現(xiàn)在防火墻的功能越來越多越花哨，如此多的功能必然要求系統(tǒng)有一個(gè)高效的處理能力。
防火墻從實(shí)現(xiàn)上可以分為軟件防火墻和硬件防火墻。軟件防火墻以checkpoint公司的Firewall-I為代表，其實(shí)現(xiàn)是通過 dev_add_pack的辦法加載過濾函數(shù)（Linux，其他操作系統(tǒng)沒有作分析，估計(jì)類似），通過在操作系統(tǒng)底層做工作來實(shí)現(xiàn)防火墻的各種功能和優(yōu)化。國內(nèi)也有一些所謂的軟件防火墻，但據(jù)了解大多是所謂“個(gè)人”防火墻，而且功能及其有限，故不在此討論范圍。
在國內(nèi)目前已通過公安部檢驗(yàn)的防火墻中，硬件防火墻占絕大多數(shù)。硬件防火墻一種是從硬件到軟件都單獨(dú)設(shè)計(jì)，典型如Netscreen防火墻不但軟件部分單獨(dú)設(shè)計(jì)，硬件部分也采用專門的ASIC集成電路。
另外一種就是基于PC架構(gòu)的使用經(jīng)過定制的通用操作系統(tǒng)的所謂硬件防火墻。目前國內(nèi)絕大
多數(shù)防火墻都屬于這種類型。
雖然都號(hào)稱硬件防火墻，國內(nèi)廠家和國外廠家還是存在著巨大區(qū)別。硬件防火墻需要在硬件和軟件兩方面同時(shí)下功夫，國外廠家的通常做法是軟件運(yùn)算硬件化，其所設(shè)計(jì)或選用的運(yùn)行平臺(tái)本身的性能可能并不高，但它將主要的運(yùn)算程序（查表運(yùn)算是防火墻的主要工作）做成芯片，以減少主機(jī)CPU的運(yùn)算壓力。國內(nèi)廠家的防火墻硬件平臺(tái)基本上采用通用PC系統(tǒng)或工業(yè)PC架構(gòu)（直接原因是可以節(jié)省硬件開發(fā)成本），在提高硬件性能方面所能做的工作僅僅是提升系統(tǒng)CPU的處理能力，增大內(nèi)存容量而已。現(xiàn)在國內(nèi)防火墻的一個(gè)典型結(jié)構(gòu)就是：工業(yè)主板+x86+128（256）M內(nèi)存+DOC/DOM+硬盤（或不要硬盤而另增加一個(gè)日志服務(wù)器）+百兆網(wǎng)卡 這
樣一個(gè)工業(yè)PC結(jié)構(gòu)。
在軟件性能方面，國內(nèi)外廠家的差別就更大了，國外（一些著名）廠家均是采用專用的操作系統(tǒng)，自行設(shè)計(jì)防火墻。而國內(nèi)所有廠家操作系統(tǒng)系統(tǒng)都是基于通用的 Linux，無一例外。各廠家的區(qū)別僅僅在于對(duì)Linux系統(tǒng)本身和防火墻部分（2.2內(nèi)核為ipchains，2.4以后內(nèi)核為netfilter）所作的改動(dòng)量有多大。
事實(shí)上，Linux只是一個(gè)通用操作系統(tǒng)，它并沒有針對(duì)防火墻功能做什么優(yōu)化，而且其處理大數(shù)據(jù)量通信方面的能力一直并不突出，甚至比較低下（這也是 Linux一直只是低端服務(wù)器的寵兒的重要原因，我自己認(rèn)為，在這一點(diǎn)上它還不如BSD系列，據(jù)說國外有用BSD做防火墻的，國內(nèi)尚未見到）。現(xiàn)在絕大部分廠家，甚至包括號(hào)稱國內(nèi)最大的天融信，在軟件方面所作的工作無非也就是系統(tǒng)有針對(duì)性的裁減、防火墻部分代碼的少量改動(dòng)（絕大部分還是沒有什么改動(dòng)）和少量的系統(tǒng)補(bǔ)丁。而且我們?cè)诜治龈鲝S家產(chǎn)品時(shí)可以注意這一點(diǎn)，如果哪個(gè)廠家對(duì)系統(tǒng)本身做了什么大的改動(dòng)，它肯定會(huì)把這個(gè)視為一個(gè)重要的賣點(diǎn)，大吹特吹，遺憾的是似乎還沒有什么廠家有能力去做宣傳（天融信似乎有一個(gè)類似于checkpoint的功能：開放式的安全應(yīng)用接口 TOPSEC，但它究竟做了多少工作，還需要去仔細(xì)了解）。
目前國內(nèi)廠家也已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這個(gè)問題，有些在做一些底層的工作，但有明顯成效的，似乎還沒有。
在此我們僅針對(duì)以Linux（或其他通用操作系統(tǒng)）為基礎(chǔ)的、以PC架構(gòu)為硬件載體的防火墻做討論，以下如不特別提出，均同。
2．內(nèi)核和防火墻設(shè)計(jì)
現(xiàn)在有一種商業(yè)賣點(diǎn)，即所謂“建立在安全操作系統(tǒng)之上的第四代防火墻”（關(guān)于防火墻分代的問題，目前有很多討論，比較一致的是把包過濾防火墻稱為第一代防火墻，把應(yīng)用型防火墻（一般結(jié)合了包過濾功能，因此也成為混合型防火墻）稱為第二代防火墻，有些廠家把增加了檢測通信信息、狀態(tài)檢測和應(yīng)用監(jiān)測的防火墻稱為第三代防火墻，更有甚者在此基礎(chǔ)上提出了采用安全操作系統(tǒng)的防火墻，并把這個(gè)稱為第四代防火墻）。所謂安全操作系統(tǒng)，其實(shí)大多用的還是Linux，所不同的是需要做一些內(nèi)核加固和簡單改造的工作，主要有以下： 取消危險(xiǎn)的系統(tǒng)調(diào)用，或者截獲系統(tǒng)調(diào)用，稍加改動(dòng)（如加載一些llkm）；
限制命令執(zhí)行權(quán)限；
取消IP轉(zhuǎn)發(fā)功能；
檢查每個(gè)分組的接口；
采用隨機(jī)連接序號(hào)；
駐留分組過濾模塊；
取消動(dòng)態(tài)路由功能；
采用多個(gè)安全內(nèi)核（這個(gè)只見有人提出，但未見到實(shí)例，對(duì)此不是很清楚）。
以上諸多工作，其實(shí)基本上都沒有對(duì)內(nèi)核源碼做太大改動(dòng)，因此從個(gè)人角度來看算不上可以太夸大的地方。
對(duì)于防火墻部分，國內(nèi)大部分已經(jīng)升級(jí)到2.4內(nèi)核所支持的netfilter。netfilter已經(jīng)是一個(gè)功能比較完善的防火墻框架，它已經(jīng)支持基于狀態(tài)的監(jiān)測（通過connection track模塊實(shí)現(xiàn)）。而且netfilter是一個(gè)設(shè)計(jì)很合理的框架，可以在適當(dāng)?shù)奈恢蒙系怯浺恍┬枰奶幚砗瘮?shù)，正式代碼中已經(jīng)登記了許多處理函數(shù)，如在NF_IP_FORWARD點(diǎn)上登記了裝發(fā)的包過濾功能（包過濾等功能便是由這些正式登記的函數(shù)實(shí)現(xiàn)的）。我們也可以登記自己的處理函數(shù)，在功能上作擴(kuò)展（如加入簡單的IDS功能等等）。這一點(diǎn)是國內(nèi)廠家可以做文章的地方，至于netfilter源碼的修改，對(duì)國內(nèi)廠家來說似乎不太現(xiàn)實(shí)。
至于采用其它防火墻模型的，目前還沒有看到（可能是netfilter已經(jīng)設(shè)計(jì)的很成功，不需要我們?cè)偃プ鎏喙ぷ鳎?
3．自我保護(hù)能力（安全性）
由于防火墻的特殊功能和特殊位置，它自然是眾多攻擊者的目標(biāo)，因此它的自我包括能力在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該放在首要的位置。
A．管理上的安全性
防火墻需要一個(gè)管理界面，而管理過程如何設(shè)計(jì)的更安全，是一個(gè)很重要的問題。目前有兩種方案。
a．設(shè)置專門的服務(wù)端口
為了減少管理上的風(fēng)險(xiǎn)和降低設(shè)計(jì)上的難度，有一些防火墻（如東方龍馬）在防火墻上專門添加了一個(gè)服務(wù)端口，這個(gè)端口只是用來和管理主機(jī)連接。除了專用的服務(wù)口外，防火墻不接受來自任何其它端口的直接訪問。這樣做的顯著特點(diǎn)就是降低了設(shè)計(jì)上的難度，由于管理通信是單獨(dú)的通道，無論是內(nèi)網(wǎng)主機(jī)、外網(wǎng)主機(jī)還是DMZ內(nèi)主機(jī)都無法竊聽到該通信，安全性顯然很高，而且設(shè)計(jì)時(shí)也無需考慮通信過程加密的問題。
然而這樣做，我們需要單獨(dú)設(shè)置一臺(tái)管理主機(jī)，顯然太過浪費(fèi)，而且這樣管理起來的靈活性也不好。
b．通信過程加密
這樣無需一個(gè)專門的端口，內(nèi)網(wǎng)任意一臺(tái)主機(jī)都可以在適當(dāng)?shù)那闆r下成為管理主機(jī)，管理主
機(jī)和防火墻之間采用加密的方式通信。
目前國內(nèi)有采用的是使用自定義協(xié)議、一次性口令認(rèn)證。對(duì)加密這個(gè)領(lǐng)域了解不多，不做詳
細(xì)討論。
B．對(duì)來自外部（和內(nèi)部）攻擊的反應(yīng)能力
目前常見的來自外部的攻擊方式主要有：
a．DOS（DDOS）攻擊
（分布式）拒絕服務(wù)攻擊是目前一種很普遍的攻擊方式，在預(yù)防上也是非常困難的。目前防火墻對(duì)于這種攻擊似乎沒有太多的解決辦法，主要是提高防火墻本身的健壯性（如增加緩沖區(qū)大小）。在Linux內(nèi)核中有一個(gè)防止Syn flooding攻擊的選項(xiàng)：CONFIG_SYN_COOKIES，它是通過為每一個(gè)Syn建立一個(gè)緩沖（cookie）來分辨可信請(qǐng)求和不可信請(qǐng)求。另外對(duì)于ICMP攻擊，可以通過關(guān)閉ICMP 回應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。
b．IP假冒（IP spoofing）
IP假冒是指一個(gè)非法的主機(jī)假冒內(nèi)部的主機(jī)地址，騙取服務(wù)器的“信任”，從而達(dá)到對(duì)網(wǎng)絡(luò)的攻擊目的。
第一，防火墻設(shè)計(jì)上應(yīng)該知道網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外的IP地址分配，從而丟棄所有來自網(wǎng)絡(luò)外部但卻有內(nèi)部地址的數(shù)據(jù)包。實(shí)際實(shí)現(xiàn)起來非常簡單，只要在內(nèi)核中打開rp_filter功能即可。
第二，防火墻將內(nèi)網(wǎng)的實(shí)際地址隱蔽起來，外網(wǎng)很難知道內(nèi)部的IP地址，攻擊難度加大。IP假冒主要來自外部，對(duì)內(nèi)網(wǎng)無需考慮此問題（其實(shí)同時(shí)內(nèi)網(wǎng)的IP假冒情況也可以得到遏制）。
c．特洛伊木馬
防火墻本身預(yù)防木馬比較簡單，只要不讓系統(tǒng)不能執(zhí)行下載的程序即可。
一個(gè)需要說明的地方是必須指出的是，防火墻能抗特洛伊木馬的攻擊并不意味著內(nèi)網(wǎng)主機(jī)也能防止木馬攻擊。事實(shí)上，內(nèi)網(wǎng)主機(jī)可能會(huì)透過防火墻下載執(zhí)行攜帶木馬的程序而感染。內(nèi)網(wǎng)主機(jī)的在預(yù)防木馬方面的安全性仍然需要主機(jī)自己解決（防火墻只能在內(nèi)網(wǎng)主機(jī)感染木馬以后起一定的防范作用）。
d．口令字攻擊
口令字攻擊既可能來自外部，也可能來自內(nèi)部，主要是來自內(nèi)部。（在管理主機(jī)與防火墻通過單獨(dú)接口通信的情況下，口令字攻擊是不存在的）
來自外部的攻擊即用窮舉的辦法猜測防火墻管理的口令字，這個(gè)很容易解決，只要不把管理部分提供給外部接口即可。
內(nèi)部的口令字攻擊主要是窮舉和嗅探，其中以嗅探危害最大。嗅探指監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)截獲管理主機(jī)給防火墻的口令字，如果口令字已加密，則解密得到口令字。目前一般采用一次性口令和禁止直接登錄防火墻的措施來防止對(duì)口令字的攻擊。
e．郵件詐騙
郵件詐騙是目前越來越突出的攻擊方式。防火墻本身防止郵件詐騙非常簡單，不接收任何郵件就可以了。然而象木馬攻擊一樣，內(nèi)網(wǎng)主機(jī)仍可收發(fā)郵件，郵件詐騙的危險(xiǎn)仍然存在，其解決辦法一個(gè)是內(nèi)網(wǎng)主機(jī)本身采取措施防止郵件詐騙，另一個(gè)是在防火墻上做過濾。
f．對(duì)抗防火墻（anti-firewall）
目前一個(gè)網(wǎng)絡(luò)安全中一個(gè)研究的熱點(diǎn)就是對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品如防火墻。一種是分析防火墻功能和探測防火墻內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，典型的如Firewalk。另外有一些其他的網(wǎng)絡(luò)安全性分析工具本身具有雙刃性，這類工具用于攻擊網(wǎng)絡(luò)，也可能會(huì)很有效的探測到防火墻和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全缺陷，典型的如SATAN和ISS公司的 Internet Security Scanner。目前對(duì)于這種探測（攻擊）手段，尚無有效的預(yù)防措施，因?yàn)榉阑饓Ρ旧硎且粋€(gè)被動(dòng)的東西，它只能靠隱藏內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和提高自身的安全性來對(duì)抗這些攻擊。
C．透明代理的采用
應(yīng)用代理防火墻一般是通過設(shè)置不同用戶的訪問權(quán)限來實(shí)現(xiàn)，這樣就需要有用戶認(rèn)證體系。以前的防火墻在訪問方式上主要是要求用戶登錄進(jìn)系統(tǒng)（如果采用 sock代理的方式則需要修改客戶應(yīng)用）。透明代理的采用，可以降低系統(tǒng)登錄固有的安全風(fēng)險(xiǎn)和出錯(cuò)概率，從而提高了防火墻的安全性。
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