防火墻能增強(qiáng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全性。防火墻系統(tǒng)決定了哪些內(nèi)部服務(wù)可以被外界訪問；外界的哪些人可以訪問內(nèi)部的服務(wù)以及哪些外部服務(wù)可以被內(nèi)部人員訪問。防火墻必須只允許授權(quán)的數(shù)據(jù)通過，而且防火墻本身也必須能夠免于滲透。
防火墻的五大功能
一般來說，防火墻具有以下幾種功能：
1．允許網(wǎng)絡(luò)管理員定義一個中心點來防止非法用戶進(jìn)入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。
2．可以很方便地監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的安全性，并報警。
3．可以作為部署NAT（Network Address Translation，網(wǎng)絡(luò)地址變換）的地點，利用NAT技術(shù)，將有限的IP地址動態(tài)或靜態(tài)地與內(nèi)部的IP地址對應(yīng)起來，用來緩解地址空間短缺的問題。
4．是審計和記錄Internet使用費用的一個最佳地點。網(wǎng)絡(luò)管理員可以在此向管理部門提供Internet連接的費用情況，查出潛在的帶寬瓶頸位置，并能夠依據(jù)本機(jī)構(gòu)的核算模式提供部門級的計費。
兩種防火墻技術(shù)的對比
包過濾防火墻
優(yōu)點
價格較低
性能開銷小，處理速度較快
缺點
定義復(fù)雜，容易出現(xiàn)因配置不當(dāng)帶來問題
允許數(shù)據(jù)包直接通過，容易造成數(shù)據(jù)驅(qū)動式攻擊的潛在危險
代理防火墻
內(nèi)置了專門為了提高安全性而編制的Proxy應(yīng)用程序，能夠透徹地理解相關(guān)服務(wù)的命令，對來往的數(shù)據(jù)包進(jìn)行安全化處理
速度較慢，不太適用于高速網(wǎng)（ATM或千兆位以太網(wǎng)等）之間的應(yīng)用
5．可以連接到一個單獨的網(wǎng)段上，從物理上和內(nèi)部網(wǎng)段隔開，并在此部署WWW服務(wù)器和FTP服務(wù)器，將其作為向外部發(fā)布內(nèi)部信息的地點。從技術(shù)角度來講，就是所謂的停火區(qū)（DMZ）。
防火墻的兩大分類
盡管防火墻的發(fā)展經(jīng)過了上述的幾代，但是按照防火墻對內(nèi)外來往數(shù)據(jù)的處理方法，大致可以將防火墻分為兩大體系：包過濾防火墻和代理防火墻（應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)防火墻）。前者以以色列的Checkpoint防火墻和Cisco公司的PIX防火墻為代表，后者以美國NAI公司的Gauntlet防火墻為代表。
1．包過濾防?
第一代：靜態(tài)包過濾
這種類型的防火墻根據(jù)定義好的過濾規(guī)則審查每個數(shù)據(jù)包，以便確定其是否與某一條包過濾規(guī)則匹配。過濾規(guī)則基于數(shù)據(jù)包的報頭信息進(jìn)行制訂。報頭信息中包括IP源地址、IP目標(biāo)地址、傳輸協(xié)議(TCP、UDP、ICMP等等)、TCP/UDP目標(biāo)端口、ICMP消息類型等。包過濾類型的防火墻要遵循的一條基本原則是“最小特權(quán)原則”，即明確允許那些管理員希望通過的數(shù)據(jù)包，禁止其他的數(shù)據(jù)包。
第二代：動態(tài)包過濾
圖2 動態(tài)包過濾防火墻
2． 代理防火墻
第一代：代理防火墻
代理防火墻也叫應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)（Application Gateway）防火墻。這種防火墻通過一種代理（Proxy）技術(shù)參與到一個TCP連接的全過程。從內(nèi)部發(fā)出的數(shù)據(jù)包經(jīng)過這樣的防火墻處理后，就好像是源于防火墻外部網(wǎng)卡一樣，從而可以達(dá)到隱藏內(nèi)部網(wǎng)結(jié)構(gòu)的作用。這種類型的防火墻被網(wǎng)絡(luò)安全專家和媒體公認(rèn)為是最安全的防火墻。它的核心技術(shù)就是代理服務(wù)器技術(shù)。
所謂代理服務(wù)器，是指代表客戶處理在服務(wù)器連接請求的程序。當(dāng)代理服務(wù)器得到一個客戶的連接意圖時，它們將核實客戶請求，并經(jīng)過特定的安全化的Proxy應(yīng)用程序處理連接請求，將處理后的請求傳遞到真實的服務(wù)器上，然后接受服務(wù)器應(yīng)答，并做進(jìn)一步處理后，將答復(fù)交給發(fā)出請求的最終客戶。代理服務(wù)器在外部網(wǎng)絡(luò)向內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)申請服務(wù)時發(fā)揮了中間轉(zhuǎn)接的作用。
代理類型防火墻的最突出的優(yōu)點就是安全。由于每一個內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)之間的連接都要通過Proxy的介入和轉(zhuǎn)換，通過專門為特定的服務(wù)如Http編寫的安全化的應(yīng)用程序進(jìn)行處理，然后由防火墻本身提交請求和應(yīng)答，沒有給內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)以任何直接會話的機(jī)會，從而避免了入侵者使用數(shù)據(jù)驅(qū)動類型的攻擊方式入侵內(nèi)部網(wǎng)。包過濾類型的防火墻是很難徹底避免這一漏洞的。就像你要向一個陌生的重要人物遞交一份聲明一樣，如果你先將這份聲明交給你的律師，然后律師就會審查你的聲明，確認(rèn)沒有什么負(fù)面的影響后才由他交給那個陌生人。在此期間，陌生人對你的存在一無所知，如果要對你進(jìn)行侵犯，他面對的將是你的律師，而你的律師當(dāng)然比你更加清楚該如何對付這種人。
圖3 傳統(tǒng)代理型防火墻
代理防火墻的最大缺點就是速度相對比較慢，當(dāng)用戶對內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的吞吐量要求比較高時，（比如要求達(dá)到75-100Mbps時）代理防火墻就會成為內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)之間的瓶頸。所幸的是，目前用戶接入Internet的速度一般都遠(yuǎn)低于這個數(shù)字。在現(xiàn)實環(huán)境中，要考慮使用包過濾類型防火墻來滿足速度要求的情況，大部分是高速網(wǎng)（ATM或千兆位以太網(wǎng)等）之間的防火墻。
第二代：自適應(yīng)代理防火墻
自適應(yīng)代理技術(shù)（Adaptive proxy）是最近在商業(yè)應(yīng)用防火墻中實現(xiàn)的一種革命性的技術(shù)。它可以結(jié)合代理類型防火墻的安全性和包過濾防火墻的高速度等優(yōu)點，在毫不損失安全性的基礎(chǔ)之上將代理型防火墻的性能提高10倍以上。組成這種類型防火墻的基本要素有兩個：自適應(yīng)代理服務(wù)器（Adaptive Proxy Server）與動態(tài)包過濾器（Dynamic Packet filter）。
圖4 自適應(yīng)代理防火墻
在自適應(yīng)代理與動態(tài)包過濾器之間存在一個控制通道。在對防火墻進(jìn)行配置時，用戶僅僅將所需要的服務(wù)類型、安全級別等信息通過相應(yīng)Proxy的管理界面進(jìn)行設(shè)置就可以了。然后，自適應(yīng)代理就可以根據(jù)用戶的配置信息，決定是使用代理服務(wù)從應(yīng)用層代理請求還是從網(wǎng)絡(luò)層轉(zhuǎn)發(fā)包。如果是后者，它將動態(tài)地通知包過濾器增減過濾規(guī)則，滿足用戶對速度和安全性的雙重要求。
小資料
防火墻的發(fā)展史
第一代防火墻
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)。下圖表示了防火墻技術(shù)的簡單發(fā)展歷史。
第二、三代防火墻
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)。
第四代防火墻
1992年，USC信息科學(xué)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
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，可以稱之為第五代防火墻。
這種類型的防火墻采用動態(tài)設(shè)置包過濾規(guī)則的方法，避免了靜態(tài)包過濾所具有的問題。這種技術(shù)后來發(fā)展成為所謂包狀態(tài)監(jiān)測（Stateful Inspection）技術(shù)。采用這種技術(shù)的防火墻對通過其建立的每一個連接都進(jìn)行跟蹤，并且根據(jù)需要可動態(tài)地在過濾規(guī)則中增加或更綠蹌俊?
防火墻的五大功能
一般來說，防火墻具有以下幾種功能：
1．允許網(wǎng)絡(luò)管理員定義一個中心點來防止非法用戶進(jìn)入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。
2．可以很方便地監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的安全性，并報警。
3．可以作為部署NAT（Network Address Translation，網(wǎng)絡(luò)地址變換）的地點，利用NAT技術(shù)，將有限的IP地址動態(tài)或靜態(tài)地與內(nèi)部的IP地址對應(yīng)起來，用來緩解地址空間短缺的問題。
4．是審計和記錄Internet使用費用的一個最佳地點。網(wǎng)絡(luò)管理員可以在此向管理部門提供Internet連接的費用情況，查出潛在的帶寬瓶頸位置，并能夠依據(jù)本機(jī)構(gòu)的核算模式提供部門級的計費。
兩種防火墻技術(shù)的對比
包過濾防火墻
優(yōu)點
價格較低
性能開銷小，處理速度較快
缺點
定義復(fù)雜，容易出現(xiàn)因配置不當(dāng)帶來問題
允許數(shù)據(jù)包直接通過，容易造成數(shù)據(jù)驅(qū)動式攻擊的潛在危險
代理防火墻
內(nèi)置了專門為了提高安全性而編制的Proxy應(yīng)用程序，能夠透徹地理解相關(guān)服務(wù)的命令，對來往的數(shù)據(jù)包進(jìn)行安全化處理
速度較慢，不太適用于高速網(wǎng)（ATM或千兆位以太網(wǎng)等）之間的應(yīng)用
5．可以連接到一個單獨的網(wǎng)段上，從物理上和內(nèi)部網(wǎng)段隔開，并在此部署WWW服務(wù)器和FTP服務(wù)器，將其作為向外部發(fā)布內(nèi)部信息的地點。從技術(shù)角度來講，就是所謂的停火區(qū)（DMZ）。
防火墻的兩大分類
盡管防火墻的發(fā)展經(jīng)過了上述的幾代，但是按照防火墻對內(nèi)外來往數(shù)據(jù)的處理方法，大致可以將防火墻分為兩大體系：包過濾防火墻和代理防火墻（應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)防火墻）。前者以以色列的Checkpoint防火墻和Cisco公司的PIX防火墻為代表，后者以美國NAI公司的Gauntlet防火墻為代表。
1．包過濾防?
第一代：靜態(tài)包過濾
這種類型的防火墻根據(jù)定義好的過濾規(guī)則審查每個數(shù)據(jù)包，以便確定其是否與某一條包過濾規(guī)則匹配。過濾規(guī)則基于數(shù)據(jù)包的報頭信息進(jìn)行制訂。報頭信息中包括IP源地址、IP目標(biāo)地址、傳輸協(xié)議(TCP、UDP、ICMP等等)、TCP/UDP目標(biāo)端口、ICMP消息類型等。包過濾類型的防火墻要遵循的一條基本原則是“最小特權(quán)原則”，即明確允許那些管理員希望通過的數(shù)據(jù)包，禁止其他的數(shù)據(jù)包。
2． 代理防火墻
第一代：代理防火墻
代理防火墻也叫應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)（Application Gateway）防火墻。這種防火墻通過一種代理（Proxy）技術(shù)參與到一個TCP連接的全過程。從內(nèi)部發(fā)出的數(shù)據(jù)包經(jīng)過這樣的防火墻處理后，就好像是源于防火墻外部網(wǎng)卡一樣，從而可以達(dá)到隱藏內(nèi)部網(wǎng)結(jié)構(gòu)的作用。這種類型的防火墻被網(wǎng)絡(luò)安全專家和媒體公認(rèn)為是最安全的防火墻。它的核心技術(shù)就是代理服務(wù)器技術(shù)。
所謂代理服務(wù)器，是指代表客戶處理在服務(wù)器連接請求的程序。當(dāng)代理服務(wù)器得到一個客戶的連接意圖時，它們將核實客戶請求，并經(jīng)過特定的安全化的Proxy應(yīng)用程序處理連接請求，將處理后的請求傳遞到真實的服務(wù)器上，然后接受服務(wù)器應(yīng)答，并做進(jìn)一步處理后，將答復(fù)交給發(fā)出請求的最終客戶。代理服務(wù)器在外部網(wǎng)絡(luò)向內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)申請服務(wù)時發(fā)揮了中間轉(zhuǎn)接的作用。
代理類型防火墻的最突出的優(yōu)點就是安全。由于每一個內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)之間的連接都要通過Proxy的介入和轉(zhuǎn)換，通過專門為特定的服務(wù)如Http編寫的安全化的應(yīng)用程序進(jìn)行處理，然后由防火墻本身提交請求和應(yīng)答，沒有給內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)以任何直接會話的機(jī)會，從而避免了入侵者使用數(shù)據(jù)驅(qū)動類型的攻擊方式入侵內(nèi)部網(wǎng)。包過濾類型的防火墻是很難徹底避免這一漏洞的。就像你要向一個陌生的重要人物遞交一份聲明一樣，如果你先將這份聲明交給你的律師，然后律師就會審查你的聲明，確認(rèn)沒有什么負(fù)面的影響后才由他交給那個陌生人。在此期間，陌生人對你的存在一無所知，如果要對你進(jìn)行侵犯，他面對的將是你的律師，而你的律師當(dāng)然比你更加清楚該如何對付這種人。
代理防火墻的最大缺點就是速度相對比較慢，當(dāng)用戶對內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的吞吐量要求比較高時，（比如要求達(dá)到75-100Mbps時）代理防火墻就會成為內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)之間的瓶頸。所幸的是，目前用戶接入Internet的速度一般都遠(yuǎn)低于這個數(shù)字。在現(xiàn)實環(huán)境中，要考慮使用包過濾類型防火墻來滿足速度要求的情況，大部分是高速網(wǎng)（ATM或千兆位以太網(wǎng)等）之間的防火墻。
第二代：自適應(yīng)代理防火墻
自適應(yīng)代理技術(shù)（Adaptive proxy）是最近在商業(yè)應(yīng)用防火墻中實現(xiàn)的一種革命性的技術(shù)。它可以結(jié)合代理類型防火墻的安全性和包過濾防火墻的高速度等優(yōu)點，在毫不損失安全性的基礎(chǔ)之上將代理型防火墻的性能提高10倍以上。組成這種類型防火墻的基本要素有兩個：自適應(yīng)代理服務(wù)器（Adaptive Proxy Server）與動態(tài)包過濾器（Dynamic Packet filter）。
在自適應(yīng)代理與動態(tài)包過濾器之間存在一個控制通道。在對防火墻進(jìn)行配置時，用戶僅僅將所需要的服務(wù)類型、安全級別等信息通過相應(yīng)Proxy的管理界面進(jìn)行設(shè)置就可以了。然后，自適應(yīng)代理就可以根據(jù)用戶的配置信息，決定是使用代理服務(wù)從應(yīng)用層代理請求還是從網(wǎng)絡(luò)層轉(zhuǎn)發(fā)包。如果是后者，它將動態(tài)地通知包過濾器增減過濾規(guī)則，滿足用戶對速度和安全性的雙重要求。
小資料
防火墻的發(fā)展史
第一代防火墻
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)。下圖表示了防火墻技術(shù)的簡單發(fā)展歷史。
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)。
第四代防火墻
1992年，USC信息科學(xué)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
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，可以稱之為第五代防火墻。
這種類型的防火墻采用動態(tài)設(shè)置包過濾規(guī)則的方法，避免了靜態(tài)包過濾所具有的問題。這種技術(shù)后來發(fā)展成為所謂包狀態(tài)監(jiān)測（Stateful Inspection）技術(shù)。采用這種技術(shù)的防火墻對通過其建立的每一個連接都進(jìn)行跟蹤，并且根據(jù)需要可動態(tài)地在過濾規(guī)則中增加或更綠蹌俊?
