御网络中的入侵行为。它可以通过分析网络流量和特征来识别潜在的攻击，并采取相应的措施进行防御。IDS/IPS可以与防火墙紧密配合，提高网络的安全性和防御能力。 总结： 防火墙的基本工作原理是通过包过滤、状态检测、NAT、VPN支持、应用层代理和IDS/IPS等技术来保护计算机网络免受未经授权的访问和恶意攻击。它可以监控和控制网络流量，根据预定义的规则集来允许或阻止数据包的传输。防火墙在保护网络安全方面发挥着重要的作用，是构建安全网络的重要组成部分。
防火墙的基本原理及应用
防火墙的基本原理及应用 1. 什么是防火墙？ 防火墙是一种网络安全设备，用于保护计算机网络免受未经授权的访问、攻击和恶意软件等的影响。它可以监视和控制数据包的流动，根据预设的安全策略，防止不符合规定的流量通过。 2. 防火墙的基本原理 防火墙基于一系列的规则和过滤器来判断数据包是否应该被放行或拒绝。其基本原理包括： •数据包过滤：防火墙会检查数据包的源IP地址、目的IP地址、端口号等信息，根据预设的规则判断是否放行或拒绝。 •状态检测：防火墙可以跟踪并记录网络连接的状态，例如TCP连接的建立、数据传输过程和连接的关闭。这有助于识别并防止恶意连接。 •应用层检测：某些高级防火墙还可以对数据包进行深层次的检测，以便识别恶意软件、非法网站等。这种检测通常基于特定的协议和应用程序。 •虚拟专用网络（VPN）：防火墙常常提供VPN功能，可以加密和隔离远程访问，提高网络安全性。 3. 防火墙的应用场景 防火墙在网络安全中有广泛的应用场景，以下是常见的应用场景： •边界防火墙：用于保护私有网络（如企业内部网络）与外部公共网络之间的边界。它可以监视来自互联网的流量，并根据设定的规则决定哪些流量允许通过。 •内部防火墙：用于保护局域网（Local Area Network，LAN）内部不同子网之间的通信和访问。它可以限制内部用户之间的访问、规定不同子网之间的通信规则，以增加网络安全性。 •个人防火墙：安装在个人计算机上，用于过滤网络流量、监控和防止恶意软件的入侵。个人防火墙可以保护个人隐私和个人信息的安全。 •虚拟专用网络（VPN）防火墙：用于提供安全的远程访问服务。它可以通过加密和隧道技术，将远程用户的数据安全地传输到网络中。
防火墙的应用的实验原理
防火墙的应用的实验原理 1. 什么是防火墙？ 防火墙是一种网络安全设备，用于监控和控制网络流量。它在网络和计算机之 间建立一个安全的边界，通过检查网络数据包并根据设定的规则进行过滤和阻止不安全的流量。防火墙可以帮助保护网络免受潜在的网络攻击和威胁。 2. 防火墙的工作原理 防火墙通常基于以下几个关键原理来工作： 2.1 封包过滤 防火墙通过检查网络数据包的源地址、目的地址、端口号和协议等信息，来决 定是否允许该数据包通过。它会根据预先设定的规则集来过滤并处理数据包。 2.2 访问控制列表 防火墙使用访问控制列表（Access Control List，ACL）来管理和控制网络流量。ACL是一组规则集，当数据包经过防火墙时，会根据这些规则集的匹配条件来判 断是否允许通过或拒绝。 2.3 网络地址转换 防火墙可以使用网络地址转换（Network Address Translation，NAT）来隐藏 内部网络的真实IP地址，并将其转换为公共IP地址。这可以提高网络的安全性，并允许多个内部主机共享一个公共IP地址。 2.4 VPN支持 防火墙可以提供虚拟私人网络（Virtual Private Network，VPN）的支持。VPN 通过加密和隧道技术，为远程用户提供安全的远程访问和连接。 3. 实验中的防火墙应用原理 在实验中，我们将使用防火墙来模拟真实的网络环境，并测试其对网络流量的 过滤和控制能力。以下是实验中的防火墙应用的具体原理： 3.1 实验环境搭建 首先，我们需要搭建一个实验环境，包括一台防火墙和多台计算机。防火墙将 作为网络边界，连接到内部网络和外部网络。
防火墙的基本原理
防火墙的基本原理 防火墙是可以对计算机或网络访问进行控制的一组软件或硬件设备，也可以是固件。防火墙将网络分为内部网络和外部网络两部分，而其自身就是这两个部分之间的一道屏障。一般认为防火墙就是隔离在内部网络和外部网络之间的一道执行控制策略的防御系统。如图1所示，防火墙是一种形象的说法，其科学本质是建立在内部网络和外部网络之间的一个安全网关。 防火墙的核心原理是：分析出入的数据包，决定放行还是拦截，只允许符合安全设置的数据通过。从这一点来看，防火墙实质上是一种隔离控制技术，是在不安全的网络环境下构造一种相对安全的内部网络环境，它既是一个分析器，又是一个限制器。 防火墙的必要性和有效性的基本假设是：外部存在潜在的安全威胁，内部绝对安全；内外互通的数据全部流经防火墙。 防火墙的作用是通过访问控制来保证网络安全，具体包括端口管理、攻击过滤、特殊站点管理等。防火墙的具体作用如下。 1）强化安全策略，过滤掉不安全的服务和非法用户，即过滤进、出网络的数据，管理进、出网络的访问行为，拒绝发往或者来自所选网点的请求通过防火墙。 2）监视网络的安全性，并报警。 3）利用网络地址转换技术，将有限的动态地址或静态地址与内部的地址对应起 来，以缓解地址空间短缺的问题。 4）防火墙是进出信息都必须通过的关口，适合收集关于系统和网络使用和误用的信息。
利用此关口，防火墙能在网络之间进行信息记录，其是审计和记录使用费用的一个最佳地点。网络管理员可以在此提供连接的费用情况，查出潜在的带宽瓶颈位置，并能够依据本机构的核算模式提供部门级的计费。 5）防火墙可以连接到一个单独的网络上，在物理上与内部网络隔开，并部署服务器以作为向外部发布内部信息的地点。 防火墙一般由服务访问规则、验证工具、包过滤、应用网关4个部分构成，微观上可以存在于路由器、服务器、PC端等多种设备中，宏观上部署在两个网络环境之间，如内部网络和外部网络之间、专用网络和公共网络之间等。 防火墙在运行时原理上可选的安全认证策略有3种：一种是肯定的，认为只有被允许的访问才可以放行,这可能会造成对安全访问行为的误杀；另一种是否定的,认为只有被禁止的访问才是不被允许的，这可能会导致未知的不安全访问发生; 还有一种是以上两种策略的协调，即动态制定允许访问与禁止访问的条件。
防火墙的作用和原理
防火墙的作用和原理 防火墙是计算机网络中用于保护网络安全的重要设备。它可以阻止 恶意攻击者入侵网络，保护用户数据的机密性和完整性。本文将探讨 防火墙的作用和原理，以及其在网络安全中的重要性。 一、防火墙的作用 防火墙作为保护网络安全的第一道防线，具有以下几个主要作用： 1. 访问控制：防火墙可以根据预先设定的规则，对进出网络的数据 进行过滤和控制。它可以限制特定IP地址或特定端口的访问，防止未 经授权的用户进入网络系统。 2. 网络地址转换（NAT）：防火墙可以实现网络地址转换，将内部 私有网络IP地址转换为公共IP地址，从而隐藏内部网络的真实IP地址，增加网络的安全性。 3. 信息审计：防火墙可以记录所有进出网络的数据包，包括源地址、目的地址、端口等信息。通过对数据包的审计分析，可以及时发现并 防止恶意攻击，保护网络安全。 4. 虚拟专用网络（VPN）支持：防火墙可以支持建立虚拟专用网络 连接，通过加密通道来保护远程用户与网络之间的通信安全。 二、防火墙的原理 防火墙的工作原理主要包括包过滤和状态检测两种方式。
1. 包过滤：防火墙通过检查数据包的头部信息，如源地址、目的地址、端口号等，来决定是否允许进一步传输。基于规则库，包过滤防 火墙可以根据特定的规则进行数据包的过滤，只允许合法的数据包通过。常见的包过滤防火墙有IPTables、NetFilter等。 2. 状态检测：防火墙在数据传输时会建立一个状态表，用于跟踪网 络连接的状态。它可以检测到非法连接的行为，如端口扫描、DDoS攻 击等，并立即采取相应的防御措施。常见的状态检测防火墙有Snort、Suricata等。 三、防火墙的重要性 防火墙在网络安全中扮演着重要的角色，具有以下几个重要性： 1. 防止网络入侵：防火墙可以根据预设规则，阻止未经授权的用户 进入网络系统，有效防止黑客入侵、访问控制等安全威胁。 2. 保护数据安全：防火墙可以对数据包进行过滤和审计，保护用户 的敏感数据不被窃取和篡改。它还可以加密通信通道，保证数据在传 输过程中的机密性。 3. 减少网络风险：通过防火墙的设置和管理，可以有效减少网络风险。它可以阻断恶意程序的扩散，减少病毒、木马等恶意代码对网络 系统的危害。 4. 提高网络性能：合理配置防火墙可以对网络流量进行优化和管理，减少不必要的数据流量和网络拥塞现象，提高网络性能和用户体验。 总结：
防火墙的工作原理和功能
防火墙的工作原理和功能 在当今的网络环境中，网络安全问题日益突出，因此防火墙作为一 种常见的网络安全设备得到广泛应用。本文将探讨防火墙的工作原理 和功能，以帮助读者更好地了解和应用防火墙。 一、引言 随着互联网的不断发展和普及，网络安全问题越来越受到关注。防 火墙作为一种重要的网络安全设备，起到了关键的角色，保护网络和 系统免受恶意攻击和未授权访问的威胁。 二、防火墙的工作原理 防火墙的工作原理可以简单概括为"允许所需、拒绝非法"。具体而言，防火墙通过以下几个步骤来实现对网络流量的控制： 1. 包过滤 防火墙首先会对传入和传出的数据包进行检查和过滤。它会根据预 先设置的策略和规则，对数据包的源IP地址、目的IP地址、端口号等 信息进行分析和比对，以确定是否允许通过。 2. 状态检测 防火墙还能够进行状态检测，即对网络连接的状态进行监控和分析。它能够检测到已建立的连接，以及连接的状态变化，例如连接的建立、终止等。通过对连接状态的检测，防火墙可以进一步加强对网络流量 的控制和管理。
3. 地址转换 防火墙还可以实现地址转换功能，即将内部网络的私有IP地址转 换为公有IP地址，以实现与外部网络的通信。这种地址转换方式称为 网络地址转换（NAT），通过NAT技术，防火墙有效地隐藏了内部网 络的真实IP地址，增强了网络的安全性。 4. 日志记录 防火墙还具备日志记录的功能，可以记录网络流量的相关信息，如 数据包的来源、目的、时间等。这些日志信息对于分析和追溯网络安 全事件具有重要意义，可以帮助管理员了解网络的使用情况和安全威胁。 三、防火墙的功能 除了上述的工作原理，防火墙还具有以下几个重要的功能： 1. 访问控制 防火墙能够根据事先设定的规则和策略，对网络流量进行访问控制。它可以限制特定IP地址、端口号或应用程序的访问权限，从而阻止未 经授权的用户和恶意程序对网络资源的访问。 2. 数据过滤 防火墙可以根据特定的规则和策略，对网络流量中的数据进行过滤 和检查。它能够识别和拦截包含恶意代码、病毒、垃圾邮件等有害信 息的数据包，从而提供一定程度的网络安全保护。
防火墙原理及其应用
防火墙原理及其应用 随着互联网技术的发展，人们越来越容易受到网络攻击的威胁。为了保护网络安全，防火墙作为一种重要的网络安全设备被广泛 应用。防火墙是一种硬件或软件系统，通过限制网络通信流量， 为网络提供安全防护。本文将介绍防火墙的原理和应用。 一、防火墙的分类 按照防火墙部署的位置可以分为网络层防火墙、主机层防火墙 和应用层防火墙。网络层防火墙位于网络边缘，是整个网络中的 第一道防线，控制整个网络的进出流量；主机层防火墙部署在每 个主机上，负责控制主机与网络之间的通信，可以防范恶意软件 和病毒的攻击；应用层防火墙针对应用层面的攻击，可以对特定 应用程序进行访问控制和审查。 二、防火墙的工作原理 防火墙的主要安全策略是访问控制。它采取一系列规则和策略 来判断通信双方的合法性，对非法的流量进行阻断或过滤。防火 墙工作的基本原理包括： ①包过滤防火墙 包过滤防火墙是最早的一种防火墙方式，它通过检查进出网络 的数据包头部信息来控制数据流量。实现方式是根据源IP地址、
目的IP地址、源端口、目的端口以及传输协议等信息对数据包进行过滤和判断，以实现对非法数据包的防范。 ②代理式防火墙 代理式防火墙是在网络中代理一些特定的服务，将服务请求从外部转向内部网络，再从内部网络转向外部。它会自动构建安全通信通道，对所有通过防火墙的数据进行操作和检查，确保数据的合法性和正确性。代理式防火墙适用于HTTP、FTP、SMTP、TELNET等应用协议的安全控制。 ③NAT防火墙 NAT防火墙是网络地址转换（NAT）的一种实现方式。通过将内部网址和端口映射为外部网址和端口，将内部计算机的隐藏并提高网络安全性。 三、防火墙的应用场景 防火墙的应用场景非常广泛，可以用于以下场景： ①保护数据中心 保护数据中心是最主要的一个应用场景。网络中包含大量的敏感数据和信息，部署防火墙可以保护这些数据不被非法攻击，确保数据的完整性和保密性。 ②限制对公共网络的访问
防火墙的原理及应用
防火墙的原理及应用 防火墙的原理： 1、包过滤防火墙 包过滤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，根据数据包的原地址、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报，包中包括发送者的IP地址和接受者的IP地址。当这些包 被送上互联网时，路由器会读取接受者的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被会防火墙屏 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家用户 去访问那些违反我国有关规定或者“有问题”的国外站点，包过滤路由器的最优优点就是 他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陆。这种防火墙速度快而且 易于维护，通常作为第一道防线。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黑客的攻击记录，而攻击一个单纯的包过滤 式的防火墙对于黑客来说是比较容易的，他们在这一方面已经积了大量的经验。“信息包 冲击”是黑客比较常用的一种攻击手段，黑客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，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，黑客便可以用这个IP地址来伪装他们发出的信息。在另一些情况下黑客 们使用一种他们自己编织的路由器攻击程序，这种程序使用路由器歇息来发送伪造的路由 器信息，这样所有的都会被重新路由到一个入侵者所指定的特别抵制。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”信号报，当服务器相应了这种信号报后会等待请求发 出者的回答，而攻击者不做任何的相应。如果服务器在45秒钟里没有收到反应信号的话 就会取消掉这次的请求。但是当服务器在处理成千上万各虚假请求时，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黑客的攻击记录。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。它可以组织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再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。包过滤防火墙什么某种意义上的绝对安全的系统。 2、应用网关防火墙 应用网关防火墙检查所有应用层的信息包，并将检查的内容信息放入决策过程，从而 提高网络的安全性。然而，应用网关防火墙是通过打破客户机/服务器模式实现的。每个 客户机/服务器通信需要两个链接：一个是从客户端到防火墙，另一个是从防火墙到服务
网络防火墙的原理与应用
网络防火墙的原理与应用 网络防火墙是一种用于保护计算机网络安全的重要设备。它通过识 别和控制进出网络的网络流量，以防止未经授权的访问、信息泄露和 网络攻击。本文将介绍网络防火墙的原理以及其在现代网络中的应用。 一、网络防火墙的原理 网络防火墙的原理是基于一系列规则和技术实现的。主要的原理包括： 1. 包过滤：网络防火墙通过检查数据包的源地址、目标地址、端口 号和协议类型等信息，根据预先设定的规则决定是否允许通过。例如，可以设置规则，只允许特定IP地址的计算机访问网络。 2. 状态检测：网络防火墙可以追踪网络连接的状态，以此来识别可 能的攻击行为。例如，它可以检测到一个未经授权的计算机试图建立 大量的连接，从而防止洪水攻击。 3. 代理服务：网络防火墙可以代理网络服务，隐藏内部网络的真实 IP地址。这样做可以增加网络的安全性，同时允许管理员更好地监控 和控制网络活动。 4. 虚拟专用网络（VPN）：网络防火墙可以提供VPN服务，通过 加密和隧道技术，实现对外部网络的安全连接。这对于远程办公和跨 地域网络通信非常重要。
5. 入侵检测系统（IDS）：网络防火墙可以配备入侵检测系统，用于识别和防御网络攻击。IDS可以监控网络流量和系统活动，自动检测异常行为并且采取相应的措施。 二、网络防火墙的应用 网络防火墙广泛应用于各类企业、政府机构和个人网络中，为网络安全提供了重要的保护。以下是网络防火墙的常见应用场景： 1. 企业网络：企业内部通常有大量的敏感数据和重要信息，因此需要部署网络防火墙来保护内部网络不受未经授权的访问和攻击。防火墙可以过滤不安全的网络流量，防止内部网络被黑客入侵。 2. 公共机构：政府机构、学校和医院等公共机构经常需要保护内部网络的安全性。防火墙可以帮助它们识别和阻止非法访问，防止个人隐私泄漏和网络攻击。 3. 电子商务：互联网上的电子商务活动需要确保用户的个人信息和交易安全。网络防火墙可以起到保护用户数据的作用，防止黑客窃取用户账号和信用卡信息。 4. 远程办公：随着远程办公越来越普遍，网络防火墙在保护远程连接方面发挥着重要作用。它可以通过VPN技术，建立多个远程工作者与公司内部网络之间的安全连接。 5. 公共Wi-Fi：在公共场合，如咖啡馆、机场等提供的公共Wi-Fi 往往存在一定的安全风险。网络防火墙可用于监控和控制公共Wi-Fi网络，避免恶意攻击者获取用户的个人数据。