基于負載均衡的郵件過濾網關的研究

摘要：該文分析了郵件過濾技術發展狀況，從客戶的需求角度出發，分析了對基于POP協議的郵件過濾網關的研究的可行性。對郵件過濾網關提出負載均衡技術的實現方法。

關鍵詞：POP；郵件過濾網關；負載均衡

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)36-2895-02

The Study of Mail Filtering Gateway Based on Loading Equilibria

ZHENG Yi-qun

(Wenzhou City Public Security Bureau， Wenzhou 325000， China)

Abstract: This article analyses development of mail filtering technology.From the request of users，it analyses the feasibility of Kill MailShield Gateway based on POP.This article puts forward the technology of loading equilibria using KSG.

Key words: POP; KSG; loading equilibria

1 引言

Internet的普及與企業電子郵件的廣泛使用，快速增加了企業的競爭力與生產力，但同樣也讓計算機病毒找到更快速的傳染媒介。附帶有病毒文件的電子郵件，往往在短時間內一傳十、十傳百，造成多米諾骨牌效應式連鎖感染，因此成為目前主要的病毒傳播方式。一項由國際計算機安全協會所公布的結果顯示，電子郵件已躍升為計算機病毒最主要的傳播媒介，感染率由正在大幅成長，引人矚目，某些類型病毒通常通過郵件客戶端，發送大量的垃圾郵件，使郵件服務器不堪重負，進而影響網絡正常運作。隨著中國的互聯網產業的飛速發展，使用電子郵件的人群越來越多，電子郵件因其具有廣泛的用戶群體，所以成為病毒的主要傳播通道與重要載體，目前全世界都非常重視郵件的防毒過濾等功能。

2 郵件過濾網關的基本原理

由于郵件系統多種多樣，不同的郵件系統需要不同的防毒軟件，當郵件系統升級或改用另外一種郵件系統時，用戶通常不得不重新購買相應的防毒軟件。此外，郵件服務器是企業網絡的核心服務器，在核心服務器上頻繁地安裝和卸載軟件顯然是有相當風險的。為此，本文通過設置客戶端的代理服務來處理郵件病毒。通過在本地的代理服務設置，讓郵件過濾網關的相關模塊代替郵件客戶端去接收郵件，收到后，在內部調用殺毒程序對郵件進行快速查殺。這一切完成后，再轉給客戶端，此時客戶端接收到的就是安全無毒的郵件了。

當郵件服務器收到郵件并把郵件放到了用戶郵箱中后，必須有種方法能使用戶取回并閱讀郵件。在以前，用戶只能坐在一臺啞終端前，登錄到服務器上，然后通過字符界面閱讀自己的郵件。現在不同了，用戶可以通過網絡連接到服務器，使用客戶端軟件在本地計算機上方便的閱讀郵件。RFC1939定義了一個頗為流行的允許客戶機從遠程服務器上收取郵件的協議，稱為郵局協議（Post Office Protocol，POP）。它規定了怎樣將個人計算機連接到Internet的郵件服務器和下載電子郵件的一系列基于命令的協議。它是因特網電子郵件的第一個離線協議標準，該協議允許用戶從服務器上把郵件存儲到本地主機（自己的計算機）上，同時刪除保存在郵件服務器上的郵件。本文所定義的是支持該協議的郵件過濾網關。在郵件下載到本地主機之前先經過它，并對郵件進行過濾，查殺病毒，再將安全的郵件保存到客戶端主機上，來保證客戶端主機的安全。

3 負載均衡過濾網關設計

無論在企業網、校園網還是在廣域網如Internet上，業務量的發展遲早都會超過現在最樂觀的估計，上網熱潮風起云涌，即使按照現在最優配置KSG，也很快會感到吃不消。尤其是KSG的客戶很多還是大型ISP和IDC，其數據流量和計算強度之大，使得單一設備根本無法承擔而需要多臺KSG。在使用一臺KSG進行郵件過濾時，如果KSG失效（KSG宕機時），仍能夠保證信件的正常收發，但是，這時卻不能再對郵件進行保護。依然需要提高KSG的可靠性。

采用分布式體系結構設計的集群系統恰恰是解決以上兩個問題的方法。通過相對總體成本較低的計算機集群，可以實現單一系統無法提供的強大性能。而如何在完成同樣功能的多個網絡設備之間實現合理的業務量分配，使之不致于出現一臺設備過忙、而別的設備卻未充分發揮處理能力的情況，就成了一個問題，負載均衡機制也因此應運而生。負載均衡建立在現有網絡結構之上，它提供了一種廉價有效的方法擴展服務器帶寬和增加吞吐量，加強網絡數據處理能力，提高網絡的靈活性和可用性。

3.1 負載均衡的定義

其實，負載均衡并非傳統意義上的“均衡”，一般來說，它只是把有可能擁塞于一個地方的負載交給多個地方分擔。如果將其改稱為“負載分擔”，也許更好懂一些。說得通俗一點，負載均衡在網絡中的作用就像輪流值日制度，把任務分給大家來完成，以免讓一個人累死累活。不過，這種意義上的均衡一般是靜態的，也就是事先確定的“輪值”策略 。與輪流值日制度不同的是，動態負載均衡通過一些工具實時地分析數據包，掌握網絡中的數據流量狀況，把任務合理分配出去。結構上分為本地負載均衡和地域負載均衡(全局負載均衡)，前一種是指對本地的服務器集群做負載均衡，后一種是指對分別放置在不同的地理位置、在不同的網絡及服務器群集之間作負載均衡。

3.2 負載均衡技術的任務

在現有網絡結構之上，負載均衡提供了一種廉價有效的方法擴展服務器帶寬和增加吞吐量，加強網絡數據處理能力，提高網絡的靈活性和可用性。它主要完成以下任務：

1) 解決網絡擁塞問題，服務就近提供，實現地理位置無關性；

2) 為用戶提供更好的訪問質量；

3) 提高服務器響應速度；

4) 提高服務器及其他資源的利用效率；

5) 避免了網絡關鍵部位出現單點失效。

4 系統模塊設計

4.1 系統環境的選擇

現在，國內比較流行的PC操作系統大多數都是微軟的平臺。但由于微軟的Windows源碼是不開放的，在Windows上開發只能使用它封裝的一些API或其他接口；其次，在架設一些大型服務時，微軟的Windows的穩定性及效率也不夠高；還有，在Windows上進行開發，受版權的限制較多，能夠借鑒的源碼也不多，使得產品成本大大增加。UNIX及類UNIX操作系統，在搭建大型服務時，效率及穩定性都是有口皆碑的。但是，Linux的開源特性也使得Linux的安全漏洞更容易被發現，并用作黑客的攻擊手段。作為Linux操作系統的一員Trustix Secure Linux，其安全性能較好。最后選定使用Trustix Secure Linux。數據庫選擇MySQL，MySQL是一個真正的多用戶、多線程SQL數據庫服務器。因為Linux系統下有功能強大的C語言編譯器（gcc）、調試工具（gdb）和程序自動維護工具make等，使得其效率更加高，因此編程語言選擇了C語言。

4.2 程序主要模塊的簡介

1) 系統管理模塊。采用B/S結構，使用PHP和Apache、mod_ssl等來實現系統的控制配置界面。通過配置界面，可以通過調用主機配置模塊，配置系統的基本信息，如主機名、IP地址、DNS服務器、默認網關等；可以制定過濾策略，生成報表，升級引擎等。

2) 報表生成模塊。面向網絡管理人員提供豐富的圖形化報表。除了可自由選擇報表統計的時段外，還在每個月初自動將上月報表發給管理員。這些報表形象直觀，便于管理員了解郵件系統的使用狀況，制定相應的安全策略。

3) 郵件解包模塊。將郵件過濾模塊保存的郵件解包，將附件保存在緩沖區中，等待郵件過濾模塊進行過濾。

4) 引擎模塊。為郵件過濾模塊提供接口。并可以在系統管理模塊的要求下自動完成引擎升級。

5) 郵件查毒模塊。將由郵件服務器下載的郵件保存，并調用郵件解包模塊，將郵件解包展開；再調用引擎模塊對解包后的文件進行掃描。

6) 郵件修復模塊。調用引擎模塊對有病毒的郵件進行修復。

7) 郵件替換模塊。用修復后的郵件代替掉有病毒的郵件進行傳送。

8) 發通知郵件模塊。對有病毒的郵件，通知發信者、本地郵件管理員和可能的接收者。

5 結論

KSG中基于負載均衡的功能順利實現，而且已經通過了公安部的安全產品評測，現已有多家客戶購買使用。用戶一致反應良好，達到了預期的客戶要求和目的。

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