防火墙的安全性分析与配置指南

lingoes

　　一． 防火墙是什么?

　　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
7 D: a; D) U( k! x7 h9 n1 h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
' q. f" e# y# i; T4 i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
9 w8 _6 F1 @9 z1 N! N+ C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，防止他们更
改、拷贝、毁坏你的重要信息。

* G# y. z7 i4 f" o/ B2 J/ Z" o" b　　二．防火墙的安全技术分析

　　防火墙对网络的安全起到了一定的保护作用，但并非万无一失。通过对防火
1 l  C9 ~4 `5 Q墙的基本原理和实现方式进行分析和研究，我对防火墙的安全性有如下几点认
8 b. O. }& c, j识。
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　　1．正确选用、合理配置防火墙非常不容易

　　防火墙作为网络安全的一种防护手段，有多种实现方式。建立合理的防护系
统，配置有效的防火墙应遵循这样四个基本步骤：

4 E8 P; s" R  [0 k+ d% R　　a. 风险分析；
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6 `. o4 |2 g8 Y4 i* e# i　　b. 需求分析；
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5 q" I0 c. n% G1 d" K　　c. 确立安全政策；
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　　d. 选择准确的防护手段，并使之与安全政策保持一致。

　　然而，多数防火墙的设立没有或很少进行充分的风险分析和需求分析，而只
是根据不很完备的安全政策选择了一种似乎能“满足”需要的防火墙，这样的防
火墙能否“防火”还是个问题。

　　2．需要正确评估防火墙的失效状态
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　　评价防火墙性能如何及能否起到安全防护作用，不仅要看它工作是否正常，
& R) }. U; S: a4 S7 \/ `能否阻挡或捕捉到恶意攻击和非法访问的蛛丝马纪，而且要看到一旦防火墙被攻
破，它的状态如何? 按级别来分，它应有这样四种状态：a.未受伤害能够继续正
常工作；b.关闭并重新启动，同时恢复到正常工作状态；c.关闭并禁止所有的数
据通行；d.关闭并允许所有的数据通行。

- F3 n( d+ c" @& x6 [, D3 |　　前两种状态比较理想，而第四种最不安全。但是许多防火墙由于没有条件进
  g4 F2 T5 y6 G& X2 N行失效状态测试和验证，无法确定其失效状态等级，因此网络必然存在安全隐
患。3.防火墙必须进行动态维护

　　防火墙安装和投入使用后，并非万事大吉。要想充分发挥它的安全防护作
用，必须对它进行跟踪和维护，要与商家保持密切的联系，时刻注视商家的动
态。因为商家一旦发现其产品存在安全漏洞，就会尽快发布补救(Patch) 产品，
& a9 c6 T: B0 Y3 n此时应尽快确认真伪(防止特洛伊木马等病毒)，并对防火墙软件进行更新。

* M' A! P% M7 h; k3 [& i& x　　4.目前很难对防火墙进行测试验证
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$ O6 D8 m* r! c* X( ^/ u2 G. {( a6 P4 ^5 X　　防火墙能否起到防护作用，最根本、最有效的证明方法是对其进行测试，甚
- J1 c" ?; Q' s0 G9 }1 y( U至站在“黑客”的角度采用各种手段对防火墙进行攻击。然而具体执行时难度较
" W8 z4 u1 e. I大：
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　　a．防火墙性能测试目前还是一种很新的技术，尚无正式出版刊物，可用的
工具和软件更是寥寥无几。据了解目前只有美国ISS公司提供有防火墙性能测试
的工具软件。

　　b．防火墙测试技术尚不先进，与防火墙设计并非完全吻合，使得测试工作
% m7 ^: n! o+ B难以达到既定的效果。
+ n3 b8 o' Q( e
. `  Z) P  f4 `! d! `　　c.选择“谁”进行公正的测试也是一个问题。

- p* U' x6 x8 v) `0 o/ V　　可见，防火墙的性能测试决不是一件简单的事情，但这种测试又相当必要，
进而提出这样一个问题：不进行测试，何以证明防火墙安全？

　　5．非法攻击防火墙的基本“招数”
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+ J' l- T7 K' V  D" _6 Y: @5 ^　　a．通常情况下，有效的攻击都是从相关的子网进行的。因为这些网址得到
了防火墙的信赖，虽说成功与否尚取决于机遇等其他因素，但对攻击者而言很值
$ O: _: w% ^  l, w得一试。下面我们以数据包过滤防火墙为例，简要描述可能的攻击过程。
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　　这种类型的防火墙以IP地址作为鉴别数据包是否允许其通过的条件，而这恰
恰是实施攻击的突破口。许多防火墙软件无法识别数据包到底来自哪个网络接
口，因此攻击者无需表明进攻数据包的真正来源，只需伪装IP地址，取得目标的
3 N* g: B+ e7 k信任，使其认为来自网络内部即可。IP地址欺骗攻击正是基于这类防火墙对IP地
址缺乏识别和验证的机制。

　　通常主机A与主机B的TCP连接(中间有或无防火墙) 是通过主机A向主机B提出
1 c" u# @  c% \6 k& i+ _( y$ L3 w请求建立起来的， 而其间A和B的确认仅仅根据由主机A产生并经主机B验证的初
, h  |8 U$ V3 k: ^$ `) c7 H始序列号ISN。

　　具体分三个步骤：
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  b  M5 s: D3 R) [$ U8 r　　1．主机A产生它的ISN，传送给主机B，请求建立连接；
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2 v# {  H0 K3 d( \6 z* ?/ R　　2．B接收到来自A的带有SYN标志的ISN后，将自己本身的ISN连同应答信息
ACK一同返回给A；
& h3 n) i2 n% Z; Y8 U
9 i* j6 w" s1 `4 J) @" Y+ u! U　　3． A再将B传送来的ISN及应答信息ACK返回给B。
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+ G( P3 t/ P2 V9 J- S: B* W- U　　至此，正常情况，主机A与B的TCP连接就建立起来了。
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　　IP地址欺骗攻击的第一步是切断可信赖主机。
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& s6 n- B, M9 [& d4 V; n/ H　　这样可以使用TCP淹没攻击(TCPSynFloodAttack) ，使得信赖主机处于"自顾
5 W% v% E; X, U8 [, J- G$ G不暇"忙碌状态，相当于被切断，这时目标主机会认为信赖主机出现了故障， 只
; E3 ]' i3 V- y; ^! o7 H能发出无法建立连接的RST包而无暇顾及其他。

　　攻击者最关心的是猜测目标主机的ISN。为此，可以利用SMTP的端口(25)，
通常它是开放的，邮件能够通过这个端口，与目标主机打开(Open) 一个TCP连
接，因而得到它的ISN。在此有效期间，重复这一过程若干次，以便能够猜测和
确定ISN的产生和变化规律，这样就可以使用被切断的可信赖主机的IP地址向目
5 S6 X8 k5 N  H" ]标主机发出连接请求。请求发出后，目标主机会认为它是TCP连接的请求者，从
0 t0 o( C3 @  e* j2 M而给信赖主机发送响应(包括SYN) ，而信赖主机目前仍忙于处理Flood淹没攻击
产生的"合法"请求，因此目标主机不能得到来自于信赖主机的响应。
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8 }0 b0 ]; G4 {; v　　现在攻击者发出回答响应，并连同预测的目标主机的ISN一同发给目标主
- X6 N5 {" a7 Q' Z5 s机。

　　随着不断地纠正预测的ISN， 攻击者最终会与目标主机建立一个会晤。通过
这种方式，攻击者以合法用户的身份登录到目标主机而不需进一步的确认。如果
6 A* [3 X$ g+ @6 q. t+ u. |反复试验使得目标主机能够接收对网络的ROOT登录，那么就可以完全控制整个网
络。
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　　归纳起来，防火墙安全防护面临威胁的几个主要原因有：SOCK的错误配置；
不适当的安全政策； 强力攻击；允许匿名的FTP协议；允许TFTP协议；允许
' s+ t: X- e; B( cRlogin命令；允许X－Windows或OpenWindows；端口映射；可加载的NFS协议；允
许Win95/NT文件共享；Open端口。
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- ]. l& }9 {! ]3 }: ]　　b．破坏防火墙的另一种方式是攻击与干扰相结合。也就是在攻击期间使防
火墙始终处于繁忙的状态。防火墙过分的繁忙有时会导致它忘记履行安全防护的
0 K0 x5 l1 c* z: X/ d. e+ k职能，处于失效状态。

# z  [+ Q3 t3 `. X7 }1 t0 h　　C．需要特别注意的是，防火墙也可能被内部攻击。因为安装了防火墙后，
随意访问被严格禁止了， 这样内部人员无法在闲暇的时间通过Telnet浏览邮件
或使用FTP向外发 送信息，个别人会对防火墙不满进而可能攻击它、破坏它，期
9 B, c  U* m. N7 c8 _望回到从前的状态。这里，攻击的目标常常是防火墙或防火墙运行的操作系统，
& j6 n4 X" T" I& O因此不仅涉及网络安全，还涉及主机安全问题。
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0 s& V* a' h9 ?　　以上分析表明，防火墙的安全防护性能依赖的因素很多。防火墙并非万能，
- u9 P. F) k6 ^它最多只能防护经过其本身的非法访问和攻击，而对不经防火墙的访问和攻击则
无能为力。从技术来讲，绕过防火墙进入网络并非不可能。
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" a% X  g, m8 {( @7 g/ U0 z% s　　目前大多数防火墙都是基于路由器的数据包分组过滤类型，防护能力差，存
在各种网络外部或网络内部攻击防火墙的技术手段。
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/ t# o7 H* _2 p2 U: Q　　三.防火墙的基本类型
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　　实现防火墙的技术包括四大类：网络级防火墙（也叫包过滤型防火墙）、应
用级网关、电路级网关和规则检查防火墙。

9 o2 ^# e% ^1 B. H: D8 e0 q　　1.网络级防火墙
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　　一般是基于源地址和目的地址、应用或协议以及每个IP包的端口来作出通过
3 u2 c$ K5 P! c, x6 v% P$ T: @! M与否的判断。一个路由器便是一个“传统”的网络级防火墙，大多数的路由器都
# Q, F7 K8 u( R, \* e能通过检查这些信息来决定是否将所收到的包转发，但它不能判断出一个IP包来
0 y4 N; W7 C6 W: v# _1 L自何方，去向何处。

　　先进的网络级防火墙可以判断这一点，它可以提供内部信息以说明所通过的
5 ?% q% C8 J9 [8 M% l& z* x连接状态和一些数据流的内容，把判断的信息同规则表进行比较，在规则表中定
义了各种规则来表明是否同意或拒绝包的通过。包过滤防火墙检查每一条规则直
至发现包中的信息与某规则相符。如果没有一条规则能符合，防火墙就会使用默
认规则，一般情况下，默认规则就是要求防火墙丢弃该包。其次，通过定义基于
0 k% c; H& h. r& y- H+ mTCP或UDP数据包的端口号，防火墙能够判断是否允许建立特定的连接，如
Telnet、FTP连接。
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1 W' ~+ J! b- W7 i* H- a+ {) {, ?　　 下面是某一网络级防火墙的访问控制规则：
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2 T) H! l7 P% ?　　 (1)允许网络123.1.0使用FTP(21口)访问主机150.0.0.1；

　　 (2) 允许IP地址为202.103.1.18和202.103.1.14的用户Telnet(23口)到主
机150.0.

8 ^2 I  _# M4 d- q　　0.2上；
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　　 (3)允许任何地址的E-mail(25口)进入主机150.0.0.3；
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　　 (4)允许任何WWW数据（80口）通过；
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　　 (5)不允许其他数据包进入。
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　　网络级防火墙简洁、速度快、费用低，并且对用户透明，但是对网络的保护
很有限，因为它只检查地址和端口，对网络更高协议层的信息无理解能力。
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　　2.应用级网关
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　　应用级网关能够检查进出的数据包，通过网关复制传递数据，防止在受信任
. j$ i1 x% ?8 E( t4 e# ~# v服务器和客户机与不受信任的主机间直接建立联系。应用级网关能够理解应用层
上的协议，能够做复杂一些的访问控制，并做精细的注册和稽核。但每一种协议
4 v0 L8 h. O3 A, V需要相应的代理软件，使用时工作量大，效率不如网络级防火墙。
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　　常用的应用级防火墙已有了相应的代理服务器， 例如： HTTP、 NNTP、
FTP、Telnet、rlogin、X-windows等，但是，对于新开发的应用，尚没有相应的
代理服务，它们将通过网络级防火墙和一般的代理服务。
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$ ?" a& `  z' H2 \$ {( A0 N0 W) @　　应用级网关有较好的访问控制，是目前最安全的防火墙技术，但实现困难，
" A, k* q8 t, b5 p( h) U6 J' Y而且有的应用级网关缺乏"透明度"。在实际使用中，用户在受信任的网络上通过
防火墙访问Internet时， 经常会发现存在延迟并且必须进行多次登录
" l, J& U. Z, P7 Z+ ~8 h+ l（Login） 才能访问Internet或Intranet。

　　3.电路级网关
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　　电路级网关用来监控受信任的客户或服务器与不受信任的主机间的TCP握手
信息,这样来决定该会话(Session) 是否合法,电路级网关是在OSI模型中会话层
5 m) m7 _, p8 l上来过滤数据包,这样比包过滤防火墙要高二层。

　　实际上电路级网关并非作为一个独立的产品存在，它与其他的应用级网关结
' T0 p( M! J* [2 l5 s: q3 i合在一 起， 如TrustInformationSystems公司的GauntletInternetFirewall；
DEC公司的AltaVistaFirewall等产品。 另外，电路级网关还提供一个重要的安
全功能：代理服务器（ProxyServer） ，代理服务器是个防火墙，在其上运行一
个叫做"地址转移"的进程，来将所有你公司内部的IP地址映射到一个"安全"的IP
, ]2 j  J& ^5 R$ C- v1 O地址，这个地址是由防火墙使用的。但是，作为电路级网关也存在着一些缺陷，
5 u! ]2 A7 T& A; f( v因为该网关是在会话层工作的，它就无法检查应用层级的数据包。
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, f) U5 T# w4 n8 p& L) |7 P　　4.规则检查防火墙

  l! ^1 D) j8 X# p　　该防火墙结合了包过滤防火墙、电路级网关和应用级网关的特点。它同包过
滤防火墙一样， 规则检查防火墙能够在OSI网络层上通过IP地址和端口号，过滤
8 x: I0 }! C/ j# j6 ?, R9 H进出的数据包。它也象电路级网关一样，能够检查SYN和ACK标记和序列数字是否
/ K$ d! H+ l5 ^- K4 a4 N逻辑有序。当然它也象应用级网关一样， 可以在OSI应用层上检查数据包的内
容，查看这些内容是否能符合公司网络的安全规则。

8 X8 O) G& N' s$ N　　规则检查防火墙虽然集成前三者的特点，但是不同于一个应用级网关的是，
1 ^5 S- C1 q( t/ q& n& M它并不打破客户机/服务机模式来分析应用层的数据， 它允许受信任的客户机和
% c2 H/ }; X' _. g  x( w不受信任的主机建立直接连接。规则检查防火墙不依靠与应用层有关的代理，而
8 d- F2 Y4 p( M是依靠某种算法来识别进出的应用层数据，这些算法通过已知合法数据包的模式
5 ^4 v. ^, h( K1 n6 e( W' r来比较进出数据包，这样从理论上就能比应用级代理在过滤数据包上更有效。

　　目前在市场上流行的防火墙大多属于规则检查防火墙，因为该防火墙对于用
: r. X; x" G, [) z1 V5 m3 I户透明，在OSI最高层上加密数据，不需要你去修改客户端的程序，也不需对每
个需要在防火墙上运行的服务额外增加一个代理。如现在最流行的防火墙之一
OnTechnology软件公司生产的OnGuard和CheckPoint软件公司生产的FireWall-1
防火墙都是一种规则 检查防火墙。
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　　从趋势上看，未来的防火墙将位于网络级防火墙和应用级防火墙之间，也就
是说，网络级防火墙将变得更加能够识别通过的信息，而应用级防火墙在目前的
功能上则向“ 透明”、“低级”方面发展。最终防火墙将成为一个快速注册稽
查系统，可保护数据以加密方式通过，使所有组织可以放心地在节点间传送数
据。

ysyy220

谢谢                              
: ^( I  ]9 O" X1 I: ^0 A2 j/ G$ ]% E学到了

kandianying1234

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bmx极限运动

谢谢楼主分享！！

aj2003

我没用防火墙哎~~