談防火墻及防火墻的滲透技術(shù)

傳統(tǒng)的防火墻工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)：

1．(傳統(tǒng)的)包過濾防火墻的工作原理

　　包過濾是在IP層實(shí)現(xiàn)的，因此，它可以只用路由器完成。包過濾根據(jù)包的源IP地址、目的IP地址、源端口、目的端口及包傳遞方向等報(bào)頭信息來判斷是否允許包通過。過濾用戶定義的內(nèi)容，如IP地址。其工作原理是系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)層檢查數(shù)據(jù)包，與應(yīng)用層無關(guān)，包過濾器的應(yīng)用非常廣泛，因?yàn)镃PU用來處理包過濾的時(shí)間可以忽略不計(jì)。而且這種防護(hù)措施對用戶透明，合法用戶在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)時(shí)，根本感覺不到它的存在，使用起來很方便。這樣系統(tǒng)就具有很好的傳輸性能，易擴(kuò)展。但是這種防火墻不太安全，因?yàn)橄到y(tǒng)對應(yīng)用層信息無感知——也就是說，它們不理解通信的內(nèi)容，不能在用戶級別上進(jìn)行過濾，即不能識別不同的用戶和防止IP地址的盜用。如果攻擊者把自己主機(jī)的IP地址設(shè)成一個(gè)合法主機(jī)的IP地址，就可以很輕易地通過包過濾器，這樣更容易被黑客攻破。 基于這種工作機(jī)制，包過濾防火墻有以下缺陷：

　　通信信息：包過濾防火墻只能訪問部分?jǐn)?shù)據(jù)包的頭信息；

　　通信和應(yīng)用狀態(tài)信息：包過濾防火墻是無狀態(tài)的，所以它不可能保存來自于通信和應(yīng)用的狀態(tài)信息；

　　信息處理：包過濾防火墻處理信息的能力是有限的。

比如針對微軟IIS漏洞的Unicode攻擊，因?yàn)檫@種攻擊是走的防火墻所允許的80端口，而包過濾的防火墻無法對數(shù)據(jù)包內(nèi)容進(jìn)行核查，因此此時(shí)防火墻等同于虛設(shè)，未打相應(yīng)patch的提供web服務(wù)的系統(tǒng)，即使在防火墻的屏障之后，也會被攻擊者輕松拿下超級用戶的權(quán)限。

包過濾防火墻的缺點(diǎn)和不足，可以在應(yīng)用層解決。下面我們來看看應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)

　　2．應(yīng)用網(wǎng)關(guān)

1、應(yīng)用代理服務(wù)器（Application Gateway Proxy）

在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層提供授權(quán)檢查及代理服務(wù)。當(dāng)外部某臺主機(jī)試圖訪問受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必須先在防火墻上經(jīng)過身份認(rèn)證。通過身份認(rèn)證后，防火墻運(yùn)行一個(gè)專門為該網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的程序，把外部主機(jī)與內(nèi)部主機(jī)連接。在這個(gè)過程中，防火墻可以限制用戶訪問的主機(jī)、訪問時(shí)間及訪問的方式。同樣，受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部用戶訪問外部網(wǎng)時(shí)也需先登錄到防火墻上，通過驗(yàn)證后，才可訪問。

應(yīng)用網(wǎng)關(guān)代理的優(yōu)點(diǎn)是既可以隱藏內(nèi)部IP地址，也可以給單個(gè)用戶授權(quán)，即使攻擊者盜用了一個(gè)合法的IP地址，也通不過嚴(yán)格的身份認(rèn)證。因此應(yīng)用網(wǎng)關(guān)比報(bào)文過濾具有更高的安全性。但是這種認(rèn)證使得應(yīng)用網(wǎng)關(guān)不透明，用戶每次連接都要受到認(rèn)證，這給用戶帶來許多不便。這種代理技術(shù)需要為每個(gè)應(yīng)用寫專門的程序。

2、回路級代理服務(wù)器

即通常意義的代理服務(wù)器，它適用于多個(gè)協(xié)議，但不能解釋應(yīng)用協(xié)議，需要通過其他方式來獲得信息，所以，回路級代理服務(wù)器通常要求修改過的用戶程序。

套接字服務(wù)器（Sockets Server）就是回路級代理服務(wù)器。套接字(Sockets)是一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的國際標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)客戶機(jī)需要與外部網(wǎng)交互信息時(shí)，在防火墻上的套服務(wù)器檢查客戶的User ID、IP源地址和IP目的地址，經(jīng)過確認(rèn)后，套服務(wù)器才與外部的服務(wù)器建立連接。對用戶來說，受保護(hù)網(wǎng)與外部網(wǎng)的信息交換是透明的，感覺不到防火墻的存在，那是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)用戶不需要登錄到防火墻上。但是客戶端的應(yīng)用軟件必須支持 “Socketsified API”，受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)用戶訪問公共網(wǎng)所使用的IP地址也都是防火墻的IP地址。

3、代管服務(wù)器

代管服務(wù)器技術(shù)是把不安全的服務(wù)如FTP、Telnet等放到防火墻上，使它同時(shí)充當(dāng)服務(wù)器，對外部的請求作出回答。與應(yīng)用層代理實(shí)現(xiàn)相比，代管服務(wù)器技術(shù)不必為每種服務(wù)專門寫程序。而且，受保護(hù)網(wǎng)內(nèi)部用戶想對外部網(wǎng)訪問時(shí)，也需先登錄到防火墻上，再向外提出請求，這樣從外部網(wǎng)向內(nèi)就只能看到防火墻，從而隱藏了內(nèi)部地址，提高了安全性。

4、IP通道（IP Tunnels）

如果一個(gè)大公司的兩個(gè)子公司相隔較遠(yuǎn)，通過Internet通信。這種情況下，可以采用IP Tunnels來防止Internet上的黑客截取信息，從而在Internet上形成一個(gè)虛擬的企業(yè)網(wǎng)。

5、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換器(NAT Network Address Translate)

當(dāng)受保護(hù)網(wǎng)連到Internet上時(shí)，受保護(hù)網(wǎng)用戶若要訪問Internet，必須使用一個(gè)合法的IP地址。但由于合法Internet IP地址有限，而且受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)往往有自己的一套IP地址規(guī)劃（非正式IP地址）。網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換器就是在防火墻上裝一個(gè)合法IP地址集。當(dāng)內(nèi)部某一用戶要訪問Internet時(shí)，防火墻動(dòng)態(tài)地從地址集中選一個(gè)未分配的地址分配給該用戶，該用戶即可使用這個(gè)合法地址進(jìn)行通信。同時(shí)，對于內(nèi)部的某些服務(wù)器如Web服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換器允許為其分配一個(gè)固定的合法地址。外部網(wǎng)絡(luò)的用戶就可通過防火墻來訪問內(nèi)部的服務(wù)器。這種技術(shù)既緩解了少量的IP地址和大量的主機(jī)之間的矛盾，又對外隱藏了內(nèi)部主機(jī)的IP地址，提高了安全性。

6、隔離域名服務(wù)器（Split Domain Name Server ）

這種技術(shù)是通過防火墻將受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的域名服務(wù)器與外部網(wǎng)的域名服務(wù)器隔離，使外部網(wǎng)的域名服務(wù)器只能看到防火墻的IP地址，無法了解受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的具體情況，這樣可以保證受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的IP地址不被外部網(wǎng)絡(luò)知悉。

7、郵件技術(shù)（Mail Forwarding）

當(dāng)防火墻采用上面所提到的幾種技術(shù)使得外部網(wǎng)絡(luò)只知道防火墻的IP地址和域名時(shí)，從外部網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的郵件，就只能送到防火墻上。這時(shí)防火墻對郵件進(jìn)行檢查，只有當(dāng)發(fā)送郵件的源主機(jī)是被允許通過的，防火墻才對郵件的目的地址進(jìn)行轉(zhuǎn)換，送到內(nèi)部的郵件服務(wù)器，由其進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

　　應(yīng)用網(wǎng)關(guān)是檢查所有應(yīng)用層的信息包，并將檢查的內(nèi)容信息放入決策過程，這樣安全性有所提高。然而，它們是通過打破客戶機(jī)/服務(wù)器模式實(shí)現(xiàn)的，每一個(gè)客戶機(jī)/服務(wù)器通信需要兩個(gè)連接：一個(gè)是從客戶端到防火墻，另一個(gè)是從防火墻到服務(wù)器。另外，每一個(gè)代理需要一個(gè)不同的應(yīng)用進(jìn)程，或一個(gè)后臺運(yùn)行的服務(wù)程序，這樣如果有一個(gè)新的應(yīng)用就必須添加對此應(yīng)用的服務(wù)程序，否則不能使用該種服務(wù)，可伸縮性差。 基于這種工作機(jī)制，應(yīng)用網(wǎng)關(guān)防火墻有以下缺陷：

　　連接限制：每一個(gè)服務(wù)需要自己的代理，所以可提供的服務(wù)數(shù)和伸縮性受到限制；

　　技術(shù)限制：應(yīng)用網(wǎng)關(guān)不能為UDP、RPC及普通協(xié)議族的其他服務(wù)提供代理；

　　性能：實(shí)現(xiàn)應(yīng)用網(wǎng)關(guān)防火墻犧牲了一些系統(tǒng)性能。

防火墻基礎(chǔ)知識介紹

防火墻是一種功能，它使得內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)或Internet互相隔離，以此來保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)。簡單的防火墻可以由Router,3 Layer Switch的ACL（access control list）來充當(dāng)，也可以用一臺主機(jī)，甚至是一個(gè)子網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)。復(fù)雜的可以購買專門的硬件防火墻或軟件防火墻來實(shí)現(xiàn)。

防火墻的功能有：
1、過濾掉不安全服務(wù)和非法用戶
2、控制對特殊站點(diǎn)的訪問
3、提供監(jiān)視Internet安全和預(yù)警的方便端點(diǎn)

防火墻并不是萬能的，也有很多防火墻無能為力的地方：
1、防火墻防不住繞過防火墻的攻擊。比如，防火墻不限制從內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)到外部網(wǎng)絡(luò)的連接，那么，一些內(nèi)部用戶可能形成一個(gè)直接通往Internet的連接，從而繞過防火墻，造成一個(gè)潛在的backdoor.惡意的外部用戶直接連接到內(nèi)部用戶的機(jī)器上，以這個(gè)內(nèi)部用戶的機(jī)器為跳板，發(fā)起繞過防火墻的不受限制的攻擊。
2、防火墻不是防毒墻，不能攔截帶病毒的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)之間傳播。
3、防火墻對數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)式攻擊也無能為力。

因此，我們不能過分依賴防火墻。網(wǎng)絡(luò)的安全是一個(gè)整體，并不是有某一樣特別出色的配置。網(wǎng)絡(luò)安全遵循的是“木桶原則”。

一般防火墻具備以下特點(diǎn)：

1、廣泛的服務(wù)支持：通過將動(dòng)態(tài)的、應(yīng)用層的過濾能力和認(rèn)證相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)WWW瀏覽器、HTTP服務(wù)器、 FTP等；

2、對私有數(shù)據(jù)的加密支持：保證通過Internet進(jìn)行虛擬私人網(wǎng)絡(luò)和商務(wù)活動(dòng)不受損壞；

3、客戶端認(rèn)證只允許指定的用戶訪問內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或選擇服務(wù)：企業(yè)本地網(wǎng)與分支機(jī)構(gòu)、商業(yè)伙伴和移動(dòng)用戶間安全通信的附加部分；

4、反欺騙：欺騙是從外部獲取網(wǎng)絡(luò)訪問權(quán)的常用手段，它使數(shù)據(jù)包好似來自網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部。防火墻能監(jiān)視這樣的數(shù)據(jù)包并能扔掉它們；

5、C/S模式和跨平臺支持：能使運(yùn)行在一平臺的管理模塊控制運(yùn)行在另一平臺的監(jiān)視模塊。

防火墻的體系結(jié)構(gòu)及組合形式

1、屏蔽路由器（Screening Router）

這是防火墻最基本的構(gòu)件。它可以由廠家專門生產(chǎn)的路由器實(shí)現(xiàn)，也可以用主機(jī)來實(shí)現(xiàn)。屏蔽路由器作為內(nèi)外連接的唯一通道，要求所有的報(bào)文都必須在此通過檢查。路由器上可以裝基于IP層的報(bào)文過濾軟件，實(shí)現(xiàn)報(bào)文過濾功能。許多路由器本身帶有報(bào)文過濾配置選項(xiàng)，但一般比較簡單。

單純由屏蔽路由器構(gòu)成的防火墻的危險(xiǎn)帶包括路由器本身及路由器允許訪問的主機(jī)。它的缺點(diǎn)是一旦被攻陷后很難發(fā)現(xiàn)，而且不能識別不同的用戶。

2、雙宿主機(jī)網(wǎng)關(guān)（Dual Homed Gateway）

任何擁有多個(gè)接口卡的系統(tǒng)都被稱為多宿的，雙宿主機(jī)網(wǎng)關(guān)是用一臺裝有兩塊網(wǎng)卡的主機(jī)做防火墻。兩塊網(wǎng)卡各自與受保護(hù)網(wǎng)和外部網(wǎng)相連。主機(jī)上運(yùn)行著防火墻軟件，可以轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用程序，提供服務(wù)等。

雙宿主機(jī)網(wǎng)關(guān)優(yōu)于屏蔽路由器的地方是：堡壘主機(jī)的系統(tǒng)軟件可用于維護(hù)系統(tǒng)日志、硬件拷貝日志或遠(yuǎn)程日志。這對于日后的檢查很有用。但這不能幫助網(wǎng)絡(luò)管理者確認(rèn)內(nèi)網(wǎng)中哪些主機(jī)可能已被黑客入侵。

雙宿主機(jī)網(wǎng)關(guān)的一個(gè)致命弱點(diǎn)是：一旦入侵者侵入堡壘主機(jī)并使其只具有路由功能，則任何網(wǎng)上用戶均可以隨便訪問內(nèi)網(wǎng)。

3、被屏蔽主機(jī)網(wǎng)關(guān)（Screened Host Gateway）

屏蔽主機(jī)網(wǎng)關(guān)易于實(shí)現(xiàn)也很安全，因此應(yīng)用廣泛。例如，一個(gè)分組過濾路由器連接外部網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)一個(gè)堡壘主機(jī)安裝在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上，通常在路由器上設(shè)立過濾規(guī)則，并使這個(gè)堡壘主機(jī)成為從外部網(wǎng)絡(luò)唯一可直接到達(dá)的主機(jī)，這確保了內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)不受未被授權(quán)的外部用戶的攻擊。

如果受保護(hù)網(wǎng)是一個(gè)虛擬擴(kuò)展的本地網(wǎng)，即沒有子網(wǎng)和路由器，那么內(nèi)網(wǎng)的變化不影響堡壘主機(jī)和屏蔽路由器的配置。危險(xiǎn)帶限制在堡壘主機(jī)和屏蔽路由器。網(wǎng)關(guān)的基本控制策略由安裝在上面的軟件決定。如果攻擊者設(shè)法登錄到它上面，內(nèi)網(wǎng)中的其余主機(jī)就會受到很大威脅。這與雙穴主機(jī)網(wǎng)關(guān)受攻擊時(shí)的情形差不多。

4、被屏蔽子網(wǎng) （Screened Subnet）

這種方法是在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)之間建立一個(gè)被隔離的子網(wǎng)，用兩臺分組過濾路由器將這一子網(wǎng)分別與內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)分開。在很多實(shí)現(xiàn)中，兩個(gè)分組過濾路由器放在子網(wǎng)的兩端，在子網(wǎng)內(nèi)構(gòu)成一個(gè)“非軍事區(qū)”DMZ。有的屏蔽子網(wǎng)中還設(shè)有一堡壘主機(jī)作為唯一可訪問點(diǎn)，支持終端交互或作為應(yīng)用網(wǎng)關(guān)代理。這種配置的危險(xiǎn)帶僅包括堡壘主機(jī)、子網(wǎng)主機(jī)及所有連接內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)和屏蔽子網(wǎng)的路由器。

如果攻擊者試圖完全破壞防火墻，他必須重新配置連接三個(gè)網(wǎng)的路由器，既不切斷連接又不要把自己鎖在外面，同時(shí)又不使自己被發(fā)現(xiàn)，這樣也還是可能的。但若禁止網(wǎng)絡(luò)訪問路由器或只允許內(nèi)網(wǎng)中的某些主機(jī)訪問它，則攻擊會變得很困難。在這種情況下，攻擊者得先侵入堡壘主機(jī)，然后進(jìn)入內(nèi)網(wǎng)主機(jī)，再返回來破壞屏蔽路由器，整個(gè)過程中不能引發(fā)警報(bào)。

建造防火墻時(shí)，一般很少采用單一的技術(shù)，通常是多種解決不同問題的技術(shù)的組合。這種組合主要取決于網(wǎng)管中心向用戶提供什么樣的服務(wù)，以及網(wǎng)管中心能接受什么等級風(fēng)險(xiǎn)。采用哪種技術(shù)主要取決于經(jīng)費(fèi)，投資的大小或技術(shù)人員的技術(shù)、時(shí)間等因素。一般有以下幾種形式：