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分组过滤防火墙原理上是基于什么进行分析的

发布时间:2021-02-01 14:42:00

1. 简述防火墙防护原理

防火墙基本原理

首先,我们需要了解一些基本的防火墙实现原理。防火墙目前主要分包过滤,和状态检测的包过滤,应用层代理防火墙。但是他们的基本实现都是类似的。

│-路由器--网卡│防火墙│网卡│-内部网络│

防火墙一般有两个以上的网络卡,一个连到外部(router),另一个是连到内部网络。当打开主机网络转发功能时,两个网卡间的网络通讯能直接通过。当有防火墙时,他好比插在网卡之间,对所有的网络通讯进行控制。

说到访问控制,这是防火墙的核心了:),防火墙主要通过一个访问控制表来判断的,他的形式一般是一连串的如下规则:

1 accept from+ 源地址,端口 to+ 目的地址,端口+ 采取的动作

2 deny .(deny就是拒绝。。)

3 nat .(nat是地址转换。后面说)

防火墙在网络层(包括以下的炼路层)接受到网络数据包后,就从上面的规则连表一条一条地匹配,如果符合就执行预先安排的动作了!如丢弃包。。

但是,不同的防火墙,在判断攻击行为时,有实现上的差别。下面结合实现原理说说可能的攻击。

二 攻击包过滤防火墙

包过滤防火墙是最简单的一种了,它在网络层截获网络数据包,根据防火墙的规则表,来检测攻击行为。他根据数据包的源IP地址;目的IP地址;TCP/UDP源端口;TCP/UDP目的端口来过滤!!很容易受到如下攻击:

1 ip 欺骗攻击:

这种攻击,主要是修改数据包的源,目的地址和端口,模仿一些合法的数据包来骗过防火墙的检测。如:外部攻击者,将他的数据报源地址改为内部网络地址,防火墙看到是合法地址就放行了:)。可是,如果防火墙能结合接口,地址来匹配,这种攻击就不能成功了:(

2 d.o.s拒绝服务攻击

简单的包过滤防火墙不能跟踪 tcp的状态,很容易受到拒绝服务攻击,一旦防火墙受到d.o.s攻击,他可能会忙于处理,而忘记了他自己的过滤功能。:)你就可以饶过了,不过这样攻击还很少的。!

3 分片攻击

这种攻击的原理是:在IP的分片包中,所有的分片包用一个分片偏移字段标志分片包的顺序,但是,只有第一个分片包含有TCP端口号的信息。当IP分片包通过分组过滤防火墙时,防火墙只根据第一个分片包的Tcp信息判断是否允许通过,而其他后续的分片不作防火墙检测,直接让它们通过。

这样,攻击者就可以通过先发送第一个合法的IP分片,骗过防火墙的检测,接着封装了恶意数据的后续分片包就可以直接穿透防火墙,直接到达内部网络主机,从而威胁网络和主机的安全。

4 木马攻击

对于包过滤防火墙最有效的攻击就是木马了,一但你在内部网络安装了木马,防火墙基本上是无能为力的。

原因是:包过滤防火墙一般只过滤低端口(1-1024),而高端口他不可能过滤的(因为,一些服务要用到高端口,因此防火墙不能关闭高端口的),所以很多的木马都在高端口打开等待,如冰河,subseven等。。。
但是木马攻击的前提是必须先上传,运行木马,对于简单的包过滤防火墙来说,是容易做的。这里不写这个了。大概就是利用内部网络主机开放的服务漏洞。

早期的防火墙都是这种简单的包过滤型的,到现在已很少了,不过也有。现在的包过滤采用的是状态检测技术,下面谈谈状态检测的包过滤防火墙。状态检测技术最早是checkpoint提出的,在国内的许多防火墙都声称实现了状态检测技术。

可是:)很多是没有实现的。到底什么是状态检测?

一句话,状态检测就是从tcp连接的建立到终止都跟踪检测的技术。

原先的包过滤,是拿一个一个单独的数据包来匹配规则的。可是我们知道,同一个tcp连接,他的数据包是前后关联的,先是syn包,-》数据包=》fin包。数据包的前后序列号是相关的。

如果割裂这些关系,单独的过滤数据包,很容易被精心够造的攻击数据包欺骗!!!如nmap的攻击扫描,就有利用syn包,fin包,reset包来探测防火墙后面的网络。!

相反,一个完全的状态检测防火墙,他在发起连接就判断,如果符合规则,就在内存登记了这个连接的状态信息(地址,port,选项。。),后续的属于同一个连接的数据包,就不需要在检测了。直接通过。而一些精心够造的攻击数据包由于没有在内存登记相应的状态信息,都被丢弃了。这样这些攻击数据包,就不能饶过防火墙了。

说状态检测必须提到动态规则技术。在状态检测里,采用动态规则技术,原先高端口的问题就可以解决了。实现原理是:平时,防火墙可以过滤内部网络的所有端口(1-65535),外部攻击者难于发现入侵的切入点,可是为了不影响正常的服务,防火墙一但检测到服务必须开放高端口时,如(ftp协议,irc等),防火墙在内存就可以动态地天加一条规则打开相关的高端口。等服务完成后,这条规则就又被防火墙删除。这样,既保障了安全,又不影响正常服务,速度也快。!
一般来说,完全实现了状态检测技术防火墙,智能性都比较高,一些扫描攻击还能自动的反应,因此,攻击者要很小心才不会被发现。

2. 包过滤防火墙的基本原理分析屏蔽主机防火墙,屏蔽子网防火墙,多宿主主机防火墙的特点以及之间的区别

同学,你是湖南大学的吧,选修了计算机网络安全吧。。。其实。。。你去看老师的PPT,备注里面基本都有的,都不用你上网去找了。

3. 简述包过滤防火墙的工作原理

包过滤防火墙是最简单的一种防火墙,它在网络层截获网络数据包,根据防火墙的规则专表,来检属测攻击行为。包过滤防火墙一般作用在网络层(IP层),故也称网络层防火墙(Network Lev Firewall)或IP过滤器(IP filters)。数据包过滤(Packet Filtering)是指在网络层对数据包进行分析、选择。通过检查数据流中每一个数据包的源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号、协议类型等因素或它们的组合来确定是否允许该数据包通过。在网络层提供较低级别的安全防护和控制。

4. 阐述数据包过滤防火墙的工作原理_______.

推荐看一看 朱雁冰 写的《Windows防火墙与网络封包截获技术》,上面介绍了三种分别基于用户态和核心态下的防火墙编译,虽然他提到的三种技术现在看来都有不足,但是是一本讲解详细的好书~~~!!

防火墙就是一种过滤塞(目前你这么理解不算错),你可以让你喜欢的东西通过这个塞子,别的玩意都统统过滤掉。在网络的世界里,要由防火墙过滤的就是承载通信数据的通信包。

天下的防火墙至少都会说两个词:Yes或者No。直接说就是接受或者拒绝。最简单的防火墙是以太网桥。但几乎没有人会认为这种原始防火墙能管多大用。大多数防火墙采用的技术和标准可谓五花八门。这些防火墙的形式多种多样:有的取代系统上已经装备的TCP/IP协议栈;有的在已有的协议栈上建立自己的软件模块;有的干脆就是独立的一套操作系统。还有一些应用型的防火墙只对特定类型的网络连接提供保护(比如SMTP或者HTTP协议等)。还有一些基于硬件的防火墙产品其实应该归入安全路由器一类。以上的产品都可以叫做防火墙,因为他们的工作方式都是一样的:分析出入防火墙的数据包,决定放行还是把他们扔到一边。

所有的防火墙都具有IP地址过滤功能。这项任务要检查IP包头,根据其IP源地址和目标地址作出放行/丢弃决定。看看下面这张图,两个网段之间隔了一个防火墙,防火墙的一端有台UNIX计算机,另一边的网段则摆了台PC客户机。

当PC客户机向UNIX计算机发起telnet请求时,PC的telnet客户程序就产生一个TCP包并把它传给本地的协议栈准备发送。接下来,协议栈将这个TCP包“塞”到一个IP包里,然后通过PC机的TCP/IP栈所定义的路径将它发送给UNIX计算机。在这个例子里,这个IP包必须经过横在PC和UNIX计算机中的防火墙才能到达UNIX计算机。

现在我们“命令”(用专业术语来说就是配制)防火墙把所有发给UNIX计算机的数据包都给拒了,完成这项工作以后,“心肠”比较好的防火墙还会通知客户程序一声呢!既然发向目标的IP数据没法转发,那么只有和UNIX计算机同在一个网段的用户才能访问UNIX计算机了。

还有一种情况,你可以命令防火墙专给那台可怜的PC机找茬,别人的数据包都让过就它不行。这正是防火墙最基本的功能:根据IP地址做转发判断。但要上了大场面这种小伎俩就玩不转了,由于黑客们可以采用IP地址欺骗技术,伪装成合法地址的计算机就可以穿越信任这个地址的防火墙了。不过根据地址的转发决策机制还是最基本和必需的。另外要注意的一点是,不要用DNS主机名建立过滤表,对DNS的伪造比IP地址欺骗要容易多了。

服务器TCP/UDP 端口过滤

仅仅依靠地址进行数据过滤在实际运用中是不可行的,还有个原因就是目标主机上往往运行着多种通信服务,比方说,我们不想让用户采用 telnet的方式连到系统,但这绝不等于我们非得同时禁止他们使用SMTP/POP邮件服务器吧?所以说,在地址之外我们还要对服务器的TCP/ UDP端口进行过滤。

比如,默认的telnet服务连接端口号是23。假如我们不许PC客户机建立对UNIX计算机(在这时我们当它是服务器)的telnet连接,那么我们只需命令防火墙检查发送目标是UNIX服务器的数据包,把其中具有23目标端口号的包过滤就行了。这样,我们把IP地址和目标服务器TCP/UDP端口结合起来不就可以作为过滤标准来实现相当可靠的防火墙了吗?不,没这么简单。

客户机也有TCP/UDP端口

TCP/IP是一种端对端协议,每个网络节点都具有唯一的地址。网络节点的应用层也是这样,处于应用层的每个应用程序和服务都具有自己的对应“地址”,也就是端口号。地址和端口都具备了才能建立客户机和服务器的各种应用之间的有效通信联系。比如,telnet服务器在端口23侦听入站连接。同时telnet客户机也有一个端口号,否则客户机的IP栈怎么知道某个数据包是属于哪个应用程序的呢?

由于历史的原因,几乎所有的TCP/IP客户程序都使用大于1023的随机分配端口号。只有UNIX计算机上的root用户才可以访问1024以下的端口,而这些端口还保留为服务器上的服务所用。所以,除非我们让所有具有大于1023端口号的数据包进入网络,否则各种网络连接都没法正常工作。

这对防火墙而言可就麻烦了,如果阻塞入站的全部端口,那么所有的客户机都没法使用网络资源。因为服务器发出响应外部连接请求的入站(就是进入防火墙的意思)数据包都没法经过防火墙的入站过滤。反过来,打开所有高于1023的端口就可行了吗?也不尽然。由于很多服务使用的端口都大于1023,比如X client、基于RPC的NFS服务以及为数众多的非UNIX IP产品等(NetWare/IP)就是这样的。那么让达到1023端口标准的数据包都进入网络的话网络还能说是安全的吗?连这些客户程序都不敢说自己是足够安全的。

双向过滤

OK,咱们换个思路。我们给防火墙这样下命令:已知服务的数据包可以进来,其他的全部挡在防火墙之外。比如,如果你知道用户要访问Web服务器,那就只让具有源端口号80的数据包进入网络:

不过新问题又出现了。首先,你怎么知道你要访问的服务器具有哪些正在运行的端口号呢? 象HTTP这样的服务器本来就是可以任意配置的,所采用的端口也可以随意配置。如果你这样设置防火墙,你就没法访问哪些没采用标准端口号的的网络站点了!反过来,你也没法保证进入网络的数据包中具有端口号80的就一定来自Web服务器。有些黑客就是利用这一点制作自己的入侵工具,并让其运行在本机的80端口!

检查ACK位

源地址我们不相信,源端口也信不得了,这个不得不与黑客共舞的疯狂世界上还有什么值得我们信任呢?还好,事情还没到走投无路的地步。对策还是有的,不过这个办法只能用于TCP协议。

TCP是一种可靠的通信协议,“可靠”这个词意味着协议具有包括纠错机制在内的一些特殊性质。为了实现其可靠性,每个TCP连接都要先经过一个“握手”过程来交换连接参数。还有,每个发送出去的包在后续的其他包被发送出去之前必须获得一个确认响应。但并不是对每个TCP包都非要采用专门的ACK包来响应,实际上仅仅在TCP包头上设置一个专门的位就可以完成这个功能了。所以,只要产生了响应包就要设置ACK位。连接会话的第一个包不用于确认,所以它就没有设置ACK位,后续会话交换的TCP包就要设置ACK位了。

举个例子,PC向远端的Web服务器发起一个连接,它生成一个没有设置ACK位的连接请求包。当服务器响应该请求时,服务器就发回一个设置了ACK位的数据包,同时在包里标记从客户机所收到的字节数。然后客户机就用自己的响应包再响应该数据包,这个数据包也设置了ACK位并标记了从服务器收到的字节数。通过监视ACK位,我们就可以将进入网络的数据限制在响应包的范围之内。于是,远程系统根本无法发起TCP连接但却能响应收到的数据包了。

这套机制还不能算是无懈可击,简单地举个例子,假设我们有台内部Web服务器,那么端口80就不得不被打开以便外部请求可以进入网络。还有,对UDP包而言就没法监视ACK位了,因为UDP包压根就没有ACK位。还有一些TCP应用程序,比如FTP,连接就必须由这些服务器程序自己发起。

FTP带来的困难

一般的Internet服务对所有的通信都只使用一对端口号,FTP程序在连接期间则使用两对端口号。第一对端口号用于FTP的“命令通道”提供登录和执行命令的通信链路,而另一对端口号则用于FTP的“数据通道”提供客户机和服务器之间的文件传送。

在通常的FTP会话过程中,客户机首先向服务器的端口21(命令通道)发送一个TCP连接请求,然后执行LOGIN、DIR等各种命令。一旦用户请求服务器发送数据,FTP服务器就用其20端口 (数据通道)向客户的数据端口发起连接。问题来了,如果服务器向客户机发起传送数据的连接,那么它就会发送没有设置ACK位的数据包,防火墙则按照刚才的规则拒绝该数据包同时也就意味着数据传送没戏了。通常只有高级的、也就是够聪明的防火墙才能看出客户机刚才告诉服务器的端口,然后才许可对该端口的入站连接。

UDP端口过滤

好了,现在我们回过头来看看怎么解决UDP问题。刚才说了,UDP包没有ACK位所以不能进行ACK位过滤。UDP 是发出去不管的“不可靠”通信,这种类型的服务通常用于广播、路由、多媒体等广播形式的通信任务。NFS、DNS、WINS、NetBIOS-over-TCP/IP和 NetWare/IP都使用UDP。

看来最简单的可行办法就是不允许建立入站UDP连接。防火墙设置为只许转发来自内部接口的UDP包,来自外部接口的UDP包则不转发。现在的问题是,比方说,DNS名称解析请求就使用UDP,如果你提供DNS服务,至少得允许一些内部请求穿越防火墙。还有IRC这样的客户程序也使用UDP,如果要让你的用户使用它,就同样要让他们的UDP包进入网络。我们能做的就是对那些从本地到可信任站点之间的连接进行限制。但是,什么叫可信任!如果黑客采取地址欺骗的方法不又回到老路上去了吗?

有些新型路由器可以通过“记忆”出站UDP包来解决这个问题:如果入站UDP包匹配最近出站UDP包的目标地址和端口号就让它进来。如果在内存中找不到匹配的UDP包就只好拒绝它了!但是,我们如何确信产生数据包的外部主机就是内部客户机希望通信的服务器呢?如果黑客诈称DNS服务器的地址,那么他在理论上当然可以从附着DNS的UDP端口发起攻击。只要你允许DNS查询和反馈包进入网络这个问题就必然存在。办法是采用代理服务器。

所谓代理服务器,顾名思义就是代表你的网络和外界打交道的服务器。代理服务器不允许存在任何网络内外的直接连接。它本身就提供公共和专用的DNS、邮件服务器等多种功能。代理服务器重写数据包而不是简单地将其转发了事。给人的感觉就是网络内部的主机都站在了网络的边缘,但实际上他们都躲在代理的后面,露面的不过是代理这个假面具。

小结

IP地址可能是假的,这是由于IP协议的源路有机制所带来的,这种机制告诉路由器不要为数据包采用正常的路径,而是按照包头内的路径传送数据包。于是黑客就可以使用系统的IP地址获得返回的数据包。有些高级防火墙可以让用户禁止源路由。通常我们的网络都通过一条路径连接ISP,然后再进入Internet。这时禁用源路由就会迫使数据包必须沿着正常的路径返回。

还有,我们需要了解防火墙在拒绝数据包的时候还做了哪些其他工作。比如,防火墙是否向连接发起系统发回了“主机不可到达”的ICMP消息?或者防火墙真没再做其他事?这些问题都可能存在安全隐患。ICMP“主机不可达”消息会告诉黑客“防火墙专门阻塞了某些端口”,黑客立即就可以从这个消息中闻到一点什么气味。如果ICMP“主机不可达”是通信中发生的错误,那么老实的系统可能就真的什么也不发送了。反过来,什么响应都没有却会使发起通信的系统不断地尝试建立连接直到应用程序或者协议栈超时,结果最终用户只能得到一个错误信息。当然这种方式会让黑客无法判断某端口到底是关闭了还是没有使用。

5. 分组过滤防火墙的工作原理谢谢大家了

回答:mengzpabc
学弟自
12月13日 13:48 哦。。
黑客主要就是利用我们计算机的端口。
来对我们的计算机进行访问和攻击。
防火墙主要就是关闭这些端口。
如果你是XP-SP2的系统只要打开系统的防火墙入可以了。
不用再装天网了。
除非你想做一些其它的事情(查看自己登陆服务器的IP)

6. 数据包过滤防火墙的工作原理是什么

防火墙的工作原理:防火墙就是一种过滤塞(目前你这么理解不算错)版,你可以让你权喜欢的东西通过这个塞子,别的玩意都统统过滤掉。在网络的世界里,要由防火墙过滤的就是承载通信数据的通信包。
天下的防火墙至少都会说两个词:Yes或者No。直接说就是接受或者拒绝。最简单的防火墙是以太网桥。但几乎没有人会认为这种原始防火墙能管多大用。大多数防火墙采用的技术和标准可谓五花八门。这些防火墙的形式多种多样:有的取代系统上已经装备的T CP/IP协议栈;有的在已有的协议栈上建立自己的软件模块;有的干脆就是独立的一套操作系统。还有一些应用型的防火墙只对特定类型的网络连接提供保护(比如S MTP或者HTTP协议等)。还有一些基于硬件的防火墙产品其实应该归入安全路由器一类。以上的产品都可以叫做防火墙,因为他们的工作方式都是一样的:分析出入防火墙的数据包,决定放行还是把他们扔到一边。
所有的防火墙都具有IP地址过滤功能。这项任务要检查IP包头,根据其IP源地址和目标地址作出放行/丢弃决定。

7. 说明分组过滤防火墙的基本原理

防火墙技术可根据防范的方式和侧重点的不同而分为很多种类型,但总体来讲可分为二大类:分组过滤、应用代理!----分组过滤(Packet filtering):作用在网络层和传输层,它根据分组包头源地址,目的地址和端口号、协议类型等标志确定是否允许数据包通过。只有满足过滤逻辑的数据包才被转发到相应的目的地出口端,其余数据包则被从数据流中丢弃。
------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。--
-- --应用代理(Application Proxy):也叫应用网关(Application Gateway),它作用在应用层,其特点是完全阻隔了网络通信流,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。实际中的应用网关通常由专用工作站实现!---分组过滤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:据以过滤判别的只有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一类的协议;另外,大多数过滤器中缺少审计和报警机制,且管理方式和用户界面较差;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.

8. 基于包过滤防火墙的原理和实现技术是怎样的

推荐看一看 朱雁冰 写的《Windows防火墙与网络封包截获技术》,上面介绍了三种分别基于用户态和核心态下的防火墙编译,虽然他提到的三种技术现在看来都有不足,但是是一本讲解详细的好书~~~!!

防火墙就是一种过滤塞(目前你这么理解不算错),你可以让你喜欢的东西通过这个塞子,别的玩意都统统过滤掉。在网络的世界里,要由防火墙过滤的就是承载通信数据的通信包。

天下的防火墙至少都会说两个词:Yes或者No。直接说就是接受或者拒绝。最简单的防火墙是以太网桥。但几乎没有人会认为这种原始防火墙能管多大用。大多数防火墙采用的技术和标准可谓五花八门。这些防火墙的形式多种多样:有的取代系统上已经装备的TCP/IP协议栈;有的在已有的协议栈上建立自己的软件模块;有的干脆就是独立的一套操作系统。还有一些应用型的防火墙只对特定类型的网络连接提供保护(比如SMTP或者HTTP协议等)。还有一些基于硬件的防火墙产品其实应该归入安全路由器一类。以上的产品都可以叫做防火墙,因为他们的工作方式都是一样的:分析出入防火墙的数据包,决定放行还是把他们扔到一边。

所有的防火墙都具有IP地址过滤功能。这项任务要检查IP包头,根据其IP源地址和目标地址作出放行/丢弃决定。看看下面这张图,两个网段之间隔了一个防火墙,防火墙的一端有台UNIX计算机,另一边的网段则摆了台PC客户机。

当PC客户机向UNIX计算机发起telnet请求时,PC的telnet客户程序就产生一个TCP包并把它传给本地的协议栈准备发送。接下来,协议栈将这个TCP包“塞”到一个IP包里,然后通过PC机的TCP/IP栈所定义的路径将它发送给UNIX计算机。在这个例子里,这个IP包必须经过横在PC和UNIX计算机中的防火墙才能到达UNIX计算机。

现在我们“命令”(用专业术语来说就是配制)防火墙把所有发给UNIX计算机的数据包都给拒了,完成这项工作以后,“心肠”比较好的防火墙还会通知客户程序一声呢!既然发向目标的IP数据没法转发,那么只有和UNIX计算机同在一个网段的用户才能访问UNIX计算机了。

还有一种情况,你可以命令防火墙专给那台可怜的PC机找茬,别人的数据包都让过就它不行。这正是防火墙最基本的功能:根据IP地址做转发判断。但要上了大场面这种小伎俩就玩不转了,由于黑客们可以采用IP地址欺骗技术,伪装成合法地址的计算机就可以穿越信任这个地址的防火墙了。不过根据地址的转发决策机制还是最基本和必需的。另外要注意的一点是,不要用DNS主机名建立过滤表,对DNS的伪造比IP地址欺骗要容易多了。

服务器TCP/UDP 端口过滤

仅仅依靠地址进行数据过滤在实际运用中是不可行的,还有个原因就是目标主机上往往运行着多种通信服务,比方说,我们不想让用户采用 telnet的方式连到系统,但这绝不等于我们非得同时禁止他们使用SMTP/POP邮件服务器吧?所以说,在地址之外我们还要对服务器的TCP/ UDP端口进行过滤。

比如,默认的telnet服务连接端口号是23。假如我们不许PC客户机建立对UNIX计算机(在这时我们当它是服务器)的telnet连接,那么我们只需命令防火墙检查发送目标是UNIX服务器的数据包,把其中具有23目标端口号的包过滤就行了。这样,我们把IP地址和目标服务器TCP/UDP端口结合起来不就可以作为过滤标准来实现相当可靠的防火墙了吗?不,没这么简单。

客户机也有TCP/UDP端口

TCP/IP是一种端对端协议,每个网络节点都具有唯一的地址。网络节点的应用层也是这样,处于应用层的每个应用程序和服务都具有自己的对应“地址”,也就是端口号。地址和端口都具备了才能建立客户机和服务器的各种应用之间的有效通信联系。比如,telnet服务器在端口23侦听入站连接。同时telnet客户机也有一个端口号,否则客户机的IP栈怎么知道某个数据包是属于哪个应用程序的呢?

由于历史的原因,几乎所有的TCP/IP客户程序都使用大于1023的随机分配端口号。只有UNIX计算机上的root用户才可以访问1024以下的端口,而这些端口还保留为服务器上的服务所用。所以,除非我们让所有具有大于1023端口号的数据包进入网络,否则各种网络连接都没法正常工作。

这对防火墙而言可就麻烦了,如果阻塞入站的全部端口,那么所有的客户机都没法使用网络资源。因为服务器发出响应外部连接请求的入站(就是进入防火墙的意思)数据包都没法经过防火墙的入站过滤。反过来,打开所有高于1023的端口就可行了吗?也不尽然。由于很多服务使用的端口都大于1023,比如X client、基于RPC的NFS服务以及为数众多的非UNIX IP产品等(NetWare/IP)就是这样的。那么让达到1023端口标准的数据包都进入网络的话网络还能说是安全的吗?连这些客户程序都不敢说自己是足够安全的。

双向过滤

OK,咱们换个思路。我们给防火墙这样下命令:已知服务的数据包可以进来,其他的全部挡在防火墙之外。比如,如果你知道用户要访问Web服务器,那就只让具有源端口号80的数据包进入网络:

不过新问题又出现了。首先,你怎么知道你要访问的服务器具有哪些正在运行的端口号呢? 象HTTP这样的服务器本来就是可以任意配置的,所采用的端口也可以随意配置。如果你这样设置防火墙,你就没法访问哪些没采用标准端口号的的网络站点了!反过来,你也没法保证进入网络的数据包中具有端口号80的就一定来自Web服务器。有些黑客就是利用这一点制作自己的入侵工具,并让其运行在本机的80端口!

检查ACK位

源地址我们不相信,源端口也信不得了,这个不得不与黑客共舞的疯狂世界上还有什么值得我们信任呢?还好,事情还没到走投无路的地步。对策还是有的,不过这个办法只能用于TCP协议。

TCP是一种可靠的通信协议,“可靠”这个词意味着协议具有包括纠错机制在内的一些特殊性质。为了实现其可靠性,每个TCP连接都要先经过一个“握手”过程来交换连接参数。还有,每个发送出去的包在后续的其他包被发送出去之前必须获得一个确认响应。但并不是对每个TCP包都非要采用专门的ACK包来响应,实际上仅仅在TCP包头上设置一个专门的位就可以完成这个功能了。所以,只要产生了响应包就要设置ACK位。连接会话的第一个包不用于确认,所以它就没有设置ACK位,后续会话交换的TCP包就要设置ACK位了。

举个例子,PC向远端的Web服务器发起一个连接,它生成一个没有设置ACK位的连接请求包。当服务器响应该请求时,服务器就发回一个设置了ACK位的数据包,同时在包里标记从客户机所收到的字节数。然后客户机就用自己的响应包再响应该数据包,这个数据包也设置了ACK位并标记了从服务器收到的字节数。通过监视ACK位,我们就可以将进入网络的数据限制在响应包的范围之内。于是,远程系统根本无法发起TCP连接但却能响应收到的数据包了。

这套机制还不能算是无懈可击,简单地举个例子,假设我们有台内部Web服务器,那么端口80就不得不被打开以便外部请求可以进入网络。还有,对UDP包而言就没法监视ACK位了,因为UDP包压根就没有ACK位。还有一些TCP应用程序,比如FTP,连接就必须由这些服务器程序自己发起。

FTP带来的困难

一般的Internet服务对所有的通信都只使用一对端口号,FTP程序在连接期间则使用两对端口号。第一对端口号用于FTP的“命令通道”提供登录和执行命令的通信链路,而另一对端口号则用于FTP的“数据通道”提供客户机和服务器之间的文件传送。

在通常的FTP会话过程中,客户机首先向服务器的端口21(命令通道)发送一个TCP连接请求,然后执行LOGIN、DIR等各种命令。一旦用户请求服务器发送数据,FTP服务器就用其20端口 (数据通道)向客户的数据端口发起连接。问题来了,如果服务器向客户机发起传送数据的连接,那么它就会发送没有设置ACK位的数据包,防火墙则按照刚才的规则拒绝该数据包同时也就意味着数据传送没戏了。通常只有高级的、也就是够聪明的防火墙才能看出客户机刚才告诉服务器的端口,然后才许可对该端口的入站连接。

UDP端口过滤

好了,现在我们回过头来看看怎么解决UDP问题。刚才说了,UDP包没有ACK位所以不能进行ACK位过滤。UDP 是发出去不管的“不可靠”通信,这种类型的服务通常用于广播、路由、多媒体等广播形式的通信任务。NFS、DNS、WINS、NetBIOS-over-TCP/IP和 NetWare/IP都使用UDP。

看来最简单的可行办法就是不允许建立入站UDP连接。防火墙设置为只许转发来自内部接口的UDP包,来自外部接口的UDP包则不转发。现在的问题是,比方说,DNS名称解析请求就使用UDP,如果你提供DNS服务,至少得允许一些内部请求穿越防火墙。还有IRC这样的客户程序也使用UDP,如果要让你的用户使用它,就同样要让他们的UDP包进入网络。我们能做的就是对那些从本地到可信任站点之间的连接进行限制。但是,什么叫可信任!如果黑客采取地址欺骗的方法不又回到老路上去了吗?

有些新型路由器可以通过“记忆”出站UDP包来解决这个问题:如果入站UDP包匹配最近出站UDP包的目标地址和端口号就让它进来。如果在内存中找不到匹配的UDP包就只好拒绝它了!但是,我们如何确信产生数据包的外部主机就是内部客户机希望通信的服务器呢?如果黑客诈称DNS服务器的地址,那么他在理论上当然可以从附着DNS的UDP端口发起攻击。只要你允许DNS查询和反馈包进入网络这个问题就必然存在。办法是采用代理服务器。

所谓代理服务器,顾名思义就是代表你的网络和外界打交道的服务器。代理服务器不允许存在任何网络内外的直接连接。它本身就提供公共和专用的DNS、邮件服务器等多种功能。代理服务器重写数据包而不是简单地将其转发了事。给人的感觉就是网络内部的主机都站在了网络的边缘,但实际上他们都躲在代理的后面,露面的不过是代理这个假面具。

小结

IP地址可能是假的,这是由于IP协议的源路有机制所带来的,这种机制告诉路由器不要为数据包采用正常的路径,而是按照包头内的路径传送数据包。于是黑客就可以使用系统的IP地址获得返回的数据包。有些高级防火墙可以让用户禁止源路由。通常我们的网络都通过一条路径连接ISP,然后再进入Internet。这时禁用源路由就会迫使数据包必须沿着正常的路径返回。

还有,我们需要了解防火墙在拒绝数据包的时候还做了哪些其他工作。比如,防火墙是否向连接发起系统发回了“主机不可到达”的ICMP消息?或者防火墙真没再做其他事?这些问题都可能存在安全隐患。ICMP“主机不可达”消息会告诉黑客“防火墙专门阻塞了某些端口”,黑客立即就可以从这个消息中闻到一点什么气味。如果ICMP“主机不可达”是通信中发生的错误,那么老实的系统可能就真的什么也不发送了。反过来,什么响应都没有却会使发起通信的系统不断地尝试建立连接直到应用程序或者协议栈超时,结果最终用户只能得到一个错误信息。当然这种方式会让黑客无法判断某端口到底是关闭了还是没有使用。

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