防火墙的工作原理与布置

安全连入Internet：防火墙防火墙的工作原理与布置背景Internet的设计就是为资源共享为目标的用户数量的增加，恶劣的用户也在增加许多TCP/IP的服务有漏洞，特别网管服务窃听和假冒比较容易服务策略的缺乏导致许多不需要的服务开放存取控制设置复杂导致安全漏洞防火墙：一个经济的解决方案本节内容Internet及其安全防火墙的基本知识防火墙的功能分类防火墙的布置与环境Internet及其安全Internet的基本协议Internet的基本服务与安全相关的问题Internet以TCP/IP协议为基础初始目标是在研究人员之间进行通信（原型系统为ARPANET，DARPA资助）1980后迅速推广到教育、政府、商业与国际机构目前一般用户为商业用户成为了国家信息基础设施（NII）Internet提供的基本服务SMTP：简单邮件传送协议SimpleMailTransferProtocolTELNET：对远地主机的基本的终端仿真FTP：文件传送协议FileTransferProtocolDNS：域名系统DomainNameService信息提供服务Gopher、WAIS、进程调用服务Internet主机操作系统的特点就是并行和共享Unix系统Sun,IBM,LinuxWindows系统NT,XP,2000VMS、AS400、其他系统OS/2，Macintosh网络分层的思路书信邮件的例子应用：信的内容与将来如何投递没有关系网络：加信封，信封及地址与如何投递没有关系物理：加邮包，运邮件的车跟具体信封地址没有关系两个人的合同谈判翻译秘书传真邮件示意信件信件合同谈判英语：Ilike…德语：Ilike…Faxto:德语：Ilike…Faxfrom:德语：Ilike…德语：Ilike…中文：Ilike…英语：Ilike…德语：Ilike…Faxto:德语：Ilike…Faxfrom:德语：Ilike…德语：Ilike…中文：Ilike…合同谈判网络的视角-系统互连(OSI)第一层：物理层Physical第二层：数据链路DataLink第三层：网络层Network第四层：传输层Transport第五层：会话Session第六层：表示层Presentation第七层：应用层Application网络中的数据传送物理层链路层网络层传输层会话层表示层应用层物理层链路层网络层TCP/IP协议层次结构物理/数据链路层(Ethernet)网络层Network(IP,ICMP)传输层Transport(TCP,UDP)应用层Application(FTP,Telnet,DNS,NFS,PING)ARP：AddressResolutionProtocol地址解析协议IP数据包发送前查找对应IP地址主机的物理地址在网络上广播ARP请求缓存已经找到的硬件地址参见RFC826ICMP互连网控制报文协议InternetControlMessageProtocol用于传送错误和控制报文，控制IP协议主机关闭/网关阻塞或不通/其他故障PING是一个著名的应用RFC792IP(InternetProtocol)协议接收物理层（Ethernet）发来的数据将数据传送到高层协议，如TCP、UDP不可靠的数据报协议不保障报文顺序，不检查错误，不保证对方收到包含源IP地址和目的IP地址SourceAddress&DestinationAddress上层协议（TCP、UDP）认为这些地址都是正确的，不对原IP地址进行认证。RFC760TCP协议TransmissionControlProtocolIP数据报包含了封装的TCP报文通过连接建立和报文序号以及检错编码保证数据完整性TCP协议将数据送往应用层处理TELNET，FTP，XWindow，SMTP等都是基于有连接的TCP协议UDP协议UserDatagramProtocol与TCP在同一个层次，直接为应用服务不检错，不重发，不排序无连接的协议NTP,DNS使用UDPTCP/UDP的地址结构源IP地址（32bits）源端口(16bits)目的IP地址目的端口一个连接的例子Telnet服务器运行在192.168.0.1上，在端口23上听是否有连接请求Telnet客户端在192.168.20.1中申请了一个未用的端口，如3987，然后向服务器发连接请求当连接成功后，双方都记下自己以及对方的地址和端口。192.168.20.1:3987192.168.0.1:23Internet上安全事件不断服务安全问题/协议安全问题Sendmail、FreeFTP发现漏洞Telnet/FTP/Xwindow易于窃听蠕虫病毒泛滥主机配置错误导致的安全问题弱口令、口令破解程序、NFS协议不能认证用户管理人员的变动和水平一些安全问题：窃听、假冒IP假冒，同一网段内，改就行原路径问题（sourceroute）改变IP设计原路径发送请求获得回应Email假冒，不仅是地址，而且还从正确的服务器来。Internet及其安全总结Internet是以TCP/IP协议为基础的ARP,IP,TCP,UDP,ICMPISO的七层开放系统模型与Internet的5层模型数据传送方法Internet很不安全协议本身，服务，配置以及系统本身防火墙的基本知识防火墙的主要目标是控制对一个受保护网络的访问，强迫所有连接都接受防火墙的检查和评估。可以是路由器、计算机或一群计算机。防火墙通过边界控制保护整个网络，而不需要对每个网内的主机进行单独的保护，为内网仍旧可以采用相互信任的模式提供了一定的安全基础。防火墙能够做什么保护内网有漏洞的服务控制对内网系统的访问将安全问题集中解决增加隐私保护内网系统不可见审计和统计网络使用和错误强制执行统一的安全策略防火墙的缺陷?外网获得内网的服务不如原来方便后门并没有完全堵住通过MODEM的外拨通过MODEM的内拨内部攻击者无法防止逃避防火墙的监管其他问题新的攻击，数据驱动的攻击，新的病毒，通信瓶颈，依赖（alleggsinsinglebasket）防火墙运行的网络层次２数据链路层(Ethernet)３网络层Network(IP,ICMP)４传输层Transport(TCP,UDP)７应用层Application(FTP,Telnet,DNS,NFS,PING)简单防火墙运行的层次少，而复杂防火墙运行的层次就多防火墙的功能分类包过滤防火墙状态检查机制防火墙应用代理网关防火墙专用代理防火墙混合型防火墙网络地址转换基于主机的防火墙个人防火墙／个人防火墙设备包过滤防火墙最基本的防火墙功能包含有许多过滤规则最基本的工作模式是工作在第二，第三层存取控制一般基于以下参数原地址：数据包从哪里来目标地址：数据包要进入哪个系统通信类型：通信协议，IP、IPX或其他协议其他信息，IP数据包头的其他信息第二层工作可以增加冗余和完成负载均衡边界路由器包过滤BoundaryRouterPacketFilterISP边界路由器包过滤外部DMZ受保护的内网主防火墙demilitarizedzone包过滤防火墙特点非常快，可以安装在最外的边界上根据策略，如阻止SNMP,允许HTTP可能的弱点应用相关的漏洞没有办法保护审计不够详细无法支持高级的用户认证无法防止高级攻击，如IP地址假冒目前，很难找到只有包过滤功能的防火墙路由器，SOHO防火墙，操作系统自带的防火墙包过滤防火墙的过滤规则原地址原端口目标地址目标端口操作说明AnyAny192.1.1.01024Allow回答192.1.1.0AnyAnyAnyAllow内访外AnyAny192.1.1.2SMTPAllow邮件AnyAny192.1.1.3HTTPAllowWebAnyAnyAnyAnyDeny拒绝过滤规则动作：允许(Accept/Allow)拒绝(Deny)丢弃(Discard)规则间的关系凡是没有定义的就禁止／允许？一条禁止和一条允许禁止还是允许？一般：不要忘记最后禁止所有的通信外出通信和进入通信同等重要状态检查防火墙StatefulInspectionFirewalls工作在2，3，4层不是简单开放大于1023的端口而是记住每个TCP连接或UDP通信的状态192.1.1.61098210.9.8.380Established192.1.1.161046173.32.5.125Established192.1.1.981356216.1.1.5580Established应用代理网关防火墙Application-ProxyGatewayFirewalls代理网关防火墙主要工作在应用层(2,3,4,7)部分语义的检查可以进行用户认证身份认证,基于生物特征的认证可以进行原地址检查不足慢,不适合快速网络针对新的应用,升级麻烦一个代理网关防火墙的例子DNSFingerFTPHTTPHTTPSLDAPNNTPSMTPTelnet内网外网ProxyAgent代理网关的运行步骤用户Telnet网关并输入内部主机名网关检查用户的IP地址决定是否允许连接网关要求用户进行认证，可以是基于硬件的或生物基础的代理服务建立一个从代理到内部主机的Telnet连接代理在这两个连接中传输数据网关记录这次连接专用代理防火墙DedicatedProxyServers混合的防火墙HybridFirewall现有的防火墙基本都是混合功能的配置，安装更加复杂考察功能参数就很重要后面介绍防火墙的一些其他基本功能NAT:网络地址转换NetworkAddressTraslation目的：隐藏内部网络地址减少真实IP地址的使用方法：静态地址转换（StaticNAT）隐藏网络地址转换(HidingNAT)端口地址转换(PortAddressTranslation)防火墙功能总结包过滤防火墙状态检查机制防火墙应用代理网关防火墙专用代理防火墙混合型防火墙网络地址转换基于主机的防火墙个人防火墙／个人防火墙设备防火墙的布置与环境布置防火墙及环境的四条建议非军事区(DMZ)VPN及其的布置IDSDNS一个服务器布放的例子布置防火墙的建议（NISTGuidelines）越简单越好(KeepItSimple)不要追求复杂方案,要能够易懂才能易于管理和维护,和进行事件处理；复杂必然不安全。按照设计使用设备不要用路由器中的包过滤当防火墙，不要指望交换机中的安全机制。这样容易错误地配置设计有深度的防御(DefenseinDepth)安全分层：路由安全，多防火墙墙，操作系统注意内部威胁并非怀疑同事的攻击，攻击可能越过Firewall重要建议所有的规则都会被打破在防火墙布置时牢记在防火墙设计时牢记各自的系统有各自的需求，应该具针对具体应用设计有针对性的防火墙的布置DMZ网络(DeMilitarizedZone)ISP边界包过滤防火墙受保护内网外部DMZ网络外部WEB服务器主防火墙内部DMZ网络内网防火墙内部邮件服务器另一种DMZ网络ISP边界包过滤防火墙外部DMZ网络应用代理服务器主防火墙服务DMZ网络受保护内网VPN(VirtualPrivateNetwork)VPNGateway内部网络InternetVPN的类型PPTP(Point-to-pointTunnelingProtocol)用户到NAS之间的连接保密口令机制CHAPL2TP(Layer2TunnelingProtocol)第二层安全，IPSEC(InternetProtocolSecurity)最完善的安全机智VPN与专用网相比的优势租线路昂贵无须专用接入设备移动时节约长途电话开销