導(dǎo)語：防火墻技術(shù)研究論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)安全問題日益嚴(yán)重，網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品也被人們重視起來。防火墻作為最早出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品和使用量最大的安全產(chǎn)品，也受到用戶和研發(fā)機(jī)構(gòu)的青睞。對(duì)防火墻的原理以及分類、作用進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，旨在為選擇防火墻的用戶提供借鑒。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)安全；防火墻

1從軟、硬件形式上分

如果從防火墻的軟、硬件形式來分的話，防火墻可以分為軟件防火墻和硬件防火墻以及芯片級(jí)防火墻。

（1）軟件防火墻。

軟件防火墻運(yùn)行于特定的計(jì)算機(jī)上，它需要客戶預(yù)先安裝好的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的支持，一般來說這臺(tái)計(jì)算機(jī)就是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)。俗稱“個(gè)人防火墻”。軟件防火墻就像其它的軟件產(chǎn)品一樣需要先在計(jì)算機(jī)上安裝并做好配置才可以使用。防火墻廠商中做網(wǎng)絡(luò)版軟件防火墻最出名的莫過于Checkpoint。使用這類防火墻，需要網(wǎng)管對(duì)所工作的操作系統(tǒng)平臺(tái)比較熟悉。

（2）硬件防火墻。

這里說的硬件防火墻是指“所謂的硬件防火墻”。之所以加上“所謂”二字是針對(duì)芯片級(jí)防火墻說的了。它們最大的差別在于是否基于專用的硬件平臺(tái)。目前市場(chǎng)上大多數(shù)防火墻都是這種所謂的硬件防火墻，他們都基于PC架構(gòu)，就是說，它們和普通的家庭用的PC沒有太大區(qū)別。在這些PC架構(gòu)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行一些經(jīng)過裁剪和簡(jiǎn)化的操作系統(tǒng)，最常用的有老版本的Unix、Linux和FreeBSD系統(tǒng)。值得注意的是，由于此類防火墻采用的依然是別人的內(nèi)核，因此依然會(huì)受到OS（操作系統(tǒng)）本身的安全性影響。

（3）芯片級(jí)防火墻。

芯片級(jí)防火墻基于專門的硬件平臺(tái)，沒有操作系統(tǒng)。專有的ASIC芯片促使它們比其他種類的防火墻速度更快，處理能力更強(qiáng)，性能更高。做這類防火墻最出名的廠商有NetScreen、FortiNet、Cisco等。這類防火墻由于是專用OS（操作系統(tǒng)），因此防火墻本身的漏洞比較少，不過價(jià)格相對(duì)比較高昂。

2從防火墻技術(shù)分

防火墻技術(shù)雖然出現(xiàn)了許多，但總體來講可分為“包過濾型”和“應(yīng)用型”兩大類。前者以以色列的Checkpoint防火墻和美國(guó)Cisco公司的PIX防火墻為代表，后者以美國(guó)NAI公司的Gauntlet防火墻為代表。

（1）包過濾（Packetfiltering）型。

包過濾方式是一種通用、廉價(jià)和有效的安全手段。之所以通用，是因?yàn)樗皇轻槍?duì)各個(gè)具體的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)采取特殊的處理方式，適用于所有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；之所以廉價(jià)，是因?yàn)榇蠖鄶?shù)路由器都提供數(shù)據(jù)包過濾功能，所以這類防火墻多數(shù)是由路由器集成的；之所以有效，是因?yàn)樗芎艽蟪潭壬蠞M足了絕大多數(shù)企業(yè)安全要求。

在整個(gè)防火墻技術(shù)的發(fā)展過程中，包過濾技術(shù)出現(xiàn)了兩種不同版本，稱為“第一代靜態(tài)包過濾”和“第二代動(dòng)態(tài)包過濾”。

包過濾方式的優(yōu)點(diǎn)是不用改動(dòng)客戶機(jī)和主機(jī)上的應(yīng)用程序，因?yàn)樗ぷ髟诰W(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，與應(yīng)用層無關(guān)。但其弱點(diǎn)也是明顯的：過濾判別的依據(jù)只是網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層的有限信息，因而各種安全要求不可能充分滿足；在許多過濾器中，過濾規(guī)則的數(shù)目是有限制的，且隨著規(guī)則數(shù)目的增加，性能會(huì)受到很大地影響；由于缺少上下文關(guān)聯(lián)信息，不能有效地過濾如UDP、RPC（遠(yuǎn)程過程調(diào)用）一類的協(xié)議；另外，大多數(shù)過濾器中缺少審計(jì)和報(bào)警機(jī)制，它只能依據(jù)包頭信息，而不能對(duì)用戶身份進(jìn)行驗(yàn)證，很容易受到“地址欺騙型”攻擊。對(duì)安全管理人員素質(zhì)要求高，建立安全規(guī)則時(shí)，必須對(duì)協(xié)議本身及其在不同應(yīng)用程序中的作用有較深入的理解。因此，過濾器通常是和應(yīng)用網(wǎng)關(guān)配合使用，共同組成防火墻系統(tǒng)。

（2）應(yīng)用（ApplicationProxy）型。

應(yīng)用型防火墻是工作在OSI的最高層，即應(yīng)用層。其特點(diǎn)是完全“阻隔”了網(wǎng)絡(luò)通信流，通過對(duì)每種應(yīng)用服務(wù)編制專門的程序，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制應(yīng)用層通信流的作用。其典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖所示。

在型防火墻技術(shù)的發(fā)展過程中，它也經(jīng)歷了兩個(gè)不同的版本：第一代應(yīng)用網(wǎng)關(guān)型防火和第二代自適應(yīng)防火墻。

類型防火墻的最突出的優(yōu)點(diǎn)就是安全。由于它工作于最高層，所以它可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)中任何一層數(shù)據(jù)通信進(jìn)行篩選保護(hù)，而不是像包過濾那樣，只是對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾。另外型防火墻采取是一種機(jī)制，它可以為每一種應(yīng)用服務(wù)建立一個(gè)專門的，所以內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)之間的通信不是直接的，而都需先經(jīng)過服務(wù)器審核，通過后再由服務(wù)器代為連接，根本沒有給內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)任何直接會(huì)話的機(jī)會(huì)，從而避免了入侵者使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)類型的攻擊方式入侵內(nèi)部網(wǎng)。

防火墻的最大缺點(diǎn)是速度相對(duì)比較慢，當(dāng)用戶對(duì)內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的吞吐量要求比較高時(shí)，防火墻就會(huì)成為內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)之間的瓶頸。那因?yàn)榉阑饓π枰獮椴煌木W(wǎng)絡(luò)服務(wù)建立專門的服務(wù)，在自己的程序?yàn)閮?nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)用戶建立連接時(shí)需要時(shí)間，所以給系統(tǒng)性能帶來了一些負(fù)面影響，但通常不會(huì)很明顯。

3從防火墻結(jié)構(gòu)分

從防火墻結(jié)構(gòu)上分，防火墻主要有：?jiǎn)我恢鳈C(jī)防火墻、路由器集成式防火墻和分布式防火墻三種。

單一主機(jī)防火墻是最為傳統(tǒng)的防火墻，獨(dú)立于其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它位于網(wǎng)絡(luò)邊界。

這種防火墻其實(shí)與一臺(tái)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)差不多（如下圖），同樣包括CPU、內(nèi)存、硬盤等基本組件，主板更是不能少的，且主板上也有南、北橋芯片。它與一般計(jì)算機(jī)最主要的區(qū)別就是一般防火墻都集成了兩個(gè)以上的以太網(wǎng)卡，因?yàn)樗枰B接一個(gè)以上的內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)。其中的硬盤就是用來存儲(chǔ)防火墻所用的基本程序，如包過濾程序和服務(wù)器程序等，有的防火墻還把日志記錄也記錄在此硬盤上。雖然如此，但我們不能說它就與我們平常的PC機(jī)一樣，因?yàn)樗墓ぷ餍再|(zhì)，決定了它要具備非常高的穩(wěn)定性、實(shí)用性，具備非常高的系統(tǒng)吞吐性能。正因如此，看似與PC機(jī)差不多的配置，價(jià)格甚遠(yuǎn)。

隨著防火墻技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用需求的提高，原來作為單一主機(jī)的防火墻現(xiàn)在已發(fā)生了許多變化。最明顯的變化就是現(xiàn)在許多中、高檔的路由器中已集成了防火墻功能，還有的防火墻已不再是一個(gè)獨(dú)立的硬件實(shí)體，而是由多個(gè)軟、硬件組成的系統(tǒng)，這種防火墻，俗稱“分布式防火墻”。

原來單一主機(jī)的防火墻由于價(jià)格非常昂貴，僅有少數(shù)大型企業(yè)才能承受得起，為了降低企業(yè)網(wǎng)絡(luò)投資，現(xiàn)在許多中、高檔路由器中集成了防火墻功能。如CiscoIOS防火墻系列。但這種防火墻通常是較低級(jí)的包過濾型。這樣企業(yè)就不用再同時(shí)購(gòu)買路由器和防火墻，大大降低了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備購(gòu)買成本。

分布式防火墻再也不只是位于網(wǎng)絡(luò)邊界，而是滲透于網(wǎng)絡(luò)的每一臺(tái)主機(jī)，對(duì)整個(gè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)實(shí)施保護(hù)。在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中，通常會(huì)安裝一個(gè)用于防火墻系統(tǒng)管理軟件，在服務(wù)器及各主機(jī)上安裝有集成網(wǎng)卡功能的PCI防火墻卡，這樣一塊防火墻卡同時(shí)兼有網(wǎng)卡和防火墻的雙重功能。這樣一個(gè)防火墻系統(tǒng)就可以徹底保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。各主機(jī)把任何其它主機(jī)發(fā)送的通信連接都視為“不可信”的，都需要嚴(yán)格過濾。而不是傳統(tǒng)邊界防火墻那樣，僅對(duì)外部網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的通信請(qǐng)求“不信任”。

4按防火墻的應(yīng)用部署位置分

按防火墻的應(yīng)用部署位置分，可以分為邊界防火墻、個(gè)人防火墻和混合防火墻三大類。

邊界防火墻是最為傳統(tǒng)的，它們于內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)的邊界，所起的作用的對(duì)內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)實(shí)施隔離，保護(hù)邊界內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。這類防火墻一般都屬于硬件類型，價(jià)格較貴，性能較好。

個(gè)人防火墻安裝于單臺(tái)主機(jī)中，防護(hù)的也只是單臺(tái)主機(jī)。這類防火墻應(yīng)用于廣大的個(gè)人用戶，通常為軟件防火墻，價(jià)格最便宜，性能也最差。

混合式防火墻可以說就是“分布式防火墻”或者“嵌入式防火墻”，它是一整套防火墻系統(tǒng)，由若干個(gè)軟、硬件組件組成，分布于內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)邊界和內(nèi)部各主機(jī)之間，既對(duì)內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)之間通信進(jìn)行過濾，又對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各主機(jī)間的通信進(jìn)行過濾。它屬于最新的防火墻技術(shù)之一，性能最好，價(jià)格也最貴。

5按防火墻性能分

按防火墻的性能來分可以分為百兆級(jí)防火墻和千兆級(jí)防火墻兩類。

因?yàn)榉阑饓νǔＮ挥诰W(wǎng)絡(luò)邊界，所以不可能只是十兆級(jí)的。這主要是指防火的通道帶寬（Bandwidth），或者說是吞吐率。當(dāng)然通道帶寬越寬，性能越高，這樣的防火墻因包過濾或應(yīng)用所產(chǎn)生的延時(shí)也越小，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信性能的影響也就越小。

雖然防火墻是目前保護(hù)網(wǎng)絡(luò)免遭黑客襲擊的有效手段，但也有明顯不足：無法防范通過防火墻以外的其它途徑的攻擊，不能防止來自內(nèi)部變節(jié)者和不經(jīng)心的用戶們帶來的威脅，也不能完全防止傳送已感染病毒的軟件或文件，以及無法防范數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型的攻擊。

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