防火墻計算機安全中論文
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1防火墻的功能和工作原理
從邏輯上講，防火墻是分離器、限制器和分析器。防火墻就是位于內(nèi)部網(wǎng)或WEB站點與因特網(wǎng)之間的一個路由器或一臺計算機。所有進入或流出內(nèi)部網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)包，都要經(jīng)由防火墻。而所有經(jīng)由防火墻的數(shù)據(jù)都必須經(jīng)過防火墻設置中的安全策略和安全計劃的確認和授權(quán)才可通過，未經(jīng)授權(quán)的數(shù)據(jù)包將被丟棄。防火墻使用這一工作原理，將可有效防范黑客、木馬程序及網(wǎng)絡病毒對網(wǎng)絡安全帶來的危害，盡最大可能保護內(nèi)部網(wǎng)絡的信息安全。防火墻按照不同的工作機制又可分為三類：包過濾技術(shù)、堡壘主機、服務。現(xiàn)簡要敘述這三類技術(shù)的工作原理。
1）包過濾技術(shù)
在網(wǎng)絡中傳輸?shù)男畔⒅饕且詳?shù)據(jù)包的形式發(fā)送，數(shù)據(jù)包又分為包頭和數(shù)據(jù)兩個部分，數(shù)據(jù)包的包頭中，包含了數(shù)據(jù)包的源IP地址和目標IP地址。數(shù)據(jù)包正是根據(jù)這樣的信息，被在網(wǎng)絡中的不同路由器根據(jù)路由表進行轉(zhuǎn)發(fā)，從源地址發(fā)送往目標地址的。在包過濾路由器中，由管理員設置安全規(guī)則，并根據(jù)安全規(guī)則對將轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包進行檢查，當發(fā)現(xiàn)不符合安全規(guī)則的數(shù)據(jù)包時，數(shù)據(jù)包將被丟棄。由于包過濾只檢查數(shù)據(jù)包的包頭中信息來決定是否對數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)或丟棄，所以原理相對簡單和有效，易于擴展。但它也有一些缺點和局限性。在系統(tǒng)中配置包過濾規(guī)則較為困難，管理員很難在包過濾規(guī)則中考慮全面，而且對于安全規(guī)則的測試也較為麻煩。由于不支持應用層面的安全過濾，有些安全規(guī)則是難于用包過濾系統(tǒng)來實施也難以實現(xiàn)。所以實際應用中，包過濾安全往往要與其它防火墻技術(shù)結(jié)合使用。
2）服務
運行在防火墻主機上的一些特定的應用程序或者服務程序。防火墻主機是由一臺安裝有服務協(xié)議的雙重宿主主機構(gòu)成，主機可連接內(nèi)部網(wǎng)絡和外部網(wǎng)絡。所謂就是一個提供替代連接并且充當服務的網(wǎng)關。也被稱為應用網(wǎng)關。外部網(wǎng)絡對內(nèi)部網(wǎng)絡的訪問請求，通過服務器的安全規(guī)則的檢測，對于合法的連接請求，服務主機以自身的身份與內(nèi)部網(wǎng)絡相聯(lián)，并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，內(nèi)部網(wǎng)絡的連接請求，也是通過服務主機與外部網(wǎng)絡相聯(lián)的。服務主機是在應用層提供服務，在管理員控制下，允許或拒絕特定的應用程序或特定服務，所以在服務主機中，可對轉(zhuǎn)發(fā)和拒絕的數(shù)據(jù)流實施監(jiān)控、記錄、過濾、報告。由于服務機制中，對數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)，對外部的訪問可屏蔽內(nèi)部網(wǎng)絡的IP地址，服務應用層也是制定更為嚴格的安全策略。
3）保壘主機
人們把處于防火墻關鍵部位，運行應用級網(wǎng)關軟件的計算機系統(tǒng)稱為堡壘主機。保壘主機在防火墻的建立過程中起著至關重要的作用。堡壘主機是一種被強化的可以防御進攻的計算機，作為進入內(nèi)部網(wǎng)絡的一個檢查點，以達到把整個網(wǎng)絡的安全問題集中到某個主機上解決。堡壘主機是網(wǎng)絡中最容易受到侵害的主機，所以堡壘訂機也必須是自身保護最完善的主機。由于堡壘主機是最易受到攻擊，所以在堡壘主機中設置服務必須最少，堡壘主機中的服務軟件也盡可能低的權(quán)限。建立堡壘主機的目的是阻止入侵者到達內(nèi)部網(wǎng)絡。堡壘主機目前一般有3種類型：無路由雙宿主主機、犧牲主機和內(nèi)部堡壘主機。無路由雙宿主主機，有多個網(wǎng)絡接口，但接口之間無路由的連接。犧牲主機是一種沒有任何需要保護信息的主機，入侵者可隨意登錄，但又不能與任何主機相聯(lián)。
2防火墻對于網(wǎng)絡安全的不足之處
雖然，現(xiàn)有的防火墻技術(shù)對經(jīng)由防火墻數(shù)據(jù)流進行了過濾，一定程度上保護了內(nèi)部網(wǎng)絡的主機的安全，但不足之處也非常明顯。包過濾防火墻，在過濾數(shù)據(jù)包時對用戶完全透明，只根據(jù)數(shù)據(jù)包中的IP信息將數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)或丟棄，效率高。但只作用于數(shù)據(jù)鏈層，無法防御具有地址欺騙的網(wǎng)絡攻擊方式，對于應用程序中的安全保護作用有限。服務類防火墻，將內(nèi)部與外部隔離，內(nèi)部與外網(wǎng)的信息經(jīng)由防火墻進行轉(zhuǎn)換，對外網(wǎng)屏蔽內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，以達到保護內(nèi)部的目的。服務于應用層，可制定轉(zhuǎn)為嚴格的保護策略，但工作的速度對于路由器工作速度慢，且過程對于用戶是隱蔽的，不同的服務，使用不同的服務器，所以服務防火墻工作效率較低。傳統(tǒng)的防火墻也有明顯不足之處：
1）對于不經(jīng)由防火墻網(wǎng)絡攻擊不能防范。
2）不能防范受病毒感染的文件、軟件和文檔的傳輸。
3）不能防范內(nèi)部網(wǎng)絡的攻擊。
4）防火墻的工作方式是被動的，無法根據(jù)網(wǎng)絡攻擊作出適應調(diào)整。
5）對于具有欺騙性的網(wǎng)絡攻擊，缺少應對手段。
3防火墻的新技術(shù)及安全防護策略
近年來，針對傳統(tǒng)防火墻的不足，對防火墻技術(shù)進行改進及安全防護策略。
1）在設計防火墻安全策略時，禁止不經(jīng)由防火墻的訪問，確保內(nèi)部網(wǎng)絡與外部所有信息流都經(jīng)過防火墻。
2）與防病毒軟件相結(jié)合的防火墻技術(shù)，在應用網(wǎng)關的防火墻中，與第三方殺病軟件相結(jié)合，對經(jīng)由防火墻的數(shù)據(jù)進行檢測，將病毒防御在防火墻之外。
3）智能防火墻技術(shù)，針對傳統(tǒng)防火墻被動防御的缺點，新型智能防火墻內(nèi)外路由器、智能認證服務器、智能主機和堡壘主機組合構(gòu)成，實現(xiàn)過濾規(guī)則自動產(chǎn)生和自動配置，對新發(fā)現(xiàn)的安全威脅進行自主防御。
4）分布式防火墻，分布式防火墻由安全策略管理服務器和客戶端防火墻構(gòu)成。安全策略服務器負責安全策略、用戶、日志、審計等管理。客戶端防火墻負責對安全策略的實施。分布式防火墻可防御各種類型的被動攻擊與主動攻擊。
5）集中防火墻，集中防火墻是在入侵檢測技術(shù)的支持下，建立一個網(wǎng)絡入侵檢測系統(tǒng)和防火墻集成模型。入侵檢測系統(tǒng)可有效彌補防火墻無法識別網(wǎng)絡攻擊的缺陷。入侵檢測系統(tǒng)將有效識別網(wǎng)絡攻擊并動態(tài)調(diào)整防火墻的安全規(guī)則，使防火墻具有一定的智能化。
4結(jié)束語
在網(wǎng)絡安全越來越受到重視的今天，防火墻在抵御網(wǎng)絡攻擊、保護網(wǎng)絡的信息安全起到重要作用。隨著網(wǎng)絡技術(shù)的進步，網(wǎng)絡攻擊呈現(xiàn)手段越來越多樣化，攻擊形式也更加復雜。為更好的防御網(wǎng)絡攻擊，在網(wǎng)絡環(huán)境中配置防火墻，并正確使用防火墻安全策略和新技術(shù)原理防火墻，是可能在一定程度上有效的保護網(wǎng)絡安全的。
作者：徐振宇 單位：太原理工大學計算機科學與技術(shù)學院 山西工程技術(shù)學院