防火墙技术的现状与展望(毕业论文)

第一篇：防火墙技术的现状与展望(毕业论文)

通信与信息系统管理专业高等教育自学考试毕业论文

防火墙技术的现状与展望

摘要：随着计算机的飞速发展以及网络技术的普遍应用，随着信息时代的来临，信息作为一种重要的资源正得到了人们的重视与应用。因特网是一个发展非常活跃的领域，可能会受到黑客的非法攻击，所以在任何情况下，对于各种事故，无意或有意的破坏，保护数据及其传送、处理都是非常必要的。比如，计划如何保护你的局域网免受因特网攻击带来的危害时，首先要考虑的是防火墙。防火墙的核心思想是在不安全的网际网环境中构造一个相对安全的子网环境。文介绍了防火墙技术的基本概念、原理、应用现状和发展趋势。

关键词：防火墙；网络安全

Abstract: along with the universal application of the rapid development of computer and network technology, with the advent of the information age, information as an important resource is paid attention to and used by people.The Internet is a development of very active domain, may be illegally attacked by hackers, so in any case, for a variety of accident, accidental or intentional damage, protection of data and transfer, processing is very necessary.For example, plans to protect your network from the hazards brought by Internet attack, firewall is the first consideration.The core idea of firewall is the relative safety of the structure of a network environment in the insecure Internet environment.This paper introduces the basic concept of firewall technology, principle, application status and development trend.Keywords: firewall;network security

通信与信息系统管理专业高等教育自学考试毕业论文

目录

一、背景和意义........................................................................................................................3

二、防火墙概述........................................................................................................................3

（一）防火墙的概念........................................................................................................3

（二）防火墙的功能及原理............................................................................................3

（三）防火墙的分类与技术............................................................................................4

（一）防火墙现状概说....................................................................................................6

（二）包过滤防火墙和代理............................................................................................7

（三）状态检测技术........................................................................................................7

（四）高保障防火墙........................................................................................................7

（一）高速........................................................................................................................8

（二）多功能化................................................................................................................8

（三）安全........................................................................................................................9

通信与信息系统管理专业高等教育自学考试毕业论文

一、背景和意义

防火墙的英文名为“FireWall”，它是目前一种最重要的网络防护设备。从专业角度讲，防火墙是位于两个(或多个)网络间，实施网络之间访问控制的一组组件集合。防火墙的本义是指古代构筑和使用木制结构房屋的时候，为防止火灾的发生和蔓延，人们将坚固的石块堆砌在房屋周围作为屏障，这种防护构筑物就被称之为“防火墙”。其实与防火墙一起起作用的就是“门”。如果没有门，各房间的人如何沟通呢，这些房间的人又如何进去呢？当火灾发生时，这些人又如何逃离现场呢？这个门就相当于我们这里所讲的防火墙的“安全策略”，所以在此我们所说的防火墙实际并不是一堵实心墙，而是带有一些小孔的墙。这些小孔就是用来留给那些允许进行的通信，在这些小孔中安装了过滤机制，也就是上面所介绍的“单向导通性”。

我们通常所说的网络防火墙是借鉴了古代真正用于防火的防火墙的喻义，它指的是隔离在本地网络与外界网络之间的一道防御系统。防火可以使企业内部局域网（LAN）网络与Internet之间或者与其他外部网络互相隔离、限制网络互访用来保护内部网络。

信息安全是国家发展所面临的一个重要问题。对于这个问题，我们还没有从系统的规划上去考虑它，从技术上、产业上、政策上来发展它。政府不仅应该看见信息安全的发展是我国高科技产业的一部分，而且应该看到，发展安全产业的政策是信息安全保障系统的一个重要组成部分，甚至应该看到它对我国未来电子化、信息化的发展将起到非常重要的作用。

二、防火墙概述

（一）防火墙的概念

防火墙是指设臵在不同网络（如可信任的企业内部网和不可信的公共网）或网络安全域之间的一系列部件的组合。它可通过监测、限制、更改跨越防火墙的数据流，尽可能地对外部屏蔽网络内部的信息、结构和运行状况，以此来实现网络的安全保护。在逻辑上，防火墙是一个分离器，一个限制器，也是一个分析器，有效地监控了内部网和Internet之间的任何活动，保证了内部网络的安全。

（二）防火墙的功能及原理

防火墙功能：防火墙对流经它的网络通信进行扫描，这样能够过滤掉一些攻击，以免其在目标计算机上被执行。防火墙还可以关闭不使用的端口。而且它还能禁止特定端

通信与信息系统管理专业高等教育自学考试毕业论文

口的流出通信，封锁特洛伊木马。最后，它可以禁止来自特殊站点的访问，从而防止来自不明入侵者的所有通信。

防火墙的工作原理：随着网络规模的扩大和开放性的增强，网络上的很多敏感信息和保密数据将受到很多主动和被动的人为攻击。一种解决办法是为需要保护的网络上的每个工作站和服务器装备上强大的安全特征(例如入侵检测)，但这几乎是一种不切合实际的方法，因为对具有几百个甚至上千个节点的网络，它们可能运行着不同的操作系统，当发现了安全缺陷时，每个可能被影响的节点都必须加以改进以修复这个缺陷。另一种选择就是防火墙(Firewall)，防火墙是用来在安全私有网络(可信任网络)和外部不可信任网络之间安全连接的一个设备或一组设备，作为私有网络和外部网络之间连接的单点存在。防火墙是设臵在可信任的内部网络和不可信任的外部网络之间的一道屏障，它可以实施比较广泛的安全策略来控制信息流，防止不可预料的潜在的入侵破坏.DMZ外网和内部局域网的防火墙系统。

（三）防火墙的分类与技术

1．从软、硬件形式上分

如果从防火墙的软、硬件形式来分的话，防火墙可以分为软件防火墙和硬件防火墙以及芯片级防火墙。

2．从防火墙技术分

防火墙技术虽然出现了许多，但总体来讲可分为“包过滤型”和“应用代理型”两大类。

（1）包过滤（Packet filtering）型

包过滤方式是一种通用、廉价和有效的安全手段。在整个防火墙技术的发展过程中，包过滤技术出现了两种不同版本，称为“第一代静态包过滤”和“第二代动态包过滤”。

包过滤方式的优点是不用改动客户机和主机上的应用程序，因为它工作在网络层和传输层，与应用层无关。但其弱点也是明显的：过滤判别的依据只是网络层和传输层的有限信息，因而各种安全要求不可能充分满足；在许多过滤器中，过滤规则的数目是有限制的，且随着规则数目的增加，性能会受到很大地影响；由于缺少上下文关联信息，不能有效地过滤如UDP、RPC（远程过程调用）一类的协议；另外，大多数过滤器中缺少审计和报警机制，它只能依据包头信息，而不能对用户身份进行验证，很容易受到“地址欺骗型”攻击。对安全管理人员素质要求高，建立安全规则时，必须对协议本身及其在不同应用程序中的作用有较深入的理解。因此，过滤器通常是和应用网关配合使用，共同组成防火墙系统。

（2）应用代理（Application Proxy）型

应用代理型防火墙是工作在OSI的最高层，即应用层。其特点是完全“阻隔”了网

通信与信息系统管理专业高等教育自学考试毕业论文

络通信流，通过对每种应用服务编制专门的代理程序，实现监视和控制应用层通信流的作用。在代理型防火墙技术的发展过程中，它也经历了两个不同的版本：第一代应用网关型代理防火和第二代自适应代理防火墙。

代理类型防火墙的最突出的优点就是安全。由于它工作于最高层，所以它可以对网络中任何一层数据通信进行筛选保护，而不是像包过滤那样，只是对网络层的数据进行过滤。转贴于代理防火墙的最大缺点是速度相对比较慢，当用户对内外部网络网关的吞吐量要求比较高时，代理防火墙就会成为内外部网络之间的瓶颈。那因为防火墙需要为不同的网络服务建立专门的代理服务，在自己的代理程序为内、外部网络用户建立连接时需要时间，所以给系统性能带来了一些负面影响，但通常不会很明显。

（3）网络地址转化—NAT 网络地址转换是一种用于把IP地址转换成临时的、外部的、注册的IP地址标准。它允许具有私有IP地址的内部网络访问因特网。它还意味着用户不需要为其网络中每一台机器取得注册的IP地址。在内部网络通过安全网卡访问外部网络时，将产生一个映射记录。系统将外出的源地址和源端口映射为一个伪装的地址和端口，让这个伪装的地址和端口通过非安全网卡与外部网络连接，这样对外就隐藏了真实的内部网络地址。在外部网络通过非安全网卡访问内部网络时，它并不知道内部网络的连接情况，而只是通过一个开放的IP地址和端口来请求访问。OLM防火墙根据预先定义好的映射规则来判断这个访问是否安全。当符合规则时，防火墙认为访问是安全的，可以接受访问请求，也可以将连接请求映射到不同的内部计算机中。当不符合规则时，防火墙认为该访问是不安全的，不能被接受，防火墙将屏蔽外部的连接请求。网络地址转换的过程对于用户来说是透明的，不需要用户进行设臵，用户只要进行常规操作即可。

（4）监测型

监测型防火墙是新一代产品，这一技术实际已经超越了最初的防火墙定义。监测型防火墙能够对各层的数据进行主动的、实时的监测，在对这些数据加以分析的基础上，监测型防火墙能够有效地判断出各层中的非法侵入。同时，这种监测型防火墙产品一般还带有分布式探测器，这些探测器安臵在各种应用服务器和其他网络的节点之中，不仅能够检测来自网络外部的攻击，同时对来自内部的恶意破坏也有极强的防范作用。据权威机构统计，在针对网络系统的攻击中，有相当比例的攻击来自网络内部。因此，监测型防火墙不仅超越了传统防火墙的定义，而且在安全性上也超越了前两代产品，虽然监测型防火墙安全性上已超越了包过滤型和代理服务器型防火墙，但由于监测型防火墙技术的实现成本较高，也不易管理，所以目前在实用中的防火墙产品仍然以第二代代理型产品为主，但在某些方面也已经开始使用监测型防火墙。基于对系统成本与安全技术成本的综合考虑，用户可以选择性地使用某些监测型技术。这样既能够保证网络系统的安全性需求，同时也能有效地控制安全系统的总拥有成本。

通信与信息系统管理专业高等教育自学考试毕业论文

3.从防火墙结构分

从防火墙结构上分，防火墙主要有：单一主机防火墙、路由器集成式防火墙和分布式防火墙三种。

4.按防火墙的应用部署位臵分

按防火墙的应用部署位臵分，可以分为边界防火墙、个人防火墙和混合防火墙三大类。

5.按防火墙性能分

按防火墙的性能来分可以分为百兆级防火墙和千兆级防火墙两类。

三、防火墙的应用现状

（一）防火墙现状概说

附图是一个防火墙典型应用的示意图。

防火墙的功能主要包含以下几个方面：访问控制，如应用ACL进行访问控制；攻击防范，如防止SYN FLOOD等；NAT；VPN；路由；认证和加密;日志记录;支持网管等。此外为了保证可靠性，支持双机或多机热备份；为了满足日益增多的语音、视频等需求，对QoS特性的支持和对H.323、SIP 等多种应用协议的支持也必不可少。

为了满足多样化的组网需求，方便用户组网，同时也降低用户对其他专用设备的需求，减少用户建网成本，防火墙上也常常把其他网络技术结合进来，例如支持DHCP SERVER、DHCP RELAY；支持动态路由，如RIP、OSPF等；支持拨号、PPPoE等特性；支持广域网口； 支持透明模式(桥模式);支持内容过滤(如URL过滤)、防病毒和IDS等功能。防火墙与其他安全设备或安全模块之间进行互动，已经成为新一代防火墙的发展趋势。

但是，目前防火墙应用中的问题也不少。如目前许多防火墙对内容过滤，防病毒和

通信与信息系统管理专业高等教育自学考试毕业论文

IDS等的支持，实际的应用效果并不好。因为在这些功能支持的情况下，过滤会涉及到应用层包分析，对CPU的消耗很大。这些功能的启动，会导致性能急剧下降，本来100M的处理能力，可能会下降到几兆，导致网络严重阻塞甚至瘫痪，失去了防火墙存在的意义。

（二）包过滤防火墙和代理

防火墙的发展，经历了从早期的简单包过滤，到今天广泛应用的状态包过滤技术和应用代理。其中状态包过滤技术因为其安全性较好，速度快，得到最广泛的应用。应用代理虽然安全性更好，但它需要针对每一种协议开发特定的代理协议，对应用的支持不够好。从国外公开的防火墙测试报告来看，代理防火墙性能表现比较差，因此在网络带宽迅猛发展的情况下，已经不能完全满足需要。

此外，有的防火墙支持SOCK代理，这种代理屏蔽了协议本身，只要客户端支持SOCK代理，该应用在防火墙上就可以穿越。这种代理对于部分不公开的协议，如QQ的语音和视频协议，采用其他技术，在NAT情况下很难实现对该协议的支持，但QQ软件本身支持SOCK代理，如果防火墙支持SOCK代理协议，就可以实现对防火墙的穿越。但对于防火墙而言，不参与协议解码，也意味着防火墙对该协议失去了监测能力。

（三）状态检测技术

状态检测技术最早是CheckPoint提出的，也就是要监视每个连接发起到结束的全过程。对于部分协议，如FTP、H.323 等协议，是有状态的协议，防火墙必须对这些协议进行分析，以便知道什么时候，从哪个方向允许特定的连接进入和关闭。例如FTP，除了开始要建立命令通道外，还要动态协商数据通道。

（四）高保障防火墙

防火墙因为软件复杂，实现的功能较多，必须有操作系统支持，操作系统的安全是防火墙安全的基石。1998年，在中国一家机构和美国计算机学会ACM共同举办的国际会议上，我首次提出了高保障防火墙的概念，其核心是防火墙与安全操作系统无缝集成，在防火墙上实现类似B级操作系统的机制，如标记、MAC、强实体认证等。入关具有入关证，出关具有出关证。建立了防止内部敏感信息泄漏的机制，达到既防外又防内的目标，又实现了传统防火墙的全部功能。不久前，安胜防火墙应运而生，通过了国家权威机构的测评认证，是我国第一个研制成功的高保障防火墙，目前已经在我国31个省市广泛应用。

四、防火墙的发展趋势

通信与信息系统管理专业高等教育自学考试毕业论文

可以预见，未来防火墙的发展趋势是朝高速、多功能化、更安全的方向发展。

（一）高速

从国内外历次测试的结果都可以看出，目前防火墙一个很大的局限性是速度不够，真正达到线速的防火墙少之又少。防范DoS(拒绝服务)是防火墙一个很重要的任务，防火墙往往用在网络出口，如造成网络堵塞，再安全的防火墙也无法应用。

应用ASIC、FPGA和网络处理器是实现高速防火墙的主要方法，但尤以采用网络处理器最优，因为网络处理器采用微码编程，可以根据需要随时升级，甚至可以支持IPv6，而采用其他方法就不那么灵活。

实现高速防火墙，算法也是一个关键，因为网络处理器中集成了很多硬件协处理单元，因此比较容易实现高速。对于采用纯CPU的防火墙，就必须有算法支撑，例如ACL算法。目前有的应用环境，动辄应用数百乃至数万条规则，没有算法支撑，对于状态防火墙，建立会话的速度会十分缓慢。

上面提到，为什么防火墙不适宜于集成内容过滤、防病毒和IDS功能(传输层以下的IDS除外，这些检测对CPU消耗小)呢？说到底还是因为受现有技术的限制。目前，还没有有效的对应用层进行高速检测的方法，也没有哪款芯片能做到这一点。因此，对于IDS，目前最常用的方式还是把网络上的流量镜像到IDS设备中处理，这样可以避免流量较大时造成网络堵塞。此外，应用层漏洞很多，攻击特征库需要频繁升级，对于处在网络出口关键位臵的防火墙，如此频繁地升级也是不现实的。

这里还要提到日志问题，根据国家有关标准和要求，防火墙日志要求记录的内容相当多。网络流量越来越大，如此庞大的日志对日志服务器提出了很高的要求。目前，业界应用较多的是SYSLOG日志，采用的是文本方式，每一个字符都需要一个字节，存储量很大，对防火墙的带宽也是一个很大的消耗。二进制日志可以大大减小数据传送量，也方便数据库的存储、加密和事后分析。可以说，支持二进制格式和日志数据库，是未来防火墙日志和日志服务器软件的一个基本要求。

（二）多功能化

多功能也是防火墙的发展方向之一，鉴于目前路由器和防火墙价格都比较高，组网环境也越来越复杂，一般用户总希望防火墙可以支持更多的功能，满足组网和节省投资的需要。例如，防火墙支持广域网口，并不影响安全性，但在某些情况下却可以为用户节省一台路由器;支持部分路由器协议，如路由、拨号等，可以更好地满足组网需要；支持IPSec VPN，可以利用因特网组建安全的专用通道，既安全又节省了专线投资。据IDC统计，国外90%的加密VPN都是通过防火墙实现的。

通信与信息系统管理专业高等教育自学考试毕业论文

（三）安全

未来防火墙的操作系统会更安全。随着算法和芯片技术的发展，防火墙会更多地参与应用层分析，为应用提供更安全的保障。“魔高一尺，道高一丈”，在信息安全的发展与对抗过程中，防火墙的技术一定会不断更新，日新月异，在信息安全的防御体系中，起到堡垒的作用。未来防火墙的操作系统会更安全。随着算法和芯片技术的发展，防火墙会更多地参与应用层分析，为应用提供更安全的保障。

结束语

近年来，计算机网络获得了飞速的发展。它不知不觉的占据了我们生活的大半部分，成为我们社会结构的一个基本组成部分。从Internet的诞生之日起，就不可避免的面临着网络信息安全的问题。而随着Internet的迅速发展，计算机网络对安全的要求也日益增高。越来越多的网站因为安全性问题而瘫痪，公司的机密信息不断被窃取，政府机构和组织不断遭受着安全问题的威胁等等。

计算机的安全问题正面临着前所未有的挑战。在这场网络安全的攻击和反攻击的信息战中，永远没有终点。黑客的攻击手段不断翻新，决定了信息安全技术也必须进 行革新，防火墙是防范黑客攻击的常用手段，但这样的技术必须与当今最前沿的其他安全技术结合在一起，才能更有效地防范各种新的攻击手段。

在本次学习中，因为时间紧，加之本身对这方面的知识的掌握有限，论文必定有考虑不周的地方，恳请老师批评指正。

参考文献

[1] 谢希仁.计算机网络（第5版）[M].北京：电子工业出版社，2009 170-231 [2] 吴秀梅，毕烨，王见，傅嘉伟编著.防火墙技术及应用教程.北京：清华大学出版社

[3] 张红旗，王鲁 等编著.信息安全技术.高等教育出版社，2010

235-254 [4] 张华贵，王海燕.计算机网络在安全分析与对策[J].电脑知识与技术，2005.7 46-52 [5] 黄思育.浅议防火墙.达县师范高等专科学校学报（自然科学版）[J].2005

第二篇：计算机防火墙技术毕业论文

本文由yin528855贡献

doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。

计算机防火墙技术论文

毕 业 论 文

计算机防火墙技术

姓 学

名： 号：

指导老师： 系 专 班 名： 业： 级：

二零一零年十一月十五日 1 计算机防火墙技术论文

摘要

因特网的迅猛发展给人们的生活带来了极大的方便，但同时因特网也面临 着空前的威胁。因此，如何使用有效可行的方法使网络危险降到人们可接受的范 围之内越来越受到人们的关注。而如何实施防范策略，首先取决于当前系统的安 全性。所以对网络安全的各独立元素——防火墙、漏洞扫描、入侵检测和反病毒 等进行风险评估是很有必要的。防火墙技术作为时下比较成熟的一种网络安全技术，其安全性直接关系到用 户的切身利益。针对网络安全独立元素——防火墙技术，通过对防火墙日志文件 的分析，设计相应的数学模型和软件雏形，采用打分制的方法，判断系统的安全 等级，实现对目标网络的网络安全风险评估，为提高系统的安全性提供科学依据。对网络安全的威胁主要表现在：非授权访问，冒充合法用户，破坏数据完整性，干扰系统正常运行，利用网络传播病毒，线路窃听等方面。这以要求我们与 Internet 互连所带来的安全性问题予以足够重视。计算机网络技术的飞速发展 使网络安全问题日益突出,而防火墙是应用最广泛的安全产品。本文阐述了网络 防火墙的工作原理并对传统防火墙的利弊进行了对比分析,最后结合计算机科学 其它领域的相关新技术,提出了新的防火墙技术,并展望了其发展前景。

关键词： 关键词 ：包过滤 智能防火墙

应用层网关

分布式防火墙

监测型防火墙 嵌入式防火墙

网络安全，防火墙，防范策略，发展趋势 2 计算机防火墙技术论文

摘要„„ 1 第一章 引言 „„ 4 1.1 研究背景„„ 4 1.2 研究目的„„ 4 1.3 论文结构„„ 5 第二章 网络安全 „„ 6 2.1 网络安全问题„„ 6 2.1.1 网络安全面临的主要威胁 „„ 6 2.1.2 影响网络安全的因素 „„ 6 2.2 网络安全措施„„ 7 2.2.1 完善计算机安全立法 „„ 7 2.2.2 网络安全的关键技术 „„ 7 2.3 制定合理的网络管理措施„„ 8 第三章 防火墙概述 „„ 9 3.1 防火墙的概念„„ 9 3.1.1 传统防火墙介绍 „„ 9 3.1.2 智能防火墙简介 „„ 10 3.2 防火墙的功能„„ 11 3.2.1 防火墙的主要功能 „„ 11 3.2.2 入侵检测功能 „„ 11 3.2.3 虚拟专网功能 „„ 12 3.2.4 其他功能 „„ 12 3.3 防火墙的原理及分类„„ 13 3.3.1 包过滤防火墙 „„ 13 3.3.2 应用级代理防火墙 „„ 13 3.3.3 代理服务型防火墙 „„ 14 3.3.4 复合型防火墙 „„ 14 3.4 防火墙包过滤技术„„ 14 3.4.1 数据表结构 „„ 15 3.4.2 传统包过滤技术 „„ 16 3.4.3 动态包过滤 „„ 17 3.4.4 深度包检测 „„ 17 3.4.5 流过滤技术 „„ 18 第四章 防火墙的配置 „„ 20 4.1 硬件连接与实施„„ 20 4.2 防火墙的特色配置„„ 20 4.3 软件的配置与实施„„ 21 第五章 防火墙发展趋势 „„ 23 5.1 防火墙包过滤技术发展趋势„„ 23 5.2 防火墙的体系结构发展趋势„„ 24 5.3 防火墙的系统管理发展趋势„„ 24 结论„„ 25 参考文献„„ 26 致谢„„ 27 3 计算机防火墙技术论文

第一章

1.1 研究背景

引言

随着互联网的普及和发展，尤其是 Internet 的广泛使用，使计算机应用更 加广泛与深入。同时，我们不得不注意到，网络虽然功能强大，也有其脆弱易受 到攻击的一面。据美国 FBI 统计，美国每年因网络安全问题所造成的经济损失高 达 75 亿美元，而全求平均每 20 秒钟就发生一起 Internet 计算机侵入事件[1]。在我国，每年因黑客入侵、计算机病毒的破坏也造成了巨大的经济损失。人们在 利用网络的优越性的同时，对网络安全问题也决不能忽视。如何建立比较安全的 网络体系，值得我们关注研究。

1.2 研究目的

为了解决互联网时代个人网络安全的问题，近年来新兴了防火墙技术[2]。防火墙具有很强的实用性和针对性，它为个人上网用户提供了完整的网络安全解 决方案，可以有效地控制个人电脑用户信息在互联网上的收发。用户可以根据自 己的需要，通过设定一些参数，从而达到控制本机与互联网之间的信息交流阻止 恶性信息对本机的攻击，比如 ICMPnood 攻击、聊天室炸弹、木马信息破译并修 改邮件密码等等。而且防火墙能够实时记录其它系统试图对本机系统的访问，使 计算机在连接到互联网的时候避免受到网络攻击和资料泄漏的安全威胁。防火墙 可以保护人们在网上浏览时免受黑客的攻击，实时防范网络黑客的侵袭，还可以 根据自己的需要创建防火墙规则，控制互联网到 PC 以及 PC 到互联网的所有连接，并屏蔽入侵企图。防火可以有效地阻截各种恶意攻击、保护信息的安全;信息泄 漏拦截保证安全地浏览网页、遏制邮件病毒的蔓延;邮件内容检测可以实时监视 邮件系统，阻挡一切针对硬盘的恶意活动。个人防火墙就是在单机 Windows 系统上，采取一些安全防护措施，使得本机 的息得到一定的保护。个人防火墙是面向单机操作系统的一种小型安全防护软 件，按一定的规则对 TCP，UDP，ICMP 和 IGMP 等报文进行过滤，对网络的信息流 和系统进程进行监控，防止一些恶意的攻击。目前市场上大多数的防火墙产品仅 仅是网关的，虽然它们的功能相当强大，但由于它们基于下述的假设:内部网是 安全可靠的，所有的威胁都来自网外。因此，他们防外不防内，难以实现对企业 内部局域网内主之间的安全通信，也不能很好的解决每一个拨号上网用户所在主 机的安全问题，而多数个人上网之时，并没有置身于得到防护的安全网络内部。个人上网用户多使用 Windows 操作系统，而 Windows 操作系统，特别是

计算机防火墙技术论文

WindowsXP 系统，本身的安全性就不高。各种 Windows 漏洞不断被公布，对主机 的攻击也越来越多。一般都是利用操作系统设计的安全漏洞和通信协议的安全漏 洞来实现攻击。如假冒 IP 包对通信双方进行欺骗:对主机大量发送正数据包[3] 进行轰炸攻击，使之际崩溃;以及蓝屏攻击等。因此，为了保护主机的安全通信，研制有效的个人防火墙技术很有必要。所谓的防火墙是指设置在不同网络(如可信任的企业内部网和不可信的公共 网)或网络安全域之间的一系列部件的组合[ 1 ]。它可通过监测、限制、更改跨 越防火墙的数据流,尽可能地对外部屏蔽网络内部的信息、结构和运行状况, 以 此来实现网络的安全保护。在逻辑上,防火墙是一个分离器,一个限制器,也是一 个分析器,有效地监控了内部网和 Internet 之间的任何活动, 保证了内部网络 的安全。一个高效可靠的防火墙必须具有以下典型的特性: 1 从里到外和从外到里的所有通信都必须通过防火墙； 2 只有本地安全策略授权的通信才允许通过； 3 防火墙本身是免疫的,不会被穿透的。防火墙的基本功能有:过滤进出网络的数据；管理进出网络的访问行为；封 堵某些禁止的业务； 记录通过防火墙的信息内容和活动；对网络攻击进行检测 和报警

1.3 论文结构

在论文中接下来的几章里，将会有下列安排: 第二章，分析研究网络安全问题，网络安全面临的主要威胁，影响网络安 全的因素，及保护网络安全的关键技术。第三章，介绍防火墙的相关技术，如防火墙的原理、功能、包过滤技术等。第四章，以 H3CH3C 的 F100 防火墙为例，介绍防火墙配置方法。第五章，系统阐述防火墙发展趋势。5 计算机防火墙技术论文

第二章 网络安全 2.1 网络安全问题

安全，通常是指只有被授权的人才能使用其相应资源的一种机制。我国对于 计算机安全的定义是：“计算机系统的硬件、软件、数据受到保护，不因偶然的 或恶意的原因而遭到破坏、更改、显露，系统能连续正常运行。” 从技术讲，计算机安全分为 3 种： 1）实体的安全。它保证硬件和软件本身的安全。2）运行环境的安全性。它保证计算机能在良好的环境里持续工作。3）信息的安全性。它保障信息不会被非法阅读、修改和泄漏。随着网络的发展，计算机的安全问题也延伸到了计算机网络。2.1.1 网络安全面临的主要威胁 一般认为，计算机网络系统的安全威胁主要来自计算机病毒、黑客的攻击和 拒绝服务攻击三个方面。1）计算机病毒的侵袭。当前，活性病毒达 14000 多种，计算机病毒侵入 网络，对网络资源进行破坏，使网络不能正常工作，甚至造成整个网络的瘫痪。2）黑客侵袭。即黑客非法进入网络非法使用网络资源。例如通过隐蔽通 道进行非法活动；采用匿名用户访问进行攻击；通过网络监听获取网上用户账号 和密码；非法获取网上传输的数据；突破防火墙等。3）拒绝服务攻击。例如“点在邮件炸弹”，它的表现形式是用户在很短 的时间内收到大量无用的电子邮件，从而影响正常业务的运行。严重时会使系统 关机，网络瘫痪。具体讲，网络系统面临的安全威胁主要有如下表现：身份窃取、非授权访 问、数据窃取、拒绝服务、病毒与恶意攻击、冒充合法用户„„等。2.1.2 影响网络安全的因素 1）单机安全 购买单机时，型号的选择；计算机的运行环境（电压、湿度、防尘条件、强电磁场以及自然灾害等）；计算机的操作„„等等，这些都是影响单机安全性 的因素。2）网络安全 影响网络安全的因素有：节点的安全、数据的安全（保存和传输方面）、文件的安全等。6 计算机防火墙技术论文 2.2 网络安全措施

网络信息安全涉及方方面面的问题，是一个复杂的系统。一个完整的网络

信息安全体系至少应包括三类措施：一是法律政策、规章制度以及安全教育等外 部软环境。二是技术方面，如信息加密存储传输、身份认证、防火墙技术、网络 防毒等。三是管理措施，包括技术与社会措施。主要措施有：提供实时改变安全 策略的能力、实时监控企业安全状态、对现有的安全系统实施漏洞检查等，以防 患于未然。这三者缺一不可，其中，法律政策是安全的基石，技术是安全的保障，管理和审计是安全的防线。2.2.1 完善计算机安全立法 我国先后出台的有关网络安全管理的规定和条例。但目前，在这方面的立 法还远不能适应形势发展的需要,应该在对控制计算机犯罪的国内外立法评价的 基础上，完善我国计算机犯罪立法，以便为确保我国计算机信息网络健康有序的 发展提供强有力的保障。2.2.2 网络安全的关键技术(1)数据加密 加密就是把明文变成密文，从而使未被授权的人看不懂它。有两种主要的 加密类型：私匙加密和公匙加密。(2)认证 对合法用户进行认证可以防止非法用户获得对公司信息系统的访问，使用 认证机制还可以防止合法用户访问他们无权查看的信息。(3)防火墙技术 防火墙就是用来阻挡外部不安全因素影响的内部网络屏障，其目的就是防 止外部网络用户未经授权的访问。目前，防火墙采取的技术，主要是包过滤、应 用网关、子网屏蔽等。但是，防火墙技术在网络安全防护方面也存在一些不足： 防火墙不能防止内部攻击防火墙不能取代杀毒软件； 防火墙不易防止反弹端口木 马攻击等。(4)检测系统 入侵检测技术是网络安全研究的一个热点，是一种积极主动的安全防护技 术，提供了对内部入侵、外部入侵和误操作的实时保护，在网络系统受到危害之 前拦截相应入侵。随着时代的发展，入侵检测技术将朝着三个方向发展:分布式入侵检测、智 能化入侵检测和全面的安全防御方案。7 计算机防火墙技术论文

(5)防病毒技术 随着计算机技术的发展，计算机病毒变得越来越复杂和高级，计算机病毒 防范不仅仅是一个产品、一个策略或一个制度，它是一个汇集了硬件、软件、网 络、以及它们之间相互关系和接口的综合系统。(6)文件系统安全 在网络操作系统中，权限是一个关键性的概念，因为访问控制实现在两个 方面：本地和远程。建立文件权限的时候，必须在 Windows 2000 中首先实行新 技术文件系统（New Technology File System，NTFS）。一旦实现了 NTFS，你 可以使用 Windows 资源管理器在文件和文件夹上设置用户级别的权限。你需要了 解可以分配什么样的权限，还有日常活动期间一些规则是处理权限的。Windows 2000 操作系统允许建立复杂的文件和文件夹权限，你可以完成必要的访问控制。2.3 制定合理的网络管理措施

（1）加强网络用户及有关人员的安全意识、职业道德和事业心、责任心的

培养教育以及相关技术培训。（2）建立完善的安全管理体制和制度，以起到对管理人员和操作人员鼓励 和监督的作用。（3）管理措施要标准化、规范化和科学化。8 计算机防火墙技术论文

第三章

防火墙概述

随着 Internet 的迅速发展，网络应用涉及到越来越多的领域，网络中各类 重要的、敏感的数据逐渐增多;同时由于黑客入侵以及网络病毒的问题，使得网 络安全问题越来越突出。因此，保护网络资源不被非授权访问，阻止病毒的传播 感染显得尤为重要。就目前而言，对于局部网络的保护，防火墙仍然不失为一种 有效的手段，防火墙技术主要分为包过滤和应用代理两类。其中包过滤作为最早 发展起来的一种技术，其应用非常广泛。3.1 防火墙的概念

防火墙是设置在被保护网络和外部网络之间的一道屏障，以防止发生不可 预测的、潜在破坏性的侵入。防火墙是指设置在不同网络(如可信任的企业内部 网和不可信的公共网)或网络安全域之间的一系列部件的组合。它是不同网络或 网络安全域之间信息的唯一出入口，能根据企业的安全政策控制(允许、拒绝、监测)出入网络的信息流，且本身具有较强的抗攻击能力。它是提供信息安全服 务，实现网络和信息安全的基础设施。防火墙提供信息安全服务，是实现网络和 信息安全的基础设施。在逻辑上，防火墙是一个分离器，一个限制器，也是一个 分析器，它有效地监控了内部网络和互联网之间的任何活动，保证了内部网络的 安全。3.1.1 传统防火墙介绍 目前的防火墙技术无论从技术上还是从产品发展历程上，都经历了五个发 展历程。图 1 表示了防火墙技术的简单发展历史。

图1 第一代防火墙 第 一 代 防 火 墙 技 术 几 乎 与 路 由 器 同 时 出 现，采 用 了 包 过 滤（Packet filter）技术。二代、第三代防火墙 第二代、第三代防火墙 1989 年，贝尔实验室的 Dave Presotto 和 Howard Trickey 推 9 计算机防火墙技术论文

出了第二代防火墙，即电路层防火墙，同时提出了第三代防火墙—— 应用层防火墙（代理防火墙）的初步结构。

第四代防火墙 1992 年，USC 信息科学院的 BobBraden 开发出了基于动态包过滤（Dynamic packet filter）技 术 的 第 四 代 防 火 墙，后 来 演 变 为 目 前 所 说 的 状 态 监 视（Stateful inspection）技术。1994 年，以色列的 CheckPoint 公司开发出了 第一个采用这种技术的商业化的产品。第五代防火墙 1998 年，NAI 公司推出了一种自适应代理（Adaptive proxy）技术，并在 其产品 Gauntlet Firewall for NT 中得以实现，给代理类型的防火墙赋予了全 新的意义，可以称之为第五代防火墙。[5] [5] 但传统的防火墙并没有解决目前网络中主要的安全问题。目前网络安全的 三大主要问题是:以拒绝访问(DDOS)为主要代表的网络攻击，以蠕虫(Worm)为主 要代表的病毒传播和以垃圾电子邮件(SPAM)为代表的内容控制。这三大安全问题 占据网络安全问题九成以上。而这三大问题，传统防火墙都无能为力。主要有以 下三个原因: 一是传统防火墙的计算能力的限制。传统的防火墙是以高强度的检查为代 价，检查的强度越高，计算的代价越大。二是传统防火墙的访问控制机制是一个 简单的过滤机制。它是一个简单的条件过滤器，不具有智能功能，无法检测复杂 的攻击。三是传统的防火墙无法区分识别善意和恶意的行为。该特征决定了传统 的防火墙无法解决恶意的攻击行为。现在防火墙正在向分布、智能的方向发展，其中智能防火墙可以很好的解 决上面的问题。3.1.2 智能防火墙简介 智能防火墙[6]是相对传统的防火墙而言的，从技术特征上智能防火墙是利 用统计、记忆、概率和决策的智能方法来对数据进行识别，并达到访问控制的目 的。新的数学方法，消除了匹配检查所需要的海量计算，高效发现网络行为的特 征值，直接进行访问控制。由于这些方法多是人工智能学科采用的方法，因此，又称为智能防火墙。10 计算机防火墙技术论文 3.2 防火墙的功能

3.2.1 防火墙的主要功能 1．包过滤。包过滤是一种网络的数据安全保护机制，它可用来控制流出和流入网络的数 据，它通常由定义的各条数据安全规则所组成，防火墙设置可基于源地址、源端 口、目的地址、目的端口、协议和时间;可根据地址簿进行设置规则。2．地址转换。网络地址变换是将内部网络或外部网络的 IP 地址转换，可分为源地址转换 Source NAT(SNAT)和目的地址转换 Destination NAT(DNAT)。SNAT 用于对内部网 络地址进行转换，对外部网络隐藏起内部网络的结构，避免受到来自外部其他网 络的非授权访问或恶意攻击。并将有限的 IP 地址动态或静态的与内部 IP 地址对 应起来，用来缓解地址空间的短缺问题，节省资源，降低成本。DNAT 主要用于 外网主机访问内网主机。3．认证和应用代理。认证指防火墙对访问网络者合法身分的确定。代理指防火墙内置用户认证数 据库;提供 HTTP、FTP 和 SMTP 代理功能，并可对这三种协议进行访问控制;同时 支持 URL 过滤功能。4．透明和路由 指防火墙将网关隐藏在公共系统之后使其免遭直接攻击。隐蔽智能网关提 供了对互联网服务进行几乎透明的访问，同时阻止了外部未授权访问者对专用网 络的非法访问;防火墙还支持路由方式，提供静态路由功能，支持内部多个子网 之间的安全访问。3.2.2 入侵检测功能 入侵检测技术[7]就是一种主动保护自己免受黑客攻击的一种网络安全技 术，包括以下内容: 1.反端口扫描。端口扫描就是指黑客通过远程端口扫描的工具，从中发现主 机的哪些非常用端口是打开的;是否支持 FTP、服务;且 FTP 服务是否支持 Web “匿 名”，以及 IIS 版本，是否有可以被成功攻破的 IIS 漏洞，进而对内部网络的主 机进行攻击。顾名思义反端口扫描就是防范端口扫描的方法，目前常用的方法有: 关闭闲置和有潜在危险的端口;检查各端口，有端口扫描的症状时，立即屏蔽该 端口，多数防火墙设备采用的都是这种反端口扫描方式。2.检测拒绝服务攻击。拒绝服务(DoS)攻击就是利用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的响应，其攻击方式有很多种;11 计算机防火墙技术论文

而分布式的拒绝服务攻击(DDoS)攻击手段则是在传统的 DoS 攻击基础之上产生 的一类攻击方式，分布式的拒绝服务攻击(DDoS)。其原理很简单，就是利用更多 的受控主机同时发起进攻，以比 DoS 更大的规模(或者说以更高于受攻主机处理 能力的进攻能力)来进攻受害者。现在的防火墙设备通常都可检测 Synflod、Land、Ping of Death、TearDrop、ICMP flood 和 UDPflod 等多种 DOS/DDOS 攻 击。3.检 测 多 种 缓 冲 区 溢 出 攻 击(Buffer Overflow)。缓 冲 区 溢 出(Buffer Overflow)攻击指利用软件的弱点将任意数据添加进某个程序中，造成缓冲区的 溢出，从而破坏程序的堆栈，使程序转而执行其它指令，以达到攻击的目的。更 为严重的是，可以利用它执行非授权指令，甚至可以取得系统特权，进而进行各 种非法操作，防火墙设备可检测对 FTP、Telnet、SSH、RPC 和 SMTP 等服务的远 程堆栈溢出入侵。4.检测 CGI/IIS 服务器入侵。CGI 就是 Common Gateway Inter——face 的 简称。是 World Wide Web 主机和 CGI 程序间传输资讯的定义。IIS 就是 Internet Information server 的简称，也就是微软的 Internet 信息服务器。防火墙设备 可检测包括针对 Unicode、ASP 源码泄漏、PHF、NPH、pfdisPlay.cgi 等已知上 百种的有安全隐患的 CGI/IIS 进行的探测和攻击方式。5.检测后门、木马及其网络蠕虫。后门程序是指采用某种方法定义出一个 特殊的端口并依靠某种程序在机器启动之前自动加载到内存，强行控制机器打开 那个特殊的端口的程序。木马程序的全称是 “特洛依木马” 它们是指寻找后门、，窃取计算机的密码的一类程序。网络蠕虫病毒分为 2 类，一种是面向企业用户和 局域网而一言，这种病毒利用系统漏洞，主动进行攻击，可以对整个互联网造成 瘫痪性的后果，以“红色代码”，“尼姆达”，以及最新的“sql 蠕虫王”为代 表。另外一种是针对个人用户的，通过网络(主要是电子邮件，恶意网页形式)迅速传播的蠕虫病毒，以爱虫病毒，求职信病毒为例。防火墙设备可检测试图穿 透防火墙系统的木马控制端和客户端程序;检测试图穿透防火墙系统的蠕虫程 序。3.2.3 虚拟专网功能 指在公共网络中建立专用网络，数据通过安全的“加密通道”在公共网络 中传播。VPN 的基本原理是通过 IP 包的封装及加密、认证等手段，从而达到安 全的目的。3.2.4 其他功能 1.IP 地址/MAC 地址绑定。可支持任一网络接口的 IP 地址和 MAC 地址的绑 12 计算机防火墙技术论文

定，从而禁止用户随意修改 IP 地址。2.审计。要求对使用身份标识和认证的机制，文件的创建，修改，系统管 理的所有操作以及其他有关安全事件进行记录，以便系统管理员进行安全跟踪。一般防火墙设备可以提供三种日志审计功能:系统管理日志、流量日志和入侵日 志。3.特殊站点封禁。内置特殊站点数据库，用户可选择是否封禁色情、反动 和暴力等特殊站点。3.3 防火墙的原理及分类

国际计算机安全委员会 ICSA 将防火墙分成三大类:包过滤防火墙，应用级代

理服务器[8]以及状态包检测防火墙。3.3.1 包过滤防火墙 顾名思义，包过滤防火墙[9]就是把接收到的每个数据包同预先设定的包过 滤规则相比较，从而决定是否阻塞或通过。过滤规则是基于网络层 IP 包包头信 息的比较。包过滤防火墙工作在网络层，IP 包的包头中包含源、目的 IP 地址，封装协议类型(TCP，UDP，ICMP 或 IP Tunnel)，TCP/UDP 端口号，ICMP 消息类型，TCP 包头中的 ACK 等等。如果接收的数据包与允许转发的规则相匹配，则数据包 按正常情况处理;如果与拒绝转发的规则相匹配，则防火墙丢弃数据包;如果没有 匹配规则，则按缺省情况处理。包过滤防火墙是速度最快的防火墙，这是因为它 处于网络层，并且只是粗略的检查连接的正确性，所以在一般的传统路由器上就 可以实现，对用户来说都是透明的。但是它的安全程度较低，很容易暴露内部网 络，使之遭受攻击。例如，HTTP。通常是使用 80 端口。如果公司的安全策略允 许内部员工访问网站，包过滤防火墙可能设置允所有 80 端口的连接通过，这时，意识到这一漏洞的外部人员可以在没有被认证的情况下进入私有网络。包过滤防 火墙的维护比较困难，定义过滤规则也比较复杂，因为任何一条过滤规则的不完 善都会给网络黑客造成可乘之机。同时，包过滤防火墙一般无法提供完善的日志。3.3.2 应用级代理防火墙 应用级代理技术通过在 OSI 的最高层检查每一个 IP 包，从而实现安全策略。代理技术与包过滤技术完全不同，包过滤技术在网络层控制所有的信息流，而代 理技术一直处理到应用层，在应用层实现防火墙功能。它的代理功能，就是在防 火墙处终止客户连接并初始化一个新的连接到受保护的内部网络。这一内建代理 13 计算机防火墙技术论文

机制提供额外的安全，这是因为它将内部和外部网络隔离开来，使网络外部的黑 客在防火墙内部网络上进行探测变得困难，更重要的是能够让网络管理员对网络 服务进行全面的控制。但是，这将花费更多的处理时间，并且由于代理防火墙支 持的应用有限，每一种应用都需要安装和配置不同的应用代理程序。比如访问 WEB 站点的 HTTP，用于文件传输的 FTP，用于 E 一 MAIL 的 SMTP/POP3 等等。如 果某种应用没有安装代理程序，那么该项服务就不被支持并且不能通过防火墙进 行转发;同时升级一种应用时，相应的代理程序也必须同时升级。3.3.3 代理服务型防火墙 代理服务(Proxy Service)也称链路级网关或 TCP 通道(Circuit Level Gateways or TCP Tunnels)，也有人将它归于应用级网关一类。它是针对数据包 过滤[10]和应用网关技术存在的缺点而引入的防火墙技术，其特点是将所有跨越 防火墙的网络通信链路分为两段。防火墙内外计算机系统间应用层的“链接”，由两个终止代理服务器上的“链接”来实现，外部计算机的网络链路只能到达代 理服务器，从而起到了隔离防火墙内外计算机系统的作用。此外，代理服务也对 过往的数据包进行分析、注册登记，形成报告，同时当发现被攻击迹象时会向网 络管理员发出警报，并保留攻击痕迹。应用代理型防火墙是内部网与外部网的隔 离点，起着监视和隔绝应用层通信流的作用。同时 也常结合入过滤器的功能。它工作在 OSI 模型的最高层，掌握着应用系统中可用 作安全决策的全部信息。3.3.4 复合型防火墙 由于对更高安全性的要求，常把基于包过滤的方法与基于应用代理的方法 结合起来，形成复合型防火墙产品。这种结合通常是以下两种方案。屏蔽主机防 火墙体系结构，在该结构中，分组过滤路由器或防火墙与 Internet 相连，同时 一个堡垒机安装在内部网络，通过在分组过滤器路由器或防火墙上过滤规则的设 置，使堡垒机成为 Internet 上其他节点所能到达的唯一节点，这确保了内部网 络不受未授权外部用户的攻击。屏蔽子网防火墙体系结构：堡垒机放在一个子网 内，形成非军事化区，两个分组过滤路由器放在这一子网的两端，使这一子网与 Internet 及内部网络分离。在屏蔽子网防火墙体系结构中，堡垒机和分组过滤 路由器共同构成了整个防火墙的安全基础。

3.4 防火墙包过滤技术

随着 Internet 的迅速发展，网络应用涉及到越来越多的领域，网络中各类 14 计算机防火墙技术论文

重要的、敏感的数据逐渐增多;同时由于黑客入侵以及网络病毒的问题，使得网 络安全问题越来越突出。因此，保护网络资源不被非授权访问，阻止病毒的传播 感染显得尤为重要。就目前而言，对于局部网络的保护，防火墙仍然不失为一种 有效的手段，防火墙技术主要分为包过滤和应用代理两类。其中包过滤作为最早 发展起来的一种技术，其应用非常广泛。所谓包过滤，就是对流经网络防火墙的所有数据包逐个检查，并依据所制定 的安全策略来决定数据包是通过还是不通过。包过滤最主要的优点在于其速度与 透明性。也正是由于此。包过滤技术历经发展演变而未被淘汰。由于其主要是对数据包的过滤操作，所以数据包结构是包过滤技术的基础。考虑包过滤技术的发展过程，可以认为包过滤的核心问题就是如何充分利用数据 包中各个字段的信息，并结合安全策略来完成防火墙的功能[11]-[15] 3.4.1 数据表结构 当应用程序用 TCP 传送数据时，数据被送入协议栈中，然后逐个通过每一层 直到被当作一串比特流送入网络。其中每一层对接收到的数据都要增加一些首部 信息。TCP 传给 IP 的数据单元称作 TCP 报文段(TCP Segment);IP 传给网络接口 层的数据单元称作 IP 数据报(IP Datagram)；通过以太网传输的比特流称作帧(Frame)。对于进防火墙的数据包，顺序正好与此相反，头部信息逐层剥掉。IP，TCP 首部格式如表 2-1 表 2-2 所示。表 2-1 IP 首部格式 版本 首部长 服务类型 标识 生存时间 协议 源 IP 地址 目的 IP 地址 选项 标志 首部校验和

总 长 度 片偏移

表 2-2 TCP 首部格式 源端口号 目的端口号 序列号 15 计算机防火墙技术论文

确认号 首 保 L 部 留 R 长 C T B L P R C B C J H T H TCP 校验和 H J R 窗口大小

紧急指针 选项

对于帧的头部信息主要是源/目的主机的 MAC 地址;IP 数据报头部信息主要 是源/目的主机的 IP 地址;TCP 头部的主要字段包括源/目的端口、发送及确认序 号、状态标识等。理论上讲，数据包所有头部信息以及有效载荷都可以作为判断包通过与否的 依据，但是在实际情况中，包过滤技术上的问题主要是选取哪些字段信息，以及 如何有效地利用这些字段信息并结合访问控制列表来执行包过滤操作，并尽可能 提高安全控制力度。3.4.2 传统包过滤技术 传统包过滤技术，大多是在 IP 层实现，它只是简单的对当前正在通过的单 一数据包进行检测，查看源/目的 IP 地址、端口号以及协议类型(UDP/TCP)等，结合访问控制规则对数据包实施有选择的通过。这种技术实现简单，处理速度快，对应用透明，但是它存在的问题也很多，主要表现有: 1.所有可能会用到的端口都必须静态放开。若允许建立 HTTP 连接，就需 要开放 1024 以上所有端口，这无疑增加了被攻击的可能性。2.不能对数据传输状态进行判断。如接收到一个 ACK 数据包，就认为这是 一个己建立的连接，这就导致许多安全隐患，一些恶意扫描和拒绝服务攻击就是 利用了这个缺陷。3.无法过滤审核数据包上层的内容。即使通过防火墙的数据包有攻击性或 包含病毒代码，也无法进行控制和阻断。综合上述问题，传统包过滤技术的缺陷在于:(l)缺乏状态检测能力;(2)缺 乏应用防御能力。(3)只对当前正在通过的单一数据包进行检测，而没有考虑前 后数据包之间的联系;(4)只检查包头信息，而没有深入检测数据包的有效载荷。传统包过滤技术必须发展进化，在继承其优点的前提下，采用新的技术手 段，克服其缺陷，并进一步满足新的安全应用要求。从数据包结构出发考虑，目 前包过滤技术向两个方向发展:(l)横向联系。即在包检测中考虑前后数据包之间 的关系，充分利用包头信息中能体现此关系的字段，如 IP 首部的标识字段和片 16 计算机防火墙技术论文

偏移字段、TCP 首部的发送及确认序号、滑动窗口的大小、状态标识等，动态执 行数据包过滤。(2)纵向发展。深入检测数据包有效载荷，识别并阻止病毒代码 和基于高层协议的攻击，以此来提高应用防御能力。这两种技术的发展并不是独 立的，动态包过滤可以说是基于内容检测技术的基础。实际上，在深度包检测技 术中己经体现了两种技术的融合趋势。3.4.3 动态包过滤 动态包过滤[16]又称为基于状态的数据包过滤，是在传统包过滤技术基础 之上发展起来的一项过滤技术，最早由 Checkpoint 提出。与传统包过滤技术只检查单个、孤立的数据包不同，动态包过滤试图将数 据包的上下文联系起来，建立一种基于状态的包过滤机制。对于新建的应用连接，防火墙检查预先设置的安全规则，允许符合规则的连接通过，并在内存中记录下 该连接的相关信息，这些相关信息构成一个状态表。这样，当一个新的数据包到 达，如果属于已经建立的连接，则检查状态表，参考数据流上下文决定当前数据 包通过与否;如果是新建连接，则检查静态规则表。动态包过滤通过在内存中动态地建立和维护一个状态表，数据包到达时，对该数据包的处理方式将综合静态安全规则和数据包所处的状态进行。这种方法 的好处在于由于不需要对每个数据包进行规则检查，而是一个连接的后续数据包(通常是大量的数据包)通过散列算法，直接进行状态检查，从而使性能得到了较 大提高;而且，由于状态表是动态的，因而可以有选择地、动态地开通 1024 号以 上的端口，使安全性得到进一步地提高。动态包过滤技术克服了传统包过滤仅仅孤立的检查单个数据包和安全规则 静态不可变的缺陷，使得防火墙的安全控制力度更为细致。3.4.4 深度包检测 目前许多造成大规模损害的网络攻击，比如红色代码和尼姆达，都是利用 了应用的弱点。利用高层协议的攻击和网络病毒的频繁出现，对防火墙提出了新 的要求。防火墙必须深入检查数据包的内部来确认出恶意行为并阻止它们。深度包检测(Deep Packet Inspection)就是针对这种需求，深入检测数据 包有效载荷，执行基于应用层的内容过滤，以此提高系统应用防御能力。应用防御的技术问题主要包括:(l)需要对有效载荷知道得更清楚;(2)也需 要高速检查它的能力。简单的数据包内容过滤对当前正在通过的单一数据包的有效载荷进行扫描 检测，但是对于应用防御的要求而言，这是远远不够的。如一段攻击代码被分割 到 10 个数据包中传输，那么这种简单的对单一数据包的内容检测根本无法对攻 17 计算机防火墙技术论文

击特征进行匹配: 要清楚地知道有效载荷，必须采取有效方法，将单个数据包重 新组合成完整的数据流。应用层的内容过滤要求大量的计算资源，很多情况下高 达 100 倍甚至更高。因而要执行深度包检测，带来的问题必然是性能的下降，这 就是所谓的内容处理障碍。为了突破内容处理障碍，达到实时地分析网络内容和 行为，需要重点在加速上采取有效的办法。通过采用硬件芯片和更加优化的算法，可以解决这个问题。一个深度包检测的流程框图如图 3.1 所示。

图 3.1 深度包检测框图 在接收到网络流量后，将需要进行内容扫描的数据流定向到 TCP/IP 堆栈，其他数据流直接定向到状态检测引擎，按基本检测方式进行处理。定向到 TCP/IP 堆栈的数据流，首先转换成内容数据流。服务分析器根据数据流服务类型分离内 容数据流，传送数据流到一个命令解析器中。命令解析器定制和分析每一个内容 协议，分析内容数据流，检测病毒和蠕虫。如果检测到信息流是一个 HTTP 数据 流，则命令解析器检查上载和下载的文件;如果数据是 Mail 类型，则检查邮件的 附件。如果数据流包含附件或上载/下载文件，附件和文件将传输到病毒扫描引 擎，所有其他内容传输到内容过滤引擎。如果内容过滤启动，数据流将根据过滤 的设置进行匹配，通过或拒绝数据。3.4.5 流过滤技术 流过滤是东软集团提出的一种新型防火墙技术架构，它融基于状态的包过 滤技术与基于内容的深度包检测技术为一体，提供了一个较好的应用防御解决方 案，它以状态监测技术为基础，但在此基础上进行了改进其基本的原理是:以状 态包过滤的形态实现应用层的保护能力:通过内嵌的专门实现的 TCP/IP 协议栈，实现了透明的应用信息过滤机制。18 计算机防火墙技术论文

流过滤技术[17]的关键在于其架构中的专用 TCP/IP 协议栈:这个协议栈是 一个标准的 TCP 协议的实现，依据 TCP 协议的定义对出入防火墙的数据包进行了，完整的重组，重组后的数据流交给应用层过滤逻辑进行过滤，从而可以有效地识 别并拦截应用层的攻击企图。在这种机制下，从防火墙外部看，仍然是包过滤的形态，工作在链路层或 IP 层，在规则允许下，两端可以直接访问，但是任何一个被规则允许的访问在 防火墙内部都存在两个完全独立的 TCP 会话，数据以“流”的方式从一个会话流 向另一个会话。由于防火墙的应用层策略位于流的中间，因此可以在任何时候代 替服务器或客户端参与应用层的会话，从而起到了与应用代理防火墙相同的控制 能力。如在对 SMTP 协议的处理中，系统可以在透明网桥的模式下实现完全的对 邮件的存储转发，并实现丰富的对 SMTP 协议的各种攻击的防范功能一流过滤的 示意图如图 3.2 所示。

图 3.2 流过滤示意图 19 计算机防火墙技术论文

第四章

4.1 硬件连接与实施

防火墙的配置

一般来说硬件防火墙和路由交换设备一样具备多个以太接口，速度根据档次 与价格不同而在百兆与千兆之间有所区别。(如图 4.1)图 4.1 对于中小企业来说一般出口带宽都在 100M 以内，所以我们选择 100M 相关产 品即可。网络拓扑图中防火墙的位置很关键，一般介于内网与外网互连中间区域，针对外网访问数据进行过滤和监控。如果防火墙上有 WAN 接口，那么直接将 WAN 接口连接外网即可，如果所有接 口都标记为 LAN 接口，那么按照常规标准选择最后一个 LAN 接口作为外网连接端 口。相应的其他 LAN 接口连接内网各个网络设备。4.2 防火墙的特色配置

从外观上看防火墙和传统的路由器交换机没有太大的差别，一部分防火墙

具备 CONSOLE 接口通过超级终端的方式初始化配置，而另外一部分则直接通过默 认的 LAN 接口和管理地址访问进行配置。与路由器交换机不同的是在防火墙配置中我们需要划分多个不同权限不同 优先级别的区域，另外还需要针对相应接口隶属的区域进行配置，例如 1 接口划 分到 A 区域，2 接口划分到 B 区域等等，通过不同区域的访问权限差别来实现防 火墙保护功能。默认情况下防火墙会自动建立 trust 信任区，untrust 非信任区，DMZ 堡垒主机区以及 LOCAL 本地区域。相应的本地区域优先级最高，其次是 trust 信任区，DMZ 堡垒主机区，最低的是 untrust 非信任区域。20 计算机防火墙技术论文 在实际设置时我们必须将端口划分到某区域后才能对其进行各个访问操 作，否则默认将阻止对该接口的任何数据通讯。除此之外防火墙的其他相关配置与路由交换设备差不多，无外乎通过超级 终端下的命令行参数进行配置或者通过 WEB 管理界面配置。4.3 软件的配置与实施

以 H3C 的 F100 防火墙为例，当企业外网 IP 地址固定并通过光纤连接的具体

配置。首先当企业外网出口指定 IP 时配置防火墙参数。选择接口四连接外网，接 口 一 连 接 内 网。这 里 假 设 电 信 提 供 的 外 网 IP 地 址 为 202.10.1.194 255.255.255.0。第一步：通过 CONSOLE 接口以及本机的超级终端连接 F100 防火墙，执行 system 命令进入配置模式。第二步：通过 firewall packet default permit 设置默认的防火墙策略为 “容许通过”。第三步：进入接口四设置其 IP 地址为 202.10.1.194，命令为 int e0/4 ip add 202.10.1.194 255.255.255.0 第四步：进入接口一设置其 IP 地址为内网地址，例如 192.168.1.1 255.255.255.0，命令为 int e0/1 ip add 192.168.1.1 255.255.255.0 第五步： 将两个接口加入到不同的区域，外网接口配置到非信任区 untrust，内网接口加入到信任区 trust—— fire zone untrust add int e0/4 fire zone trust add int e0/1 第六步：由于防火墙运行基本是通过 NAT 来实现，各个保护工作也是基于此 功能实现的，所以还需要针对防火墙的 NAT 信息进行设置，首先添加一个访问控 制列表—— acl num 2000 21 计算机防火墙技术论文

rule per source 192.168.0.0 0.0.255.255 rule deny 第七步：接下来将这个访问控制列表应用到外网接口通过启用 NAT—— int e0/4 nat outbound 2000 第八步：最后添加路由信息，设置缺省路由或者静态路由指向外网接口或 外网电信下一跳地址—— ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 202.10.1.193(如图 2)执行 save 命令保存退出后就可以在企业外网出口指定 IP 时实现防火墙数据转发 以及安全保护功能了。22 计算机防火墙技术论文

第五章

防火墙发展趋势

针对传统防火墙不能解决的问题，及新的网络攻击的出现，防火墙技术也 出现了新的发展趋势。主要可以从包过滤技术、防火墙体系结构和防火墙系统管 理三方面来体现。5.1 防火墙包过滤技术发展趋势

(1)安全策略功能 一些防火墙厂商把在 AAA 系统上运用的用户认证及其服务扩展到防火墙中，使其拥有可以支持基于用户角色的安全策略功能。该功能在无线网络应用中非常 必要。具有用户身份验证的防火墙通常是采用应用级网关技术的，包过滤技术的 防火墙不具有。用户身份验证功能越强，它的安全级别越高，但它给网络通信带 来的负面影响也越大，因为用户身份验证需要时间，特别是加密型的用户身份验 证。(2)多级过滤技术 所谓多级过滤技术，是指防火墙采用多级过滤措施，并辅以鉴别手段。在分 组过滤(网络层)一级，过滤掉所有的源路由分组和假冒的 IP 源地址；在传输层 一级，遵循过滤规则，过滤掉所有禁止出或/和入的协议和有害数据包如 nuke 包、圣诞树包等；在应用网关(应用层)一级，能利用 FTP、SMTP 等各种网关，控 制和监测 Internet 提供的所用通用服务。这是针对以上各种已有防火墙技术的 不足而产生的一种综合型过滤技术，它可以弥补以上各种单独过滤技术的不足。这种过滤技术在分层上非常清楚，每种过滤技术对应于不同的网络层，从这 个概念出发，又有很多内容可以扩展，为将来的防火墙技术发展打下基础。(3)功能扩展 功能扩展是指一种集成多种功能的设计趋势，包括 VPN、AAA、PKI、IPSec 等附加功能，甚至防病毒、入侵检测这样的主流功能，都被集成到防火墙产品中 了，很多时候我们已经无法分辨这样的产品到底是以防火墙为主，还是以某个功 能为主了，即其已经逐渐向我们普遍称之为 IPS（入侵防御系统）的产品转化了。23 计算机防火墙技术论文

有些防火墙集成了防病毒功能，通常被称之为“病毒防火墙”，当然目前主要还 是在个人防火墙中体现，因为它是纯软件形式，更容易实现。这种防火墙技术可 以有效地防止病毒在网络中的传播，比等待攻击的发生更加积极。拥有病毒防护 功能的防火墙可以大大减少公司的损失。5.2 防火墙的体系结构发展趋势

随着网络应用的增加，对网络带宽提出了更高的要求。这意味着防火墙要

能够以非常高的速率处理数据。另外，在以后几年里，多媒体应用将会越来越普 遍，它要求数据穿过防火墙所带来的延迟要足够小。为了满足这种需要，一些防 火墙制造商开发了基于 ASIC 的防火墙和基于网络处理器的防火墙。从执行速度 的角度看来，基于网络处理器的防火墙也是基于软件的解决方案，它需要在很大 程度上依赖于软件的性能，但是由于这类防火墙中有一些专门用于处理数据层面 任务的引擎，从而减轻了 CPU 的负担，该类防火墙的性能要比传统防火墙的性能 好许多。与基于 ASIC 的纯硬件防火墙相比，基于网络处理器的防火墙具有软件色彩，因而更加具有灵活性。基于 ASIC 的防火墙使用专门的硬件处理网络数据流，比 起前两种类型的防火墙具有更好的性能。但是纯硬件的 ASIC 防火墙缺乏可编程 性，这就使得它缺乏灵活性，从而跟不上防火墙功能的快速发展。理想的解决方 案是增加 ASIC 芯片的可编程性，使其与软件更好地配合。这样的防火墙就可以 同时满足来自灵活性和运行性能的要求。5.3 防火墙的系统管理发展趋势

(1)集中式管理，分布式和分层的安全结构。(2)强大的审计功能和自动日志分析功能。(3)网络安全产品的系统化 纵观防火墙技术的发展，黑客入侵系统技术的不断进步以及网络病毒朝智

能化和多样化发展，对防火墙技术的同步发展提出了更高的要求。防火墙技术只 有不断向主动型和智能型等方向发展，才能更好的满足人们对防火墙技术日益增 长的需求。24 计算机防火墙技术论文

结论

随着 Internet 和 Intranet 技术的发展,网络的安全已经显得越来越重要, 网络病毒对企业造成的危害已经相当广泛和严重, 其中也会涉及到是否构成犯 罪行为的问题，相应的病毒防范技术也发展到了网络层面,并且愈来愈有与黑客 技术和漏洞相结合的趋势。新型防火墙技术产生,就是为了解决来自企业网络内 和外的攻击;克服传统“边界防火墙”的缺点,集成了 IDS、VPN 和防病毒等安 全技术,实现从网络到服务器以及客户端全方位的安全解决方案,满足企业实际 应用和发展的安全要求。防火墙目的在于为用户提供信息的保密，认证和完整性保护机制，使网络中 的服务，数据以及系统免受侵扰和破坏。本论文从防火墙方面解决网络安全问题，对网络安全技术的有深刻的了解。25 计算机防火墙技术论文

参考文献

[1] 王艳.浅析计算机安全[J].电脑知识与技术.2010，(s):1054 一 1055.[2] 艾军.防火墙体系结构及功能分析[J].电脑知识与技术.2004，(s):79 一 82.[3] 高峰.许南山.防火墙包过滤规则问题的研究[M].计算机应用.2003，23(6):311 一 312.[4] 孟涛、杨磊.防火墙和安全审计[M].计算机安全.2004，(4):17 一 18.[5] 郑林.防火墙原理入门[Z].E 企业.2000.[6] 魏利华.防火墙技术及其性能研究.能源研究与信息.2004，20(l):57 一 62 [7] 李剑，刘美华，曹元大.分布式防火墙系统.安全与环境学报.2002，2(l):59 一 61 [8] 王卫平，陈文惠，朱卫未.防火墙技术分析.信息安全与通信保密.2006，(8):24 一 27 [9] A.Feldman, S.Muthukrishnan.Tradeoffs for Packet ClassifiCation.Proc.Of the 9 th Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communieations Soeieties.2000,vo1.3, 1193-1202.[10] ]王永纲，石江涛，戴雪龙，颜天信.网络包分类算法仿真测试与比较研究.中国科学技 术大学学报.2004，34(4):400 一 409 [11] 邵华钢，杨明福.基于空间分解技术的多维数据包分类.计算机工程.2003，29(12):123 一 124 [12] 付歌，杨明福.一个快速的二维数据包分类算法.计算机工程.2004，30(6):76 一 78 [13] 付 歌，杨 明 福，王 兴 军.基 于 空 间 分 解 的 数 据 包 分 类 技 术.计 算 机 工 程 与 应 用.2004(8):63 一 65 [14] 〕韩晓非，王学光，杨明福.位并行数据包分类算法研究.华东理工大学学报.2003，29(5):504 一 508 [15] 韩晓非，杨明福，王学光.基于元组空间的位并行包分类算法.计算机工程与应用.2003，(29):188 一 192 [16] 冯东雷，张勇，白英彩.一种高性能包分类渐增式更新算法.计算机研究与发展.2003，40(3):387 一 392 [17] 余胜生，张宁，周敬利，胡熠峰.一种用于大规模规则库的快速包分类算法.计算机工 程.2004，30(7):49 一 51 26 计算机防火墙技术论文

致谢

本文是在李老师的悉心指导卜完成的，从文献的查阅、论文的选题、撰写、修改、定稿，我的每一个进步都和李老师的关注与指导密不可分。李老师在研究 方向、资料的收集、论文的选题、研究工作作的开展以及论文的最终定稿，给子 我巨大、无私的帮助。论文的字里行间无不凝结着老师的悉心指导和浮淳教海，老师渊博的学识和严谨的治学态度给我留下了深刻的印象，我从他那里学到的不 仅仅是专业知识，更重要的是严谨的治学态度、对事业忘我的追求、高度的使命 感、责任感及和蔼热情的品质和做人的道理，这些将使我受益一生，并将激励我 不断向前奋进。还 有 就 是 在 这 次 的 实习中 更要对和我一起并肩战斗的其他几位小组成 员说一声辛苦了，我们有了今天的成绩是我们不懈与团结。让我们共同努力创造 更好的明天。在此过程中我们互相帮助，勉励是我们能完成这次任务的最大动力，也是我们之间最大的收获，最好的精神财富，愿我们还会有更好的合作！经 过 了 这 次 的 实习也 意 味 着 我 学习生 涯 的 结 束。在 TOP 的 三 年 时 间 转 瞬 即 逝，借 此 机 会 我 要 感 谢 两年来传授我知识的老师们，更要感谢所 有对我学业、生活上的支持和鼓励，感谢所有关心帮助过我的人。27

第三篇：毕业论文(防火墙的技术与应用)

* * * * 学院

毕业论文

课题名称： 防火墙的技术与应用 作 者： 学 号： 系 别： 电子工程系 专 业： 指导教师：

20**年**月**日

中文摘要

防火墙的技术与应用

摘要

计算机网络安全已成为当今信息时代的关键技术。当前网络安全问题存在着计算机病毒，计算机黑客攻击等问题。网络安全问题有其先天的脆弱性，黑客攻击的严重性，网络杀手集团性和破坏手段的多无性，解决网络安全问题重要手段就是防火墙技术。走在中国特色的防火墙技术发展之路,是确保我国网络安全的有效途径。防火墙技术的核心思想是在不安全的网际网环境中构造一个相对安全的子网环境。本文重点介绍防火墙技术的基本概念和系统结构，讨论了实现防火墙的两种主要技术手段：一种是基于分组过滤技术(Packet filtering)，它的代表是在筛选路由器上实现的防火墙功能；一种是基于代理技术(Proxy)，它的代表是在应用层网关上实现的防火墙功能。

关键词：网络安全；防火墙；技术；功能

I 郑州电子信息职业技术学院2011届毕业论文

目 录

中文摘要.................................................................I 1 引言..................................................................1 2 网络安全概述..........................................................1 3 协议安全分析..........................................................2 3.1 物理层安全........................................................2 3.2 网络层安全........................................................2 3.3 传输层安全........................................................3 4 网络安全组件..........................................................3 4.1 防火墙............................................................3 4.2 扫描器............................................................3 4.3 防毒软件..........................................................3 4.4 安全审计系统......................................................3 4.5 IDS...............................................................4 5 网络安全的看法........................................................4 5.1 隐藏IP地址有两种方法.............................................5 5.2 更换管理及账户....................................................5 6 防火墙概述............................................................5 6.1 防火墙定义........................................................5 6.2 防火墙的功能......................................................5 6.3 防火墙技术........................................................6 6.4 防火墙系统的优点..................................................7 6.5 防火墙系统的局限性................................................7 7 结论..................................................................8 参考文献.................................................................9 致 谢..................................................................10 郑州电子信息职业技术学院2011届毕业论文 引言

随着网络技术的普遍推广，电子商务的开展，实施和应用网络安全已经不再仅仅为科学研究人员和少数黑客所涉足，日益庞大的网络用户群同样需要掌握网络安全知识。由于在早期网络协议设计上对安全问题的忽视，以及在管理和使用上的无政府状态，逐渐使Internet自身安全受到严重威胁，与它有关的安全事故屡次发生，一些黑客把先进的计算机网络技术，当成一种犯罪工具，不仅影响了网络的稳定运行和用户的正常使用,造成许多经济损失,而且还会威胁到国家的安全，一些国家的机密被黑客破坏造成网络瘫痪。如何更有效地保护重要信息数据，提高计算机网络的安全性已经成为世界各国共同关注的话题，防火墙可以提供增强网络的安全性，是当今网络系统最基础设施，侧重干网络层安全，对于从事网络建设与管理工作而言，充分发挥防火墙的安全防护功能和网络管理功能至关重要。网络安全概述

网络安全是指网络系统的硬件、软件及其系统中的数据受到了保护，不因偶然的或恶意的原因而遭受到破坏、更改、泄露、系统正常地运行网络服务不中断，网络安全的定义从保护角度来看，是指计算机及其网络系统资源和信息资源不受自然和人为有害因素的威胁和危害，从广义上来说，凡是涉及到计算机网络上信息的机密性，完整性、可用性、可控性、可审查性的相关技术和理论都是计算机网络安全的研究领域。

网络安全的具体含义会随着“角度”的变化而变化，比如：从个人的角度来说，凡是涉及到个人隐私的信息在网络上传输时受到机密性完整性和真实性的保护避免其他人利用窃听、冒充、篡改、抵赖等手段侵犯用户的利益和隐私。

网络安全应具有以下五个方面的特征：机密性：确保信息不暴露给未授权的实体或进程。完整性：只有得到授权的实体才能修改数据，并且能够判别出数据是否已被篡改。可用性：得到授权的实体在需要时可访问数据，即攻击者不能占用所有的资源而阻碍授权者的工作。可控性：可以控制授权范围内的信息流向及行为方式。可审查性：对出现的网络安全问题提供调查的依据和手段。

从管理者角度说网络信息的访问读写操作受到保护和控制避免病毒侵入，非法存取、非法占用、非法控制等威胁，防止网络黑客的攻击，对安全保密部门来说，对于非 郑州电子信息职业技术学院2011届毕业论文

法的有害的或涉及国家机密的信息进行过滤和防止，对社会造成危害，对国家造成巨大损失的机要信息的泄漏进行防止，做到杜绝。

现在全球普遍存在缺乏网络安全的重要性，这导致大多数网络存在着先天性的安全漏洞和安全威胁，使用TCP/IP协议的网络所提供的网络服务都包含许多不安全的因素，存在着一些漏洞网络的普及使信息共享达到了一个新的层次，信息被暴露的机会大大增多，特别是Internet网络就是一个不设防的开放大系统，近年来，计算机犯罪案件也急剧上升，计算机犯罪是商业犯罪中最大的犯罪类型之一，每年计算机犯罪造成的经济损失高达50亿美元，在信息安全的发展过程中企业和政府的的要求有一致的地方，也不有一致的地方，企业注重于信息和网络安全的可靠性，政府注重于信息和网络安全的可管性和可控性，在发展中国家，对信息安全的投入还满足不了信息安全的需求，同时投入也常常被挪用和借用。协议安全分析

3.1 物理层安全

物理层安全威胁主要指网络周边环境和物理特性引起的网络设备和线路的不可用而造成的网络系统的不可用，如：设备老化、设备被盗、意外故障，设备损毁等。由于以太局域网中采用广播方式，因此在某个广播域中利用嗅探器可以在设定的侦听端口侦听到所有的信息包，并且对信息包进分析，那么本广播域的信息传递都会暴露无遗，所以需将两个网络从物理上隔断同时保证在逻辑上两个网络能够连通。3.2 网络层安全

网络层的安全威胁主要有两类：IP欺骗和ICMP攻击。IP欺骗技术的一种实现方法是把源IP地址改成一个错误的IP地址，而接收主机不能判断源IP地址的正确性，由此形成欺骗，另外一种方法是利用源路由IP数据包让它仅仅被用于一个特殊的路径中传输，这种数据包被用于攻击防火墙。

ICMP在IP层检查错误和其他条件。ICMP信息、对于判断网络状况非常有用，例如：当PING一台主机想看它是否运去时，就产生了一条ICMP信息。远程主机将用它自己的ICMP信息对PING请求作出回应，这种过程在网络中普遍存在。然而，ICMP信息能够被用于攻击远程网络或主机，利用ICMP来消耗带宽从而有效地摧毁站点。

郑州电子信息职业技术学院2011届毕业论文

3.3 传输层安全

具体的传输层安全措施要取决于具体的协议，传输层安全协议在TCP的顶部提供了如身份验证，完整性检验以及机密性保证这样的安全服务，传输层安全需要为一个连接维持相应的场景，它是基于可靠的传输协议TCP的。由于安全机制与特定的传输协议有关所以像密钥管理这样的安全服务可为每种传输协议重复使用。现在，应用层安全已被分解成网络层、操作系统、数据库的安全，由于应用系统复杂多样不存在一种安全技术能够完全解决一些特殊应用系统的安全问题。网络安全组件

网络的整体安全是由安全操作系统、应用系统、防火墙、网络监控安全扫描、信息审计、通信加密、灾难恢复、网络反病毒等多个安全组件共同组成的，每一个单独的组件只能完成其中部分功能，而不能完成全部功能。4.1 防火墙

防火墙是指在两个网络之间加强访问控制的一整套装置，是软件和硬件的组合体，通常被比喻为网络安全的大门，在内部网和外部网之间构造一个保护层，用来鉴别什么样的数据包可以进出企业内部网。防火墙可以阻止基于IP包头的攻击和非信任地址的访问，但无法阻止基于数据内容的黑客攻击和病毒入侵，同时也无法控制内部网络之间的攻击行为。4.2 扫描器

扫描器是一种自动检测远程或本地主机安全性弱点的程序，通过使用扫描器可以自动发现系统的安全缺陷，扫描器可以分为主机扫描器和网络扫描器，但是扫描器无法发现正在进行的入侵行为，而且它也可以被攻击者加以利用。4.3 防毒软件

防毒软件可以实时检测，清除各种已知病毒，具有一定的对未知病毒的预测能力利用代码分析等手段能够检查出最新病毒。在应用对网络入侵方面，它可以查杀特洛伊木马和蠕虫等病毒程序，但不能有效阻止基于网络的攻击行为。4.4 安全审计系统

安全审计系统对网络行为和主机操作提供全面详实的记录，其目的是测试安全策略是否完善，证实安全策略的一致性，方便用户分析与审查事故原因，协助攻击的分析收 郑州电子信息职业技术学院2011届毕业论文

集证据以用于起诉攻击者。4.5 IDS 由于防火墙所暴露出来的不足，引发人们对IDS（入侵检测系统）技术的研究和开发。它被认为是防火墙之后的第二道安全闸门，在不影响网络性能的情况下对网络进行监测，从而提供对内部攻击，外部攻击和误操作的实时保护。

IDS的主要功能：监控、分析用户和系统的活动。核查系统配置和漏洞。评估关键系统和数据文件的完整性。识别攻击的活动模式，并向网管人员报警。对异常活动的统计分析。操作系统审计跟踪管理，识别违反政策的用户活动。评估重要系统和数据文件的完整性。

IDS可分为主机型和网络型两种：主机型入侵检测系统，主要用于保护运行关键应用的服务器，它通过监视与分析主机的审计记录和日志文件来检测入侵。网络型入侵检测系统主要用于实时监控网络关键路径信息，它通过侦听网络上的所有分组来采集数据、分析可疑现象。网络入侵检测系统通常利用一个运行在混杂模式下的网络适配器来实时监视并分析通过网络的所有通信业务。

由于每个网络安全组件自身的限制，不可能把入侵检测和防护做到一应俱全所以不能指望通过使用某一种网络安全产品实现绝对的安全，只有根据具体的网络环境，有机整合这些网络安全组件才能最大限度地满足用户的安全需求，在这个通信发达的时代，网络安全组件是不可缺少的，用户的安全要得到保障那就使用网络安全组件吧！它能给你带来意想不到的效果。网络安全的看法

随着互联网在家庭中的普及，家庭网络安全越来越受欢迎。家庭网络安全主要表现在两个方面，一是个人电脑中毒，二是被非法用户入侵。个人以为可以从“内”和“外”两个方面来解决。

从内的方面来讲“内”指用户本身，防止由于自己的疏忽而造成的损失。主要包括安装一些必要的软件，主要是防火墙、杀毒、防木马等安全软件。要有一个安全的工作习惯。积极备份。积极防范。打好补丁。这几种方法只是网络安全方面常用的方法，实际上保证安全从“内”的方面来说还包括很多方面，如操作不当造成软硬件损坏等。当然这些就不仅仅是网络安全方面了，实际上只要用户在以上所说的五个方面做得不错的 郑州电子信息职业技术学院2011届毕业论文

话，基本上网络安全方面可以放60%以上的心了。只不过许多用户在这些方面一般不太在意结果造成数据的损失。从外的方面来讲“外”指由外界而来的攻击，一般指黑客攻击。要防止黑客的攻击，我介绍几种简单容易上手同时效果也不错的方法供大家参考。5.1 隐藏IP地址有两种方法

代理服务器的原理是在客户机和远程服务器之间架设一个“中转站”，当客户机向远程服务器提出服务要求后，代理服务器首先截取用户的请求，然后代理服务器将服务请求转交远程服务器，从而实现客户机和远程服务器之间的联系。使用代理服务器后，其它用户只能探测到代理服务器的IP地址而不是用户的IP地址，这就实现了隐藏用户IP地址的目的，保障了用户上网安全。二是使用一些隐藏IP的软件，如赛门铁克公司的Norton Internet security,不论黑客使用哪一个IP扫描工具，都会告诉你根本没有这个IP地址，黑客就无法攻击你的计算机了。5.2 更换管理及账户

Administrator账户拥有最高的系统权限，一旦该账户被人利用，后果不堪设想。黑客入侵的常用手段之一就是试图获得Administrator账户的密码，所以我们要重新配置Administrator账户首先为Administrator账户设置一个强大复杂的密码，然后我们重命名Administrator账户再创建一个没有管理员权限，也就在一定程度上减少了危险。在WINDOWSXP系统中打开控制面板，单击“用户帐户/更改帐户”，弹出“用户帐户”窗口，再点“禁用来宾账户”即可。防火墙概述

6.1 防火墙定义

在计算机网络中，防火墙是指一种将内部网和公众访问网分开的方法，它实际是一种隔离技术，它允许“可以访问”的人和数据进入网络，同时将“不允许访问”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网络，如果不通过防火墙，人们就无法访问Internet，也无法和其它人进行通信，它具有较强的抗攻击能力，提供信息安全服务，实现网络和信息安全的基础设施。6.2 防火墙的功能

防火墙的访问控制功能；访问控制功能是防火墙设备的最基本功能，其作用就是对经过防火墙的所有通信进行连通或阻断的安全控制，以实现连接到防火墙上的各个网段 郑州电子信息职业技术学院2011届毕业论文 的边界安全性，为实施访问控制功能，可以根据网络地址、网络协议以及TCP UDP端口进行过滤；可以实施简单的内容过滤，如电子邮件附件的文件类型等可以将IP与MAC地址绑定以防止盗用IP的现象发生，可以对上网时间段进行控制，不同时段执行不同的安全策略。防火墙的访问控制采用两种基本策略，即“黑名单”策略和“白名单”策略，指除了规则允许的访问，其他都是禁止的。支持一定的安全策略，过滤掉不安全服务和非法用户。利用网络地址转换技术将有限的IP地址动态或静态地址与内部的IP地址对应起来，用来缓解地址空间短缺的问题。可以连接到一个单独的网络上，在物理上与内部网络隔开并部署WWW服务器和FTP服务器，作为向外部外发布内部信息的地点。防火墙支持基于用户身份的网络访问控制，不仅具有内置的用户管理及认证接口，同时也支持用户进行外部身份认证。防火墙可以根据用户认证的情况动态地调整安全策略实现用户对网络的授权访问。6.3 防火墙技术

按照实现技术分类防火墙的基本类型有：包过滤型、代理服务型和状态包过滤型。包过滤技术；包过滤通常安装在路由器上，并且大多数商用路由器都提供了包过滤的功能。包过滤是一种安全筛选机制，它控制哪些数据包可以进出网络而哪些数据包应被网络所拒绝。包过滤是一种通用有效的安全手段。它在网络层和传输层起作用。它根据分组包的源宿地址端口号及协议类型，来确定是否允许分组包通过。包过滤的优点是它对于用户来说是透明的，处理速度快且易于维护，通常作为第一道防线。

代理服务技术；代理服务系统一般安装并运行在双宿主机上，使外部网络无法了解内部网络的拓扑，比包过滤防火墙安全，由于安全性比较高，所以是使用较多的防火墙技术。代理服务软件运行在一台主机上构成代理服务器，负责截客户的请求。根据安全规则判断这个请求是否允许，如果允许才能传给真正的防火墙。代理系统是客户机和真实服务器之间的中介，完全控制客户机和真实服务器之间的流量并对流量情况加以记录，它具有灵活性和安全性，但可能影响网络的性能对用户透明，且对每一个服务器都要设计一个代理模块，建立对应的网关层实现起来比较复杂。

代理服务技术的优点：1.提供的安全级别高于包过滤型防火墙。2.代理服务型防火墙可以配置成惟一的可被外部看见的主机，以保护内部主机免受外部攻击。3.可能强制执行用户认证。4.代理工作在客户机和真实服务器之间，完全控制会话，所以能提供较详细的审计日志。郑州电子信息职业技术学院2011届毕业论文

状态检测技术；状态检测防火墙在网络层由一个检测模块截获数据包，并抽取与应用层状态有关的信息，并以此作为依据决定对该连接是接受还是拒绝。检测模块维护一个动态的状态信息表，并对后续的数据包进行检查。一旦发现任何连接的参数有意外的变化该连接就被中止。这种技术提供了高度安全的解决方案，同时也具有较好的适应性和可扩展性。状态检测防火墙克服了包过滤防火墙和应用代理服务器的局限性不要求每个被访问的应用都有代理，状态检测模块能够理解各种协议和应用以支持各种最新的应用服务。状态检测模块截获分析并处理所有试图通过防火墙的数据包，保证网络的高度安全和数据完整网络和各种应用的通信状态动态存储更新到动态状态表中，结合预定义好的规则实现安全策略，状态检测不仅仅对网络层检测而对OSI七层模型的所有层进行检测，它与前面两种防火墙技术不同，当用户访问请求到达网关的操作系统前，状态监器要抽取有关数据进行分析，结合网络配置和安全规定做出接纳拒绝，身份认证，报警或给该通信加密等处理动作。状态检测技术的特点：安全性、高效性、可伸缩性和易扩展性。

6.4 防火墙系统的优点

可以对网络安全进行集中控制和管理；防火墙将受信任的专用网与不受信任的公用网隔离开来，将承担风险的范围从整个内部网络缩小到组成防火墙系统的一台或几台主机上在结构上形成了一个控制中心，大大加强了网络安全性，并且简化了网络管理。由于防火墙在结构上的特殊位置，使其方便地提供了监视管理与审计网络的使用及预警。为解决IP的地址危机提供了可行方案。由于Internet的日益发展及其IP地址空间的有限，使用户无法获得足够的注册IP地址，防火墙系统则正处于设置网络地址转换NAT的最佳位置，NAT有助于缓和IP地址空间的不足，并使得一个结构改变Internet服务提供商时而不必重新编址。防火墙系统可以作为Internet信息服务器的安装地点，对外发布信息。

6.5 防火墙系统的局限性

防火墙系统存在着如下局限性：常常需要有特殊的较为封闭的网络拓扑结构来支持，对网络安全功能的加强往往以网络服务的灵活性、多样性和开放性为代价。防火墙系统的防范对象来自外部对内部网络攻击，而不能防范不经由防火墙的攻击。比如通过SLIP或PPP的拨号攻击，绕过了防火墙系统而直接拨号进入内部网络，防火墙对这样的 7 郑州电子信息职业技术学院2011届毕业论文

攻击很难防范。防火墙在技术原理上对来自内部网络系统的安全威胁不具备防范作用。比如不能防范内奸或由用户造成的危害。结论

网络的迅速发展，给我们的工作和生活带来了巨大的改变。在网络日益复杂化，多样化的今天，安全受到人们越来越多的关注。如何保护各类网络和信息的安全，成为人们研究的焦点，其中防火墙是运用非常广泛和效果最好的选择。但是，防火墙技术也有它的不足之处，为了更好的维护网络安全，还需要其他的技术相结合，以及更先进的技术的发现。郑州电子信息职业技术学院2011届毕业论文

参考文献

[1] 邓亚平.计算机网络安全[M].北京:北京人民邮电出版社.2004.50-75.[2] 冯 元.计算机网络安全基础[M].北京:科学出版社.2004.120-150.[3] 穆红涛.Internet实用技术[M].北京:大连理工大学出版社.2005.150-198.[4] 张仕斌.网络安全技术[M].北京:清华大学出版社.2001.17-38.[5] 梁亚声.计算机网络安全技术教程[M].北京:机械工业出版社.2004.110-187.郑州电子信息职业技术学院2011届毕业论文

致 谢

首先，我要特别感谢***老师对我的悉心指导，在本文完成期间他帮助我收集文献资料，理清设计思路，指导方法。**老师渊博的知识、严谨的学风、诲人不倦的态度和学术上精益求精的精神使我有了进一步的提高。

另外，要感谢母校****学院所有老师与同学两年来对我的关心与支持。最后，我要向我的父母致以最崇高的敬意，没有你们无私的支持，就没有我今天的成绩。写作毕业论文是一次再系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。

第四篇：网络安全技术现状与展望

计算机前沿讲座论文

《网络安全技术现状与展望》

班级： 计算机民本（12-1）

姓名：吐尔逊阿依.达吾提 学号： 5011107127 讲师： 李鹏 日期： 2011-12-02

塔里木大学教务处制

网络安全技术现状与展望

1、引言

安全问题是伴随人类社会进步和发展而日显其重要性的。信息技术革命不仅给人们带来工作和生活上的方便，同时也使人们处于一个更易受到侵犯和攻击的境地。例如，个人隐私的保密性就是在信息技术中使人们面对的最困难的问题之一。在“全球一村”的网络化时代，传统的物理安全技术和措施不再足以充分保证信息和系统的安全了。

近年来，世界各国相继提出自己的信息高速公路计划──国家信息基础设施NII(National Information Infrastructure)，同时，建立全球的信息基础设施GII(Global Information Infrastructure)也已被提上了议事日程。问题在于，仅从物理通信基础的角度来看，这种基础设施因主要涉及技术问题而相对容易解决得多。然而，这是远远不够的。以将影响人类未来生活方式的电子商务应用来说，它不仅涉及技术问题，而且更多地与社会、生活、道德、法律等相关，更有甚者，有些问题可能是道德和法律都无能为力的，这个时侯，人们又想到了技术，寄期望于技术能解决一切问题。不幸的是，当前的技术离我们的目标还有一定的距离。

在信息技术领域，信息安全和计算机系统安全是两个相互依赖而又很难分开的问题。保证信息安全的一个必要条件是实现计算机系统的安全，而保证计算机系统安全的一个必要条件也是实现信息安全。这或许就是此问题是如此之难的原因。如果说两者有什么基本的共同之处的话，那就是在于两者的实现都是通过“存取控制”或“访问控制”来作为最后一道安全防线(如果不考虑基于审计或其它信息的攻击检测方法的话)。在这道防线之前，自然就是“身份鉴别”或“身份认证”。为此，各种“授权”或“分配”技术就应运而生了。从根本上说，操作系统安全、数据库安全和计算机网络安全的基本理论是相通的。由于此问题的复杂性，以及在当前的计算机网络环境下，在某种意义上说计算机网络的安全为操作系统安全和数据库安全提供了一个基础，在本文中我们主要讨论计算机网络安全的问题。

2、计算机网络安全研究的现状

人类社会发展历程中，必须与各种困难作顽强的斗争。这些困难对他们生存的威胁不仅来自自然灾害如风、雨、雷、电等，还来自野兽或异族的攻击。在石器时代，虽然人类可以有了简单的生产工具甚至武器，但人们对山洞的依赖性可能怎么强调都不会过分。这个时期的身份“鉴别”或“认证”技术可能只需要山洞的看门人认识其每一个成员即可。到了中世纪，人们不仅可以有金属制的更为强有力的装备，同时也有了更为坚固的城堡。这个时期的身份“鉴别”或“认证”技术可能需要每一个成员佩带一个特殊的标志。在当代，人类有了诸如原子弹这种大规模杀伤性武器的同时，人们也试图实现诸如“太空防御”计划这种“反武器”，与此相应的是，用于身份“鉴别”或“认证”的技术也从传统的物理身份发展到了 1

基于计算、生物统计学特征的数字身份。

纵观整个人类社会发展史，可以清楚地看到，安全技术是“矛”和“盾”的对立统一，两者相辅相承，相互促进。所谓“道高一尺，魔高一丈”，紧接其后的“魔高一尺，道高一丈”，就是当前这种相互刺激的写照。

2.1基于密码术的网络安全

密码术在历史上对军事、国防和外交的重要性是不言而喻的，尤其是在第二次世界大战中，盟军成功破译德国和日本密码系统为早日结束这埸战争起了相当大的作用。然而，到那时为止的密码术在很大程度上是一门艺术而非科学，它过分依赖于密码设计人员的创造性甚至“小聪明”。

在本世纪30年代，Shannon成功地建立了通信保密系统的数学原理，从此，密码术的研究开始进入一个科学领域的时代。尽管不实用，毕竞人们看到了存在完美保密的密码系统。但真正使密码术为广大民间人士作嘱目的里程碑是70年代由IBM最先发表而由美国国家标准局和商业部采用的DES(Data Encryption Standard)──这是传统的对称密钥体制的里程碑，以及几年之后由Diffie和Hellman发表的基于离散对数求解困难性的公钥密码系统，Rivest、Shamir和Adleman发表了基于大合数因子分解困难性的公钥密码系统RSA──开创了密码学研究的新纪元。

应该注意到，实用的密码系统的建立是基于当前计算机的计算能力，同时也是基于计算机科学理论中的计算复杂性和结构复杂性研究成果的。由于众所周知的原因，当前的计算密码学成果都是基于尚未证明的假设即P和NP不是同一个集合的。而且，由于复杂性理论研究本身的复杂性，当前的复杂性成果是基于最坏情形复杂性而不是平均情形复杂性的，这又使我们感到了问题的严重性。然而，无论如何可以自慰的是，越来越有理由使我们相信我们所基于的复杂性假设是正确的。而且，最近的有关研究成果表明，人们在基于平均复杂性的密码系统研究和设计方面有期望会取得突破。当前已取得的成果主要是基于传统的“数的几何”这门学科中的与格有关的计算难题而构造出来的，基于一个自然问题的密码系统还有待进一步的工作。

自从计算机网络技术和系统被人们使用一开始，密码术就被应用到计算机网络和系统中实现信息的机密性、完整性，并用于用户身份的鉴别或认证。在计算机网络体系结构的各个层次，都成功的应用过密码术。但是，一个明显的趋势是，安全机制已从传统的通信子网(如链路层或物理层)上升到资源子网(如应用层或会话层)。一个重要的原因是，由于当前条件下存在多种异构的计算机通信网络。在这方面，国际标准化组织发表的一系列网络安全框架起了指导作用。由于计算机网络领域的一个典型特征是，先有应用或平台后有标准，这种市场驱动带来的一个直接结果是，各层都有相应的安全机制。下面我们将从协议栈的低层到高层分别介绍已有的安全机制。由于TCP/IP已成为事实上的工业标准，在以下的讨论中，我们基于TCP/IP协议栈而不是ISO/OSI的标准的七层模式。

2.1.1网络层安全机制

安全的IP层已成为网络安全研究中的重点之一。安全的IP层应该提供报文鉴别机制以实现信息完整性，提供数据加密机制以实现信息的机密性，还要提供路由加密机制来对付通信量分析的攻击。关于IP层的数据完整性(通过MD5报文摘要算法实现)机制和数据机密性(通过对称的或非对称的密码算法实现)机制实现已在RFC 1826和RFC 1825中讨论，该两份文档基本上给出了一个可行的方案。在RFC 1826中定义了鉴别头AH(Authentication Header)来实现报文完整性，在RFC 1825中定义了封装安全载荷头ESP(Encapsulation Security Payload)来实现报文机密性。

IP的功能和实现决定了通信量分析攻击是IP网络中一个固有的脆弱点，因为IP数据分组中的路由信息对攻击方是可读的。通信量分析指攻击方通过分析协议实体间报文频率、长度等信息，并据此推断出有用信息。为了对付通信量分析的攻击，一种最简单的方法即所谓的通信量填充机制，但这种方法显然会浪费网络带宽，更进一步，这种方法仅能用于当某两个节点之间的通信量突然减少时这种情况。如果与此相反，通信量填充就无能为力了。

我们已有工作成果表明，不仅在链路层或物理层实现抗通信量分析攻击,而且可在IP层本身解决此问题。有关技术细节就不在这里介绍了。有趣的是，网络层防火墙的有效性也依赖于IP层的安全性。

2.1.2 会话层安全机制

到目前为止最引人注目的会话层安全机制是Netscape公司提出的安全套接字层SSL(Secure Socket Layer)。SSL提供位于TCP层之上的安全服务。它使用的安全机制包括通过对称密码算法和非对称密码算法来实现机密性、完整性、身份鉴别或认证。SSL已用于浏览器和www.xiexiebang.communication Technology)。

2.1.3 应用层安全机制

在人们注重于会话层安全机制的同时，应用层安全机制也受到了同样的重视。从类似于电子商务这种应用的角度出发，已提出了两种实用的应用。就安全电子邮件而言，因特网工程任务组IETF(Internet Engineering Task Force)在1993年提出了加强保密的电子邮件方案PEM(Privacy-Enhanced Mail)。但是，由于多种原因，该方案并未得到广泛支持。后来，由于RSA数据安全公司的介入，在1995年提出了S/MIME协议(Secure/Multipurpose Internet Mail Extensions)。从World-Wide Web角度来看，人们提出了三种安全的HTTP协议或协议簇。第一个是HTTPS，它事实上就是基于SSL来实现安全的HTTP。第二个是SHTTP(Secure HTTP)，是CommerceNet在1994年提出的，其最初的目的是用于电子商务。该协议后来也提交给了因特网工程任务组IETF的WEB事务安全工作组讨论。象SSL一样，SHTTP提供了数据机密性、数据完整性和身份鉴别或认证服务。二者的不同之处在于，SHTTP是HTTP的一个扩展，它把安全机制嵌入到HTTP中。显然，由于SHTTP较之SSL更面向应用，3

因此实现起来要复杂一些。在早期，各厂商一般只选择支持上述两个协议之一，但现在许多厂商对两者都支持。第三个是安全电子交易(Secure Electronic Transaction)SET。这是一个庞大的协议，它主要涉及电子商务中的支付处理。它不仅定义了电子支付协议，还定义了证书管理过程。SET是由Visa和MasterCard共同提出的。

2.1.4基于密码术的网络安全体系结构

综合本节的讨论，我们可以从下图中看出当前已提出和实现的在网络体系结构各层实现的安全机制。

2.2 基于网络技术本身的网络安全

我们认为，基于密码术的安全机制不能完全解决网络中的安全问题的一个主要原因在于，尽管密码算法的安全强度是很强的，但当前的软件技术不足以证明任一个软件恰好实现的是该软件的规格说明所需要的功能。由于象操作系统这种核心的系统软件的正确性也不能形式地证明，因此不能保证任何重要的软件中没有安全漏洞。事实告诉我们，那些被黑客们发现的系统软件中的安全漏洞恰好成了他们使用的攻击点。在本节中我们不讨论这种原因导致的安全问题。这种安全漏洞或许只有等到形式的软件开发和正确性证明技术取得突破后，才能得到很好地解决。

基于网络技术本身的网络安全机制方面，主要是防火墙技术。常用的主要有网络层防火墙和应用层防火墙两种。

目前常用的网络层防火墙主要工作在IP层，通过分析IP包头来决定允许或禁止某个信息包通过该防火墙，如路由器过滤就是一种最常见的类型。

应用层防火墙是主要是通过应用层网关或服务代理来实现的。即当来自内部网络的请求到达应用层网关时，它代理内部主机与外部公共网上的服务器建立连接，进而转发来自外部服务器的请求响应。这种代理对内部主机来说可以是透明的，对外部服务器来说也可以是透明的。

由于目前已有许多介绍防火墙的文章，本文不拟介绍有关的技术实现细节。

2.3 问题

尽管到目前为止人们已实现了许多安全机制，但安全问题仍然倍受怀疑和关注。事实上，象电子商务这种应用是否会得到充分的推广，将在很大程度上取决于人们对网络安全机制的信心。虽然目前有关计算机犯罪中，非技术因素导致的损失大于技术因素(如黑客或密码分析)的损失，但对于安全技术和机制的要求将越来越高。这种需求将不仅驱动理论研究的进展，还必将促进实际安全产品的进一步发展。

3.展望

对网络安全本质的认识却还处于一个相当原始的阶段，其表现形式是基于密码术的网络安全和基于防火墙的网络安全尚不能完美地结合成一种更加有效的安全机制。我们期望，如果能够提出一个合理的数学模型，将会对网络安全的研究和可实际应用网络安全系统的开发 4

起非常大的促进作用。

从实用的角度出发，目前人们已提出了一些基于人工智能的网络安全检测专家系统。这方面，SRI(Stanford Research Institute)和Purdue大学已做了许多工作。同时，基于主动网络安全检测的安全系统的研究也已起步，在这方面，Internet Security Systems也已有一些产品问世。

参考文献

[1]孟令奎,史文中,张鹏林.网络地理信息系统原理与技术[M].北京:科学出版社.2005 [2]刘南,刘仁义.地理信息系统[M].北京:高等教育出版社.2002 [3]姬婧,孟景风.浅论WebGIS系统[J].煤炭技术,2006 [4]田洪阵,刘沁萍,刘军伟.WebGIS的现状及其发展趋势[J].许昌学院学报.2004 [5]尚武.网络地理信息系统(WebGIS)的现状及前景[J].地质通报.2006 [6]龚健雅.当代GIS的若干理论与技术[J].武汉:武汉测绘科技大学出版社.1999 [7]李一鸣.基于Internet的地理信息系统——WEBGIS[J].电脑知识与技术.2005

第五篇：计算机网络安全防火墙技术毕业论文

计算机网络安全防火墙技术毕业论文

防火墙原是指建筑物大厦用来防止火灾蔓延的隔断墙。从理论上讲,Internet防火墙服务也属于类似的用来防止外界侵入的。它可以防止 Internet上的各种危险(病毒、资源盗用等)传播到你的网络内部。而事实上,防火墙并不像现实生活中的防火墙,它有点像古代守护城池用的护城河,服务于以下多个目的:

1)限定人们从一个特定的控制点进入;

2)限定人们从一个特定的点离开;

3)防止侵入者接近你的其他防御设施;

4)有效地阻止破坏者对你的计算机系统进行破坏。

在现实生活中,Internet防火墙常常被安装在受保护的内部网络上并接入Internet。

从上图不难看出,所有来自Internet的传输信息或你发出的信息都必须经过防火墙。这样,防火墙就起到了保护诸如电子邮件、文件传输、远程登录、在特定的系统间进行信息交换等安全的作用。从逻辑上讲,防火墙是起分隔、限制、分析的作用,这一点同样可以从图1中体会出来。那么,防火墙究竟是什么呢?实际上,防火墙是加强Internet(内部网)之间安全防御的一个或一组系统,它由一组硬件设备(包括路由器、服务器)及相应软件构成。3.防火墙技术与产品发展的回顾

防火墙是网络安全策略的有机组成部分,它通过控制和监测网络之间的信息交换和访问行为来实现对网络安全的有效管理。从总体上看,防火墙应该具有以下五大基本功能:●过滤进、出网络的数据;

●管理进、出网络的访问行为;

●封堵某些禁止行为;

●记录通过防火墙的信息内容和活动;

●对网络攻击进行检测和告警。

为实现以上功能,在防火墙产品的开发中,人们广泛地应用了网络拓扑、计算机操作系统、路由、加密、访问控制、安全审计等成熟或先进的技术和手段。纵观防火墙近年来的发展,可以将其划分为如下四个阶段(即四代)。

3.1 基于路由器的防火墙

由于多数路由器本身就包含有分组过滤功能,故网络访问控制可能通过路控制来实现,从而使具有分组过滤功能的路由器成为第一代防火墙产品。第一代防火墙产品的特点是:

1)利用路由器本身对分组的解析,以访问控制表(Access List)方式实现对分组的过滤;

2)过滤判断的依据可以是:地址、端口号、IP旗标及其他网络特征;

3)只有分组过滤的功能,且防火墙与路由器是一体的。这样,对安全要求低的网络可以采用路由器附带防火墙功能的方法,而对安全性要求高的网络则需要单独利用一台路由器作为防火墙。

●路由协议十分灵活,本身具有安全漏洞,外部网络要探寻内部网络十分容易。例如,在使用FTP协议时,外部服务器容易从20号端口上与内部网相连,即使在路由器上设置了过滤规则,内部网络的20号端口仍可以由外部探寻。

●路由器上分组过滤规则的设置和配置存在安全隐患。对路由器中过滤规则的设置和配置十分复杂,它涉及到规则的逻辑一致性。作用端口的有效性和规则集的正确性,一般的网络系统管理员难于胜任,加之一旦出现新的协议,管理员就得加上更多的规则去限制,这往往会带来很多错误。

●路由器防火墙的最大隐患是:攻击者可以“假冒”地址。由于信息在网络上是以明文方式传送的,黑客(Hacker)可以在网络上伪造假的路由信息欺骗防火墙。

●路由器防火墙的本质缺陷是:由于路由器的主要功能是为网络访问提供动态的、灵活的路由,而防火墙则要对访问行为实施静态的、固定的控制,这是一对难以调和的矛盾,防火墙的规则设置会大大降低路由器的性能。

可以说基于路由器的防火墙技术只是网络安全的一种应急措施,用这种权宜之计去对付黑客的攻击是十分危险的。

3.2 用户化的防火墙工具套

为了弥补路由器防火墙的不足,很多大型用户纷纷要求以专门开发的防火墙系统来保护自己的网络,从而推动了用户防火墙工具套的出现。

作为第二代防火墙产品,用户化的防火墙工具套具有以下特征:

1)将过滤功能从路由器中独立出来,并加上审计和告警功能;

2)针对用户需求,提供模块化的软件包;

3)软件可以通过网络发送,用户可以自己动手构造防火墙;

4)与第一代防火墙相比,安全性提高了,价格也降低了。

由于是纯软件产品,第二代防火墙产品无论在实现上还是在维护上都对系统管理员提出了相当复杂的要求,并带来以下问题:

配置和维护过程复杂、费时;

对用户的技术要求高;

全软件实现,使用中出现差错的情况很多。

3.3 建立在通用操作系统上的防火墙

基于软件的防火墙在销售、使用和维护上的问题迫使防火墙开发商很快推出了建立在通用操作系统上的商用防火墙产品。近年来市场上广泛使用的就是这一代产品,它们具有如下一些特点:

1)是批量上市的专用防火墙产品;

2)包括分组过滤或者借用路由器的分组过滤功能;

3)装有专用的代理系统,监控所有协议的数据和指令;

4)保护用户编程空间和用户可配置内核参数的设置;

5)安全性和速度大大提高。

第三代防火墙有以纯软件实现的,也有以硬件方式实现的,它们已经得到了广大用户的认同。但随着安全需求的变化和使用时间的推延,仍表现出不少问题,比如:

1)作为基础的操作系统及其内核往往不为防火墙管理者所知,由于源码的保密,其安全性无从保证;

2)由于大多数防火墙厂商并非通用操作系统的厂商,通用操作系统厂商不会对操作系统的安全性负责;

3)从本质上看,第三代防火墙既要防止来自外部网络的攻击,还要防止来自操作系统厂商的攻击;

4)在功能上包括了分组过滤、应用网关、电路级网关且具有加密鉴别功能;

5)透明性好,易于使用。