第10章 防火墙技术.ppt
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1、第10章 防火墙技术10.1 防火墙的基本概念10.2 防火墙的类型及主要技术10.3 防火墙的体系结构10.4 典型的防火墙产品10.5 防火墙技术的发展趋势本章学习目标n(1)了解防火墙的定义、发展简史、目的、功能、局限性及其发展动态和趋势。n(2)掌握包过滤防火墙、代理防火墙的工作原理、技术特点和实现方式;熟悉防火墙的常见体系结构。n(3)熟悉典型的防火墙的产品。10.1防火墙的基本概念n10.1.1防火墙的概念n10.1.2防火墙的功能n10.1.3防火墙的局限性n10.1.4防火墙的发展历史何谓防火墙n防火墙的角色大门警卫确认网络封包内容确认网络封包内容的安全性与合法性的安全性与合法
2、性确认确认使用者使用者身份身份10.1.1防火墙的概念n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,达到保护系统安全的目的。防火墙是控制外部用户访问内部网络的第一道关口。图图10.1防火墙示意图防火墙示意图 n防火墙的设计思想就是在内部、外部两个网络之间建立一个具有安全控制机制的安全控制点,通过允许、拒绝或重新定向经过防火墙的数据流,来实现对内部网服务和访问的安全审计和控制。需要指出的是,防火墙虽然可以在一定程度上保护内部网的安全,但内部网还
3、应有其他的安全保护措施,这是防火墙所不能代替的。10.1.2 设置防火墙的功能n(1 1)集中化的安全管理,强化安全策略)集中化的安全管理,强化安全策略 由于Internet上每天都有上百万人在 那里收集信息、交换信息,不可避免地会出现个别品德不良的人,或违反规则的人,防火墙是为了防止不良现象发生的“交通警察”,它执行站点的安全策略,仅仅容许“认可的”和符合规则的请求通过。n (2 2)网络日志及使用统计)网络日志及使用统计 因为防火墙是所有进出信息必须通路,所以防火墙非常适用收集关于系统和网络使用和误用的信息。作为访问的唯一点,防火墙能在被保护的网络和外部网络之间进行记录,对网络存取访问进行
4、和统计。n(3 3)保护那些易受攻击的服务)保护那些易受攻击的服务 防火墙能够用来隔开网络中一个网段与另一个网段。这样,能够防止影响一个网段的问题通过整个网络传播。n(4 4)增强的保密)增强的保密 用来封锁有关网点系统的DNS信息。因此,网点系统名字和IP地址都不要提供给Internet。n(5 5)实施安全策略)实施安全策略 防火墙是一个安全策略的检查站,控制对特殊站点的访问。所有进出的信息都必须通过防火墙,防火墙便成为安全问题的检查点,使可疑的访问被拒绝于门外。10.1.3 防火墙的局限性n(1)(1)不能防范来自内部恶意的知情者的攻击不能防范来自内部恶意的知情者的攻击 防火墙不能防止专
5、用网中内部用户对资源的攻击。它只是设在专用网和Internet之间,对其间的信息进行干预的安全设施。防火墙可以禁止系统用户经过网络连接发送专有的信息,但用户可以将数据复制到磁盘、磁带上,放在 公文包中带出去。n(2)(2)不能防范不通过它的连接不能防范不通过它的连接 只对所有通过防火墙的进行Internet数据流进行处理,才能发挥防火墙的作用。防火墙能够有效地防止通过它进行传输信息,然而不能防止不通过它而传输的信息。如果用网中有些资源绕过防火墙直接与Internet连通,则得不到防火墙的保护。n(3)(3)防火墙不能防范病毒防火墙不能防范病毒 一般防火墙不对专用网提供防护外部病毒的侵犯。病毒可
6、以通过FTP或其它工具传至专用网。如果要实现这种防护,防火墙中应设置检测病毒的逻辑。n(4)(4)不能防备全部的威胁不能防备全部的威胁 防火墙被用来防备已知的威胁,如果是一个很好的防火墙设计方案,可以防备新的威胁,但没有一个防火墙能自动防御所有的新的威胁。10.1.4 防火墙的发展简史n第一代防火墙:采用了包过滤(Packet Filter)技术。n第二、三代防火墙:1989年,推出了电路层防火墙,和应用层防火墙的初步结构。n第四代防火墙:1992年,开发出了基于动态包过滤技术的第四代防火墙。n第五代防火墙:1998年,NAI公司推出了一种自适应代理技术,可以称之为第五代防火墙。防火墙技术的简
7、单发展历史防火墙技术的简单发展历史10.2 防火墙的类型及主要技术n1.从软、硬件形式上分为:n(1)软件防火墙:运行于特定的计算机上,这台计算机就是整个网络的网关。n(2)硬件防火墙:基于PC架构,在这些PC架构计算机上运行一些经过裁剪和简化的操作系统。采用的依然是别人的内核,依然会受到OS本身的安全性影响。n(3)芯片级防火墙:基于专门的硬件平台,没有操作系统。转悠的ASIC芯片使它们比其他类的防火墙速度快,处理能力更强,性能更好。n2.按防火墙的部署位置分类,防火墙可以分为:n(1)边界防火墙 边界防火墙是最为传统的那种,它们位于内外网的边界,所起的作用是对内、外部网络实施隔离,这类防火
8、墙一般都是硬件类型,价格较贵,性能较好。n(2)个人防火墙 安装于单台主机中,防护的也只是单台主机,通常为软件防火墙,价格最便宜,性能也最差。n(3)混合式防火墙 就是“分布式防火墙”和“嵌入式防火墙”,它是一整套防火墙系统,由若干软件和硬件组件组成,分布于内、外部网络边界和内部主机之间,既对内外网之间的通信进行过滤,又对网络内部个主机之间的通信进行过滤。性能最好,价格也最贵。n3.从防火墙体系结构上,可以分为包过滤防火墙和代理服务器防火墙两大类。n(1)包过滤防火墙:工作在OSI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。n(2)代理服务
9、器防火墙:工作在OSI的应用层,通过对每种应用服务编制专门的代理程序,实现监视和控制应用层数据流的作用。10.2.2 包过滤技术n1.包过滤技术的工作原理n包过滤防火墙技术是在网络的出入口(如路由器)对通过的数据包进行检查和选择的,选择的依据是系统内设置的过滤逻辑(包过滤规则),称为访问控制表。通过检查数据流中每个数据包的源地址、目的地址、所用的端口号、协议状态或它们的组合,来确定是否允许该数据包通过。n包过滤防火墙要遵循的一条基本原则是“最小特权原则”,即明确允许管理员希望通过的那些数据包,禁止其他的数据包。传输层网络层链路层物理层 Internet 内部网络 数据包过滤 路由器传输层网络层
10、链路层物理层n在网络上传输的每个数据包都可分为两部分:数据部分和包头。n包过滤器就是根据包头信息来判断该包是否符合网络管理员设定的规则表中的规则,以确定是否允许该数据包通过。n包过滤规则一般是基于部分或全部包头信息的,如IP协议类型、IP源地址、IP选择域的内容、TCP源端口号、TCP目的端口号等。2.过滤路由器和普通路由器n 增加了包过滤防火墙软件、具备了过滤特性的路由器叫做过滤路由器。n 普通路由器只简单地查看每一个数据包的目的地址,并选择数据包发往目的地址的最佳路径。在对数据包做出路由决定时,普通路由器只依据包的目的地址引导包,而过滤路由器将更严格地检查数据包。除了决定它是否发送数据包到
11、达其目的地址外,过滤路由器还决定数据包是否应该发送。n 过滤路由器以包的目的地址、包的源地址和包的传输协议为依据,确定允许或不允许某些包在网上传输。3.包过滤规则n 包过滤防火墙的过滤规则的主要描述形式有逻辑过滤规则表、文件过滤规则表和内存过滤规则表。n 大多数包过滤系统判断是否传输包时都不关心包的具体内容,而是让用户进行如下操作:(1)不允许用户从外部网络用TELNET登录。(2)允许任何用户使用SMTP往内部网发送电子邮件。(3)只允许某台机器通过NNTP(网络新闻传输协议)往内部网络发送新闻。n但包过滤系统不同意进行如下操作:(1)允许某用户从外部网络用TELNET登录而不允许其他用户进
12、行这种操作。(2)允许某用户传送一些文件而不允许该用户传送其他文件。4.包过滤防火墙的特点n 包过滤的优点:不用改动应用程序、一个过滤路由器能协助保护整个网络、数据包过滤对用户透明、过滤路由器速度快、效率高。n 包过滤的缺点:不能彻底防止地址欺骗;一些应用协议不适合于数据包过滤;一些应用协议不适合于数据包过滤;正常的数据包过滤路由器无法执行某些安全策略;安全性较差;数据包工具存在很多局限性。10.2.3 代理服务技术 1.代理服务技术的原理 代理服务器型防火墙(Proxy Service Firewall)通过在主机上运行代理的服务程序,直接对特定的应用层进行服务,因此也称为应用级网关。它担任
13、应用级通信量的中继,其核心是运行于防火墙主机上的代理服务器进程,代理网络用户完成TCP/IP功能,应用网关与ISO七层模型如下图所示。Internet内部网络内部网络传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层应用网关应用网关 应用层应用层 应用层应用层应用网关与OSI七层模型n 从内部网用户发出的数据包经过这样的防火墙处理后,就好像是源于防火墙外部网卡一样,从而可以达到隐藏内部网结构的作用。n 代理服务器是指它代表客户处理在服务器连接请求的程序。代理服务器通常运行在两个网络之间,它对于客户来说像是一台真的服务器,而对于外部网的服务器来说,它
14、又似一台客户机。n 代理服务器并非将用户的全部网络请求都提交给Internet上的真正服务器,而是依据安全规则和用户的请求做出判断,是否代理执行该请求,有的请求可能被否决。n 当用户提供了正确的用户身份及认证信息后,代理服务器建立与外部Internet服务器的连接,为两个通信点充当中继。n 代理服务器通常都拥有一个高速cache,这个cache存储用户频繁访问的站点内容(页面)。网际网络真正的服务器真正的服务器 客户机应用代理服务器应用代理服务器(验证信息是否安全验证信息是否安全)接收/传送外界信息经过确认的信息包内部网络内部网络Internet2.代理服务器的实现n 代理服务技术控制对应用程
15、序的访问,它能够代替网络用户完成特定的TCP/IP功能。代理服务器适用于特定的互联网服务,对每种不同的服务都应用一个相应的代理。如代理HTTP、FTP、E-mail、TELNET、WWW、DNS、POP3、IRC等。n代理服务器的实现方式有以下几种:应用代理服务器、回路级代理服务器、智能代理服务器、隔离代理服务器、邮件转发服务器。3.代理服务器特点 代理服务器比分组过滤器更安全。这种防火墙能完全控制网络信息的交换、控制会话过程,具有灵活性和安全性,但可能影响网络的性能,对用户不透明,且对每一种服务器都要设计1个代理模块,应用层网关能让网络管理员对服务进行全面的控制。在应用层对所有进入的通信量记
16、录日志和审计也很容易。支持可靠的用户认证并提供详细的注册信息;用于应用层的过滤规则相对于包过滤路由器来说更容易配置和测试。n缺点:缺点:n 是每个连接上增加了额外的处理负载。从效果上看,最终用户之间存在两个串接的连接,网关处于串接点,网关必须在两个方向上检查和转发所有通信量。要求用户改变自己的行为,或者在访问代理服务的每个系统上安装特殊的软件。n 例如,透过应用层网关Telnet访问要求用户通过二步而不是一步来建立连接。不过,特殊的端系统软件可以让用户在Telnet命令中指定目标主机而不是应用层网关来应用层网关透明。10.2.4 状态检测技术n1.状态检测技术的工作原理n 这是继“包过滤”技术
17、和“应用代理”技术后发展的防火墙技术,它是checkpoint技术公司率先提出,又称“动态包过滤”。n 这种防火墙技术通过一种被称为“状态监视”的模块,在不影响网络安全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个层次实行监测,并根据各种过滤规则作出安全决策。n 基于状态检测技术的防火墙不仅仅对数据包进行检测,还对控制通信的基本因素状态信息(状态信息包括通信信息、通信状态、应用状态和信息操作性)进行检测。通过状态检测虚拟机维护一个动态的状态表,记录所有的连接通信信息、通信状态,以完成对数据包的检测和过滤。2.状态检测防火墙提供的额外服务n状态检测防火墙可提供的额外服务有:n(1)将某些
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