防火墙相关概念与技术介绍
计算机网络安全基础_第08章_防火墙技术
2019年8月26日3时16分
计算机网络安全基础
8.1 防火墙基本概念
1．试验网络
在大多数情况下，应该在内部防火墙中设置这样的
网络，并给每个试验网络配置一台路由器并连接到参数
网络。而主要的包过滤工作在连接参数网络与内部主网
的路由器上完成。
2019年8月26日3时16分
计算机网络安全基础
8.1 防火墙基本概念
2．低保密网络 试验网络比较危险，但它对整个内部网的安全构成
的威胁还不是最大的。而许多内部网组织结构里面的资 源本身就固有一些非安全因素。比如，校园网中那些包 含学生公寓网点的部分就被认为是不安全的，单位企业 网中的那些演示网部分、客户培训网部分和开放实验室 网部分都被认为是安全性比较差的。但这些网又比纯粹 的外部网与内部网其它部分的交互要多得多。这些网络 称为低保密网。
2019年8月26日3时16分
计算机网络安全基础
8.1 防火墙基本概念
内部网需要防范的三种攻击有： 间谍：试图偷走敏感信息的黑客、入侵者和闯入者。 盗窃：盗窃对象包括数据、Web表格、磁盘空间和CPU 资源等。 破坏系统：通过路由器或主机／服务器蓄意破坏文件系 统或阻止授权用户访问内部网 （外部网）和服务器。
2019年8月26日3时16分
计算机网络安全基础
8.1 防火墙基本概念
8.1.6 内部防火墙
但有时为了某些原因，我们还需要对内部网的部分 站点再加以保护以免受其它站点的侵袭。因此，有时我 们需要在同一结构的两个部分之间，或者在同一内部网 的两个不同组织结构之间再建立防火墙（也被称为内部 防火墙）。
防火墙原理与技术
防火墙原理与技术防火墙作为网络安全的重要组成部分，用于保护内部网络免受来自外部网络的潜在威胁。
本文将介绍防火墙的原理和技术，以及其在网络安全中的作用。
一、防火墙的定义和作用防火墙是一种网络安全设备，用于限制和监控进出网络的流量，通过规则和策略来过滤和阻止潜在的网络攻击。
其主要作用包括：1. 认证和访问控制：防火墙可基于源IP、目标IP、端口号等信息，对进出网络的流量进行认证和访问控制。
只有通过认证的用户和合法的数据包才能进入或离开网络。
2. 数据包过滤：防火墙可通过设置规则和策略，对进出网络的数据包进行过滤。
例如，可以阻止不安全的协议、恶意软件和黑名单IP的流量，从而保护网络免受攻击。
3. 网络地址转换：防火墙可以实现网络地址转换（NAT），将内部网络的私有IP地址转换为公共IP地址，以提供更好的网络安全性和保护内部资源。
二、防火墙的工作原理防火墙的工作原理可以归纳为以下几个步骤：1. 数据包检查：当数据包进入或离开网络的边界时，防火墙会对其进行检查。
检查内容包括源IP地址、目标IP地址、端口号等，以及数据包所属的协议类型。
2. 认证和访问控制：在数据包检查的基础上，防火墙会根据预设的规则和策略，对数据包的认证和访问进行控制。
只有通过认证和满足访问控制规则的数据包才能进入或离开网络。
3. 数据包过滤：对通过认证和访问控制的数据包，防火墙会进一步进行数据包过滤。
根据设置的规则和策略，防火墙可以选择性地阻止或允许特定类型的数据包进入或离开网络。
4. 日志记录和报警：防火墙还可以记录和报警网络中的事件和攻击。
通过日志记录，可以进行安全审计和事件追踪，以及及时响应和应对网络攻击。
三、防火墙的技术类型防火墙的技术类型主要包括以下几种：1. 包过滤防火墙：这种防火墙根据数据包的源IP、目标IP、端口号等信息进行过滤和阻止，主要用于对网络连接的控制，但无法检测和阻止应用层的攻击。
2. 应用层代理防火墙：这种防火墙可检测和阻止应用层的攻击，如网络蠕虫、恶意软件等。
90288-信息安全技术-第7章 防火墙技术
--5--
7.1 防火墙概述
7.1.2 防火墙的功能
防
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0 4位 版本 号
15 16
31
4位首 部长度
8位服务类型 （TOS）
16位数据长度（字节 数）
16位标识
3位
标
13位片偏移
识
8位生存时间 （TTL）
8位协议
16位首部校验和
32位源IP地址
20字节
32位目的IP地址
选项（如果有）
数据
IP头部信息
0
15 16
31
16位源端口号
16位目的端口号
电路级网关
¾ 拓扑结构同应用程序网关相同 ¾ 本质上，也是一种代理服务器，接收客户端 连接请求，代理客户端完成网络连接 ¾ 在客户和服务器间中转数据 ¾ 通用性强 ¾ 常用： Socks、Winsock
--33--
7.3 防火墙技术
--34--
7.3 防火墙技术
¾ 电路级网关实现方式1---简单重定向 • 根据客户的地址及所请求端口，将该连接重 定向到指定的服务器地址及端口上 • 对客户端应用完全透明
防火墙示意
♦ 安全域间的组件
♦ 高级访问控制 （过滤、监视、 记录）
7.1 防火墙概述
¾ 定义2：Rich Kosinski(Internet Security公司 总裁）--- 防火墙是一种访问控制技术，在某个 机构的网络和不安全的网络之间设置障碍，阻 止对信息资源的非法访问。换句话说，防火墙 是一道门槛，控制进/出两个方向的通信。
网络安全与防火墙技术
网络安全与防火墙技术当前的计算机与互联网络已经完全的覆盖了我们的生活、工作与学习，为了保障人们在网络应用中的信息安全性，我们应当不断加大对防火墙技术的研究探讨，以构建更为健康、安全、稳定的计算机网络环境。
本文对网络安全与防火墙技术进行了探讨。
标签：网络；安全；防火墙；技术；措施为了更好维护网络的安全性能，需要提高防火墙的维护能力。
在提高其维护能力时，应当注重三方面能力的提高，智能化、高速化以及多功能化。
同时，也需要对相关技术不断进行革新，如密码技术、系统入侵防范技术以及病毒防治技术等，通过这些技术的综合运用，使得技术不断创新，更好为网络安全防范能力的提高服务。
使得网络在面对一些“黑客”，以及“非法攻击行为”或者病毒干扰时，能够得到更好的安全保障，从而形成一套高效率高防护的网络安全体系。
一、防火墙技术的概述1、防火墙的概念所谓防火墙就是指建立在本地网络和外地网络之间、起到屏障作用的防御系统的总称。
防火墙主要由硬件和软件两大部分组成，其本质是网络防护以及隔离技术。
而我们之所以建立防火墙，主要是为了保护计算机网络系统的安全性，避免计算机受到外界不良因素的侵袭。
所以，我们可以把防火墙比喻为计算机和网络系统之间的检查站，它是基于网络安全机制而建立的，它可以及时处理所接收到的一切信息。
2、防火墙的作用和功能（1）防火墙的作用。
防火墙主要用来保护网络信息的安全性，其具体的作用主要有控制访问网络的人员，以便于及时将存在安全威胁和不具有访问权限的用户隔离在外；避免外界的不良分子利用一些不正当的手段来入侵计算机网络安全系统；限制部分用户进入一些比较特殊的站点；为实现计算机网络系统的实时监护带来方便。
（2）防火墙的功能。
防火墙的功能主要体现在阻碍不合法的信息的入侵，审计计算机网络系统的安全性以及可靠性，防止一些不良分子窃取网络信息和管理网络的访问人员四个方面。
3、防火墙的分类对于维护计算机网络系统的安全来说，防火墙是不可或缺的。
防火墙-宣讲专业知识培训
• 一般防火墙建立在内部网和Internet之 间旳一种路由器或计算机上，该计算机 也叫堡垒主机。它就犹如一堵带有安全 门旳墙，能够阻止外界对内部网资源旳 非法访问和通行正当访问，也能够预防 内部对外部网旳不安全访问和通行安全 访问。
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内部网
Web服务器
数据库服务器 千兆网互换机
网管工作站
邮件服务器
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6.2.3 代理服务器技术
(1) 代理服务技术旳工作原理
代理服务是运营在防火墙主机上旳特定 旳应用程序或服务程序。防火墙主机能 够是具有一种内部网接口和一种外部网 接口旳双穴(Duel Homed)主机，也能够 是某些能够访问Internet并可被内部主机 访问旳堡垒主机。
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▪ 这些代理服务程序接受顾客对Internet服 务旳祈求，并按安全策略转发它们旳实 际旳服务。
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6.2.4 状态检测技术
1．状态检测技术旳工作原理 状态检测（Stateful Inspection）技术又称动态
包过滤防火墙。状态检测防火墙在网络层由一 种检验引擎截获数据包，抽取出与应用层状态 有关旳信息，并以此作为根据决定对该数据包 是接受还是拒绝。
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▪ 检验引擎维护一种动态旳状态信息表并 对后续旳数据包进行检验。一旦发觉任 何连接旳参数有意外变化，该连接就被 中断。
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• 包是网络上旳信息流动单位，在网上传 播旳文件，一般在发端被分为一串数据 包，经过中间节点，最终到达目旳地。 然后这些包中旳数据再被重构成原文件
• 网络上传播旳每个数据包都涉及两部分： 数据部分和包头。包头中具有源地址和 目旳地址信息。
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• 包过滤就是根据包头信息来判断该包是 否符合网络管理员设定旳规则，以拟定 是否允许数据包经过。
防火墙技术
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防火墙技术
目录
6.5.1防火墙概念 6.5.2防火墙类型 6.5.3防火墙应用 6.5.4主机防火墙
6.5.1 防火墙的概念
概念
在内部网接入互联网时，需 要在内部网的与互联网之间 设置一个防火墙，在保持内 部网与互联网通性的同时， 对进入内部网的数据进行控 制，只转发合法的数据包， 而将非法的数据包阻挡在内 部网之外，防止未经授权的 非法用户通过互联网入侵内 部网，窃取信息或破化系统。 这种防火墙称为网络防火墙， 简称防火墙。
NDIS中间驱动
NDIS中间层驱动程序： NDIS允许在TDI传输驱动程序与NDIS驱动程序 （小端口驱动程序）间插入的分层驱动程序，在自己的上下两端分别开 放一个Miniport（小端口）接口和一个protocol接口。
对Miniport（小端口）接口驱动程序来说，中间层驱动程序就相当于传 输驱动程序；
日志记录与审计：对主机系统的网络访问操作进行记录和 审计
数据包拦截技术
解决：运行在操作系统用户模式上的监控程序如何拦截操作系 统内核中的数据包发送和接收操作，进而实现对数据包的检查 和过滤
需要：利用操作系统提供的应用编程接口（API）来实现
三种编程接口： SPI：用户模式下数据拦截技术 TD：内核模式下数据包拦截技术 NDIS中间驱动：内核模式下数据包拦截技术
而不允许它们之间直接建立连接进行通信。由于内部网与互联 网之间没有建立直接的连接，即使防火墙失效，外部用户仍不 能进入内部网。
服务器
请求转发
代理防火型
请求
客户
内部网
应答
代理服 务器
应答转发
外部网
在这种防火墙中，每一种网络引用都需要有相应的代理程序， 如HPPT代理、FTP代理、Talent代理等
防火墙技术名词解释
防火墙技术名词解释防火墙是一种网络安全设备或软件，用于监控、过滤和控制网络流量，以保护计算机系统免受未经授权的访问、攻击和恶意活动。
以下是一些与防火墙技术相关的主要名词解释：1. 防火墙（Firewall）：一种网络安全设备或软件，用于监控、过滤和控制网络流量，以防止未经授权的访问和恶意活动。
2. 数据包（Packet）：在网络中传输的数据单元，防火墙通常基于数据包的内容、源地址、目标地址等信息来做出过滤和决策。
3. 访问控制列表（Access Control List，ACL）：一组规则，用于确定哪些网络流量被允许通过防火墙，哪些被阻止。
ACL通常基于规则集中定义的条件进行决策。
4. 代理（Proxy）：一种防火墙配置，通过代表客户端与其他服务器进行通信，从而隐藏客户端的真实信息。
代理可以提供额外的安全性和隐私。
5. 状态检测（Stateful Inspection）：一种防火墙检测技术，它监视和分析数据包的状态信息，而不仅仅是单个数据包的内容。
这种检测方式可以更有效地识别合法的网络连接。
6. 网络地址转换（Network Address Translation，NAT）：一种防火墙技术，用于将内部网络中的私有IP地址映射到一个或多个公共IP地址，以增加网络安全性并帮助解决IP地址短缺问题。
7. 深度包检测（Deep Packet Inspection，DPI）：一种防火墙检测技术，它对数据包的内容进行深入分析，以识别携带恶意软件、攻击或其他不良内容的数据包。
8. 反病毒防护（Antivirus Protection）：防火墙集成的功能之一，用于检测和阻止携带计算机病毒和恶意软件的数据包。
9. 应用层网关（Application Layer Gateway，ALG）：一种防火墙组件，能够理解特定应用层协议，并允许或阻止与这些协议相关的流量。
10. 虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）：一种通过加密和隧道技术在公共网络上建立安全连接的方法，防火墙通常支持VPN以增强网络安全性。
防火墙技术介绍
请求
Intranet
真实的 客户端
代理的工作方式
两种防火墙技术
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状态监视器防火墙
（1） 状态监视器防火墙的工作原理
这种防火墙安全特性非常好，它采用了一个 在网关上执行网络安全策略的软件引擎，称之为 检测模块。检测模块在不影响网络正常工作的前 提下，采用抽取相关数据的方法对网络通信的各 层实施监测，抽取部分数据，即状态信息，并动 态地保存起来作为以后指定安全决策的参考。
3．灵活的代理系统 代理系统是一种将信息从防火墙的一侧传送到另一侧的
软件模块。第四代防火墙采用了两种代理机制，一种用于代 理从内部网络到外部网络的连接，另一种用于代理从外部网 络到内部网络的连接。前者采用网络地址转换（NAT）技术 来解决，后者采用非保密的用户定制代理或保密的代理系统 技术来解决。
4．多级的过滤技术 为保证系统的安全性和防护水平，第四代防火墙采用了
图 2 防火墙技术的简单发展历史
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设置防火墙的目的和功能
（1）防火墙是网络安全的屏障 （2）防火墙可以强化网络安全策略 （3）对网络存取和访问进行监控审计 （4）防止内部信息的外泄
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防火墙的局限性
（1）防火墙防外不防内。 （2）防火墙难于管理和配置，易造成安全漏 洞。 （3）很难为用户在防火墙内外提供一致的安 全策略。 （4）防火墙只实现了粗粒度的访问控制。
（2） 状态监视器防火墙的优缺点 状态监视器的优点： ① 检测模块支持多种协议和应用程序，并可以很
容易地实现应用和服务的扩充。 ② 它会监测RPC和UDP之类的端口信息，而包过
滤和代理网关都不支持此类端口。 ③ 性能坚固 状态监视器的缺点： ① 配置非常复杂。 ② 会降低网络的速度。
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3、防火墙的功能、性能指标
功能指标 1、访问控制：根据数据包的源/目的IP地址、源/目的端口、协 议、流量、时间等参数对数据包进行访问控制。
2、地址转换：源地址转换(SNAT)、目的地址转换(DNAT)、双向 地址转换(IP映射)。
3、静态路由/策略路由： 静态路由：给予目的地址的路由选择。 策略路由：基于源地址和目的地址的策略路由选择。
防火墙相关概念及技术介绍
一 、防火墙应用场景 二 、防火墙基本概念 三 、防火墙工作原理
二 、防火墙基本概念
1、防火墙和路由器的区别 2、防火墙的分类 3、防火墙的功能、性能指标 4、防火墙基本概念——安全区域（Zone） 5、防火墙工作模式
1、防火墙和路由器的区别
A的报文如何能最快的到B？ 网络A如何和网络B互联互通？过来一个报文立刻转发一个报文。
4、工作模式：路由模式、网桥模式(交换/透明模式)、混杂模式 (路由+网桥模式并存)
5、接入支持：防火墙接口类型一般有GBIC、以太网接口等；接 入支持静态IP设置、DHCP、PPOE(比如ADSL接入)等。
6、VPN：分为点到端传输模式(PPTP协议)和端到端隧道模式(IPSec、IPIP、 GRE隧道)，支持DES、3DE、Blowfish、AES、Cast128、Twofish等加密算法， 支持MD5、SHA-1认证算法；VPN功能支持NAT穿越。来自网络A交流路由信息
网络B
这个访问是否允许到B？这个TCP连接是合法连接吗？这个访问是否是一个攻击行为？
路由器的特点： 保证互联互通。 按照最长匹配算法逐包转发。 路由协议是核心特性。
防火墙的特点： 逻辑子网之间的访问控制，关注边界安全 基于连接的转发特性。 安全防范是防火墙的核心特性。
由于防火墙具有基于连接监控的特性，因此防火墙对业务支持具有非常强 的优势。而路由器基于逐包转发的特点，因此路由器设备不适合做非常复杂 的业务，复杂的业务对路由器的性能消耗比较大。防火墙支持的接口不如路 由器丰富，支持的路由协议不如路由器丰富，因此防火墙不适合做为互联互 通的转发设备。防火墙适合做为企业、内部局域网的出口设备，支持高速、 安全、丰富的业务特性。
2、防火墙的分类
按照防火墙实现的方式，一般把防火墙分为如下几类： ➢包过滤防火墙(Packet Filtering)
包过滤利用定义的特定规则过滤数据包，防火墙直接获得数据包的IP源地址、目的地址、TCP/ UDP的源端口、和TCP/UDP的目的端口。
包过滤防火墙简单，但是缺乏灵活性，对一些动态协商端口没有办法设置规则。另外包过滤 防火墙每包需要都进行策略检查，策略过多会导致性能急剧下降。
➢状态检测防火墙
状态检测是一种高级通信过滤。它检查应用层协议信息并且监控基于连接的应用层协议状态。 对于所有连接，每一个连接状态信息都将被维护并用于动态地决定数据包是否被允许通过防火墙或丢 弃。
按硬件结构：
x86、NP网络处理器（Network Processor）和ASIC专用集成电路（ASIC）电信 级硬件防火墙
10、应用代理：HTTP、FTP、SMTP等协议应用代理，大多数内容过滤通过应 用代理实现。
11、流量控制：流量控制，流量优先级，带宽允许条件下的优先保障关键业 务带宽。
12、防攻击：防止各类TCP、UDP端口扫描，源路由攻击，IP碎片包攻击， DOS、DDOS攻击，蠕虫病毒以及其他网络攻击行为。
13、内置IDS：内置IDS模块，加强防火墙的防攻击能力。 14、内置防病毒模块：内置防病毒模块，在网关级进行病毒防护。 15、内置安全评估模块：内置安全评估模块，对网络中的计算机、网络设备等进行 漏洞扫描，做出安全评估分析，提供安全建议，计时弥补网络中存在的安全隐患。 16、安全产品联动：防火墙与其他安全产品比如IDS、Scanner、防病毒等的联动功 能。 17、链路备份/双机热备：在可靠性要求高的环境中，防火墙的多端口的链路备份 以及双机热备功能提供了一个较好的解决方案。 18、配置文件上传/下载：配置文件的备份/恢复功能。 19、SNMP：支持SNMP协议，方便网络管理员对防火墙状态进行监控管理。 20、负载均衡：分为链路负载均衡和服务器负载均衡。 21、日志审计：日志存储、备份、查询、过滤、分析统计报表等。 22、入侵响应：日志记录、消息框报警、邮件报警、声音报警、发送SNMP Trap信 息、手机短信报警。
性能指标
吞吐量 并发连接数 最大连接速率：即每秒新建连接数 延迟：延迟是指防火墙转发数据包的延迟时间 丢包率 平均无故障时间
1、吞吐量：吞吐量是指防火墙在不丢包的情况下能够达到的最大 包转发速率。吞吐量越大，说明防火墙数据处理能力越强。其测试 方法是：在测试中以一定速率发送一定数量的帧，并计算待测设备 传输的帧，如果发送的帧与接收的帧数量相等，那么就将发送速率 提高并重新测试；如果接收帧少于发送帧则降低发送速率重新测试， 直至得出最终结果。吞吐量测试结果以比特/秒或字节/秒表示。
7、IP/MAC绑定：IP地址与MAC地址绑定，防止IP盗用，防止内网机器有意/ 无意抢占关键服务器IP。
8、DHCP：内置DHCP Server 为网络中计算机动态分配IP地址；DHCP Relay的 支持能为防火墙不同端口的DHCP Server和计算机之间动态分配IP地址。
9、虚拟防火墙：在一台物理防火墙设备上提供多个逻辑上完全独立的虚拟 防火墙，每个虚拟防火墙为一个特定的用户群提供安全服务。
➢代理型防火墙（application gateway）
代理型防火墙使得防火墙做为一个访问的中间节点，对Client来说防火墙是一个Server，对 Server来说防火墙是一个Client。
代理型防火墙安全性较高，但是开发代价很大。对每一种应用开发一个对应的代理服务是很难 做到的，因此代理型防火墙不能支持很丰富的业务，只能针对某些应用提供代理支持。
2、并发连接数：并发连接数是防火墙能够同时处理的点对点连接 的最大数目，它反映出防火墙设备对多个连接的访问控制能力和连 接状态跟踪能力，这个参数的大小直接影响到防火墙所能支持的最 大信息点数。影响并发连接数条目的主要因素是内存容量，其次是 CPU频率及其他硬件。