防火墙技术

并发连接数并发连接数是指防火墙或代理服务器对其业务信息流的处理能力，是防火墙能够同时处理的点对点连接的最大数目，它反映出防火墙设备对多个连接的访问控制能力和连接状态跟踪能力，这个参数的大小直接影响到防火墙所能支持的最大信息点数。

并发连接数是衡量防火墙性能的一个重要指标。

在目前市面上常见防火墙设备的说明书中大家可以看到，从低端设备的500、1000个并发连接，一直到高端设备的数万、数十万并发连接，存在着好几个数量级的差异。

那么，并发连接数究竟是一个什么概念呢？它的大小会对用户的日常使用产生什么影响呢？要了解并发连接数，首先需要明白一个概念，那就是“会话”。

这个“会话”可不是我们平时的谈话，但是可以用平时的谈话来理解，两个人在谈话时，你一句，我一句，一问一答，我们把它称为一次对话，或者叫会话。

同样，在我们用电脑工作时，打开的一个窗口或一个Web页面，我们也可以把它叫做一个“会话”，扩展到一个局域网里面，所有用户要通过防火墙上网，要打开很多个窗口或Web页面发（即会话），那么，这个防火墙，所能处理的最大会话数量，就是“并发连接数”。

像路由器的路由表存放路由信息一样，防火墙里也有一个这样的表，我们把它叫做并发连接表，是防火墙用以存放并发连接信息的地方，它可在防火墙系统启动后动态分配进程的内存空间，其大小也就是防火墙所能支持的最大并发连接数。

大的并发连接表可以增大防火墙最大并发连接数，允许防火墙支持更多的客户终端。

尽管看上去，防火墙等类似产品的并发连接数似乎是越大越好。

但是与此同时，过大的并发连接表也会带来一定的负面影响：并发连接数的增大意味着对系统内存资源的消耗以每个并发连接表项占用300B计算，1000个并发连接将占用300B×1000×8bit/B≈2.3Mb内存空间，10000个并发连接将占用23Mb内存空间，100000个并发连接将占用230Mb内存空间，而如果真的试图实现1000000个并发连接的话那么，这个产品就需要提供2.24Gb内存空间！并发连接数的增大应当充分考虑CPU的处理能力CPU的主要任务是把网络上的流量从一个网段尽可能快速地转发到另外一个网段上，并且在转发过程中对此流量按照一定的访问控制策略进行许可检查、流量统计和访问审计等操作，这都要求防火墙对并发连接表中的相应表项进行不断的更新读写操作。

如果不顾CP U的实际处理能力而贸然增大系统的并发连接表，势必影响防火墙对连接请求的处理延迟，造成某些连接超时，让更多的连接报文被重发，进而导致更多的连接超时，最后形成雪崩效应，致使整个防火墙系统崩溃。

物理链路的实际承载能力将严重影响防火墙发挥出其对海量并发连接的处理能力虽然目前很多防火墙都提供了10/100/1000Mbps的网络接口，但是，由于防火墙通常都部署在Internet出口处，在客户端PC与目的资源中间的路径上，总是存在着瓶颈链路——该瓶颈链路可能是2Mbps专线，也可能是512Kbps乃至64Kbps的低速链路。

这些拥挤的低速链路根本无法承载太多的并发连接，所以即便是防火墙能够支持大规模的并发访问连接，也无法发挥出其原有的性能。

有鉴于此，我们应当根据网络环境的具体情况和个人不同的上网习惯来选择适当规模的并发连接表。

因为不同规模的网络会产生大小不同的并发连接，而用户习惯于何种网络服务以及如何使用这些服务，同样也会产生不同的并发连接需求。

高并发连接数的防火墙设备通常需要客户投资更多的设备，这是因为并发连接数的增大牵扯到数据结构、CPU、内存、系统总线和网络接口等多方面因素。

如何在合理的设备投资和实际上所能提供的性能之间寻找一个黄金平衡点将是用户选择产品的一个重要任务。

按照并发连接数来衡量方案的合理性是一个值得推荐的办法。

以每个用户需要10.5个并发连接来计算，一个中小型企业网络（1000个信息点以下，容纳4个C类地址空间）大概需要10.5×1000=10500个并发连接，因此支持20000～30000最大并发连接的防火墙设备便可以满足需求；大型的企事业单位网络（比如信息点数在1000～10000之间）大概会需要105000个并发连接，所以支持100000～1200 00最大并发连接的防火墙就可以满足企业的实际需要;而对于大型电信运营商和ISP来说，电信级的千兆防火墙（支持120000～200000个并发连接）则是恰当的选择。

为较低需求而采用高端的防火墙设备将造成用户投资的浪费，同样为较高的客户需求而采用低端设备将无法达到预计的性能指标。

利用网络整体上的并发连接需求来选择适当的防火墙产品可以帮助用户快速、准确的定位所需要的产品，避免对单纯某一参数“愈大愈好”的盲目追求，缩短设计施工周期，节省企业的开支。

从而为企业实施最合理的安全保护方案。

在利用并发连接数指标选择防火墙产品的同时，产品的综合性能、厂家的研发力量、资金实力、企业的商业信誉和经营风险以及产品线的技术支持和售后服务体系等都应当纳入采购者的视野，将多方面的因素结合起来进行综合考虑，切不可盲目的听信某些厂家广告宣传中的大并发连接的宣传，要根据自己业务系统、企业规模、发展空间和自身实力等因素多方面考虑。

吞吐量网络中的数据是由一个个数据包组成，防火墙对每个数据包的处理要耗费资源。

吞吐量是指在不丢包的情况下单位时间内通过防火墙的数据包数量。

随着Internet的日益普及，内部网用户访问Internet的需求在不断增加，一些企业也需要对外提供诸如WWW页面浏览、FTP文件传输、DNS域名解析等服务，这些因素会导致网络流量的急剧增加，而防火墙作为内外网之间的唯一数据通道，如果吞吐量太小，就会成为网络瓶颈，给整个网络的传输效率带来负面影响。

因此，考察防火墙的吞吐能力有助于我们更好的评价其性能表现。

这也是测量防火墙性能的重要指标。

吞吐量的大小主要由防火墙内网卡，及程序算法的效率决定，尤其是程序算法，会使防火墙系统进行大量运算，通信量大打折扣。

因此，大多数防火墙虽号称100M防火墙，由于其算法依靠软件实现，通信量远远没有达到100M,实际只有10M-20M。

纯硬件防火墙，由于采用硬件进行运算，因此吞吐量可以达到线性90-95M,是真正的100M防火墙。

对于中小型企业来讲，选择吞吐量为百兆级的防火墙即可满足需要，而对于电信、金融、保险等大公司大企业部门就需要采用吞吐量千兆级的防火墙产品。

用户数限制防火墙的用户数限制分为固定限制用户数和无用户数限制两种。

前者比如SOHO型防火墙一般支持几十到几百个用户不等，而无用户数限制大多用于大的部门或公司。

要注意的是，用户数和并发连接数是完全不同的两个概念，并发连接数是指防火墙的最大会话数（或进程），每个用户可以在一个时间里产生很多的连接，在购买产品时要区分这两个概念端口控制防火墙的控制端口通常为Console端口，防火墙的初始配置也是通过控制端口（Consol e）与PC机（通常是便于移动的笔记本电脑）的串口（RS-232）连接，再通过Windows系统自带的超级终端（HyperTerminal）程序进行选项配置。

防火墙的初始配置物理连接与交换机初始配置连接方法一样防火墙除了以上所说的通过控制端口（Console）进行初始配置外，也可以通过telnet和Tftp（简单文件传输协议）配置方式进行高级配置，但Telnet配置方式都是在命令方式中配置，难度较大，而Tftp方式需要专用的Tftp服务器软件，但配置界面比较友好。

安全过滤带宽安全过滤带宽是指防火墙在某种加密算法标准下，如DES(56位)或3DES（168位）下的整体过滤性能。

它是相对于明文带宽提出的。

一般来说，防火墙总的吞吐量越大，其对应的安全过滤带宽越高。

防火墙管理是指对防火墙具有管理权限的管理员行为和防火墙运行状态的管理，管理员的行为主要包括：通过防火墙的身份鉴别，编写防火墙的安全规则，配置防火墙的安全参数，查看防火墙的日志等。

防火墙的管理一般分为本地管理、远程管理和集中管理等。

本地管理：是指管理员通过防火墙的Console口或防火墙提供的键盘和显示器对防火墙进行配置管理。

远程管理：是指管理员通过以太网或防火墙提供的广域网接口对防火墙进行管理，管理的通信协议可以基于FTP、TELNET、HTTP等。

集中管理:是防火墙的一种管理手段，通常利用一个界面来管理网络中的多个防火墙。

其效果和用一个遥控器管理家中所有电器一样简单，可大大简化管理员的管理工作。

在防火墙的管理中，最为常见的是通过SNMP进行管理，SNMP是英文“SimpleNetworkMana gementProtocol”的缩写，中文意思是“简单网络管理协议”。

SNMP首先是由Internet 工程任务组织(InternetEngineeringTaskForce)(IETF)的研究小组为了解决Internet 上的路由器管理问题而提出的。

通过将SNMP嵌入数据通信设备，如交换机或集线器中，就可以从一个中心站管理这些设备，并以图形方式查看信息。

目前可获取的很多管理应用程序通常可在大多数当前使用的操作系统下运行，如Windows3.11、Windows95、Wi ndowsNT和不同版本UNIX的等。

有一些问题常令用户困惑:在产品的功能上，各个厂商的描述十分雷同，一些“后起之秀”与知名品牌极其相似。

面对这种情况，该如何鉴别?描述得十分类似的产品，即使是同一个功能，在具体实现上、在可用性和易用性上，个体差异也十分明显。

一、网络层的访问控制所有防火墙都必须具备此项功能，否则就不能称其为防火墙。

当然，大多数的路由器也可以通过自身的ACL来实现此功能。

1.规则编辑对网络层的访问控制主要表现在防火墙的规则编辑上，我们一定要考察:对网络层的访问控制是否可以通过规则表现出来?访问控制的力度是否足够细?同样一条规则，是否提供了不同时间段的控制手段?规则配置是否提供了友善的界面?是否可以很容易地体现网管的安全意志?2.IP/MAC地址绑定同样是IP/MAC地址绑定功能，有一些细节必须考察，如防火墙能否实现IP地址和MAC 地址的自动搜集?对违反了IP/MAC地址绑定规则的访问是否提供相应的报警机制?因为这些功能非常实用，如果防火墙不能提供IP地址和MAC地址的自动搜集，网管可能被迫采取其他的手段获得所管辖用户的IP与MAC地址，这将是一件非常乏味的工作。

3、NAT(网络地址转换)这一原本路由器具备的功能已逐渐演变成防火墙的标准功能之一。

但对此一项功能，各厂家实现的差异非常大，许多厂家实现NAT功能存在很大的问题:难于配置和使用，这将会给网管员带来巨大的麻烦。

我们必须学习NAT的工作原理，提高自身的网络知识水平，通过分析比较，找到一种在NAT配置和使用上简单处理的防火墙。