淺談防火墻在網(wǎng)絡(luò)安全中的作用

摘要：本文介紹網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)技術(shù)特性。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)安全；防火墻；技術(shù)特征

中圖分類號：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2008)12-20ppp-0c

On the Firewall in the Role of Network Security

YU Shi-qian

(China Telecom Co.， Ltd.，Zhuhai Subsidiary Company，Zhuhai 519000，China)

Abstract: This text introduces the releveant technological characteristics of online security.

Key words: online security; fir wall; technological characteristic

1 引言

21 世紀(jì)全世界的計(jì)算機(jī)都通過Internet 聯(lián)到一起，信息安全的內(nèi)涵也就發(fā)生了根本的變化。它不僅從一般性的防衛(wèi)變成了一種非常普通的防范，而且還從一種專門的領(lǐng)域變成了無處不在。

一個(gè)國家的信息安全體系實(shí)際上包括國家的法規(guī)和政策，以及技術(shù)與市場的發(fā)展平臺。我國在構(gòu)建信息防衛(wèi)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)著力發(fā)展自己獨(dú)特的安全產(chǎn)品， 我國要想真正解決網(wǎng)絡(luò)安全問題， 最終的辦法就是通過發(fā)展民族的安全產(chǎn)業(yè)，帶動我國網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的整體提高。

網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品有以下幾大特點(diǎn)：第一， 網(wǎng)絡(luò)安全來源于安全策略與技術(shù)的多樣化，如果采用一種統(tǒng)一的技術(shù)和策略也就不安全了；第二，網(wǎng)絡(luò)的安全機(jī)制與技術(shù)要不斷地變化；第三， 隨著網(wǎng)絡(luò)在社會各方面的延伸， 進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的手段也越來越多，因此，網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程。為此建立有中國特色的網(wǎng)絡(luò)安全體系， 需要國家政策和法規(guī)的支持及集團(tuán)聯(lián)合研究開發(fā)。安全與反安全就像矛盾的兩個(gè)方面，總是不斷地向上攀升，所以安全產(chǎn)業(yè)將來也是一個(gè)隨著新技術(shù)發(fā)展而不斷發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。信息安全是國家發(fā)展所面臨的一個(gè)重要問題。對于這個(gè)問題，我們還沒有從系統(tǒng)的規(guī)劃上去考慮它，從技術(shù)上、產(chǎn)業(yè)上、政策上來發(fā)展它。政府不僅應(yīng)該看見信息安全的發(fā)展是我國高科技產(chǎn)業(yè)的一部分，而且應(yīng)該看到，發(fā)展安全產(chǎn)業(yè)的政策是信息安全保障系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，甚至應(yīng)該看到它對我國未來電子化、信息化的發(fā)展將起到非常重要的作用。

2 防火墻技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)防火墻技術(shù)是一種用來加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)之間訪問控制，防止外部網(wǎng)絡(luò)用戶以非法手段通過外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，訪問內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)資源， 保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)操作環(huán)境的特殊網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備。它對兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包如鏈接方式按照一定的安全策略來實(shí)施檢查， 以決定網(wǎng)絡(luò)之間的通信是否被允許， 并監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)。

目前的防火墻產(chǎn)品主要有堡壘主機(jī)、包過濾路由器、應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)（代理服務(wù)器）以及電路層網(wǎng)關(guān)、屏蔽主機(jī)防火墻、雙宿主機(jī)等類型。雖然防火墻是目前保護(hù)網(wǎng)絡(luò)免遭黑客襲擊的有效手段，但也有明顯不足：無法防范通過防火墻以外的其它途徑的攻擊，不能防止來自內(nèi)部變節(jié)者和不經(jīng)心的用戶們帶來的威脅， 也不能完全防止傳送已感染病毒的軟件或文件，以及無法防范數(shù)據(jù)驅(qū)動型的攻擊。

自從1986 年美國Digital公司在Internet上安裝了全球第一個(gè)商用防火墻系統(tǒng)，提出了防火墻概念后，防火墻技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。國內(nèi)外已有數(shù)十家公司推出了功能各

不相同的防火墻產(chǎn)品系列。

防火墻處于5 層網(wǎng)絡(luò)安全體系中的最底層，屬于網(wǎng)絡(luò)層安全技術(shù)范疇。在這一層上，企業(yè)對安全系統(tǒng)提出的問題是：所有IP是否都能訪問到企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)? 如果答案是“是”，則說明企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)還沒有在網(wǎng)絡(luò)層采取相應(yīng)的防范措施。

作為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部公共網(wǎng)絡(luò)之間的第一道屏障， 防火墻是最先受到人們重視的網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品之一。雖然從理論上看，防火墻處于網(wǎng)絡(luò)安全的最底層， 負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)間的安全認(rèn)證與傳輸， 但隨著網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的整體發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷變化，現(xiàn)代防火墻技術(shù)已經(jīng)逐步走向網(wǎng)絡(luò)層之外的其他安全層次， 不僅要完成傳統(tǒng)防火墻的過濾任務(wù)， 同時(shí)還能為各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供相應(yīng)的安全服務(wù)。另外還有多種防火墻產(chǎn)品正朝著數(shù)據(jù)安全與用戶認(rèn)證、防止病毒與黑客侵入等方向發(fā)展。

根據(jù)防火墻所采用的技術(shù)不同， 我們可以將它分為四種基本類型：包過濾型、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換——NAT、代理型和監(jiān)測型。

2.1 包過濾型

包過濾型產(chǎn)品是防火墻的初級產(chǎn)品，其技術(shù)依據(jù)是網(wǎng)絡(luò)中的分包傳輸技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)都是以“包”為單位進(jìn)行傳輸?shù)模瑪?shù)據(jù)被分割成為一定大小的數(shù)據(jù)包，每一個(gè)數(shù)據(jù)包中都會包含一些特定信息， 如數(shù)據(jù)的源地址、目標(biāo)地址、TCP/ UDP 源端口和目標(biāo)端口等。防火墻通過讀取數(shù)據(jù)包中的地址信息來判斷這些“包”是否來自可信任的安全站點(diǎn)， 一旦發(fā)現(xiàn)來自危險(xiǎn)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)包， 防火墻便會將這些數(shù)據(jù)拒之門外。系統(tǒng)管理員也可以根據(jù)實(shí)際情況靈活制訂判斷規(guī)則。

包過濾技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是簡單實(shí)用，實(shí)現(xiàn)成本較低，在應(yīng)用環(huán)境比較簡單的情況下，能夠以較小的代價(jià)在一定程度保證系統(tǒng)的安全。但包過濾技術(shù)的缺陷也是明顯的。包過濾技術(shù)是一種完全基于網(wǎng)絡(luò)層的安全技術(shù)，只能根據(jù)數(shù)據(jù)包的來源、目標(biāo)和端口等網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行判斷，無法識別基于應(yīng)用層的惡意侵入，如惡意的Java小程序以及電子郵件中附帶的病毒。有經(jīng)驗(yàn)的黑客很容易偽造IP 地址，騙過包過濾型防火墻。

2.2 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)化——NAT

網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換是一種用于把IP 地址轉(zhuǎn)換成臨時(shí)的、外部的、注冊的IP地址標(biāo)準(zhǔn)。它允許具有私有IP 地址的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)訪問因特網(wǎng)。它還意味著用戶不需要為其網(wǎng)絡(luò)中每一臺機(jī)器取得注冊的IP 地址。在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通過安全網(wǎng)卡訪問外部網(wǎng)絡(luò)時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)映射記錄。系統(tǒng)將外出的源地址和源端口映射為一個(gè)偽裝的地址和端口，讓這個(gè)偽裝的地址和端口通過非安全網(wǎng)卡與外部網(wǎng)絡(luò)連接，這樣對外就隱藏了真實(shí)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)地址。在外部網(wǎng)絡(luò)通過非安全網(wǎng)卡訪問內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它并不知道內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的連接情況，而只是通過一個(gè)開放的IP 地址和端口來請求訪問。OLM防火墻根據(jù)預(yù)先定義好的映射規(guī)則來判斷這個(gè)訪問是否安全。當(dāng)符合規(guī)則時(shí)，防火墻認(rèn)為訪問是安全的，可以接受訪問請求，也可以將連接請求映射到不同的內(nèi)部計(jì)算機(jī)中。當(dāng)不符合規(guī)則時(shí)， 防火墻認(rèn)為該訪問是不安全的，不能被接受，防火墻將屏蔽外部的連接請求。網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換的過程對于用戶來說是透明的， 不需要用戶進(jìn)行設(shè)置， 用戶只要進(jìn)行常規(guī)操作即可。

2.3 代理型

代理型防火墻也可以被稱為代理服務(wù)器，它的安全性要高于包過濾型產(chǎn)品， 并已經(jīng)開始向應(yīng)用層發(fā)展。代理服務(wù)器位于客戶機(jī)與服務(wù)器之間， 完全阻擋了二者間的數(shù)據(jù)交流。從客戶機(jī)來看，代理服務(wù)器相當(dāng)于一臺真正的服務(wù)器；而從服務(wù)器來看， 代理服務(wù)器又是一臺真正的客戶機(jī)。當(dāng)客戶機(jī)需要使用服務(wù)器上的數(shù)據(jù)時(shí)，首先將數(shù)據(jù)請求發(fā)給代理服務(wù)器， 代理服務(wù)器再根據(jù)這一請求向服務(wù)器索取數(shù)據(jù)，然后再由代理服務(wù)器將數(shù)據(jù)傳輸給客戶機(jī)。由于外部系統(tǒng)與內(nèi)部服務(wù)器之間沒有直接的數(shù)據(jù)通道， 外部的惡意侵害也就很難傷害到企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。代理型防火墻的優(yōu)點(diǎn)是安全性較高，可以針對應(yīng)用層進(jìn)行偵測和掃描， 對付基于應(yīng)用層的侵入和病毒都十分有效。其缺點(diǎn)是對系統(tǒng)的整體性能有較大的影響， 而且代理服務(wù)器必須針對客戶機(jī)可能產(chǎn)生的所有應(yīng)用類型逐一進(jìn)行設(shè)置， 大大增加了系統(tǒng)管理的復(fù)雜性。

2.4 監(jiān)測型

監(jiān)測型防火墻是新一代的產(chǎn)品，這一技術(shù)實(shí)際已經(jīng)超越了最初的防火墻定義。監(jiān)測型防火墻能夠?qū)Ω鲗拥臄?shù)據(jù)進(jìn)行主動的、實(shí)時(shí)的監(jiān)測，在這些數(shù)據(jù)加以分析的基礎(chǔ)上，監(jiān)測型防火墻能夠有效地判斷出各層中的非法侵入。同時(shí)，這種檢測型防火墻產(chǎn)品一般還帶有分布式探測器，這些探測器安置在各種應(yīng)用服務(wù)器和其他網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)之中， 不僅能夠檢測來自網(wǎng)絡(luò)外部的攻擊，同時(shí)對來自內(nèi)部的惡意破壞也有極強(qiáng)的防范作用。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)， 在針對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的攻擊中， 有相當(dāng)比例的攻擊來自網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部。因此，監(jiān)測型防火墻不僅超越了傳統(tǒng)防火墻的定義，而且在安全性上也超越了前兩代產(chǎn)品。雖然監(jiān)測型防火墻安全性上已超越了包過濾型和代理服務(wù)器型防火墻， 但由于監(jiān)測型防火墻技術(shù)的實(shí)現(xiàn)成本較高，也不易管理，所以目前在實(shí)用中的防火墻產(chǎn)品仍然以第二代代理型產(chǎn)品為主，但在某些方面也已經(jīng)開始使用監(jiān)測型防火墻。基于對系統(tǒng)成本與安全技術(shù)成本的綜合考慮，用戶可以選擇性地使用某些監(jiān)測型技術(shù)。這樣既能夠保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性需求，同時(shí)也能有效地控制安全系統(tǒng)的總擁有成本。

3 結(jié)束語

實(shí)際上，作為當(dāng)前防火墻產(chǎn)品的主流趨勢，大多數(shù)代理服務(wù)器（也稱應(yīng)用網(wǎng)關(guān)）也集成了包過濾技術(shù)，這兩種技術(shù)的混合應(yīng)用顯然比單獨(dú)使用具有更大的優(yōu)勢。由于這種產(chǎn)品是基于應(yīng)用的，應(yīng)用網(wǎng)關(guān)能提供對協(xié)議的過濾。例如，它可以過濾掉FTP連接中的PUT命令，而且通過代理應(yīng)用，應(yīng)用網(wǎng)關(guān)能夠有效地避免內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的信息外泄。正是由于應(yīng)用網(wǎng)關(guān)的這些特點(diǎn)，使得應(yīng)用過程中的矛盾主要集中在對多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議的有效支持和對網(wǎng)絡(luò)整體性能的影響上。

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收稿日期：2008-02-12

作者簡介：余詩茜，2002年畢業(yè)于北京郵電大學(xué)信息工程學(xué)院，現(xiàn)在中國電信股份有限公司珠海市分公司工作。