防火墻的技術(shù)精粹

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    一、傳統(tǒng)的防火墻技術(shù)簡介

    目前的防火墻無論從技術(shù)上還是產(chǎn)品發(fā)展歷程上，都經(jīng)歷了五個發(fā)展階段。第一代防火墻技術(shù)幾乎與路由器同時出現(xiàn)，采用了包過濾（Packet filter）技術(shù)。1989年，貝爾實驗室的Dave Presotto和Howard Trickey推出了第二代防火墻，即電路層防火墻，同時提出了第三代防火墻——應(yīng)用層防火墻（代理防火墻）的初步結(jié)構(gòu)。 第三代的防火墻準確來說，是美國國防部認為第一代和第二代的防火墻的安全性不夠，希望能對應(yīng)用進行檢查，于是出資研制出有名的TIS防火墻套件。第四代防火墻是1992年，USC信息科學院的BobBraden開發(fā)出了基于動態(tài)包過濾（Dynamic packet filter）技術(shù)的第四代防火墻，后來演變?yōu)槟壳八f的狀態(tài)監(jiān)視（Stateful inspection）技術(shù)。1994年，以色列的CheckPoint公司開發(fā)出了第一個采用這種技術(shù)的商業(yè)化的產(chǎn)品。第五代防火墻是1998年，NAI公司推出了一種自適應(yīng)代理（Adaptive proxy）技術(shù)，并在其產(chǎn)品Gauntlet Firewall for NT中得以實現(xiàn)，給代理類型的防火墻賦予了全新的意義。高級應(yīng)用代理（Advanced Application Proxy）的研究，克服速度和安全性之間的矛盾，可以稱之為第五代防火墻。

    前五代防火墻技術(shù)有一個共同的特點，就是采用逐一匹配方法，計算量太大。包過濾是對IP包進行匹配檢查，狀態(tài)檢測包過濾除了對包進行匹配檢查外還要對狀態(tài)信息進行匹配檢查，應(yīng)用代理對應(yīng)用協(xié)議和應(yīng)用數(shù)據(jù)進行匹配檢查。因此，它們都有一個共同的缺陷，安全性越高，檢查的越多，效率越低。用一個定律來描述，就是防火墻的安全性與效率成反比。

    二、傳統(tǒng)防火墻遺留的主要安全問題

    沒有人懷疑防火墻在所有的安全設(shè)備采購中占據(jù)第一的位置。但傳統(tǒng)的防火墻并沒有解決網(wǎng)絡(luò)主要的安全問題。目前網(wǎng)絡(luò)安全的三大主要問題是，以拒絕訪問（DDOS）為主要目的網(wǎng)絡(luò)攻擊，以蠕蟲（Worm）為主要代表的病毒傳播，和以垃圾電子郵件（SPAM）為代表的內(nèi)容控制。這三大安全問題占據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全問題九成以上。而這三大問題，非智能防火墻都無能為力。

    根據(jù)2003年美國聯(lián)邦調(diào)查局（FBI）和計算機犯罪調(diào)查機構(gòu)（CSI）聯(lián)合發(fā)布的報告，超過50%的被調(diào)查者承認遭受拒絕訪問攻擊，80%的被調(diào)查者遭受病毒的攻擊。垃圾電子郵件更猖狂，IDC估計到2006年，全球每天發(fā)送的垃圾信息將超過200億條。

    傳統(tǒng)的防火墻能解決上述三大問題嗎？答案是否定的。原因有三，一是傳統(tǒng)防火墻的計算能力的限制。傳統(tǒng)的防火墻是以高強度的檢查為代價，檢查的強度越高，計算的代價越大。二是傳統(tǒng)防火墻的訪問控制機制是一個簡單的過濾機制。它是一個簡單的條件過濾器，不具有智能功能，無法解決復(fù)雜的攻擊。三是傳統(tǒng)的防火墻無法區(qū)分識別善意和惡意的行為。該特征決定了傳統(tǒng)的防火墻無法解決惡意的攻擊行為。

    傳統(tǒng)的防火墻廠商主張，這三大問題不應(yīng)該由防火墻來解決。但用戶調(diào)查表明，超過80％的用戶，主張防火墻幫助他們解決上述三大問題。

    三、新一代的智能防火墻

    智能防火墻是相對傳統(tǒng)的防火墻而言的，顧名思義，更聰明更智能。很多用戶非常接受智能防火墻概念，在他們的眼里，不聰明就是不可靠不安全，找個不聰明的保鏢，你覺得安全嗎？傳統(tǒng)的防火墻存在的很多問題，用戶往往難以理解。用戶經(jīng)常會問，為什么防火墻不能防止黑客的攻擊？安全專家用記錄的數(shù)據(jù)來分析，一眼就發(fā)現(xiàn)黑客的攻擊，為什么防火墻不行？原因就是傳統(tǒng)的防火墻是一個簡單機制，機械的執(zhí)行安全策略。

    智能防火墻從技術(shù)特征上，是利用統(tǒng)計、記憶、概率和決策的智能方法來對數(shù)據(jù)進行識別，并達到訪問控制的目的。新的數(shù)學方法，消除了匹配檢查所需要的海量計算，高效發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)行為的特征值，直接進行訪問控制。由于這些方法多是人工智能學科采用的方法，因此，又稱為智能防火墻。

    一個典型的例子可以說明智能防火墻對網(wǎng)絡(luò)安全是多么的重要。傳統(tǒng)的防火墻對包的檢查，就像對人的相貌的識別，采用圖像識別一樣。把一個人的相貌轉(zhuǎn)換為圖像，對圖像的每一個像素進行記憶，然后進行匹配檢查。通過檢查上千萬個像素之后，告訴你，這是誰。人不是這樣來識別相貌的。人幾乎沒有計算就可以實時地識別你是誰？這就是智能識別。智能防火墻無須海量計算就可以輕松找到網(wǎng)絡(luò)行為的特征值來識別網(wǎng)絡(luò)行為，從而輕松的執(zhí)行訪問控制。   

四、智能防火墻的關(guān)鍵技術(shù)

    1、防攻擊技術(shù)

    智能防火墻能智能識別惡意數(shù)據(jù)流量，并有效地阻斷惡意數(shù)據(jù)攻擊。智能防火墻可以有效地解決SYN Flooding，Land Attack，UDP Flooding，F(xiàn)raggle Attack，Ping Flooding，Smurf，Ping of Death，Unreachable Host等攻擊。防攻擊技術(shù)還可以有效的切斷惡意病毒或木馬的流量攻擊。

    2、防掃描技術(shù)

    智能防火墻能智能識別黑客的惡意掃描，并有效地阻斷或欺騙惡意掃描者。對目前已知的掃描工具如ISS，SSS，NMAP等掃描工具，智能防火墻可以防止被掃描。防掃描技術(shù)還可以有效地解決代表或惡意代碼的惡意掃描攻擊。

    3、防欺騙技術(shù)

    智能防火墻提供基于MAC的訪問控制機制，可以防止MAC欺騙和IP欺騙，支持MAC過濾，支持IP過濾。將防火墻的訪問控制擴展到OSI的第二層。

    4、入侵防御技術(shù)

    智能防火墻為了解決準許放行包的安全性，對準許放行的數(shù)據(jù)進行入侵檢測，并提供入侵防御保護。入侵防御技術(shù)采用了多種檢測技術(shù)，特征檢測可以準確檢測已知的攻擊，特征庫涵蓋了目前流行的網(wǎng)絡(luò)攻擊；異常檢測基于對監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的自學習能力，可以有效地檢測新出現(xiàn)的攻擊;檢測引擎中還集成了針對緩沖區(qū)溢出等特定攻擊的檢測。智能防火墻完成了深層數(shù)據(jù)包監(jiān)控，并能阻斷應(yīng)用層攻擊。

    5、包擦洗和協(xié)議正常化技術(shù)

    智能防火墻支持包擦洗技術(shù)，對IP，TCP，UDP，ICMP等協(xié)議的擦洗，實現(xiàn)協(xié)議的正常化，消除潛在的協(xié)議風險和攻擊。這些方法對消除TCP/IP協(xié)議的缺陷和應(yīng)用協(xié)議的漏洞所帶來的威脅，效果顯著。

    6、AAA技術(shù)

    IP v4版本的一大缺陷是缺乏身份認證功能，所以在IP v6版本中增加了該功能。問題是IP v6的推廣尚需時日，IP v4在相當長一段時間內(nèi)，還會繼續(xù)存在。智能防火墻增加了對IP層的身份認證。基于身份來實現(xiàn)訪問控制。

    五、智能防火墻的功能特點

    智能防火墻成功地解決了普遍存在的拒絕服務(wù)攻擊（DDOS）的問題，病毒傳播的問題和高級應(yīng)用入侵的行為，代表著防火墻的主流發(fā)展方向。新一代的智能防火墻自身的安全性較傳統(tǒng)的防火墻有很大的提高，在特權(quán)最小化，系統(tǒng)最小化，內(nèi)核安全，系統(tǒng)加固，系統(tǒng)優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)性能最大化方面，與傳統(tǒng)防火墻相比，有質(zhì)的飛躍。

    智能防火墻執(zhí)行全訪問的訪問控制，而不是簡單的進行過濾策略?；趯π袨榈淖R別，可以根據(jù)什么人、什么時間、什么地點（網(wǎng)絡(luò)層），什么行為（OSI7層）來執(zhí)行訪問控制，大大增強了防火墻的安全性，更聰明更智能。

    智能防火墻的高可用性也是一大亮點。支持最新的國際RFC雙機熱備標準VRRP，支持流量分擔，支持并行防火墻，支持雙機容錯，支持負載均衡，支持多出口路由。流量分擔和并行防火墻技術(shù)，對實現(xiàn)線速防火墻具有重大的現(xiàn)實意義。

    智能防火墻還具有廣泛的應(yīng)用支持。支持內(nèi)核級的FTP，H.323，IGMP（組播）等特殊應(yīng)用支持，支持基于SNMP的集中網(wǎng)管，支持特殊應(yīng)用網(wǎng)關(guān)定制。

    智能防火墻具備集中網(wǎng)絡(luò)管理平臺，具備配置管理、性能管理、故障管理、安全管理、審計管理五大管理域。

    智能防火墻提供網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控功能。支持監(jiān)控防火墻的性能如CPU，內(nèi)存，網(wǎng)絡(luò)和硬盤的使用率等信息。支持監(jiān)控防火墻的狀態(tài)，并實時報警。支持實時監(jiān)控，包括性能監(jiān)控、接口流量監(jiān)控等。

    智能防火墻提供對日志的監(jiān)控，自動處理，人工或自動導出，數(shù)據(jù)庫導入，查看，查詢，顯示，報警等功能。支持條件查詢。

    六、智能防火墻的典型應(yīng)用

    除傳統(tǒng)防火墻的應(yīng)用外，智能防火墻還有以下特殊應(yīng)用場合。

    保護網(wǎng)絡(luò)和站點免受黑客的攻擊。由于目前眾多的防火墻無法抵御DDOS的攻擊，使得網(wǎng)站和網(wǎng)絡(luò)頻繁遭受黑客的攻擊。采用智能防火墻，可以有效解決拒絕服務(wù)攻擊。

    阻斷病毒的惡意傳播。智能防火墻可以智能識別病毒的惡意掃描和流量攻擊，有效切斷惡意病毒的傳播途徑。由于智能防火墻是從流量異常來判斷病毒的傳播，避免了每一次新病毒的爆發(fā)所帶來的災(zāi)難。

    有效監(jiān)控和管理內(nèi)部局域網(wǎng)。傳統(tǒng)的防火墻只防外不管內(nèi)，導致內(nèi)部局域網(wǎng)速度慢，惡意病毒和木馬盛行。智能防火墻的防欺騙功能和MAC控制功能，有效發(fā)現(xiàn)內(nèi)部惡意流量，幫助安全管理員來找到攻擊來源。

    保護必需的應(yīng)用安全。智能防火墻的入侵防護功能，深層的應(yīng)用數(shù)據(jù)檢測可以有效的發(fā)現(xiàn)對應(yīng)用的惡意攻擊，并加以制止。

    提供強大的身份認證授權(quán)和審計管理。對優(yōu)化進行身份鑒別授權(quán)和審計，是網(wǎng)絡(luò)安全的要素之一，基于人而不是IP進行管理，更能有效的進行網(wǎng)絡(luò)安全管理。也為網(wǎng)絡(luò)取證提供防抵賴的功能。

    使用并行防火墻來增加網(wǎng)絡(luò)的高可用性，實現(xiàn)流量分擔，負載均衡，雙機熱備，實現(xiàn)線速防火墻。大大降低了系統(tǒng)的成本，而且靈活，保持系統(tǒng)的高安全性。

    來源：E-WORKS