网络安全概述IPSec及FW
计算机网络安全概述
计算机网络安全概述计算机网络安全不仅包括组网的硬件、管理控制网络的软件，也包括共享的资源，快捷的网络服务，所以定义网络安全应考虑涵盖计算机网络所涉及的全部内容。
参照ISO给出的计算机安全定义，认为计算机网络安全是指：“保护计算机网络系统中的硬件，软件和数据资源，不因偶然或恶意的原因遭到破坏、更改、泄露，使网络系统连续可靠性地正常运行，网络服务正常有序。
”下面是店铺为大家带来的关于计算机网络安全的相关知识，希望大家喜欢计算机网络安全的定义计算机网络安全是指利用网络管理控制和技术措施，保证在一个网络环境里，数据的保密性、完整性及可使用性受到保护。
计算机网络安全包括两个方面，即物理安全和逻辑安全。
物理安全指系统设备及相关设施受到物理保护，免于破坏、丢失等。
逻辑安全包括信息的完整性、保密性和可用性。
计算机网络安全的隐患对计算机信息构成不安全的因素很多，其中包括人为的因素、自然的因素和偶发的因素。
其中，人为因素是指，一些不法之徒利用计算机网络存在的漏洞，或者潜入计算机房，盗用计算机系统资源，非法获取重要数据、篡改系统数据、破坏硬件设备、编制计算机病毒。
人为因素是对计算机信息网络安全威胁最大的因素。
计算机网络不安全因素主要表现在以下几个方面：保密性：信息不泄露给非授权用户、实体或过程，或供其利用的特性。
完整性：数据未经授权不能进行改变的特性。
即信息在存储或传输过程中保持不被修改、不被破坏和丢失的特性。
可用性：可被授权实体访问并按需求使用的特性。
即当需要时能否存取所需的信息。
例如网络环境下拒绝服务、破坏网络和有关系统的正常运行等都属于对可用性的攻击。
可控性：对信息的传播及内容具有控制能力。
可审查性：出现的安全问题时提供依据与手段计算机网络安全技术分类虚拟网技术虚拟网技术主要基于近年发展的局域网交换技术(ATM和以太网交换)。
交换技术将传统的基于广播的局域网技术发展为面向连接的技术。
因此，网管系统有能力限制局域网通讯的范围而无需通过开销很大的路由器。
IPSec与网络层安全性：了解IPSec对抗攻击的手段(六)
IPSec与网络层安全性：了解IPSec对抗攻击的手段一、引言网络安全是当今互联网时代面临的重要挑战之一。
随着互联网的普及和应用，网络攻击的频率和严重程度也在不断增加。
为了保护网络通信的安全性和数据的完整性，各种网络安全技术得到了广泛的应用。
本文将重点介绍IPSec协议作为网络层安全性的重要手段，以及其在对抗攻击方面的应用。
二、IPSec的概述IPSec是一种被广泛用于保护网络通信的安全协议，它提供了数据加密、认证和完整性保护等功能。
IPSec可以在网络层对数据进行安全处理，保护数据在传输过程中不被未经授权的用户获得、篡改或破坏。
三、IPSec的工作原理1. 身份认证及数据完整性保护IPSec使用了一系列的认证和完整性保护机制来确保数据传输的安全。
通过在通信过程中引入身份认证的过程，IPSec可以验证通信双方的身份，并确保数据的完整性。
这样可以防止中间人攻击和数据篡改。
2. 数据加密IPSec使用加密算法对数据进行保护，以防止数据被窃听和解密。
常见的加密算法包括DES、3DES和AES等。
通过将数据加密成密文，IPSec可以在数据传输过程中保持数据的机密性。
3. 安全隧道IPSec通过创建一个安全的隧道，将通信中的数据包装起来并在发送和接收端点之间传输。
这个隧道可以保护数据在互联网中的传输，增加了攻击者对网络通信的难度。
四、IPSec的对抗攻击手段1. 阻止拒绝服务攻击（DoS）拒绝服务攻击是一种通过发送大量伪造的请求，耗尽网络资源以阻止合法用户访问的攻击手段。
IPSec可以通过限制恶意流量的访问，过滤掉来自攻击者的请求，以减轻拒绝服务攻击对网络的影响。
2. 防止中间人攻击中间人攻击是一种攻击者“窃听”双方通信并冒充其中一方与另一方进行通信的手段。
IPSec通过引入身份认证和数据完整性保护机制，可以有效避免中间人攻击的发生。
3. 抵御数据篡改利用数据篡改技术，攻击者可以在数据传输过程中篡改数据内容。
认识IPSec
认识IPSecIPSec（互联网协议安全）是一个安全网络协议套件，用于保护互联网或公共网络传输的数据。
IETF在1990 年代中期开发了IPSec 协议，它通过IP网络数据包的身份验证和加密来提供IP 层的安全性。
IPSec简介IPSec 可为通信两端设备提供安全通道，比如用于两个路由器之间以创建点到点VPN，以及在防火墙和Windows 主机之间用于远程访问VPN等。
IPSec 可以实现以下4项功能：•数据机密性：IPSec发送方将包加密后再通过网络发送，可以保证在传输过程中，即使数据包遭截取，信息也无法被读取。
•数据完整性：IPSec可以验证IPSec发送方发送过来的数据包，以确保数据传输时没有被改变。
若数据包遭篡改导致检查不相符，将会被丢弃。
•数据认证：IPSec接受方能够鉴别IPSec包的发送起源，此服务依赖数据的完整性。
•防重放：确保每个IP包的唯一性，保证信息万一被截取复制后不能再被重新利用，不能重新传输回目的地址。
该特性可以防止攻击者截取破译信息后，再用相同的信息包获取非法访问权。
IPSec 不是一个协议，而是一套协议，以下构成了IPSec 套件：AH协议AH(Authentication Header)指一段报文认证代码，确保数据包来自受信任的发送方，且数据没有被篡改，就像日常生活中的外卖封条一样。
在发送前，发送方会用一个加密密钥算出AH，接收方用同一或另一密钥对之进行验证。
然而，AH并不加密所保护的数据报，无法向攻击者隐藏数据。
ESP协议ESP（Encapsulating Security Payload）向需要保密的数据包添加自己的标头和尾部，在加密完成后再封装到一个新的IP包中。
ESP还向数据报头添加一个序列号，以便接收主机可以确定它没有收到重复的数据包。
SA协议安全关联（SA）是指用于协商加密密钥和算法的一些协议，提供AH、ESP操作所需的参数。
最常见的SA 协议之一是互联网密钥交换(IKE)，协商将在会话过程中使用的加密密钥和算法。
网络安全协议课程设计——对IPsec协议的分析与优化
网络安全协议课程设计——对IPsec协议的分析与优化一、背景介绍网络安全是当前互联网发展中的重要问题之一，保护网络通信的安全性对于个人、企业和国家来说都至关重要。
IPsec协议是一种常用的网络安全协议，用于保护IP层的通信安全。
本课程设计旨在对IPsec协议进行深入分析，并提出优化方案，以提高网络通信的安全性和性能。
二、IPsec协议分析1. IPsec协议概述IPsec协议是一种网络层的安全协议，用于保护IP数据包的完整性、机密性和认证性。
它通过加密和认证机制，确保数据在传输过程中不被篡改、窃听或伪造。
2. IPsec协议的工作原理IPsec协议工作在IP层，通过在IP数据包中添加安全扩展头部（Security Extension Header）来实现安全性。
它包括两个主要组件：认证头部（Authentication Header，AH）和封装安全载荷（Encapsulating Security Payload，ESP）。
AH提供了数据完整性和认证性，ESP提供了数据的加密性。
3. IPsec协议的优点和局限性优点：- 提供了端到端的安全性，可以保护整个通信链路中的数据。
- 支持多种加密和认证算法，灵活性较高。
- 可以与其他网络层协议兼容，如IPv4和IPv6。
局限性：- IPsec协议在处理大量数据时可能会影响网络性能。
- 配置和管理复杂，需要专业的知识和经验。
- 对于移动设备和移动网络的支持还不够完善。
三、IPsec协议优化方案1. 提高IPsec协议的性能- 使用硬件加速器：利用专用硬件加速器来加速IPsec协议的处理，提高数据传输速度。
- 优化加密算法：选择更高效的加密算法，如AES（Advanced Encryption Standard），以减少加密和解密的开销。
- 压缩数据包：采用数据压缩算法，减少传输数据量，提高网络性能。
2. 简化IPsec协议的配置和管理- 自动配置：开发自动配置工具，简化IPsec协议的配置过程，减少人工操作。
网络安全概述IPSec及FW
• 密钥管理
– VPN技术的开放性预示着必须采用各种公开 密码算法，这样算法的安全强度不能仅依赖 于算法本身，只能依靠密钥的机密性。大规 模部署VPN，也离不开自动密钥管理协议的 支持。
– VPN系统中常用的几种密钥管理协议包括： IKE协议、SKIP协议、Kerberos协议。
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VPN分类
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初始化向量(IV）
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加密和鉴别算法
▪ 加密算法
－3DES、RC5、IDEA、3IDEA、CAST、Blowfish
▪ 鉴别算法
－ICV计算应支持: HMAC-MD5-96、HMAC-SHA1-96, 仅用96位
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ESP输出－输入处理流程 52
3.3 SA和SP
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安全关联－SA
用于通信对等方之间对某些要素的一种协定，如：
▪ IPSec协议 ▪ 协议的操作模式：传输、隧道 ▪ 密码算法 ▪ 密钥 ▪ 用于保护数据流的密钥的生存期
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安全关联－SA
▪ 通过像IKE这样的密钥管理协议在通信对等方之
间协商而生成
▪ 当一个SA协商完成后，两个对等方都在其安全
关联数据库(SAD)中存储该SA参数
RFC2408、OAKLEY协议－RFC2412。 – 密码算法：HMAC－RFC2104/2404、CAST－
RFC2144、ESP加密算法－RFC2405/2451等。 –其他：解释域DOI－RFC2407、IPComp－RFC2393、
Roadmap－RFC2411。
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IPSec的实现
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▪ SA具有一定的生存期，当过期时，要么中止该
SA，要么用新的SA替换
IPSec与无线网络安全：保护无线通信免受攻击(二)
IPSec与无线网络安全：保护无线通信免受攻击随着科技的不断发展，无线网络已经成为现代生活中的重要组成部分。
无线网络的便利性为人们的日常生活和工作带来了极大的便利，然而，随之而来的安全问题也引起了人们的关注。
为了保护无线通信免受攻击，IPSec是一个非常重要的解决方案。
首先，我们来了解一下什么是IPSec。
IPSec是一组用于保护IP通信的协议族，它提供了一系列安全服务，包括加密、身份验证和完整性检查等。
通过使用IPSec，可以确保无线通信的机密性、安全性和可靠性。
在无线网络中，通信数据通过无线信号在空中传输，这使其容易受到攻击，因为攻击者可以窃听或篡改传输的数据。
而IPSec的加密功能可以有效地防止这些攻击。
通过使用加密算法，IPSec可以将传输的数据转换为密文，使得攻击者无法解读数据内容。
只有掌握正确密钥的接收方才能解密并还原数据。
这样，即使攻击者获得了无线信号，也无法获得有意义的信息。
除了加密之外，IPSec还提供了身份验证和完整性检查等安全服务。
身份验证可以确保通信的两个终端是合法的，而不是攻击者伪造的。
这样可以防止中间人攻击等安全威胁。
完整性检查则用于验证传输的数据在传输过程中是否被更改或破坏。
如果数据被篡改，接收方将会检测到并丢弃这些数据，从而保证通信的可靠性。
然而，在实际应用中，IPSec也存在一些问题。
首先，IPSec会增加通信的延迟。
加密和解密数据需要消耗额外的计算资源和时间，从而导致通信速度的降低。
尤其是在无线网络中，本来就存在一定的传输时延，如果再加上IPSec的处理时间，可能会对通信质量造成一定的影响。
其次，IPSec的部署和管理也需要一定的技术和成本。
虽然现代操作系统和网络设备通常都内置了IPSec支持，但仍然需要合理的配置和管理，以确保其正常运行和安全性。
另外，当考虑无线网络的安全时，除了IPSec，还有其他的安全措施也需要被考虑。
例如，无线网络可以通过设置访问控制列表、使用强密码和定期更换密码等来增强安全性。
IPSec与网络层安全性：了解IPSec对抗攻击的手段
IPSec与网络层安全性：了解IPSec对抗攻击的手段引言：随着互联网的快速发展，网络安全问题受到了越来越多的关注。
虽然各种安全措施不断涌现，但攻击者也在不断发展新的攻击手法。
网络层的安全性尤为重要，因为它是数据传输的基础。
在这篇文章中，我们将探讨IPSec作为一种网络层安全解决方案的特点和对抗攻击的手段。
一、IPSec的概述IPSec（Internet Protocol Security）是一个用于提供网络层安全的协议套件，它包括了一系列的协议和算法，用于保护数据在IP网络中的传输。
IPSec可以提供认证、保密和完整性保护，确保数据在传输过程中不被修改、窃取或篡改。
二、认证机制IPSec使用数字证书和密钥交换协议来验证通信双方的身份。
数字证书是由可信任的证书颁发机构（CA）签发的，用于证明通信双方的身份。
密钥交换协议则用于在通信双方之间协商密钥，以便加密和解密数据。
这些认证机制可以防止未经授权的用户接入网络，并确保数据传输的可信度。
三、加密和解密IPSec使用对称加密算法和非对称加密算法来保护数据的机密性。
对称加密算法使用同样的密钥进行加密和解密，速度快但密钥管理麻烦；非对称加密算法使用一对密钥，公钥用于加密，私钥用于解密，相对安全但速度较慢。
IPSec根据需求选择合适的加密算法，以确保数据在传输过程中不容易被破解。
四、完整性保护IPSec使用哈希算法来保护数据的完整性。
哈希算法将数据转换成固定长度的哈希值，用于验证数据在传输过程中是否被篡改。
发送方使用哈希算法对数据进行处理，并将哈希值附加到数据中一起传输；接收方在接收数据后，再次使用相同的哈希算法对数据进行处理，并与传输过来的哈希值进行比对。
如果哈希值相同，说明数据完整；如果哈希值不同，则说明数据被篡改。
五、抵抗攻击的手段IPSec具有多种特性和功能，可以抵抗各种攻击手段。
首先，它可以防止中间人攻击，因为通信双方的身份已通过数字证书验证。
其次，IPSec可以防止数据的窃取和篡改，因为数据在传输过程中得到了加密和完整性保护。
IPSec与防火墙配合：实现多层次的网络安全(四)
IPSec与防火墙配合：实现多层次的网络安全随着互联网的普及和发展，网络安全问题日益凸显。
为保护网络系统免受攻击和入侵，许多组织和个人已经采取了多种安全措施。
其中，IPSec与防火墙的配合应用，为实现多层次的网络安全提供了有效的解决方案。
一、IPSec的概述IPSec（Internet Protocol Security）是一种网络安全协议，用于保护网络通信的数据传输。
它通过加密和认证技术，确保数据在传输过程中的机密性、完整性和可用性。
IPSec采用了一系列的协议和算法，包括加密算法、认证协议和密钥管理协议等，以提供安全的IP层通信。
二、防火墙的作用防火墙是网络安全的第一道防线，主要用于监控和控制网络流量。
它可以过滤传入和传出的数据包，根据设定的规则阻止恶意流量，从而保护网络免受未经授权的访问、病毒、攻击和其他安全威胁。
防火墙通过访问控制列表（ACL）和网络地址转换（NAT）等技术，对进出的数据包进行筛选和修改。
三、IPSec与防火墙的协同作用1. 加密数据传输IPSec可以通过加密算法对数据进行加密，保护数据在传输过程中的机密性。
防火墙则负责监控数据包的流量，在数据进出防火墙时进行解密和加密的处理。
通过IPSec与防火墙的协同作用，可以确保数据在公共网络中的传输是安全的。
2. 认证通信双方IPSec可以使用认证协议对通信双方进行认证，防止恶意用户伪装成合法用户进行网络攻击。
防火墙可以配合IPSec的认证功能，对通信发起者的身份进行验证。
只有通过验证的用户才能通过防火墙进行访问，提高了网络系统的安全性。
3. 密钥管理与策略控制IPSec中的密钥管理协议可以确保通信双方之间的密钥安全。
防火墙通过与IPSec连接，可以实现对密钥的分发和更新。
同时，防火墙还可以根据策略进行流量控制，根据网络环境的需求和安全策略的配置，对数据包的进出进行管理和筛选。
四、多层次的网络安全保障IPSec与防火墙的配合应用，实现了多层次的网络安全保障。
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原始数据
互联网
外部服务器非TCP/IP连接
存储设备
内部服务器
物理隔离控制设备
集线器 内部网络
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• 一个典型的物理隔离方案（隔离设备处 于与内网相连状态）
互联网
外部服务器
原始数据
存储设备 非TCP/IP连接 内部服务器
物理隔离控制设备
集线器
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2 VPN概述
• VPN定义 • VPN技术 • VPN分类 • IPSec体系
– 网络地址转就是在防火墙上装一个合法IP地址集，然后 • 当内部某一用户要访问Internet时，防火墙动态地从 地址集中选一个未分配的地址分配给该用户； • 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。
– 地址翻译主要用在两个方面： • 网络管理员希望隐藏内部网络的IP地址。这样互联 网上的主机无法判断内部网络的情况。 • 内部网络的IP地址是无效的IP地址。 这种情况主要 是因为现在的IP地址不够用，要申请到足够多的合 法IP地址很难办到，因此需要翻译IP地址。
VPN Gateway
总部 网络
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• VPN的定义：是指依靠ISP或其他NSP在公用网 络基础设施之上构建的专用的数据通信网络， 这里所指的公用网络有多种，包括IP网络、帧 中继网络和ATM网络。 – 虚拟： – 专用网：封闭的用户群、安全性高 、服务 质量保证
• IETF对基于IP的VPN定义：使用IP机制仿 真出一个私有的广域网。
6
源IP
10.0. 0.108
目的IP
202.112. 108.50
源IP
202.112. 108.50
目的IP
10.0. 0.108
源IP
202.112. 108.3
目的IP
202.112. 108.50
防火墙网关
源IP
目的IP
202.112. 202.112. 108.50 108.3
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• 应用层代理
第7讲 保密通信（一）
IPSec FW
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1 防火墙概述
• 基本概念 • 关键技术 • 体系结构 • 网络隔离
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基本概念
• 防火墙概念 – William Cheswick和Steve Beilovin（1994）： 防火墙是放置在两个网络之间的一组组件，这组组 件共同具有下列性质： • 只允许本地安全策略授权的通信信息通过 • 双向通信信息必须通过防火墙 • 防火墙本身不会影响信息的流通 – 防火墙是位于两个信任程度不同的网络之间（如企 业内部网络和Internet之间）的软件或硬件设备的 组合，它对两个网络之间的通信进行控制，通过强 制实施统一的安全策略，防止对重要信息资源的非 法存取和访问以达到保护系统安全的目的。 – 传统防火墙概念特指网络层实现
– 周边网络：一个防护层，在其上可放置一些信息服 务器，它们是牺牲主机，可能会受到攻击，因此又 被称为非军事区（DMZ）。周边网络的作用：即使 堡垒主机被入侵者控制，它仍可消除对内部网的侦 听。例: netxray等的工作原理。
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Internet
外部路由器
周边网络
堡垒主机 内部路由器
内部网络 … …
– 网关理解应用协议，可以实施更细粒度的 访问控制
– 对每一类应用，都需要一个专门的代理 – 灵活性不够
客户
发送请求 转发响应
转发请求
网关
请求响应
服务器
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体系结构
• 双宿主主机体系
– 双重宿主主机的特性：
Internet • 安全至关重要（唯一通道），其用户口令控制安全是关键。
• 必须支持很多用户的访问（中转站），其性能非常重要。
3
• 防火墙缺陷
– 使用不便，认为防火墙给人虚假的安全感 – 对用户不完全透明，可能带来传输延迟、瓶颈及单
点失效 – 不能替代墙内的安全措施
• 不能防范恶意的知情者 • 不能防范不通过它的连接 • 不能防范全新的威胁 • 不能有效地防范数据驱动式的攻击 • 当使用端-端加密时，其作用会受到很大的限制
4
关键技术
• 数据包过滤
– 依据事先设定的过滤规则，对所接收的每个数据包做允许拒 绝的决定。
• 数据包过滤优点：
– 速度快，性能高
应用层
应用层
– 对用户透明
表示层
• 数据包过滤缺点：
会话层
– –
维安护全比性较低困（难IP(欺需骗要等对）TCP/I传P输了层解）
– 不提供有用的日志，或根本就网不络层提供16Fra bibliotekVPN定义
• 两个基本的专网形式
Modem 远程独立客户机
电话网
远程访问服务器
Modem
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适配器 分支机构服务器
数据网
专用通道
SDH、DDN、 ADSL、
ISDN、……
适配器
总部远程访问服务器
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远程局域 网络
单个 用户
分支机构 VPN
Gateway
ISP Modems
Internet
总部
网络层
表示层 会话层 传输层 网络层
– –
不不防能范根数据据状驱态动信型 息攻 进击 行控制数据链路层
– 不能处理网络层以上的信息 物理层
数据链路层 物理层
– 无法对网络上流动的信息提供全面的控互制连的物理介质
数据链路层
物理 层
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• NAT （Network Address Translation）
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网络隔离
• 物理隔离的指导思想与防火墙绝然不同：防火墙的思路 是在保障互联互通的前提下，尽可能安全，而物理隔离 的思路是在保证必须安全的前提下，尽可能互联互通。
• 一个典型的物理隔离方案（处于完全隔离状态）
互联网
外部服务器
存储设备
内部服务器
物理隔离控制设备
集线器 内部网络
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• 一个典型的物理隔离方案（隔离设备处 于与外网相连状态）
• 堡垒主机配置在内部网络上，是因外部特网网络主机连接到内部
网络主机的桥梁，它需要拥有高等级的安全。
防火墙
堡垒主机
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• 屏蔽子网体系
– 组成：屏蔽子网体系结构在本质上与屏蔽主机体系 结构一样，但添加了额外的一层保护体系——周边 网络。堡垒主机位于周边网络上，周边网络和内部 网络被内部路由器分开。
– 缺点：双重宿主主机是隔开内外网络的唯一屏障， 一旦它被入侵，内部网络便向入侵者敞开大门。
防火墙
双重宿主主机
内部网络
… …
9
• 屏蔽主机体系
– 屏蔽主机体系结构由防火墙和内部网络的堡垒主机 承担安全责任。一般这种防火墙较简单，可能就是 简单的路由器。
– 典型构成：包过滤路由器＋堡垒主机。
• 包过滤路由器配置在内部网和外部网之间，保证外部系统 对内部网络的操作只能经过堡垒主机。