談防火墻及防火墻的滲透技術(shù)

傳統的防火墻工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)：

1．(傳統的)包過(guò)濾防火墻的工作原理

　　包過(guò)濾是在IP層實(shí)現的，因此，它可以只用路由器完成。包過(guò)濾根據包的源IP地址、目的IP地址、源端口、目的端口及包傳遞方向等報頭信息來(lái)判斷是否允許包通過(guò)。過(guò)濾用戶(hù)定義的內容，如IP地址。其工作原理是系統在網(wǎng)絡(luò )層檢查數據包，與應用層無(wú)關(guān)，包過(guò)濾器的應用非常廣泛，因為CPU用來(lái)處理包過(guò)濾的時(shí)間可以忽略不計。而且這種防護措施對用戶(hù)透明，合法用戶(hù)在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò )時(shí)，根本感覺(jué)不到它的存在，使用起來(lái)很方便。這樣系統就具有很好的傳輸性能，易擴展。但是這種防火墻不太安全，因為系統對應用層信息無(wú)感知——也就是說(shuō)，它們不理解通信的內容，不能在用戶(hù)級別上進(jìn)行過(guò)濾，即不能識別不同的用戶(hù)和防止IP地址的盜用。如果攻擊者把自己主機的IP地址設成一個(gè)合法主機的IP地址，就可以很輕易地通過(guò)包過(guò)濾器，這樣更容易被黑客攻破。 基于這種工作機制，包過(guò)濾防火墻有以下缺陷：

　　通信信息：包過(guò)濾防火墻只能訪(fǎng)問(wèn)部分數據包的頭信息；

　　通信和應用狀態(tài)信息：包過(guò)濾防火墻是無(wú)狀態(tài)的，所以它不可能保存來(lái)自于通信和應用的狀態(tài)信息；

　　信息處理：包過(guò)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，因為這種攻擊是走的防火墻所允許的80端口，而包過(guò)濾的防火墻無(wú)法對數據包內容進(jìn)行核查，因此此時(shí)防火墻等同于虛設，未打相應patch的提供web服務(wù)的系統，即使在防火墻的屏障之后，也會(huì )被攻擊者輕松拿下超級用戶(hù)的權限。

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

　　2．應用網(wǎng)關(guān)

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

在網(wǎng)絡(luò )應用層提供授權檢查及代理服務(wù)。當外部某臺主機試圖訪(fǎng)問(wèn)受保護網(wǎng)絡(luò )時(shí)，必須先在防火墻上經(jīng)過(guò)身份認證。通過(guò)身份認證后，防火墻運行一個(gè)專(zhuān)門(mén)為該網(wǎng)絡(luò )設計的程序，把外部主機與內部主機連接。在這個(gè)過(guò)程中，防火墻可以限制用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)的主機、訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間及訪(fǎng)問(wèn)的方式。同樣，受保護網(wǎng)絡(luò )內部用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)外部網(wǎng)時(shí)也需先登錄到防火墻上，通過(guò)驗證后，才可訪(fǎng)問(wèn)。

應用網(wǎng)關(guān)代理的優(yōu)點(diǎn)是既可以隱藏內部IP地址，也可以給單個(gè)用戶(hù)授權，即使攻擊者盜用了一個(gè)合法的IP地址，也通不過(guò)嚴格的身份認證。因此應用網(wǎng)關(guān)比報文過(guò)濾具有更高的安全性。但是這種認證使得應用網(wǎng)關(guān)不透明，用戶(hù)每次連接都要受到認證，這給用戶(hù)帶來(lái)許多不便。這種代理技術(shù)需要為每個(gè)應用寫(xiě)專(zhuān)門(mén)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?xiě)脜f(xié)議，需要通過(guò)其他方式來(lái)獲得信息，所以，回路級代理服務(wù)器通常要求修改過(guò)的用戶(hù)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 )應用層的國際標準。當受保護網(wǎng)絡(luò )客戶(hù)機需要與外部網(wǎng)交互信息時(shí)，在防火墻上的套服務(wù)器檢查客戶(hù)的User ID、IP源地址和IP目的地址，經(jīng)過(guò)確認后，套服務(wù)器才與外部的服務(wù)器建立連接。對用戶(hù)來(lái)說(shuō)，受保護網(wǎng)與外部網(wǎng)的信息交換是透明的，感覺(jué)不到防火墻的存在，那是因為網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)不需要登錄到防火墻上。但是客戶(hù)端的應用軟件必須支持 “Socketsified API”，受保護網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)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)充當服務(wù)器，對外部的請求作出回答。與應用層代理實(shí)現相比，代管服務(wù)器技術(shù)不必為每種服務(wù)專(zhuān)門(mén)寫(xiě)程序。而且，受保護網(wǎng)內部用戶(hù)想對外部網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)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)向內就只能看到防火墻，從而隱藏了內部地址，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，通過(guò)Internet通信。這種情況下，可以采用IP Tunnels來(lái)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 )地址轉換器(NAT Network Address Translate)

當受保護網(wǎng)連到Internet上時(shí)，受保護網(wǎng)用戶(hù)若要訪(fǎng)問(wèn)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，而且受保護網(wǎng)絡(luò )往往有自己的一套IP地址規劃（非正式IP地址）。網(wǎng)絡(luò )地址轉換器就是在防火墻上裝一個(gè)合法IP地址集。當內部某一用戶(hù)要訪(fǎng)問(wèn)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(hù)，該用戶(hù)即可使用這個(gè)合法地址進(jìn)行通信。同時(shí)，對于內部的某些服務(wù)器如Web服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò )地址轉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(hù)就可通過(guò)防火墻來(lái)訪(fǎng)問(wèn)內部的服務(wù)器。這種技術(shù)既緩解了少量的IP地址和大量的主機之間的矛盾，又對外隱藏了內部主機的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(guò)防火墻將受保護網(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(wú)法了解受保護網(wǎng)絡(luò )的具體情況，這樣可以保證受保護網(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(lái)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，只有當發(fā)送郵件的源主機是被允許通過(guò)的，防火墻才對郵件的目的地址進(jìn)行轉換，送到內部的郵件服務(wù)器，由其進(jìn)行轉發(fā)。

　　應用網(wǎng)關(guān)是檢查所有應用層的信息包，并將檢查的內容信息放入決策過(guò)程，這樣安全性有所提高。然而，它們是通過(guò)打破客戶(hù)機/服務(wù)器模式實(shí)現的，每一個(gè)客戶(hù)機/服務(wù)器通信需要兩個(gè)連接：一個(gè)是從客戶(hù)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)不同的應用進(jìn)程，或一個(gè)后臺運行的服務(wù)程序，這樣如果有一個(gè)新的應用就必須添加對此應用的服務(wù)程序，否則不能使用該種服務(wù)，可伸縮性差。 基于這種工作機制，應用網(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)數和伸縮性受到限制；

　　技術(shù)限制：應用網(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)現應用網(wǎng)關(guān)防火墻犧牲了一些系統性能。

防火墻基礎知識介紹

防火墻是一種功能，它使得內部網(wǎng)絡(luò )和外部網(wǎng)絡(luò )或Internet互相隔離，以此來(lái)保護內部網(wǎng)絡(luò )或主機。簡(jiǎn)單的防火墻可以由Router,3 Layer Switch的ACL（access control list）來(lái)充當，也可以用一臺主機，甚至是一個(gè)子網(wǎng)來(lái)實(shí)現。復雜的可以購買(mǎi)專(zhuān)門(mén)的硬件防火墻或軟件防火墻來(lái)實(shí)現。

防火墻的功能有：
1、過(guò)濾掉不安全服務(wù)和非法用戶(hù)
2、控制對特殊站點(diǎn)的訪(fǎng)問(wèn)
3、提供監視Internet安全和預警的方便端點(diǎn)

防火墻并不是萬(wàn)能的，也有很多防火墻無(wú)能為力的地方：
1、防火墻防不住繞過(guò)防火墻的攻擊。比如，防火墻不限制從內部網(wǎng)絡(luò )到外部網(wǎng)絡(luò )的連接，那么，一些內部用戶(hù)可能形成一個(gè)直接通往Internet的連接，從而繞過(guò)防火墻，造成一個(gè)潛在的backdoor.惡意的外部用戶(hù)直接連接到內部用戶(hù)的機器上，以這個(gè)內部用戶(hù)的機器為跳板，發(fā)起繞過(guò)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據在網(wǎng)絡(luò )之間傳播。
3、防火墻對數據驅動(dòng)式攻擊也無(wú)能為力。

因此，我們不能過(guò)分依賴(lài)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(guò)將動(dòng)態(tài)的、應用層的過(guò)濾能力和認證相結合，可實(shí)現WWW瀏覽器、HTTP服務(wù)器、 FTP等；

2、對私有數據的加密支持：保證通過(guò)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(hù)端認證只允許指定的用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)內部網(wǎng)絡(luò )或選擇服務(wù)：企業(yè)本地網(wǎng)與分支機構、商業(yè)伙伴和移動(dòng)用戶(hù)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(fǎng)問(wèn)權的常用手段，它使數據包好似來(lái)自網(wǎng)絡(luò )內部。防火墻能監視這樣的數據包并能扔掉它們；

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

防火墻的體系結構及組合形式

1、屏蔽路由器（Screening Router）

這是防火墻最基本的構件。它可以由廠(chǎng)家專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)的路由器實(shí)現，也可以用主機來(lái)實(shí)現。屏蔽路由器作為內外連接的唯一通道，要求所有的報文都必須在此通過(guò)檢查。路由器上可以裝基于IP層的報文過(guò)濾軟件，實(shí)現報文過(guò)濾功能。許多路由器本身帶有報文過(guò)濾配置選項，但一般比較簡(jiǎn)單。

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

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

任何擁有多個(gè)接口卡的系統都被稱(chēng)為多宿的，雙宿主機網(wǎng)關(guān)是用一臺裝有兩塊網(wǎng)卡的主機做防火墻。兩塊網(wǎng)卡各自與受保護網(wǎng)和外部網(wǎng)相連。主機上運行著(zhù)防火墻軟件，可以轉發(fā)應用程序，提供服務(wù)等。

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

雙宿主機網(wǎng)關(guān)的一個(gè)致命弱點(diǎn)是：一旦入侵者侵入堡壘主機并使其只具有路由功能，則任何網(wǎng)上用戶(hù)均可以隨便訪(fǎng)問(wèn)內網(wǎng)。

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

屏蔽主機網(wǎng)關(guān)易于實(shí)現也很安全，因此應用廣泛。例如，一個(gè)分組過(guò)濾路由器連接外部網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)一個(gè)堡壘主機安裝在內部網(wǎng)絡(luò )上，通常在路由器上設立過(guò)濾規則，并使這個(gè)堡壘主機成為從外部網(wǎng)絡(luò )唯一可直接到達的主機，這確保了內部網(wǎng)絡(luò )不受未被授權的外部用戶(hù)的攻擊。

如果受保護網(wǎng)是一個(gè)虛擬擴展的本地網(wǎng)，即沒(méi)有子網(wǎng)和路由器，那么內網(wǎng)的變化不影響堡壘主機和屏蔽路由器的配置。危險帶限制在堡壘主機和屏蔽路由器。網(wǎng)關(guān)的基本控制策略由安裝在上面的軟件決定。如果攻擊者設法登錄到它上面，內網(wǎng)中的其余主機就會(huì )受到很大威脅。這與雙穴主機網(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(guò)濾路由器將這一子網(wǎng)分別與內部網(wǎng)絡(luò )和外部網(wǎng)絡(luò )分開(kāi)。在很多實(shí)現中，兩個(gè)分組過(guò)濾路由器放在子網(wǎng)的兩端，在子網(wǎng)內構成一個(gè)“非軍事區”DMZ。有的屏蔽子網(wǎng)中還設有一堡壘主機作為唯一可訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)，支持終端交互或作為應用網(wǎng)關(guān)代理。這種配置的危險帶僅包括堡壘主機、子網(wǎng)主機及所有連接內網(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，這樣也還是可能的。但若禁止網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)路由器或只允許內網(wǎng)中的某些主機訪(fǎng)問(wèn)它，則攻擊會(huì )變得很困難。在這種情況下，攻擊者得先侵入堡壘主機，然后進(jìn)入內網(wǎng)主機，再返回來(lái)破壞屏蔽路由器，整個(gè)過(guò)程中不能引發(fā)警報。

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(wèn)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(hù)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。采用哪種技術(shù)主要取決于經(jīng)費，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：