防火墙计算机安全中论文

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1防火墙的功能和工作原理

从逻辑上讲，防火墙是分离器、限制器和分析器。防火墙就是位于内部网或WEB站点与因特网之间的一个路由器或一台计算机。所有进入或流出内部网络的数据包，都要经由防火墙。而所有经由防火墙的数据都必须经过防火墙设置中的安全策略和安全计划的确认和授权才可通过，未经授权的数据包将被丢弃。防火墙使用这一工作原理，将可有效防范黑客、木马程序及网络病毒对网络安全带来的危害，尽最大可能保护内部网络的信息安全。防火墙按照不同的工作机制又可分为三类：包过滤技术、堡垒主机、服务。现简要叙述这三类技术的工作原理。

1）包过滤技术

在网络中传输的信息主要是以数据包的形式发送，数据包又分为包头和数据两个部分，数据包的包头中，包含了数据包的源IP地址和目标IP地址。数据包正是根据这样的信息，被在网络中的不同路由器根据路由表进行转发，从源地址发送往目标地址的。在包过滤路由器中，由管理员设置安全规则，并根据安全规则对将转发的数据包进行检查，当发现不符合安全规则的数据包时，数据包将被丢弃。由于包过滤只检查数据包的包头中信息来决定是否对数据包进行转发或丢弃，所以原理相对简单和有效，易于扩展。但它也有一些缺点和局限性。在系统中配置包过滤规则较为困难，管理员很难在包过滤规则中考虑全面，而且对于安全规则的测试也较为麻烦。由于不支持应用层面的安全过滤，有些安全规则是难于用包过滤系统来实施也难以实现。所以实际应用中，包过滤安全往往要与其它防火墙技术结合使用。

2）服务

运行在防火墙主机上的一些特定的应用程序或者服务程序。防火墙主机是由一台安装有服务协议的双重宿主主机构成，主机可连接内部网络和外部网络。所谓就是一个提供替代连接并且充当服务的网关。也被称为应用网关。外部网络对内部网络的访问请求，通过服务器的安全规则的检测，对于合法的连接请求，服务主机以自身的身份与内部网络相联，并转发数据，内部网络的连接请求，也是通过服务主机与外部网络相联的。服务主机是在应用层提供服务，在管理员控制下，允许或拒绝特定的应用程序或特定服务，所以在服务主机中，可对转发和拒绝的数据流实施监控、记录、过滤、报告。由于服务机制中，对数据包进行转发，对外部的访问可屏蔽内部网络的IP地址，服务应用层也是制定更为严格的安全策略。

3）保垒主机

人们把处于防火墙关键部位，运行应用级网关软件的计算机系统称为堡垒主机。保垒主机在防火墙的建立过程中起着至关重要的作用。堡垒主机是一种被强化的可以防御进攻的计算机，作为进入内部网络的一个检查点，以达到把整个网络的安全问题集中到某个主机上解决。堡垒主机是网络中最容易受到侵害的主机，所以堡垒订机也必须是自身保护最完善的主机。由于堡垒主机是最易受到攻击，所以在堡垒主机中设置服务必须最少，堡垒主机中的服务软件也尽可能低的权限。建立堡垒主机的目的是阻止入侵者到达内部网络。堡垒主机目前一般有3种类型：无路由双宿主主机、牺牲主机和内部堡垒主机。无路由双宿主主机，有多个网络接口，但接口之间无路由的连接。牺牲主机是一种没有任何需要保护信息的主机，入侵者可随意登录，但又不能与任何主机相联。

2防火墙对于网络安全的不足之处

虽然，现有的防火墙技术对经由防火墙数据流进行了过滤，一定程度上保护了内部网络的主机的安全，但不足之处也非常明显。包过滤防火墙，在过滤数据包时对用户完全透明，只根据数据包中的IP信息将数据包进行转发或丢弃，效率高。但只作用于数据链层，无法防御具有地址欺骗的网络攻击方式，对于应用程序中的安全保护作用有限。服务类防火墙，将内部与外部隔离，内部与外网的信息经由防火墙进行转换，对外网屏蔽内部的结构，以达到保护内部的目的。服务于应用层，可制定转为严格的保护策略，但工作的速度对于路由器工作速度慢，且过程对于用户是隐蔽的，不同的服务，使用不同的服务器，所以服务防火墙工作效率较低。传统的防火墙也有明显不足之处：

1）对于不经由防火墙网络攻击不能防范。

2）不能防范受病毒感染的文件、软件和文档的传输。

3）不能防范内部网络的攻击。

4）防火墙的工作方式是被动的，无法根据网络攻击作出适应调整。

5）对于具有欺骗性的网络攻击，缺少应对手段。

3防火墙的新技术及安全防护策略

近年来，针对传统防火墙的不足，对防火墙技术进行改进及安全防护策略。

1）在设计防火墙安全策略时，禁止不经由防火墙的访问，确保内部网络与外部所有信息流都经过防火墙。

2）与防病毒软件相结合的防火墙技术，在应用网关的防火墙中，与第三方杀病软件相结合，对经由防火墙的数据进行检测，将病毒防御在防火墙之外。

3）智能防火墙技术，针对传统防火墙被动防御的缺点，新型智能防火墙内外路由器、智能认证服务器、智能主机和堡垒主机组合构成，实现过滤规则自动产生和自动配置，对新发现的安全威胁进行自主防御。

4）分布式防火墙，分布式防火墙由安全策略管理服务器和客户端防火墙构成。安全策略服务器负责安全策略、用户、日志、审计等管理。客户端防火墙负责对安全策略的实施。分布式防火墙可防御各种类型的被动攻击与主动攻击。

5）集中防火墙，集中防火墙是在入侵检测技术的支持下，建立一个网络入侵检测系统和防火墙集成模型。入侵检测系统可有效弥补防火墙无法识别网络攻击的缺陷。入侵检测系统将有效识别网络攻击并动态调整防火墙的安全规则，使防火墙具有一定的智能化。

4结束语

在网络安全越来越受到重视的今天，防火墙在抵御网络攻击、保护网络的信息安全起到重要作用。随着网络技术的进步，网络攻击呈现手段越来越多样化，攻击形式也更加复杂。为更好的防御网络攻击，在网络环境中配置防火墙，并正确使用防火墙安全策略和新技术原理防火墙，是可能在一定程度上有效的保护网络安全的。

作者：徐振宇 单位：太原理工大学计算机科学与技术学院 山西工程技术学院