防火墙到底应该有多“厚”?

　　 
　　Internet的开放便利性，与网络安全的隐忧，一直是矛盾共存。随着企业对Internet依存的加深，对网络安全的防范与布署，就成了必备的知识。

大家都知道，特洛伊城之所以久攻不破，是它有一道坚固的城墙；在Internet上我们也需要一道坚实的防火墙，以确保防火墙不会因被击溃而导致企业内部电脑的入侵危机。
　　公元前12世纪，希腊与特洛伊的一场战争，造就了荷马(Homer)史诗中的两位英雄人物Achilles与Odysseus；而这场战争最终决定性的胜利竟然是一只木马，这样富戏剧性的结局更让人不可思议，除了具军事教训意味外，着实也多了许多趣味性。如今这场战争却活生生地搬上了Internet舞台，虽然少了美女Helen助阵，不过精采的程度却不下于3000多年前的盛况，只不过整个场景都虚拟于网络之中。。
　　打造一道网络城墙
　　据荷马史诗记载，希腊联军共围剿特洛伊城达十年之久，当时没有现代的空中部队，因此整个防卫所依靠的都是城墙！据说当时特洛依城城墙厚度达五公尺，在这么坚固城墙防卫下，希腊一直都无法将特洛依城攻下。
　　相对于特洛依城墙的厚度，到底一道网络的城墙要多“厚”才安全呢？在Internet中的城墙，我们称之Firewall或是防火墙，主要的作用是进行网络交通过滤与管制。
　　这道网络虚拟的城墙强度虽然不能以实体厚度来衡量，但打造这道城墙同样要考虑到“是否地基够稳？”、“是否有钢筋结构？”、“城门卫兵是否尽职？”，此外这一整套控管机构“是否有品质保证？”，如此才能评判防火墙是否足以抵御外侮。
　　　
　　打造一道网络城墙
　　高楼平地起，因此打好地基是建造一道坚固城墙的基础！如何打造防火墙的稳固地基？在电脑系统里，防火墙不能独立存在，必须建立在操作系统(OS)上，因此操作系统就是防火墙的地基。操作系统的稳固与否，在于安全性上是否有保障，从以下几个方面来设计操作系统，就能有稳固牢靠的地基。
　　1、以安全的角度出发，来设计操作系统
　　一般操作系统的设计是用来满足所有的应用环境，因此出发点是以“弹性”考虑，在此前提下，操作系统呈现的是“多而杂”，样样都可以做，不过却不见得都一定用得上；而以“安全”角度来设计的操作系统，设计的用途是专供防火墙用的，是个“小而美”的操作系统，因此可与防火墙紧密搭配，当然可以有效提升防火墙的强度。
　　2、删除不需要的功能与指令
　　系统存在的程序与指令愈多，漏洞也就相对地增加，黑客常常会利用操作系统上运作程序的漏洞，作为入侵的途径，并利用系统上可用的指令来破坏系统的运作。因此将不必要的程序与指令删除，黑客的攻击目标自然减少了。
　　3、删除所有操作系统上既存的程序的漏洞
　　有些程序是必须存在操作系统上以利系统运作，而这些程序本身仍然可能遭受到黑客攻击，因此作为一个防火墙上的操作系统，就不能沿用一般操作系统上的运作程序，必须重新审视程序内容是否隐藏漏洞，一一删除漏洞后再重新设计，然后才供系统运作使用。
　　为了加强建筑物的抗震强度，人们采用钢筋结构来强化耐震度。而在Internet世界中，黑客的入侵手法日益先进，入侵事件更是与日俱增，就好比强震一波波朝防火墙袭击而来，因此有必要为防火墙加筑钢筋结构才能有效抵挡黑客的“强震”撼动！
　　1、各程序具有独立的执行空间
　　各程序执行时不能彼此干扰，同时也不能共用相同目录，否则一旦某一个程序遭受入侵，其他程序也可能同时遭殃。因此各程序执行时所需的文件，如函数库或指令，都必须摆放在各自的目录中，不能有共用的情形。
　　2、各程序以最少许可权执行
　　每一个程序的执行者权限只够执行程序本身，同时不能任意切换目录，以防止权限设定不当的破坏。
　　3、所有权限类别设为只读
　　为了确保防火墙系统的正常运作，避免黑客破坏正常运行的程序或类别，甚至防止黑客程序伪装成正常程序，将防火墙系统上的权限类别设为只读，黑客就不能进一步进行破坏。
　　4、没有超级使用者
　　一般操作系统中均存在一个超级使用者，掌控所有系统的权限，在Windows系统中叫做"administrator"， Unix中叫做"root"。一旦黑客取得这个使用者帐号，即可对系统进行全面性破坏，例如中断防火墙的运作。因此防火墙上的操作系统应该没有超级使用者，才能有效避免黑客破坏防火墙的运作体系。
　　防火墙是设计用来管控所有进出的数据包，而管控的体系因控管的程度而有所区别，我们称之为防火墙的控管级别，这就好比城门守卫，管制进出城门的人员。如下图所示，目前防火墙的控管级别大致上区分为三层：
　　　
　　防火墙的控管级别
　　Packet Filtering：
　　Packet Filtering是最基本的防火墙控管，只能管控Network级别的数据包内容，因此过滤速度是三种级别中最快速的，相对的对于管控的安全性是最差的。举例来说，这就好像H君企图送杂志包裹给城内的A书店，Packet Filtering只检查H君的通行证，以及查询是否允许杂志包裹进入，如果答案是肯定的话就给予放行，否则给予阻挡。因此有可能H君所宣称的杂志包裹，实际上是邮包炸弹；同时也可能有人从中挟持H君的通行证，企图用伪冒身分闯关。
　　Stateful Inspection：
　　因为Packet Filtering不能有效地保证存取身分，因此有可能发生IP Spoofing的黑客事件，也就是伪冒身份的存取。Stateful Inspection就是为了弥补此一缺陷而改进的Packet Filtering技术，它位于MAC Layer，能持续追踪每一个开启端口的连线，直到连线终止。
　　　
　　Stateful Inspection
　　同前例，此时守卫在H君进入城门时验明正身后，一路上即予以监视录像，同时并联络A书店是否收到一件杂志包裹，直到H君送完包裹步出墙门后，整个监视过程才终止。因为一路上监视，因此能有效地防止H君被从中挟持而遭伪冒；虽然它能追踪包裹是否完整送达，但也可能宣称的杂志包裹其实是邮包炸弹！
　　Application Layer Gateway：
　　上述的两种控管机制，都无法完整管控整个数据包传递过程，Application Layer Gateway顾名思义是能控管到达每个Application，也就是说防火墙需要了解每个Application到底在作些什么事。因此要控管HTTP，防火墙就必须为HTTP写一个控管程序，这支程序知道HTTP实际上的运作内容为何。因为每种应用程序都有相对应的控管程序，因此Application Layer Gateway的防火墙可以完整地管控每个进出的数据包；同时与前两种控管机制不同的是，Application Layer Gateway会将连线存取的行为，转交由防火墙进行，而不是两端点间的直接连线。
　　　
　　Application Layer Gateway
　　同前例，H君要送杂志包裹给A书店，城门守卫验明正身后会将包裹接下，同时打开包裹检查是否为杂志，确认后由守卫亲自将包裹送达A书店。如此就不用担心是否包裹被从中掉包，同时确认包裹内容。
　　在特洛伊战争中，要不是特洛依人多事将木马拖入城内，也不会造成木马屠城的惨剧；不过在Internet的时代，防火墙城门是不能紧闭的，在某些程度上甚至是欢迎大家光临的；控管只是要降低与外界的接触面，并不能完全阻隔。因此提供外界的连线存取是有必要的，而依赖防火墙的连线存取控管，是否就可以免于黑客入侵了呢？
　　答案是否定的。防火墙可以阻挡一些入侵行为，但是并不能完全抵挡。依连线控管级别来分析，采用Packet Filtering或Stateful Inspection控管机制的防火墙，可轻易被伪装成正常网络程序端口号的后门程序欺瞒！Application Layer Gateway能阻挡的入侵行为最多，包含防止身分伪冒、数据包调包以及确保协定内容的真实。但这些还是不够，因为即使传输内容合乎协定标准，但是数据包内容传递至远端系统后，系统的反应却不见得是正常的。
　　就如同上述的例子，A书店如果是儿童书店，而收到的杂志内容却是光怪陆离，或是色情暴力，这样对于书店读者来说反应是负面的，其实并不应该收下这些杂志的。但因为守卫并不负责书刊分级，他只管将东西传送到目的地，A书店还是照单全收，书店也只好自行处理这些垃圾；有时也可能收到一大堆的垃圾杂志，堵住整间书店，以致不能正常营业！
　　而在Internet的环境中，各Internet Service的问题通常还更严重，我们称之为“弱点(Vulnerability)”或“漏洞”，黑客可以利用Internet Service的正常传输指令，夹带的却是系统所不能接收的内容，来达到入侵系统有弱点的主机的目的。一旦入侵到内部系统后，就有机会再入侵到其他系统。
　　这就是一副网络木马屠城图：防火墙提供内部的Web与Mail供外界存取，Internet使用者使用标准的程序或指令来达到连线的目的；黑客却可以利用这些已开启的通道，对内部Web Server与E-Mail Server进行破坏，且一旦破坏成功后，又转而破坏其他Unix与NT主机。
　　
　　常见的系统入侵行为
　　在防火墙的保护伞后面，仍然会遭受外部入侵的行为有：
　　1、妨碍系统正常运作(Denial of Service)，以让所有网络连线中断为目的。
　　2、Buffer Overflow利用程序设计的疏失，异常中断程序运作。通常会伴随“root exploit”或“backdoor”的攻击。
　　3、截取超级使用者权限(root exploit)以控制系统，并据此攻击内部其他机器。
　　4、安装后门木马程序，供黑客随时进入系统用，同时自动收集相关信息传送给黑客。
　　网络需要全方位防卫
　　特洛伊城之所以久攻不破，是它有一道坚固的城墙，不会因城墙溃败而引来全面性的杀机；在Internet上我们也需要一道坚实的防火墙，以确保防火墙不会因被击溃，而导致企业内部数十乃至数百台的电脑的入侵危机。但木马屠城却给我们另一层的启示：

原文转自：http://www.ltesting.net