4 防火墙原理与技术-路由器包过滤技术
简述防火墙的主要技术
简述防火墙的主要技术防火墙是一种网络安全设备，用于保护计算机网络免受恶意攻击和未经授权的访问。
它利用一系列技术来检测和阻止不安全的网络流量，以确保网络的安全性和可靠性。
以下将对防火墙的主要技术进行简述。
1. 包过滤技术（Packet Filtering）：包过滤是防火墙最基本也是最常用的技术之一。
它通过检查数据包的源地址、目标地址、端口号、协议类型等信息来决定是否允许通过。
包过滤可以根据预先设定的规则来过滤流量，例如，只允许特定IP地址的数据包通过或者禁止特定端口的访问。
2. 状态检测技术（Stateful Inspection）：状态检测是包过滤技术的进一步发展。
它不仅仅根据单个数据包的信息来决定是否允许通过，还会维护一个连接的状态表来判断是否是合法的流量。
状态检测可以更好地处理复杂的网络连接，如TCP连接的建立、终止和数据传输过程。
3. 应用层网关（Application Gateway）：应用层网关是防火墙的一种高级形式，它能够深入应用层协议进行检查和过滤。
应用层网关可以分析和过滤应用层协议的数据，如HTTP、FTP、SMTP等，并根据预先定义的策略来控制应用层流量。
这种技术可以对特定应用程序进行细粒度的访问控制，提高安全性和灵活性。
4. VPN隧道技术（VPN Tunneling）：VPN隧道技术通过在公共网络上建立安全的隧道，将数据进行加密和封装，从而实现远程访问和分支机构之间的安全通信。
防火墙可以支持VPN隧道技术，允许受信任的用户通过加密通道访问内部网络资源，同时保护数据的机密性和完整性。
5. 网络地址转换（Network Address Translation，NAT）：NAT技术允许将内部网络的私有IP地址转换为公共IP地址，以实现内部网络与外部网络的通信。
防火墙可以通过NAT技术来隐藏内部网络的真实IP地址，增加网络的安全性。
此外，NAT还可以实现端口映射，将外部请求转发到内部服务器，提供互联网服务。
计算机网络安全--第九章 防火墙技术
基于网络体系结构的防火墙实现原理
08:02:44
防火墙与OSI 防火墙与OSI
基本防火墙
Network Transport
高级防火墙
DataLink Session Application
防火墙的原理 按照网络的分层体系结构， 按照网络的分层体系结构，在不同的分层结构 实现的防火墙不同，通常有如下几种。 上实现的防火墙不同，通常有如下几种。 1）基于网络层实现的防火墙，通常称为包过滤 ）基于网络层实现的防火墙， 防火墙。 防火墙。 2）基于传输层实现的防火墙，通常称为传输级 ）基于传输层实现的防火墙， 网关。 网关。 层次越高， 层次越高 3）基于应用层实现的防火墙，通常称为应用级 ）基于应用层实现的防火墙， ，能检测的 资源越多，越安全， 资源越多，越安全， 网关。 网关。 但执行效率变差 4）整合上述所有技术，形成混合型防火墙，根 ）整合上述所有技术，形成混合型防火墙， 据安全性能进行弹性管理。 据安全性能进行弹性管理。
08:02:44
防火墙的概念 因此按照企业内部的安全体系结构， 因此按照企业内部的安全体系结构， 防火墙应当满足如下要求。 防火墙应当满足如下要求。 1）保证对主机和应用的安全访问。 ）保证对主机和应用的安全访问。 访问 2）保证多种客户机和服务器的安全性。 ）保证多种客户机和服务器的安全性 安全 3）保护关键部门不受到来自内部和外 ） 部的攻击，为通过Internet与远程访问 部的攻击，为通过 与远程访问 的雇员、客户、供应商提供安全通道。 的雇员、客户、供应商提供安全通道。
08:02:44
防火墙的概念 因此， 因此，防火墙是在两个网络之间执 行控制策略的系统（包括硬件和软件）， 行控制策略的系统（包括硬件和软件）， 目的是保护网络不被可疑目标入侵。 目的是保护网络不被可疑目标入侵。
信息安全 实验四 防火墙技术
实验四防火墙技术实验4-1 防火墙实验一实验目的通过实验深入理解防火墙的功能和工作原理，熟悉天网防火墙个人版的配置和使用。
二实验环境实验室所有机器安装了Windows X P 操作系统，组成了局域网，并安装了天网防火墙。
三实验原理防火墙的工作原理：防火墙能增强机构内部网络的安全性。
防火墙系统决定了哪些内部服务可以被外界访问；外界的哪些人可以访问内部的服务以及哪些外部服务可以被内部人员访问。
防火墙必须只允许授权的数据通过，而且防火墙本身也必须能够免于渗透。
两种防火墙技术的对比包过滤防火墙：将防火墙放置于内外网络的边界；价格较低，性能开销小，处理速度较快；定义复杂，容易出现因配置不当带来问题，允许数据包直接通过，容易造成数据驱动式攻击的潜在危险。
应用级网关：内置了专门为了提高安全性而编制的Proxy应用程序，能够透彻地理解相关服务的命令，对来往的数据包进行安全化处理，速度较慢，不太适用于高速网（ATM或千兆位以太网等）之间的应用。
防火墙体系结构屏蔽主机防火墙体系结构：在该结构中，分组过滤路由器或防火墙与 Internet相连，同时一个堡垒机安装在内部网络，通过在分组过滤路由器或防火墙上过滤规则的设置，使堡垒机成为 Internet上其它节点所能到达的唯一节点，这确保了内部网络不受未授权外部用户的攻击。
双重宿主主机体系结构：围绕双重宿主主机构筑。
双重宿主主机至少有两个网络接口。
这样的主机可以充当与这些接口相连的网络之间的路由器；它能够从一个网络到另外一个网络发送IP数据包。
但是外部网络与内部网络不能直接通信，它们之间的通信必须经过双重宿主主机的过滤和控制。
被屏蔽子网体系结构：添加额外的安全层到被屏蔽主机体系结构，即通过添加周边网络更进一步的把内部网络和外部网络（通常是Internet）隔离开。
被屏蔽子网体系结构的最简单的形式为，两个屏蔽路由器，每一个都连接到周边网。
一个位于周边网与内部网络之间，另一个位于周边网与外部网络（通常为Internet）之间。
防火墙技术-包过滤防火墙
防火墙技术分类
应用层 传输层 网络层 数据链路层
1. 简单包过滤/分组过滤防火墙 2. 状态检测包过滤防火墙 3. 应用代理防火墙 4. 电路中继防火墙
传输层 网络层
应用层 传输层 网络层
26
简单包过滤/分组过滤防火墙原理
作用在网络层和传输层，它根据数据包的包头源地址、目的 地址和源端口号、目的端口号、协议类型等标志确定是否允 许数据包通过。只有满足过滤逻辑的数据包才被转发到相应 的目的地出口端，其余数据包则被从数据流中丢弃。
5
TCP/IP与防火墙——端口
知名（Well-known）端口
应用程序在使用端口时不能重复（冲突）。 通常，端口0～255保留归系统使用；256～1023是通用服务
端口；1024以上用户程序可使用。 应用程序在通信时需要知道对方的端口号。典型的情况，在
C/S模型下，Client （应用程序）向Server （服务程序）请 求服务时，Client需要知道Server的服务端口。 通用的服务使用所谓“知名”端口号，如：FTP－21， Telnet－23，SMTP－25，DNS－53，TFTP－69，Gopher －70，Finger－79，HTTP－80，POP3－110，NNTP－ 119，SNMP－161，BGP－179等。
第五讲：防火墙知识
1. TCP/IP与防火墙 2. 防火墙的发展历程 3. 简单包过滤防火墙
1
TCP/IP与防火墙——协议
数据链路层
目的物理地址 源物理地址 类型
数据
网络层
传输层
2
TCP/IP与防火墙——协议
防火墙
3
TCP/IP与防火墙——IP地址
通过TCP/IP协议形成的互联网是一个虚拟的网络，它隐藏了底层 各种物理网络的细节。
防火墙的原理
防火墙的原理
随着互联网的发展，网络安全问题日益突出。
为了保护网络系统的安全和稳定运行，防火墙成为了网络安全的重要组成部分。
防火墙是一种网络安全设备，它能够监控和控制网络流量，以阻止未经授权的访问和恶意攻击。
那么，防火墙的原理是什么呢？
首先，防火墙的原理是基于网络包过滤技术。
网络包是网络传输中最小的数据单位，防火墙通过检查网络包的源地址、目的地址、端口号等信息，来判断是否允许通过。
如果网络包符合规则，则被允许通过防火墙；如果不符合规则，则被阻止或丢弃。
其次，防火墙的原理还包括状态检测技术。
状态检测是指防火墙能够记录和跟踪网络连接的状态，包括建立、维护和关闭连接。
通过状态检测，防火墙可以对已建立的合法连接进行监控和管理，同时对于未建立的连接进行拦截和检测，从而提高网络的安全性。
另外，防火墙的原理还包括应用层代理技术。
应用层代理是指防火墙可以代理网络应用程序的通信，对通信内容进行检查和过滤。
通过应用层代理，防火墙可以深入到应用层进行检测，对于恶意攻击和非法访问进行拦截和防范。
总的来说，防火墙的原理是基于网络包过滤、状态检测和应用层代理等技术，通过对网络流量进行监控和控制，来保护网络系统的安全。
防火墙的原理不仅能够阻止未经授权的访问和恶意攻击，还可以提高网络的稳定性和可靠性，是网络安全的重要保障。
随着网络安全威胁的不断增加，防火墙的原理也在不断发展和完善，以应对日益复杂的网络安全挑战。
防火墙基本技术和原理
防火墙基本技术和原理防火墙是网络安全体系中常见的一种安全设备，用于保护企业和个人网络免受来自互联网的攻击。
它可以监控、过滤和控制通过网络边界的流量，根据预先设定的规则或策略来决定是否允许或拒绝流量通过。
防火墙的基本原理是通过设置访问控制列表（ACL）来控制网络流量的进出。
防火墙通过检查数据包的源、目的地址、端口号和协议来决定是否允许通过。
如果数据包符合规则，那么它将被放行并传递到目标设备，否则它将被丢弃或阻塞。
1.包过滤技术：这是一种最基本的防火墙技术，它根据预设的规则集过滤网络数据包。
规则集可以基于源、目标IP地址、端口和协议来限制流量。
防火墙将检查每个数据包并根据规则集来决定是否允许或拒绝。
2.状态检测技术：该技术基于网络连接的状态来进行过滤。
防火墙将监视网络连接的建立、完成和终止状态，并仅允许与已建立的连接相关的流量通过。
这种方法可以提高网络的安全性，因为它可以阻止外部主机对内部网络的不明连接。
3.应用代理技术：该技术基于应用层对流量进行检测和控制。
防火墙作为一个中间代理，模拟和验证网络连接，确保只有经过验证的流量可以通过。
这种技术可以防止一些特定的攻击，如应用层攻击和协议漏洞。
防火墙还可以通过使用网络地址转换（NAT）来隐藏内部网络的真实IP地址。
NAT将内部网络的私有IP地址转换成公共IP地址，在内部网络和外部网络之间建立了一个隔离层。
防火墙还可以实现更高级的功能，如虚拟专用网络（VPN）和入侵检测系统（IDS）的集成。
VPN可以通过加密和认证技术在公共网络上创建一个安全的隧道，使用户可以安全地访问内部资源。
IDS可以监视网络流量并检测潜在的入侵行为。
总之，防火墙是保护网络安全的重要措施之一、它通过限制、检测和控制网络流量来阻止恶意活动和攻击者的入侵。
防火墙的基本原理是根据预设的规则集来过滤流量，并通过不同的技术和功能来提高网络的安全性。
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。
它通过监控和控制网络流量，实施访问控制策略，以防止网络中的恶意活动和数据泄露。
防火墙的基本工作原理如下：1. 包过滤防火墙的主要功能之一是执行包过滤。
它会检查传入和传出网络的数据包，并根据预定义的规则集来决定是否允许通过。
这些规则可以基于源IP地址、目标IP地址、端口号、协议类型等进行定义。
如果数据包符合规则，则被允许通过；否则，将被阻止或丢弃。
2. 网络地址转换（NAT）防火墙还可以执行网络地址转换（NAT）的功能。
NAT允许将内部网络使用的私有IP地址转换为公共IP地址，以便与外部网络通信。
这样可以隐藏内部网络的真实IP地址，增加网络的安全性。
同时，NAT还可以解决IP地址不足的问题，使多个内部主机共享一个公共IP地址。
3. 应用代理某些高级防火墙还支持应用代理功能。
应用代理将网络流量分析为更高层次的应用层协议，并对其进行深入检查。
它可以识别和阻止特定的应用层攻击，如SQL注入、跨站脚本攻击等。
应用代理还可以提供额外的安全功能，如SSL加密解密、反病毒扫描等。
4. 虚拟专用网络（VPN）防火墙还可以支持虚拟专用网络（VPN）的功能。
VPN通过加密和隧道技术，使远程用户可以安全地访问内部网络资源。
防火墙可以充当VPN网关，负责对外部用户进行身份验证，并在内外网络之间建立安全的通信通道。
这样可以确保远程访问的安全性和隐私性。
5. 日志记录和报警防火墙通常会记录所有的网络流量和安全事件，并生成相应的日志文件。
这些日志文件包含了关于网络活动和安全事件的详细信息，如源IP地址、目标IP地址、端口号、协议类型、时间戳等。
防火墙可以将这些日志文件用于后续的安全分析和调查。
同时，它还可以配置报警机制，及时通知管理员有关潜在的安全威胁或异常活动。
总结：防火墙的基本工作原理包括包过滤、网络地址转换（NAT）、应用代理、虚拟专用网络（VPN）以及日志记录和报警等功能。
防火墙包过滤技术分析
防火墙包过滤技术分析[摘要] 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。
而防火墙已经成为一般企业用来保护自身网络安全的主要机制，因此对防火墙技术进行深入探讨是非常必要的。
防火墙技术主要分为包过滤和应用代理两类。
从数据包结构出发，分析包过滤技术，首先提出包过滤技术的核心问题；然后在分析传统包过滤技术缺陷的基础上，详细论述了包过滤技术的两种发展趋势。
[关键词] 防火墙包过滤动态包过滤深度包检测一、引言随着Internet的迅速发展，网络应用涉及到越来越多的领域，网络中各类重要的、敏感的数据逐渐增多；同时由于黑客入侵以及网络病毒的问题，使得网络安全问题越来越突出。
因此，保护网络资源不被非授权访问，阻止病毒的传播感染显得尤为重要。
就目前而言，对于局部网络的保护，防火墙仍然不失为一种有效的手段。
防火墙技术主要分为包过滤和应用代理两类。
其中包过滤作为最早发展起来的一种技术，其应用非常广泛。
所谓包过滤，就是对流经网络防火墙的所有数据包逐个检查，并依据所制定的安全策略来决定数据包是通过还是不通过。
包过滤最主要的优点在于其速度与透明性。
也正是由于此，包过滤技术历经发展演变而未被淘汰。
考虑包过滤技术的发展过程，可以认为包过滤的核心问题就是如何充分利用数据包中各个字段的信息，并结合安全策略来完成防火墙的功能。
二、包过滤防火墙工作原理包过滤防火墙工作在OSI网络参考模型的网络层和传输层，它根据数据包头源地址，目的地址、端口号和协议类型等标志确定是否允许通过。
只有满足过滤条件的数据包才被转发到相应的目的地，其余数据包则被从数据流中丢弃。
包过滤方式是一种通用、廉价和有效的安全手段。
之所以通用，是因为它不是针对各个具体的网络服务采取特殊的处理方式，适用于所有网络服务；之所以廉价，是因为大多数路由器都提供数据包过滤功能，所以这类防火墙多数是由路由器集成的；之所以有效，是因为它能很大程度上满足了绝大多数企业安全要求。
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④
out
in
③
ACL策略必须绑定在接口上并指定方向 路由器接口的一个方向上只能有一个ACL 一个ACL下的多条策略有先后顺序性 最靠近受控对象和最小特权原则
10/24
路由器ACL命令行格式（标准ACL）
标准ACL语法格式： Router(config)#access-list [access-list-number] [deny|permit] [source address] [source-wildcard mask]
[protocol|protocol key word]：协议 [source address source-wildcard mask][source port]：源网段[反掩码][源端口] [destination address destination-wildcard mask] [destination port]：目的网段[反掩码][目的端口]
access-list 101 permit ip 172.16.10.0 0.0.0.255 202.101.208.0 0.0.0.255 允许来自IP地址段172.16.10.1~254的设备通过接口访问IP地址段 202.101.208.1~254
12/24
路由器ACL命令行格式（扩展ACL）
应用层 传输层
端口
4012 192.168.1.212 0025.1144.6284
传输层向应用程序提 供的对话管道
网络层
网络接口层
TCP/IP协议 栈结构
IP地址
MAC地址
网卡芯片 硬件地址
6/24
数据封装过程
Hello！
Hello！ 4012 192.168.1.212 0025.1144.6284 4012 8000 Hello！ 8000 192.168.1.212 183.232.93.29 4012 8000 Hello！ 183.232.93.29
ip access-group 101 out 17/24
课程导引
路由器包过滤策略设计
包过滤防火墙概念 路由器包过滤命令行规则 包过滤策略设计 ACL模拟实验
18/24
ACL仿真实验 仿真软件使用Cisco网络设备模拟
19/24
模拟实验拓扑图
202.101.208.106/24
[protocol|protocol key word]：协议 [source address source-wildcard mask][source port]：源网段[反掩码][源端口] [destination address destination-wildcard mask] [destination port]：目的网段[反掩码][目的端口]
教31#
包过滤策略设计（主机限制访问）
Internet
10.2.1.1/24 10.2.1.2/24 202.101.208.1/24
202.101.208.106 校园IDC 网管 MOOC
出口路由器 NAT
FAN-server 202.101.208.30
172.16.20.254/24 教14#
Setp1： 数据来源和目的均明确，使用扩展ACL Setp2： 根据应用规则应该在什么地方设置ACL策略？ Setp3： 选择三层交换机通往IDC机房的out方向上 Setp4: 配置命令行
172.16.20.*/24 教8#财务处
access-list 101 permit ip 172.16.20.0 0.0.0.255 host 禁止除财务处内部 PC 外的任何 202.101.208.30 主机访问财务数据服务器
14/24
包过滤策略设计（智慧课堂）
Internet
2
1
10.2.1.1/24 202.101.208.1/24
校园IDC
网管
MOOC
出口路由器 NAT
10.2.1.2/24 10.1.1.1/24
202.101.208.106
FAN-server 202.101.208.30
11/24
路由器ACL命令行格式（扩展ACL）
扩展ACL语法格式： Router(config)# access-list[list number][permit|deny] [protocol|protocol key word] [source address sourcewildcard mask][source port] [destination address destination-wildcard mask] [destination port]
22/24
学习小结 包过滤的实现方法 路由器ACL应用规则 ACL命令行策略设计
19/20 23/24
20/20
4/24
网络数据包的封装 Wireshark捕获的QQ对话数据包
IP 192.168.1.212 MAC 0025-1144-6284 Port 4012 IP 183.232.93.29 MAC xxxx-xxxx-xxxx Port 8000
路由器硬 件地址
5/24
数据包各层的地址 TCP/IP各层地址情况
access-list 101 deny tcp any any range 22221 22224 拒绝所有TCP报文通过接口访问外部任意IP地址的22221~22224端口 （大智慧股票客户端软件端口）
13/24
课程导引
路由器包过滤策略设计
包过滤防火墙概念 路由器包过滤命令行规则 包过滤策略设计 ACL模拟实验
教14 逸夫楼
0.0.0.255 15/24
用户访问外网请求 ip access-group 10 out
包过滤策略设计（端口过滤）
Internet
2
1
10.2.1.1/24 202.101.208.1/24
校园IDC
网管
MOOC
出口路由器 NAT
10.2.1.2/24
202.101.208.106
access-list-number： ACL序号，1~99 deny/permit ：拒绝或允许 source address [source-wildcard mask]：源网段[反 掩码] 1. access-list 10 permit 172.16.10.0 0.0.0.255 允许来自IP地址段172.16.10.1~254的设备通过接口 2. access-list 10 permit host 192.168.1.100 允许一台主机192.168.1.100通过接口 3. access-list 10 permit any //允许所有主机通过
FAN-server 202.101.208.30
Setp1： 对确定目的地址进行限制，使用扩展ACL
教14#
Setp2： 根据应用规则应该在什么地方设置ACL策略？ Setp3： 选择三层交换机通往路由器的out方向上
教8#
Setp4: 配置命令行
access-list 101 deny tcp any any range 22221 22224 校园网所有用户不能使 上班不能炒股 用大智慧软件访问外网 ip access-group 101 out 16/24
10.1.1.2/24
Setp1： 只对来源进行限制，可以使用标准ACL
172.16.10.254/24
AP 智慧课堂
Setp2： 根据应用规则应该在什么地方设置ACL策略？ Setp3： 选择三层交换机通往路由器的out方向上 Setp4: 配置命令行
172.16.10.2/24 access-list 10 deny 172.16.10.0 拒绝所有智慧课堂内的终端
9/24
ACL规则在接口的应用规则 路由器的每个接口对应一个IP网段，路由器的接 口IP地址就是网段内所有主机的默认网关。
192.168.1.1 255.255.255.0
①
in
out
ห้องสมุดไป่ตู้
②
Internet
IP 192.168.1.100 掩码 255.255.255.0 网关 192.168.1.1
防火墙原理与技术 路由器包过滤策略设计
软件学院
王长征 2017/3/10
问题引入
财务处数据内部访问
禁止除财务处内部PC外的任 何主机访问财务数据服务器
上课不能访问外网
拒绝所有智慧课堂内的终端 用户访问外网请求
上班不能炒股
校园网终端不能使用股票 终端软件访问外网
2/24
课程导引
路由器包过滤策略设计
6406.8013.5d4d 0025.1144.6284
目的MAC地址 源MAC地址
IP数据包 校验码
7/24
课程导引
路由器包过滤策略设计
包过滤防火墙概念 路由器包过滤命令行规则 包过滤策略设计 ACL模拟实验
8/24
路由器包过滤方法 路由器使用访问控制列表（Access Control List ，ACL）实现对数据包的过滤，包括两种类型： 标准ACL：序号在1~99之间，只能对数据来源 设置允许或拒绝的操作； 扩展ACL：序号在100~199之间，可以对数据来 源和数据目的地同时设置允许或拒绝的操作；
包过滤防火墙概念 路由器包过滤命令行规则 包过滤策略设计 ACL模拟实验
3/24
1.包过滤防火墙概念 包过滤防火墙（ Firewall ）是指一种协助保障 网络信息安全的设施，按照特定的规则，允许或 是限制指定特征的数据包通过。
Internet
防火墙
Intranet （内部网）