计算机网络——41防火墙

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
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