网络攻击防护软件的实现_网络入侵防御系统软件

导航：

• 1、常用网络防攻击软件原理?
• 2、常见的网络攻击方法和防御技术
• 3、如何实现对网络攻击、计算机病毒以及木马的防范。
• 4、如何防范计算机网络攻击

常用网络防攻击软件原理?

1.网络级防火墙

一般是基于源地址和目的地址,应用或协议以及每个IP包的端口来作出通过与否的判断.一个路由器便是一个"传统"的网络级防火墙,大多数的路由器都能通过检查这些信息来决定是否将所收到的包转发,但它不能判断出一个IP包来自何方,去向何处.

防火墙检查每一条规则直至发现包中的信息与某规则相符.如果没有一条规则能符合,防火墙就会使用默认规则,一般情况下,默认规则就是要求防火墙丢弃该包.其次,通过定义基于TCP或UDP数据包的端口号,防火墙能够判断是否允许建立特定的连接,如Telnet,FTP连接.

2.应用级网关

应用级网关能够检查进出的数据包,通过网关复制传递数据,防止在受信任服务器和客户机与不受信任的主机间直接建立联系.应用级网关能够理解应用层上的协议,能够做复杂一些的访问控制,并做精细的注册和稽核.它针对特别的网络应用服务协议即数据过滤协议,并且能够对数据包分析并形成相关的报告.应用网关对某些易于登录和控制所有输出输入的通信的环境给予严格的控制,以防有价值的程序和数据被窃取. 在实际工作中,应用网关一般由专用工作站系统来完成.但每一种协议需要相应的代理软件,使用时工作量大,效率不如网络级防火墙.

应用级网关有较好的访问控制,是目前最安全的防火墙技术,但实现困难,而且有的应用级网关缺乏"透明度".在实际使用中,用户在受信任的网络上通过防火墙访问Internet时,经常会发现存在延迟并且必须进行多次登录(Login)才能访问Internet或Intranet.

3.电路级网关

电路级网关用来监控受信任的客户或服务器与不受信任的主机间的TCP握手信息,这样来决定该会话(Session)是否合法,电路级网关是在OSI模型中会话层上来过滤数据包,这样比包过滤防火墙要高二层.

电路级网关还提供一个重要的安全功能:代理服务器(Proxy Server).代理服务器是设置在Internet防火墙网关的专用应用级代码.这种代理服务准许网管员允许或拒绝特定的应用程序或一个应用的特定功能.包过滤技术和应用网关是通过特定的逻辑判断来决定是否允许特定的数据包通过,一旦判断条件满足,防火墙内部网络的结构和运行状态便"暴露"在外来用户面前,这就引入了代理服务的概念,即防火墙内外计算机系统应用层的"链接"由两个终止于代理服务的"链接"来实现,这就成功地实现了防火墙内外计算机系统的隔离.同时,代理服务还可用于实施较强的数据流监控,过滤,记录和报告等功能.代理服务技术主要通过专用计算机硬件(如工作站)来承担.

4.规则检查防火墙

该防火墙结合了包过滤防火墙,电路级网关和应用级网关的特点.它同包过滤防火墙一样,规则检查防火墙能够在OSI网络层上通过IP地址和端口号,过滤进出的数据包.它也象电路级网关一样,能够检查SYN和ACK标记和序列数字是否逻辑有序.当然它也象应用级网关一样,可以在OSI应用层上检查数据包的内容,查看这些内容是否能符合企业网络的安全规则.

规则检查防火墙虽然集成前三者的特点,但是不同于一个应用级网关的是,它并不打破客户机/服务器模式来分析应用层的数据,它允许受信任的客户机和不受信任的主机建立直接连接.规则检查防火墙不依靠与应用层有关的代理,而是依靠某种算法来识别进出的应用层数据,这些算法通过已知合法数据包的模式来比较进出数据包,这样从理论上就能比应用级代理在过滤数据包上更有效.

常见的网络攻击方法和防御技术

网络攻击类型

侦查攻击：

搜集网络存在的弱点，以进一步攻击网络。分为扫描攻击和网络监听。

扫描攻击：端口扫描，主机扫描，漏洞扫描。

网络监听：主要指只通过软件将使用者计算机网卡的模式置为混杂模式，从而查看通过此网络的重要明文信息。

端口扫描：

根据 TCP 协议规范，当一台计算机收到一个TCP 连接建立请求报文（TCP SYN） 的时候，做这样的处理：

1、如果请求的TCP端口是开放的，则回应一个TCP ACK 报文， 并建立TCP连接控制结构（TCB）；

2、如果请求的TCP端口没有开放，则回应一个TCP RST（TCP头部中的RST标志设为1）报文，告诉发起计算机，该端口没有开放。

相应地，如果IP协议栈收到一个UDP报文，做如下处理：

1、如果该报文的目标端口开放，则把该UDP 报文送上层协议（UDP ） 处理， 不回应任何报文（上层协议根据处理结果而回应的报文例外）；

2、如果该报文的目标端口没有开放，则向发起者回应一个ICMP 不可达报文，告诉发起者计算机该UDP报文的端口不可达。

利用这个原理，攻击者计算机便可以通过发送合适的报文，判断目标计算机哪些TC 或UDP端口是开放的。

过程如下：

1、发出端口号从0开始依次递增的TCP SYN或UDP报文（端口号是一个16比特的数字，这样最大为65535，数量很有限）；

2、如果收到了针对这个TCP 报文的RST 报文，或针对这个UDP 报文 的 ICMP 不可达报文，则说明这个端口没有开放；

3、相反，如果收到了针对这个TCP SYN报文的ACK报文，或者没有接收到任何针对该UDP报文的ICMP报文，则说明该TCP端口是开放的，UDP端口可能开放（因为有的实现中可能不回应ICMP不可达报文，即使该UDP 端口没有开放） 。

这样继续下去，便可以很容易的判断出目标计算机开放了哪些TCP或UDP端口，然后针对端口的具体数字，进行下一步攻击，这就是所谓的端口扫描攻击。

主机扫描即利用ICMP原理搜索网络上存活的主机。

网络踩点（Footprinting）

攻击者事先汇集目标的信息，通常采用whois、Finger等工具和DNS、LDAP等协议获取目标的一些信息，如域名、IP地址、网络拓扑结构、相关的用户信息等，这往往是黑客入侵之前所做的第一步工作。

扫描攻击

扫描攻击包括地址扫描和端口扫描等，通常采用ping命令和各种端口扫描工具，可以获得目标计算机的一些有用信息，例如机器上打开了哪些端口，这样就知道开设了哪些服务，从而为进一步的入侵打下基础。

协议指纹

黑客对目标主机发出探测包，由于不同操作系统厂商的IP协议栈实现之间存在许多细微的差别（也就是说各个厂家在编写自己的TCP/IP 协议栈时，通常对特定的RFC指南做出不同的解释），因此各个操作系统都有其独特的响应方法，黑客经常能确定出目标主机所运行的操作系统。

常常被利用的一些协议栈指纹包括：TTL值、TCP窗口大小、DF 标志、TOS、IP碎片处理、 ICMP处理、TCP选项处理等。

信息流监视

这是一个在共享型局域网环境中最常采用的方法。

由于在共享介质的网络上数据包会经过每个网络节点， 网卡在一般情况下只会接受发往本机地址或本机所在广播（或多播）地址的数据包，但如果将网卡设置为混杂模式（Promiscuous），网卡就会接受所有经过的数据包。

基于这样的原理，黑客使用一个叫sniffer的嗅探器装置，可以是软件，也可以是硬件）就可以对网络的信息流进行监视，从而获得他们感兴趣的内容，例如口令以及其他秘密的信息。

访问攻击

密码攻击：密码暴力猜测，特洛伊木马程序，数据包嗅探等方式。中间人攻击：截获数据，窃听数据内容，引入新的信息到会话，会话劫持（session hijacking）利用TCP协议本身的不足，在合法的通信连接建立后攻击者可以通过阻塞或摧毁通信的一方来接管已经过认证建立起来的连接，从而假冒被接管方与对方通信。

拒绝服务攻击

伪装大量合理的服务请求来占用过多的服务资源，从而使合法用户无法得到服务响应。

要避免系统遭受DoS 攻击，从前两点来看，网络管理员要积极谨慎地维护整个系统，确保无安全隐患和漏洞；

而针对第四点第五点的恶意攻击方式则需要安装防火墙等安 全设备过滤DoS攻击，同时强烈建议网络管理员定期查看安全设备的日志，及时发现对系统存在安全威胁的行为。

常见拒绝服务攻击行为特征与防御方法

拒绝服务攻击是最常见的一类网络攻击类型。

在这一攻击原理下，它又派生了许多种不同的攻击方式。

正确了解这些不同的拒绝攻击方式，就可以为正确、系统地为自己所在企业部署完善的安全防护系统。

入侵检测的最基本手段是采用模式匹配的方法来发现入侵攻击行为。

要有效的进行反攻击，首先必须了解入侵的原理和工作机理，只有这样才能做到知己知彼，从而有效的防止入侵攻击行为的发生。



下面我们针对几种典型的拒绝服务攻击原理进行简要分析，并提出相应的对策。

死亡之Ping（ Ping of death）攻击

由于在早期的阶段，路由器对包的最大大小是有限制的，许多操作系统TCP/IP栈规定ICMP包的大小限制在64KB 以内。

在对ICMP数据包的标题头进行读取之后，是根据该标题头里包含的信息来为有效载荷生成缓冲区。

当大小超过64KB的ICMP包，就会出现内存分配错误，导致TCP/IP堆栈崩溃，从而使接受方计算机宕机。

这就是这种“死亡之Ping”攻击的原理所在。

根据这一攻击原理，黑客们只需不断地通过Ping命令向攻击目标发送超过64KB的数据包，就可使目标计算机的TCP/IP堆栈崩溃，致使接受方宕机。

防御方法：

现在所有的标准TCP/IP协议都已具有对付超过64KB大小数据包的处理能力，并且大多数防火墙能够通过对数据包中的信息和时间间隔分析，自动过滤这些攻击。

Windows 98 、Windows NT 4.0（SP3之后）、Windows 2000/XP/Server 2003 、Linux 、Solaris和Mac OS等系统都已具有抵抗一般“Ping of death ”拒绝服务攻击的能力。

此外，对防火墙进行配置，阻断ICMP 以及任何未知协议数据包，都可以防止此类攻击发生。

泪滴（ teardrop）攻击

对于一些大的IP数据包，往往需要对其进行拆分传送，这是为了迎合链路层的MTU（最大传输单元）的要求。

比如，一个6000 字节的IP包，在MTU为2000的链路上传输的时候，就需要分成三个IP包。

在IP 报头中有一个偏移字段和一个拆分标志（MF）。

如果MF标志设置为1，则表面这个IP包是一个大IP包的片断，其中偏移字段指出了这个片断在整个 IP包中的位置。

例如，对一个6000字节的IP包进行拆分（MTU为2000），则三个片断中偏移字段的值依次为：0，2000，4000。

这样接收端在全部接收完IP数据包后，就可以根据这些信息重新组装没正确的值，这样接收端在收后这些分拆的数据包后就不能按数据包中的偏移字段值正确重合这些拆分的数据包，但接收端会不断偿试，这样就可能致使目标计算朵操作系统因资源耗尽而崩溃。

泪滴攻击利用修改在TCP/IP 堆栈实现中信任IP碎片中的包的标题头所包含的信息来实现自己的攻击。

IP分段含有指示该分段所包含的是原包的哪一段的信息，某些操作系统（如SP4 以前的 Windows NT 4.0 ）的TCP/IP 在收到含有重叠偏移的伪造分段时将崩溃，不过新的操作系统已基本上能自己抵御这种攻击了。

防御方法：

尽可能采用最新的操作系统，或者在防火墙上设置分段重组功能，由防火墙先接收到同一原包中的所有拆分数据包，然后完成重组工作，而不是直接转发。

因为防火墙上可以设置当出现重叠字段时所采取的规则。

TCP SYN 洪水（TCP SYN Flood）攻击

TCP/IP栈只能等待有限数量ACK（应答）消息，因为每台计算机用于创建TCP/IP连接的内存缓冲区都是非常有限的。

如果这一缓冲区充满了等待响应的初始信息，则该计算机就会对接下来的连接停止响应，直到缓冲区里的连接超时。

TCP SYN 洪水攻击正是利用了这一系统漏洞来实施攻击的。

攻击者利用伪造的IP地址向目标发出多个连接（SYN）请求。

目标系统在接收到请求后发送确认信息，并等待回答。

由于黑客们发送请示的IP地址是伪造的，所以确认信息也不会到达任何计算机，当然也就不会有任何计算机为此确认信息作出应答了。

而在没有接收到应答之前，目标计算机系统是不会主动放弃的，继续会在缓冲区中保持相应连接信息，一直等待。

当达到一定数量的等待连接后，缓区部内存资源耗尽，从而开始拒绝接收任何其他连接请求，当然也包括本来属于正常应用的请求，这就是黑客们的最终目的。

防御方法：

在防火墙上过滤来自同一主机的后续连接。

不过“SYN洪水攻击”还是非常令人担忧的，由于此类攻击并不寻求响应，所以无法从一个简单高容量的传输中鉴别出来。

防火墙的具体抵御TCP SYN 洪水攻击的方法在防火墙的使用手册中有详细介绍。

Land 攻击

这类攻击中的数据包源地址和目标地址是相同的，当操作系统接收到这类数据包时，不知道该如何处理，或者循环发送和接收该数据包，以此来消耗大量的系统资源，从而有可能造成系统崩溃或死机等现象。

防御方法：

这类攻击的检测方法相对来说比较容易，因为它可以直接从判断网络数据包的源地址和目标地址是否相同得出是否属于攻击行为。

反攻击的方法当然是适当地配置防火墙设备或包过滤路由器的包过滤规则。

并对这种攻击进行审计，记录事件发生的时间，源主机和目标主机的MAC地址和IP地址，从而可以有效地分析并跟踪攻击者的来源。

Smurf 攻击

这是一种由有趣的卡通人物而得名的拒绝服务攻击。

Smurf攻击利用多数路由器中具有同时向许多计算机广播请求的功能。

攻击者伪造一个合法的IP地址，然后由网络上所有的路由器广播要求向受攻击计算机地址做出回答的请求。

由于这些数据包表面上看是来自已知地址的合法请求，因此网络中的所有系统向这个地址做出回答，最终结果可导致该网络的所有主机都对此ICMP应答请求作出答复，导致网络阻塞，这也就达到了黑客们追求的目的了。

这种Smurf攻击比起前面介绍的“Ping of Death ”洪水的流量高出一至两个数量级，更容易攻击成功。

还有些新型的Smurf攻击，将源地址改为第三方的受害者（不再采用伪装的IP地址），最终导致第三方雪崩。

防御方法：

关闭外部路由器或防火墙的广播地址特性，并在防火墙上设置规则，丢弃掉ICMP协议类型数据包。

Fraggle 攻击

Fraggle 攻击只是对Smurf 攻击作了简单的修改，使用的是UDP协议应答消息，而不再是ICMP协议了（因为黑客们清楚 UDP 协议更加不易被用户全部禁止）。

同时Fraggle攻击使用了特定的端口（通常为7号端口，但也有许多使用其他端口实施 Fraggle 攻击的），攻击与Smurf 攻击基本类似，不再赘述。

防御方法：

关闭外部路由器或防火墙的广播地址特性。在防火墙上过滤掉UDP报文，或者屏蔽掉一些常被黑客们用来进Fraggle攻击的端口。

电子邮件炸弹

电子邮件炸弹是最古老的匿名攻击之一，通过设置一台计算机不断地向同一地址发送大量电子邮件来达到攻击目的，此类攻击能够耗尽邮件接受者网络的带宽资源。

防御方法：

对邮件地址进行过滤规则配置，自动删除来自同一主机的过量或重复的消息。

虚拟终端（VTY）耗尽攻击

这是一种针对网络设备的攻击，比如路由器，交换机等。

这些网络设备为了便于远程管理，一般设置了一些TELNET用户界面，即用户可以通过TELNET到该设备上，对这些设备进行管理。

一般情况下，这些设备的TELNET用户界面个数是有限制的。比如，5个或10个等。

这样，如果一个攻击者同时同一台网络设备建立了5个或10个TELNET连接。

这些设备的远程管理界面便被占尽，这样合法用户如果再对这些设备进行远程管理，则会因为TELNET连接资源被占用而失败。

ICMP洪水

正常情况下，为了对网络进行诊断，一些诊断程序，比如PING等，会发出ICMP响应请求报文（ICMP ECHO），接收计算机接收到ICMP ECHO 后，会回应一个ICMP ECHO Reply 报文。

而这个过程是需要CPU 处理的，有的情况下还可能消耗掉大量的资源。

比如处理分片的时候。这样如果攻击者向目标计算机发送大量的ICMP ECHO报文（产生ICMP洪水），则目标计算机会忙于处理这些ECHO 报文，而无法继续处理其它的网络数据报文，这也是一种拒绝服务攻击（DOS）。

WinNuke 攻击

NetBIOS 作为一种基本的网络资源访问接口，广泛的应用于文件共享，打印共享， 进程间通信（ IPC），以及不同操作系统之间的数据交换。

一般情况下，NetBIOS 是运行在 LLC2 链路协议之上的，是一种基于组播的网络访问接口。

为了在TCP/IP协议栈上实现NetBIOS ，RFC规定了一系列交互标准，以及几个常用的 TCP/UDP 端口：

139：NetBIOS 会话服务的TCP 端口；

137：NetBIOS 名字服务的UDP 端口；

136：NetBIOS 数据报服务的UDP 端口。

WINDOWS操作系统的早期版本（WIN95/98/NT ）的网络服务（文件共享等）都是建立在NetBIOS之上的。

因此，这些操作系统都开放了139端口（最新版本的WINDOWS 2000/XP/2003 等，为了兼容，也实现了NetBIOS over TCP/IP功能，开放了139端口）。

WinNuke 攻击就是利用了WINDOWS操作系统的一个漏洞，向这个139端口发送一些携带TCP带外（OOB）数据报文。

但这些攻击报文与正常携带OOB数据报文不同的是，其指针字段与数据的实际位置不符，即存在重合，这样WINDOWS操作系统在处理这些数据的时候，就会崩溃。

分片 IP 报文攻击

为了传送一个大的IP报文，IP协议栈需要根据链路接口的MTU对该IP报文进行分片，通过填充适当的IP头中的分片指示字段，接收计算机可以很容易的把这些IP 分片报文组装起来。

目标计算机在处理这些分片报文的时候，会把先到的分片报文缓存起来，然后一直等待后续的分片报文。

这个过程会消耗掉一部分内存，以及一些IP协议栈的数据结构。

如果攻击者给目标计算机只发送一片分片报文，而不发送所有的分片报文，这样攻击者计算机便会一直等待（直到一个内部计时器到时）。

如果攻击者发送了大量的分片报文，就会消耗掉目标计 算机的资源，而导致不能相应正常的IP报文，这也是一种DOS攻击。

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分段攻击。利用了重装配错误，通过将各个分段重叠来使目标系统崩溃或挂起。

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如何实现对网络攻击、计算机病毒以及木马的防范。

要想实现对网络攻击、计算机病毒以及木马的防范，应当做好以下几点：

（1）及时安装杀毒软件和防火墙，防止病毒侵犯、木马渗透、黑客入侵。

（2）经常使用杀毒软件进行病毒扫描，定期进行全盘扫描，及时处理潜在的安全威胁。

（3）使用硬件防火墙，定期查看安全日志，防止可疑线程恶意连接。

（4）可移动设备插入时进行病毒扫描，防止病毒渗透。

（5）及时升级杀毒软件和防火墙，获得最新的防护。

（6）多查看进程列表、服务列表，清理浏览器缓存，防止病毒潜伏。

（7）管理不常用用户的权限，防止病毒木马进行利用。

（8）及时修复系统漏洞，防止黑客利用漏洞攻击。

（9）管理浏览器的访问权限，尽量少访问可疑网站。

做好以上几点，就可以基本保证没有病毒入侵。

如何防范计算机网络攻击

一、计算机网络攻击的常见手法

互联网发展至今，除了它表面的繁荣外，也出现了一些不良现象，其中黑客攻击是最令广大网民头痛的事情，它是计算机网络安全的主要威胁。下面着重分析黑客进行网络攻击的几种常见手法及其防范措施。

（一）利用网络系统漏洞进行攻击

许多网络系统都存在着这样那样的漏洞，这些漏洞有可能是系统本身所有的，如WindowsNT、UNIX等都有数量不等的漏洞，也有可能是由于网管的疏忽而造成的。黑客利用这些漏洞就能完成密码探测、系统入侵等攻击。

对于系统本身的漏洞，可以安装软件补丁；另外网管也需要仔细工作，尽量避免因疏忽而使他人有机可乘。

（二）通过电子邮件进行攻击

电子邮件是互联网上运用得十分广泛的一种通讯方式。黑客可以使用一些邮件炸弹软件或CGI程序向目的邮箱发送大量内容重复、无用的垃圾邮件，从而使目的邮箱被撑爆而无法使用。当垃圾邮件的发送流量特别大时，还有可能造成邮件系统对于正常的工作反映缓慢，甚至瘫痪，这一点和后面要讲到的“拒绝服务攻击（DDoS）比较相似。

对于遭受此类攻击的邮箱，可以使用一些垃圾邮件清除软件来解决，其中常见的有SpamEater、Spamkiller等，Outlook等收信软件同样也能达到此目的。

（三）解密攻击

在互联网上，使用密码是最常见并且最重要的安全保护方法，用户时时刻刻都需要输入密码进行身份校验。而现在的密码保护手段大都认密码不认人，只要有密码，系统就会认为你是经过授权的正常用户，因此，取得密码也是黑客进行攻击的一重要手法。

取得密码也还有好几种方法，一种是对网络上的数据进行监听。因为系统在进行密码校验时，用户输入的密码需要从用户端传送到服务器端，而黑客就能在两端之间进行数据监听。

但一般系统在传送密码时都进行了加密处理，即黑客所得到的数据中不会存在明文的密码，这给黑客进行破解又提了一道难题。这种手法一般运用于局域网，一旦成功攻击者将会得到很大的操作权益。

另一种解密方法就是使用穷举法对已知用户名的密码进行暴力解密。这种解密软件对尝试所有可能字符所组成的密码，但这项工作十分地费时，不过如果用户的密码设置得比较简单，如“12345”、“ABC”等那有可能只需一眨眼的功夫就可搞定。

为了防止受到这种攻击的危害，用户在进行密码设置时一定要将其设置得复杂，也可使用多层密码，或者变换思路使用中文密码，并且不要以自己的生日和电话甚至用户名作为密码，因为一些密码破解软件可以让破解者输入与被破解用户相关的信息，如生日等，然后对这些数据构成的密码进行优先尝试。另外应该经常更换密码，这样使其被破解的可能性又下降了不少。

（四）后门软件攻击

后门软件攻击是互联网上比较多的一种攻击手法。Back Orifice2000、冰河等都是比较著名的特洛伊木马，它们可以非法地取得用户电脑的超级用户级权利，可以对其进行完全的控制，除了可以进行文件操作外，同时也可以进行对方桌面抓图、取得密码等操作。

这些后门软件分为服务器端和用户端，当黑客进行攻击时，会使用用户端程序登陆上已安装好服务器端程序的电脑，这些服务器端程序都比较小，一般会随附带于某些软件上。有可能当用户下载了一个小游戏并运行时，后门软件的服务器端就安装完成了，而且大部分后门软件的重生能力比较强，给用户进行清除造成一定的麻烦。

当在网上下载数据时，一定要在其运行之前进行病毒扫描，并使用一定的反编译软件，查看来源数据是否有其他可疑的应用程序，从而杜绝这些后门软件。

（五）拒绝服务攻击

互联网上许多大网站都遭受过此类攻击。实施拒绝服务攻击（DDoS）的难度比较小，但它的破坏性却很大。它的具体手法就是向目的服务器发送大量的数据包，几乎占取该服务器所有的网络宽带，从而使其无法对正常的服务请求进行处理，而导致网站无法进入、网站响应速度大大降低或服务器瘫痪。

现在常见的蠕虫病毒或与其同类的病毒都可以对服务器进行拒绝服务攻击的进攻。它们的繁殖能力极强，一般通过Microsoft的Outlook软件向众多邮箱发出带有病毒的邮件，而使邮件服务器无法承担如此庞大的数据处理量而瘫痪。

对于个人上网用户而言，也有可能遭到大量数据包的攻击使其无法进行正常的网络操作，所以大家在上网时一定要安装好防火墙软件，同时也可以安装一些可以隐藏IP地址的程序，怎样能大大降低受到攻击的可能性。

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二、计算机网络安全的防火墙技术

计算机网络安全是指利用网络管理控制和技术措施，保证在一个网络环境里，信息数据的保密性、完整性和可使用性受到保护。网络安全防护的根本目的，就是防止计算机网络存储、传输的信息被非法使用、破坏和篡改。防火墙技术正是实现上述目的一种常用的计算机网络安全技术。

（一）防火墙的含义

所谓“防火墙”，是指一种将内部网和公众访问网(如Internet)分开的方法，它实际上是一种隔离技术。防火墙是在两个网络通讯时执行的一种访问控制尺度，它能允许你“同意”的人和数据进入你的网络，同时将你“不同意”的人和数据拒之门外，最大限度地阻止网络中的黑客来访问你的网络，防止他们更改、拷贝、毁坏你的重要信息。

（二）防火墙的安全性分析

防火墙对网络的安全起到了一定的保护作用，但并非万无一失。通过对防火墙的基本原理和实现方式进行分析和研究，作者对防火墙的安全性有如下几点认识：

1．只有正确选用、合理配置防火墙，才能有效发挥其安全防护作用

防火墙作为网络安全的一种防护手段，有多种实现方式。建立合理的防护系统，配置有效的防火墙应遵循这样四个基本步骤：

a.风险分析；

b.需求分析；

c.确立安全政策；

d.选择准确的防护手段，并使之与安全政策保持一致。

然而，多数防火墙的设立没有或很少进行充分的风险分析和需求分析，而只是根据不很完备的安全政策选择了一种似乎能“满足”需要的防火墙，这样的防火墙能否“防火”还是个问题。

2．应正确评估防火墙的失效状态

评价防火墙性能如何，及能否起到安全防护作用，不仅要看它工作是否正常，能否阻挡或捕捉到恶意攻击和非法访问的蛛丝马迹，而且要看到一旦防火墙被攻破，它的状态如何? 按级别来分，它应有这样四种状态：

a.未受伤害能够继续正常工作；

b.关闭并重新启动，同时恢复到正常工作状态；

c.关闭并禁止所有的数据通行；

d. 关闭并允许所有的数据通行。

前两种状态比较理想，而第四种最不安全。但是许多防火墙由于没有条件进行失效状态测试和验证，无法确定其失效状态等级，因此网络必然存在安全隐患。

3.防火墙必须进行动态维护

防火墙安装和投入使用后，并非万事大吉。要想充分发挥它的安全防护作用，必须对它进行跟踪和维护，要与商家保持密切的联系，时刻注视商家的动态。因为商家一旦发现其产品存在安全漏洞，就会尽快发布补救(Patch) 产品，此时应尽快确认真伪(防止特洛伊木马等病毒)，并对防火墙软件进行更新。

4.目前很难对防火墙进行测试验证

防火墙能否起到防护作用，最根本、最有效的证明方法是对其进行测试，甚至站在“黑客”的角度采用各种手段对防火墙进行攻击。然而具体执行时难度较大，主要原因是：

a.防火墙性能测试目前还是一种很新的技术，尚无正式出版刊物，可用的工具和软件更是寥寥无几。据了解目前只有美国ISS公司提供有防火墙性能测试的工具软件。

b.防火墙测试技术尚不先进，与防火墙设计并非完全吻合，使得测试工作难以达到既定的效果。

c.选择“谁”进行公正的测试也是一个问题。

可见，防火墙的性能测试决不是一件简单的事情，但这种测试又相当必要，进而提出这样一个问题：不进行测试，何以证明防火墙安全？

5.非法攻击防火墙的基本“招数”

a. IP地址欺骗攻击。许多防火墙软件无法识别数据包到底来自哪个网络接口，因此攻击者无需表明进攻数据包的真正来源，只需伪装IP地址，取得目标的信任，使其认为来自网络内部即可。IP地址欺骗攻击正是基于这类防火墙对IP地址缺乏识别和验证的机制而得成的。

b.破坏防火墙的另一种方式是攻击与干扰相结合。也就是在攻击期间使防火墙始终处于繁忙的状态。防火墙过分的繁忙有时会导致它忘记履行安全防护的职能，处于失效状态。

c.防火墙也可能被内部攻击。因为安装了防火墙后，随意访问被严格禁止了， 这样内部人员无法在闲暇的时间通过Telnet浏览邮件或使用FTP向外发送信息，个别人会对防火墙不满进而可能攻击它、破坏它，期望回到从前的状态。这里，攻击的目标常常是防火墙或防火墙运行的操作系统，因此不仅涉及网络安全，还涉及主机安全问题。

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（三）防火墙的基本类型

实现防火墙的技术包括四大类：网络级防火墙（也叫包过滤型防火墙）、应用级网关、电路级网关和规则检查防火墙。

1.网络级防火墙

一般是基于源地址和目的地址、应用或协议以及每个IP包的端口来作出通过与否的判断。一个路由器便是一个“传统”的网络级防火墙，大多数的路由器都能通过检查这些信息来决定是否将所收到的包转发，但它不能判断出一个IP包来自何方，去向何处。

先进的网络级防火墙可以判断这一点，它可以提供内部信息以说明所通过的连接状态和一些数据流的内容，把判断的信息同规则表进行比较，在规则表中定义了各种规则来表明是否同意或拒绝包的通过。包过滤防火墙检查每一条规则直至发现包中的信息与某规则相符。

如果没有一条规则能符合，防火墙就会使用默认规则，一般情况下，默认规则就是要求防火墙丢弃该包。其次，通过定义基于TCP或UDP数据包的端口号，防火墙能够判断是否允许建立特定的连接，如Telnet、FTP连接。

下面是某一网络级防火墙的访问控制规则：

(1)允许网络123.1.0使用FTP(21口)访问主机 ；

(2)允许IP地址为 和 的用户Telnet (23口)到主机 上；

(3)允许任何地址的E-mail(25口)进入主机 ；

(4)允许任何WWW数据（80口）通过；

(5)不允许其他数据包进入。

网络级防火墙简洁、速度快、费用低，并且对用户透明，但是对网络的保护很有限，因为它只检查地址和端口，对网络更高协议层的信息无理解能力。

2.规则检查防火墙

该防火墙结合了包过滤防火墙、电路级网关和应用级网关的特点。它同包过滤防火墙一样， 规则检查防火墙能够在OSI网络层上通过IP地址和端口号，过滤进出的数据包。它也象电路级网关一样，能够检查SYN和ACK标记和序列数字是否逻辑有序。

当然它也象应用级网关一样， 可以在OSI应用层上检查数据包的内容，查看这些内容是否能符合公司网络的安全规则。规则检查防火墙虽然集成前三者的特点，但是不同于一个应用级网关的是，它并不打破客户机/服务机模式来分析应用层的数据， 它允许受信任的客户机和不受信任的主机建立直接连接。

规则检查防火墙不依靠与应用层有关的代理，而是依靠某种算法来识别进出的应用层数据，这些算法通过已知合法数据包的模式来比较进出数据包，这样从理论上就能比应用级代理在过滤数据包上更有效。

目前在市场上流行的防火墙大多属于规则检查防火墙，因为该防火墙对于用户透明，在OSI最高层上加密数据，不需要你去修改客户端的程序，也不需对每个需要在防火墙上运行的服务额外增加一个代理。

如现在最流行的防火墙之一OnTechnology软件公司生产的OnGuard和CheckPoint软件公司生产的FireWall-1防火墙都是一种规则检查防火墙。

从趋势上看，未来的防火墙将位于网络级防火墙和应用级防火墙之间，也就是说，网络级防火墙将变得更加能够识别通过的信息，而应用级防火墙在目前的功能上则向“透明”、“低级”方面发展。最终防火墙将成为一个快速注册稽查系统，可保护数据以加密方式通过，使所有组织可以放心地在节点间传送数据。

（四）防火墙的配置

防火墙配置有三种：Dual-homed方式、Screened-host方式和Screened-subnet方式。Dual-homed方式最简单。 Dual-homedGateway放置在两个网络之间，这个Dual-omedGateway又称为bastionhost。

这种结构成本低，但是它有单点失败的问题。这种结构没有增加网络安全的自我防卫能力，而它往往是受“黑客”攻击的首选目标，它自己一旦被攻破，整个网络也就暴露了。

Screened-host方式中的Screeningrouter为保护Bastionhost的安全建立了一道屏障。它将所有进入的信息先送往Bastionhost，并且只接受来自Bastionhost的数据作为出去的数据。

这种结构依赖Screeningrouter和Bastionhost，只要有一个失败，整个网络就暴露了。Screened-subnet包含两个Screeningrouter和两个Bastionhost。 在公共网络和私有网络之间构成了一个隔离网，称之为”停火区”（DMZ，即DemilitarizedZone）,Bastionhost放置在”停火区”内。这种结构安全性好，只有当两个安全单元被破坏后，网络才被暴露，但是成本也很昂贵。

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（四）防火墙的安全措施

各种防火墙的安全性能不尽相同。这里仅介绍一些一般防火墙的常用安全措施：

1.防电子欺骗术

防电子欺骗术功能是保证数据包的IP地址与网关接口相符，防止通过修改IP地址的方法进行非授权访问。还应对可疑信息进行鉴别，并向网络管理员报警。

2.网络地址转移

地址转移是对Internet隐藏内部地址，防止内部地址公开。这一功能可以克服IP寻址方式的诸多限制，完善内部寻址模式。把未注册IP地址映射成合法地址，就可以对Internet进行访问。

3.开放式结构设计

开放式结构设计使得防火墙与相关应用程序和外部用户数据库的连接相当容易，典型的应用程序连接如财务软件包、病毒扫描、登录分析等。

4.路由器安全管理程序

它为Bay和Cisco的路由器提供集中管理和访问列表控制。

（六）传统防火墙的五大不足

1．无法检测加密的Web流量

如果你正在部署一个光键的门户网站，希望所有的网络层和应用层的漏洞都被屏蔽在应用程序之外。这个需求，对于传统的网络防火墙而言，是个大问题。

由于网络防火墙对于加密的SSL流中的数据是不可见的，防火墙无法迅速截获SSL数据流并对其解密，因此无法阻止应用程序的攻击，甚至有些网络防火墙，根本就不提供数据解密的功能。

2、普通应用程序加密后，也能轻易躲过防火墙的检测

网络防火墙无法看到的，不仅仅是SSL加密的数据。对于应用程序加密的数据，同样也不可见。在如今大多数网络防火墙中，依赖的是静态的特征库，与入侵监测系统（IDS，Intrusion Detect System）的原理类似。只有当应用层攻击行为的特征与防火墙中的数据库中已有的特征完全匹配时，防火墙才能识别和截获攻击数据。

但如今，采用常见的编码技术，就能够地将恶意代码和其他攻击命令隐藏起来，转换成某种形式，既能欺骗前端的网络安全系统，又能够在后台服务器中执行。这种加密后的攻击代码，只要与防火墙规则库中的规则不一样，就能够躲过网络防火墙，成功避开特征匹配。

3、对于Web应用程序，防范能力不足

网络防火墙于1990年发明，而商用的Web服务器，则在一年以后才面世。基于状态检测的防火墙，其设计原理，是基于网络层TCP和IP地址，来设置与加强状态访问控制列表（ACLs，Access Control Lists）。在这一方面，网络防火墙表现确实十分出色。

近年来，实际应用过程中，HTTP是主要的传输协议。主流的平台供应商和大的应用程序供应商，均已转移到基于Web的体系结构，安全防护的目标，不再只是重要的业务数据。网络防火墙的防护范围，发生了变化。

对于常规的企业局域网的防范，通用的网络防火墙仍占有很高的市场份额，继续发挥重要作用，但对于新近出现的上层协议，如XML和SOAP等应用的防范，网络防火墙就显得有些力不从心。

由于体系结构的原因，即使是最先进的网络防火墙，在防范Web应用程序时，由于无法全面控制网络、应用程序和数据流，也无法截获应用层的攻击。由于对于整体的应用数据流，缺乏完整的、基于会话（Session）级别的监控能力，因此很难预防新的未知的攻击。

4、应用防护特性，只适用于简单情况

目前的数据中心服务器，时常会发生变动，比如：

★ 定期需要部署新的应用程序；

★ 经常需要增加或更新软件模块；

★ QA们经常会发现代码中的bug，已部署的系统需要定期打补丁。

在这样动态复杂的环境中，安全专家们需要采用灵活的、粗粒度的方法，实施有效的防护策略。

虽然一些先进的网络防火墙供应商，提出了应用防护的特性，但只适用于简单的环境中。细看就会发现，对于实际的企业应用来说，这些特征存在着局限性。在多数情况下，弹性概念（proof-of-concept）的特征无法应用于现实生活中的数据中心上。

比如，有些防火墙供应商，曾经声称能够阻止缓存溢出：当黑客在浏览器的URL中输入太长数据，试图使后台服务崩溃或使试图非法访问的时候，网络防火墙能够检测并制止这种情况。

细看就会发现，这些供应商采用对80端口数据流中，针对URL长度进行控制的方法，来实现这个功能的。

如果使用这个规则，将对所有的应用程序生效。如果一个程序或者是一个简单的Web网页，确实需要涉及到很长的URL时，就要屏蔽该规则。

网络防火墙的体系结构，决定了网络防火墙是针对网络端口和网络层进行操作的，因此很难对应用层进行防护，除非是一些很简单的应用程序。

5、无法扩展带深度检测功能

基于状态检测的网络防火墙，如果希望只扩展深度检测（deep inspection）功能，而没有相应增加网络性能，这是不行的。

真正的针对所有网络和应用程序流量的深度检测功能，需要空前的处理能力，来完成大量的计算任务，包括以下几个方面：

★ SSL加密/解密功能；

★ 完全的双向有效负载检测；

★ 确保所有合法流量的正常化；

★ 广泛的协议性能；

这些任务，在基于标准PC硬件上，是无法高效运行的，虽然一些网络防火墙供应商采用的是基于ASIC的平台，但进一步研究，就能发现：旧的基于网络的ASIC平台对于新的深度检测功能是无法支持的。

三、结束语

由于互联网络的开放性和通信协议的安全缺陷，以及在网络环境中数据信息存储和对其访问与处理的分布性特点，网上传输的数据信息很容易泄露和被破坏，网络受到的安全攻击非常严重，因此建立有效的网。

标签：网络攻击防护软件的实现