网络安全技术论文

常见防火墙技术分析

 指导教师：曾启杰

（广东工业大学自动化学院，广州，510006）

摘 要:随着科学技术和经济的迅猛发展，网络所涉及的应用领域也越来越广泛。Internet的迅猛发展给现代人的生产和生活带来了前所未有的飞跃，但同时网络病毒和黑客入侵的问题也越来越突出，网络安全问题变得尤为重要。就目前网络保护而言，防火墙依然是一种有效的手段。但是，由于防火墙是属于高科技产物，许多人对此还并不了解。鉴于此，本文从通用的角度，通俗易懂地表述有关防火墙技术的一些知识及应用。

关键词: 防火墙（Firewall）Internet防火墙技术 网络安全（Network Security） 应用现状 1防火墙技术

自从1986年美国Digital公司在Internet上安装了全球第一个商用防火墙系统，提出了防火墙概念后，防火墙技术得到了飞速的发展。

1.1防火墙的概念

防火墙指的是一个由软件和硬件设备组合而成、在内部网和外部网之间、专用网与公共网之间的界面上构造的保护屏障，是一种获取安全性方法的形象说法。它是一种计算机硬件和软件的结合，使Internet与Intranet之间建立起一个安全网关（Security Gateway），从而保护内部网免受非法用户的侵入。

而在网络中，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。[1]

1.2防火墙原理

首先，我们需要了解一些基本的防火墙实现原理。防火墙目前主要分包过滤，和状态检测的包过滤，应用层代理防火墙，但是他们的基本实现都是类似的。 │ │---路由器-----网卡│防火墙│网卡│----------内部网络│ │

防火墙一般有两个以上的网络卡，一个连到外部(router)，另一个是连到内部网络。当打开主机网络转发功能时，两个网卡间的网络通讯能直接通过。当有防火墙时，他好比插在网卡之间，对所有的网络通讯进行控制。

1.3防火墙的主要类型

1.3.1 网络层防火墙

网络层防火墙可视为一种IP封包过滤器，运作在底层的TCP/IP协议堆栈上。我们可以以枚举的方式，只允许符合特定规则的封包通过，其余的一概禁止穿越防火墙（病毒除外，防火墙不能防止病毒侵入）。这些规则通常可以经由管理员定义或修改，不过某些防火墙设备可能只能套用内置的规则。我们也能以另一种较宽松的角度来制定防火墙规则，只要封包不符合任何一项“否定规则”就予以放行。操作系统及网络设备大多已内置防火墙功能。

1.3.2 应用层防火墙

应用层防火墙是在 TCP/IP 堆栈的“应用层”上运作，我们使用浏览器时所产生的数据流或是使用 FTP 时的数据流都是属于这一层。应用层防火墙可以拦截进出某应用程序的所有封包，并且封锁其他的封包（通常是直接将封包丢弃）。理论上，这一类的防火墙可以完全阻绝外部的数据流进到受保护的机器里。 [2]

1.3.3 数据库防火墙

数据库防火墙是一款基于数据库协议分析与控制技术的数据库安全防护系统。基于主动防御机制，实现数据库的访问行为控制、危险操作阻断、可疑行为审计。数据库防火墙通过SQL协议分析，根据预定义的禁止和许可策略让合法的SQL操作通过，阻断非法违规操作，形成数据库的外围防御圈，实现SQL危险操作的主动预防、实时审计。

数据库防火墙面对来自于外部的入侵行为，提供SQL注入禁止和数据库虚拟补丁包功能。

1.4防火墙技术

1.4.1 Internet防火墙技术概念

防火墙技术是建立在现代通信网络技术和信息安全技术基础上的应用性安全技术，越来越多地应用于专用网络与公用网络的互连环境之中，尤以Internet网络为最甚。Internet防火墙是近年发展起来的一项网络安全技术，其特征是通过在网络边界上建立相应的网络通信监控系统，达到保障网络安全的目的。它可通过监测、限制、更改跨越防火墙的数据流，尽可能地对外屏蔽网络内部的信息、结构和运行状况，以此来实现网络的安全保护。

1.4.2 Internet防火墙目的

防火墙原是指建筑物大厦用来防止火灾蔓延的隔断墙。从理论上讲，Internet防火墙服务也属于类似的用来防止外界侵入的。它可以防止Internet上的各种危险(病毒、资源盗用等)

传播到你的网络内部。而事实上，防火墙并不像现实生活中的防火墙，它有点像古代守

1)

2)

3)

4)有效地阻止破坏者对你的计算机系统进行破坏。

1.4.3 Internet防火墙五大基本功能

所有来自Internet的传输信息或你发出的信息都必须经过防火墙，这样防火墙就起到了保护诸如电子邮件、文件传输、远程登录、在特定的系统间进行信息交换等安全的作用。从逻辑上讲，防火墙是起分隔、限制、分析的作用。

防火墙作为网络安全策略的有机组成部分，它通过控制和监测网络之间的信息交换和访

1) 过滤进、出网络的数据

2) 管理进、出网络的访问行为

3) 封堵某些禁止行为

4) 记录通过防火墙的信息内容和活动

5）对网络攻击进行检测和告警

为实现以上功能，在防火墙产品的开发中，人们广泛地应用了网络拓扑、计算机操作系统、路由、加密、访问控制、安全审计等成熟或先进的技术和手段。[3]

2. 防火墙技术的功能

2.1基本功能

防火墙具有很好的保护作用。入侵者必须首先穿越防火墙的安全防线，才能接触目标计

算机。我们可以将防火墙配置成许多不同保护级别，高级别的保护可能会禁止一些服务，如视频流等。

防火墙最基本的功能就是控制在计算机网络中，不同信任程度区域间传送的数据流。防火墙对流经它的网络通信进行扫描，这样能够过滤掉一些攻击，以免其在目标计算机上被执行。防火墙还可以关闭不使用的端口。而且它还能禁止特定端口的流出通信，封锁特洛伊木马。最后，它可以禁止来自特殊站点的访问，从而防止来自不明入侵者的所有通信。

2.2保护网络安全

一个防火墙（作为阻塞点、控制点）能极大地提高一个内部网络的安全性，并通过过滤不安全的服务而降低风险。由于只有经过精心选择的应用协议才能通过防火墙，所以网络环境变得更安全。如防火墙可以禁止诸如众所周知的不安全的NFS协议进出受保护网络，这样外部的攻击者就不可能利用这些脆弱的协议来攻击内部网络。

防火墙同时可以保护网络免受基于路由的攻击，如IP选项中的源路由攻击和ICMP重定向中的重定向路径。防火墙应该可以拒绝所有以上类型攻击的报文并通知防火墙管理员。

2.3数据库安全

实现数据库安全的实时防护。数据库防火墙通过SQL 协议分析，根据预定义的禁止和许可策略让合法的SQL 操作通过，阻断非法违规操作，形成数据库的外围防御圈,实现SQL 危险操作的主动预防、实时审计。数据库防火墙面对来自于外部的入侵行为，提供SQL 注入禁止和数据库虚拟补丁包功能。

2.4其他功能

除了安全作用，防火墙还支持具有Internet服务特性的企业内部网络技术体系VPN（虚拟专用网）。防火墙的英文名为“FireWall”，它是目前一种最重要的网络防护设备。从专业角度讲，防火墙是位于两个（或多个）网络间，实施网络之间访问控制的一组组件集合。

3. 防火墙技术的应用

3.1防火墙技术在网络安全应用中的重要性

防火墙最基本的功能就是控制在计算机网络中，不同信任程度区域间传送的数据流。例如互联网是不可信任的区域，而内部网络是高度信任的区域。以避免安全策略中禁止的一些通信，与建筑中的防火墙功能相似。它在网络安全应用中的重要性主要包括以下几个方面：

3.1.1 网络安全的屏障

防火墙能极大地提高一个内部网络的安全性，并通过过滤不安全的服务而降低风险。由于只有经过精心选择的应用协议才能通过防火墙，所以网络环境变得更安全。防火墙同时可以保护网络免受基于路由的攻击，防火墙应该可以拒绝所有以上类型攻击的报文并通知防火墙管理员。

3.1.2 强化网络安全策略

通过以防火墙为中心的安全方案配置，能将所有安全软件（如口令、加密、身份认证、审计等）配置在防火墙上。与将网络安全问题分散到各个主机上相比，防火墙的集中安全管理更经济。

3.1.3 监控网络存取和访问

如果所有的访问都经过防火墙，那么，防火墙就能记录下这些访问并作出日志记录，同时也能提供网络使用情况的统计数据。当发生可疑动作时，防火墙能进行适当的报警，并提

供网络是否受到监测和攻击的详细信息。

3.1.4 防止内部信息的外泄

通过利用防火墙对内部网络的划分，可实现内部网重点网段的隔离，从而限制了局部重点或敏感网络安全问题对全局网络造成的影响。再者，隐私是内部网络非常关心的问题，一个内部网络中不引人注意的细节可能包含了有关安全的线索而引起外部攻击者的兴趣，甚至因此而暴漏了内部网络的某些安全漏洞。

3.2黑客攻击防火墙技术

一直以来，黑客都在研究攻击防火墙的技术和手段，攻击的手法和技术越来越智能化和多样化。但是就黑客攻击防火墙的过程上看，大概可以分为三类攻击。

第一类攻击防火墙的方法是探测在目标网络上安装的是何种防火墙系统并且找出此防火墙系统允许哪些服务。我们叫它为对防火墙的探测攻击。

第二类攻击防火墙的方法是采取地址欺骗、TCP序号攻击等手法绕过防火墙的认证机制，从而对防火墙和内部网络破坏。 第三类攻击防火墙的方法是寻找、利用防火墙系统实现和设计上的安全漏洞，从而有针对性地发动攻击。这种攻击难度比较大，可是破坏性很大。[4]

3.3防火墙技术在网络安全中的应用现状

随着防火墙技术的不断更新，新型的防火墙技术安全性能更高，它综合了过滤和代理技术，克服二者在安全方面的缺陷，使得防火墙的安全性能有了长足提高。目前新型防火墙技术主要包括以下几种：

1.分布式防火墙技术，指那些驻留在网络中主机如服务器或桌面机并对主机系统自身提供安全保护的软件产品，广义上讲，分布式防火墙是一种新的防火墙体系结构。

2.嵌入式防火墙技术，指内嵌于路由器或交换机的防火墙，通常也被称为阻塞点防火墙，这种防火墙能弥补并改善各类安全能力不足的企业边缘防火墙、基于主机的应用程序、网络代理程序、入侵检测告警程序和防病毒程序等，确保企业内部和外部的网络安全。

3.职能防火墙技术，通过利用统计、记忆、概率和决策的职能方法对数据进行识别，并达到访问控制的目的，由于这些方法多时人工职能学科采用的方法，也统称为职能防火墙。

3.4 windows防火墙的具体操作

3.4.1 如何关闭windows防火墙

a：打开“开始”菜单，“运行”输入control命令打开控制面板；

b：在控制面板中找到“防火墙”图标双击打开；

c：选择“关闭（不推荐）”并确定即可关闭防火墙。

3.4.2 如何打开windows防火墙

只需将关闭防火墙的第三步改成“启用（推荐）”即可开启示windows防火墙。

参考文献

1防火墙知识导读

2杨青，崔建群，郑世钰 ．计算机网络技术及应用教程 ：清华大学出版社 ，2007年2月第1版 ． 3浅析Internet防火墙技术

4黑客突破防火墙常用的几种技术