防火墙
将组织内部网络和互联网络隔离开来，按照规则允许某些分组通过（进出），或者阻塞掉某些分组
为什么需要防火墙
阻止拒绝服务攻击
- SYN flooding：攻击者建立很多伪造TCP连接，对于真正用户而言已经没有资源留下了
阻止非法的修改/对非授权内容的访问
- e.g.攻击者替换掉CIA的主页
只允许认证的用户能否访问内部网络资源（经过认证的用户/主机集合）
2种类型的防火墙
- 网络级别：分组过滤器
- 有状态，无状态
- 应用级别：应用程序网关
分组过滤
- 内部网络通过配置防火墙的路由器连接到互联网上
- 路由器对分组逐个过滤，根据以下规则来决定转发还是丢弃
- 源IP地址，目标IP地址
- TCP/UDP源和目标端口
- ICMP报文类别
- TCP SYN 和 ATK bits
分组过滤 - 无状态
例1：阻塞进出的数据报：只要拥有IP协议字段 = 17，而且 源/目标端口号 = 23
- 所有的进出UDP流以及telnet连接的数据报都被阻塞掉
例2：阻塞进入内网的TCP段：他的ACK = 0
- 阻止外部客户端和内部网络的主机建立TCP连接
- 但允许内部网络的客户端和外部服务器建立TCP连接
无状态分组过滤器：例子
| 策略 | 防火墙设置 |
|---|---|
| 不允许外部的web进行访问 | 阻塞掉所有外出具有目标端口8O的IP分组 |
| 不允许来自外面的TCP连接，除非是机构公共Web服务器的连接 | 阻塞掉所有进来的ICP SYN分组，除非130.207.244.203,port = 80 |
| 阻止Web无限电占用可用带宽 | 阻塞所有进来的UDP分组，除非DNS和路由器广播 |
| 阻止你的网络被smurf Dos所占用 | 阻塞掉所有具有广播地址的ICMP分组(e.g. 130.207.255.255) |
| 阻止内部网络被tracerout，从而得到你的网络拓扑 | 阻塞掉所有外出的ICMP TTL过期的流量 |
例子：Access Control Lists
ACL：规则的表格，top - bottom应用到输入的分组：(action,condition)对
| action | source address | dest address | protocol | source port | dest port | flag bit |
|---|---|---|---|---|---|---|
| allow | 222.22/16 | outside of 222.22/16 | TCP | >1023 | 80 | any |
| allow | outside of 222.22/16 | 222.22/16 | TCP | 80 | >1023 | ACK |
| allow | 222.22/16 | outside of 222.22/16 | UDP | >1023 | 53 | --- |
| allow | outside of 222.22/16 | 222.22/16 | UDP | 53 | >1023 | --- |
| deny | all | all | all | all | all | all |
有状态分组过滤
- 无状态分组过滤根据每个分组独立地检查和行动
- 有状态的分组过滤联合分组状态表检查和行动
- ACL增强：在允许分组之前需要检查连接状态表
| action | source address | dest address | protocol | source port | dest port | flag bit | check connection |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| allow | 222.22/16 | outside of 222.22/16 | TCP | >1023 | 80 | any | |
| allow | outside of 222.22/16 | 222.22/16 | TCP | 80 | >1023 | ACK | × |
| allow | 222.22/16 | outside of 222.22/16 | UDP | >1023 | 53 | --- | |
| allow | outside of 222.22/16 | 222.22/16 | UDP | 53 | >1023 | --- | × |
| deny | all | all | all | all | all | all |
应用程序网关
- 根据应用数据的内容来过滤进行的数据报，就像数据IP/TCP/UDP字段来过滤一样
- 检查的增强：应用层过滤
- Example：允许内部用户登录到外部服务器，但不是直接登陆
- 需要所有的telnet用户通过网关来telnet
- 对于认证的用户而言，网关建立和目标主机的telnet connection，网关在2个连接上进行中继
- 路由器过滤器对所有不是来自网关的telnet的分组全部过滤掉
局限性
- IP spoofing：路由器不知道数据报是否真的来自于声称的原地址
- 如果有多个应用需要控制，就需要多个应用程序网关
- 客户端软件需要知道如何连接到这个应用程序
- e.g. 必须在Web browser中配置网络代理的Ip地址
- 过滤器对UDP所在的报文，或者全过或者全都不过
- 折中：与外部通信的自由度，安全的级别
- 很多高度保护的站点仍然受到攻击的困扰