防火墙的核心技术及工作原理
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
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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。
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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。
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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。
防火墙工作原理及应用
• 按照网络分层结构的实现思想，若防火墙所采用的通信协议栈其层 次越低，所能检测到的通信资源越少，其安全级别也就越低，但其 执行效率却较好。反之，如果防火墙所采用的通信协议栈其层次越 高，所能检测到的通信资源越多，其安全级别也就越高，但其执行 效率却较差。
分组过滤技术
• 分组过滤技术的特点 ➢ 因为CPU用来处理分组过滤的时间相对很少，且这种防护措 施对用户透明，合法用户在进出网络时，根本感觉不到它的 存在，使用起来很方便。 ➢ 因为分组过滤技术不保留前后连接信息，所以很容易实现允 许或禁止访问。 ➢ 因为分组过滤技术是在TCP/IP层实现的，所以分组过滤的一 个很大的弱点是不能在应用层级别上进行过滤，所以防护方 式比较单一。
• 1998年，美国的网络联盟公司（network associates inc，NAI）推出 了一种自适应代理（adaptive proxy）技术，并在其产品Gauntlet Firewall for NT中实现，给代理类型的防火墙赋予了全新的意义，可以称 之为第5代防火墙。
防火墙的原理
• 防火墙的主要目的是为了隔离外部网（Internet）和内部网 （Extranet），以保护网络的安全；
分组过滤技术发展阶段
• 第一代静态分组过滤类型防火墙 • 第二代动态分组过滤类型防火墙
➢ 动态分组过滤（dynamic packet filter）也叫状 态分组检查（stateful packet inspection，SPI） 或者有状态分组过滤；
代理服务器技术
• 早先代理服务器用于将常用的页面存储在缓冲区中，以 便提高网络通信的速度。
防火墙的工作技术分类与基础原理介绍
防火墙的工作技术分类与基础原理介绍防火墙借由监测所有的封包并找出不符规则的内容，可以防范电脑蠕虫或是木马程序的快速蔓延。
这篇文章主要介绍了防火墙的工作技术分类与基础原理,需要的朋友可以参考下具体介绍防火墙是指设置在不同网络(如可信任的企业内部网和不可信的公共网)或网络安全域之间的一系列部件的组合。
它是不同网络或网络安全域之间信息的唯一出入口，通过监测、限制、更改跨越防火墙的数据流，尽可能地对外部屏蔽网络内部的信息、结构和运行状况，有选择地接受外部访问，对内部强化设备监管、控制对服务器与外部网络的访问，在被保护网络和外部网络之间架起一道屏障，以防止发生不可预测的、潜在的破坏性侵入。
防火墙有两种，硬件防火墙和软件防火墙，他们都能起到保护作用并筛选出网络上的攻击者。
在这里主要给大家介绍一下我们在企业网络安全实际运用中所常见的硬件防火墙。
防火墙技术分类防火墙技术经历了包过滤、应用代理网关、再到状态检测三个阶段。
包过滤技术是一种简单、有效的安全控制技术，它通过在网络间相互连接的设备上加载允许、禁止来自某些特定的源地址、目的地址、TCP端口号等规则，对通过设备的数据包进行检查，限制数据包进出内部网络。
包过滤的最大优点是对用户透明，传输性能高。
但由于安全控制层次在网络层、传输层，安全控制的力度也只限于源地址、目的地址和端口号，因而只能进行较为初步的安全控制，对于恶意的拥塞攻击、内存覆盖攻击或病毒等高层次的攻击手段，则无能为力。
状态检测是比包过滤更为有效的安全控制方法。
对新建的应用连接，状态检测检查预先设置的安全规则，允许符合规则的连接通过，并在内存中记录下该连接的相关信息，生成状态表。
对该连接的后续数据包，只要符合状态表，就可以通过。
这种方式的好处在于：由于不需要对每个数据包进行规则检查，而是一个连接的后续数据包(通常是大量的数据包)通过散列算法，直接进行状态检查，从而使得性能得到了较大提高;而且，由于状态表是动态的，因而可以有选择地、动态地开通1024号以上的端口，使得安全性得到进一步地提高。
防火墙技术的原理与应用 PPT
外部网络
内部网络
路由器
防火墙
图8-1 防火墙部署安装示意图
防火墙根据网络包所提供的信息实现网络通信访问控制： 如果网络通信包符合网络访问控制策略，就允许该网络通信包
通过防火墙，否则不允许，如图 8-2 所示。防火墙的安全策略
有两种类型，即： (1) 只允许符合安全规则的包通过防火墙，其他通信包禁 止。 (2) 禁止与安全规则相冲突的包通过防火墙，其他通信包 都允许。
应用层，首先依据各层所包含的信息判断是否遵循安全规则，
然后控制网络通信连接，如禁止、允许。防火墙简化了网络的 安全管理。如果没有它，网络中的每个主机都处于直接受攻击 的范围之内。为了保护主机的安全，就必须在每台主机上安装 安全软件，并对每台主机都要定时检查和配置更新。归纳起来， 防火墙的功能有： * 过滤非安全网络访问。将防火墙设置为只有预先被允许 的服务和用户才能通过防火墙，禁止未授权的用户访问受保护
惟一网络通道，可以记录所有通过它的访问并提供网络使用情 况的统计数据。依据防火墙的日志，可以掌握网络的使用情况， 例如网络通信带宽和访问外部网络的服务数据。防火墙的日志 也可用于入侵检测和网络攻击取证。
* 网络带宽控制。防火墙可以控制网络带宽的分配使用， 实现部分网络质量服务(QoS)保障。
* 协同防御。目前，防火墙和入侵检测系统通过交换信息
* deny表示若经过Cisco IOS过滤器的包条件匹配，则禁止 该包通过； * permit表示若经过Cisco IOS过滤器的包条件匹配，则允 许该包通过；
* source表示来源的IP地址；
* source-wildcard 表示发送数据包的主机 IP地址的通配 符掩码，其中1代表“忽略”，0代表“需要匹配”，any代表任 何来源的IP包； * destination表示目的IP地址； * destination-wildcard 表示接收数据包的主机IP地址的 通配符掩码； * protocol 表示协议选项，如IP、ICMP、UDP、TCP等；
计算机网络安全中防火墙技术的研究
计算机网络安全中防火墙技术的研究随着计算机网络的日益普及与发展，计算机网络安全问题也愈发凸显。
在计算机网络中，防火墙技术被广泛应用于保护网络安全，防止未经授权的访问和数据泄露。
防火墙技术的研究与应用对于确保网络安全至关重要。
本文将探讨计算机网络安全中防火墙技术的研究现状和发展趋势。
一、防火墙技术的基本原理防火墙是一种网络安全设备，它位于计算机网络和外部网络之间，用于限制外部网络对内部网络的访问，以保护内部网络的安全。
防火墙的基本原理是根据预设的安全策略，对网络流量进行过滤和控制，以确保网络中的数据传输符合安全要求。
在实际应用中，防火墙通常由硬件设备和软件系统组成，通过配置规则集来筛选网络流量，并且可以实现网络地址转换（NAT）、端口转发等功能。
根据其功能和部署位置的不同，防火墙技术可以分为网络层防火墙、应用层防火墙和代理服务器。
网络层防火墙主要基于网络地址和端口信息进行过滤，常见的有Packet Filter、Stateful Inspection等技术；应用层防火墙则能够对应用层的数据进行深度检测和分析，常见的有Proxy、Application Layer Gateway等技术；代理服务器是一种特殊的网关设备，通过与客户端和服务器进行隔离，实现对通信数据的控制和过滤。
根据防火墙的工作方式，还可以将其分类为基于协议的防火墙、基于状态的防火墙、基于内容的防火墙等。
这些不同类型的防火墙技术在实际应用中各有优缺点，可以根据具体的网络环境和需求进行选择和配置。
三、防火墙技术的研究现状随着互联网的发展和网络攻击手段的不断升级，防火墙技术的研究也在不断深入和发展。
当前，防火墙技术的研究主要包括以下几个方面：1.入侵检测与防御技术：入侵检测系统（IDS）和入侵防御系统（IPS）是防火墙的重要补充，能够及时发现和防范网络攻击。
随着深度学习和人工智能技术的发展，基于行为分析和智能识别的入侵检测技术受到越来越多的关注。
防火墙的四种基本技术
防火墙的四种基本技术
1. 访问控制技术：访问控制技术是一种以安全性为基础的技术，可以控制网络中网络访问权限，控制用户可以访问哪些网络服务，以及哪些用户可以访问当前的网络。
访问控制的原理是认证和授权，基于主机的网络访问控制安全技术是在网络边界对主机进行识别和控制，以确保访问网络服务时不被恶意攻击性服务损害，而且可以根接受特定用户的访问。
2. 数据包过滤技术：数据包过滤技术是指根据来源和目的地的地址，端口，协议，以及数据类型等标准，在防火墙上对数据包进行过滤和处理。
过滤可以针对特定的协议和端口限制数据的流量，从而防止某些特殊的攻击。
数据包过滤技术可以按照特定的规则过滤外部流量，有效地防止一些未经授权的网络服务攻击。
3. 端口转发技术：端口转发技术是把外部网络上来的请求，转发到内部网络上的一种技术。
端口转发可以把外部客户访问的内部系统的请求转发到内部的安全出口，从而保证内部的网络安全性。
当内部客户请求服务器处理时，可以使用端口转发技术，将请求转发到内部服务器，并以正确的方式返回外部客户。
4. 虚拟专用网络技术：虚拟专用网络技术是一种利用公共网络资源，构建一组连接，使不同网络中的两个或多个用户设备像连接到同一私
有网络中一样进行通信的技术。
通过虚拟网络通道，可以实现专用网络的性能和安全性，保护数据不被外部未经授权的访问，有效地保护内部网络安全性，有效地保护内部网络数据安全。
防火墙技术概论
前言所谓“防火墙”，是指一种将内部网和公众访问网(如Internet)分开的方法，它实际上是一种隔离技术。
防火墙是在两个网络通讯时执行的一种访问控制尺度，它能允许你“同意”的人和数据进入你的网络，同时将你“不同意”的人和数据拒之门外，最大限度地阻止网络中的黑客来访问你的网络。
换句话说，如果不通过防火墙，公司内部的人就无法访问Internet，Internet上的人也无法和公司内部的人进行通信。
防火墙（FireWall）成为近年来新兴的保护计算机网络安全技术性措施。
它是一种隔离控制技术，在某个机构的网络和不安全的网络（如Internet）之间设置屏障，阻止对信息资源的非法访问，也可以使用防火墙阻止重要信息从企业的网络上被非法输出。
作为Internet网的安全性保护软件，FireWall 已经得到广泛的应用。
通常企业为了维护内部的信息系统安全，在企业网和Internet间设立FireWall软件。
企业信息系统对于来自Internet的访问，采取有选择的接收方式。
它可以允许或禁止一类具体的IP地址访问，也可以接收或拒绝TCP/IP上的某一类具体的应用。
如果在某一台IP主机上有需要禁止的信息或危险的用户，则可以通过设置使用FireWall过滤掉从该主机发出的包。
如果一个企业只是使用Internet的电子邮件和WWW服务器向外部提供信息，那么就可以在FireWall上设置使得只有这两类应用的数据包可以通过。
这对于路由器来说，就要不仅分析IP层的信息，而且还要进一步了解TCP传输层甚至应用层的信息以进行取舍。
FireWall一般安装在路由器目录一．防火墙的基础知识 (4)二．防火墙的功能 (4)三．防火墙的分类 (4)四. 防火墙技术 (5)五．防火墙实现技术原理 (6)1.包过滤防火墙的原理 (6)2.代理防火墙 (8)一．防火墙的基础知识防火墙英文名为“FireWall”，这一词来源于汽部件，原为汽车引擎与乘客座位之间的挡板，防止汽车因引擎失火而殃及乘客，引入计算机领域后顾名思义，防火墙是一种重要的网络防护设备。
防火墙相关概念及技术介绍
4、延迟：延迟是指防火墙转发数据包的延迟时间，延 迟越低，防火墙数据处理速度越快。 5、丢包率：丢包率是指在正常稳定网络状态下，应该 被转发由于缺少资源而没有被转发的数据包占全部数据 包的百分比。较低的丢包率，意味着防火墙在强大的负 载压力下，能够稳定地工作，以适应各种网络的复杂应 用和较大数据流量对处理性能的高要求。 6、平均无故障时间：平均无故障时间(MTBF)是指防火 墙连续无故障正常运行的平均时间。
ASA1000V Virtual/Cloud Firewall – Virtualization-edge ASA that runs with
Nexus1000v and a standard ASA code base – discussed but not detailed in this session
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。 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。
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防火墙的核心技术及工作原理
防火墙是一种高级访问控制设备，置于不同网络安全域之间，它通过相关的安
全策略来控制（允许、拒绝、监视、记录）进出网络的访问行为。防火墙的包
含如下几种核心技术：
包过滤技术
包过滤技术是一种简单、有效的安全控制技术，它工作在网络层，通过在
网络间相互连接的设备上加载允许、禁止来自某些特定的源地址、目的地址、
TCP端口号等规则，对通过设备的数据包进行检查，限制数据包进出内部网
络。
包过滤的最大优点是对用户透明，传输性能高。但由于安全控制层次在网
络层、传输层，安全控制的力度也只限于源地址、目的地址和端口号，因而只
能进行较为初步的安全控制，对于恶意的拥塞攻击、内存覆盖攻击或病毒等高
层次的攻击手段，则无能为力。
应用代理技术
应用代理防火墙工作在OSI的第七层，它通过检查所有应用层的信息包，
并将检查的内容信息放入决策过程，从而提高网络的安全性。
应用网关防火墙是通过打破客户机／服务器模式实现的。每个客户机／服
务器通信需要两个连接：一个是从客户端到防火墙，另一个是从防火墙到服务
器。另外，每个代理需要一个不同的应用进程，或一个后台运行的服务程序，
对每个新的应用必须添加针对此应用的服务程序，否则不能使用该服务。所
以，应用网关防火墙具有可伸缩性差的缺点。
状态检测技术
状态检测防火墙工作在OSI的第二至四层，采用状态检测包过滤的技术，
是传统包过滤功能扩展而来。状态检测防火墙在网络层有一个检查引擎截获数
据包并抽取出与应用层状态有关的信息，并以此为依据决定对该连接是接受还
是拒绝。这种技术提供了高度安全的解决方案，同时具有较好的适应性和扩展
性。状态检测防火墙一般也包括一些代理级的服务，它们提供附加的对特定应
用程序数据内容的支持。
状态检测防火墙基本保持了简单包过滤防火墙的优点，性能比较好，同时
对应用是透明的，在此基础上，对于安全性有了大幅提升。这种防火墙摒弃了
简单包过滤防火墙仅仅考察进出网络的数据包，不关心数据包状态的缺点，在
防火墙的核心部分建立状态连接表，维护了连接，将进出网络的数据当成一个
个的事件来处理。主要特点是由于缺乏对应用层协议的深度检测功能，无法彻
底的识别数据包中大量的垃圾邮件、广告以及木马程序等等。
完全内容检测技术
完全内容检测技术防火墙综合状态检测与应用代理技术，并在此基础上进
一步基于多层检测架构，把防病毒、内容过滤、应用识别等功能整合到防火墙
里，其中还包括IPS功能，多单元融为一体，在网络界面对应用层扫描，把防
病毒、内容过滤与防火墙结合起来，这体现了网络与信息安全的新思路，(因此
也被称为“下一代防火墙技术”)。它在网络边界实施OSI第七层的内容扫描，
实现了实时在网络边缘布署病毒防护、内容过滤等应用层服务措施。完全内容
检测技术防火墙可以检查整个数据包内容，根据需要建立连接状态表，网络层
保护强，应用层控制细等优点，但由于功能集成度高，对产品硬件的要求比较
高。