安全2.1 防火墙安全策略

包过滤作为一种网络安全保护机制，主要用于对网络中各种不同的流量是否转发做一个最基本的控制。

传统的包过滤防火墙对于需要转发的报文，会先获取报文头信息，包括报文的源IP地址、目的IP地址、IP层所承载的上层协议的协议号、源端口号和目的端口号等，然后和预先设定的过滤规则进行匹配，并根据匹配结果对报文采取转发或丢弃处理。

包过滤防火墙的转发机制是逐包匹配包过滤规则并检查，所以转发效率低下。目前防火墙基本使用状态检查机制，将只对一个连接的首包进行包过滤检查，如果这个首包能够通过包过滤规则的检查，并建立会话的话，后续报文将不再继续通过包过滤机制检测，而是直接通过会话表进行转发。

包过滤能够通过报文的源MAC地址、目的MAC地址、源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号、上层协议等信息组合定义网络中的数据流，其中源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号、上层协议就是在状态检测防火墙中经常所提到的五无组，也是组成TCP/UDP连接非常重要的五个元素。

防火墙的基本作用是保护特定网络免受“不信任”的网络的攻击，但是同时还必须允许两个网络之间可以进行合法的通信。安全策略的作用就是对通过防火墙的数据流进行检验，符合安全策略的合法数据流才能通过防火墙。

通过防火墙安全策略可以控制内网访问外网的权限、控制内网不同安全级别的子网间的访问权限等。同时也能够对设备本身的访问进行控制，例如限制哪些IP地址可以通过Telnet和Web等方式登录设备，控制网管服务器、NTP服务器等与设备的互访等。

防火墙安全策略定义数据流在防火墙上的处理规则，防火墙根据规则对数据流进行处理。因此，防火墙安全策略的核心作用是：根据定义的规则对经过防火墙的流量进行筛选，由关键字确定筛选出的流量如何进行下一步操作。

在防火墙应用中，防火墙安全策略是对经过防火墙的数据流进行网络安全访问的基本手段，决定了后续的应用数据流是否被处理。安全策略根据通过报文的源地址、目的地址、端口号、上层协议等信息组合定义网络中的数据流。

思考：五元组在安全策略中是如何进行匹配的？

域间安全策略用于控制域间流量的转发（此时称为转发策略），适用于接口加入不同安全区域的场景。域间安全策略按IP地址、时间段和服务（端口或协议类型）、用户等多种方式匹配流量，并对符合条件的流量进行包过滤控制（permit/deny）或高级的UTM应用层检测。域间安全策略也用于控制外界与设备本身的互访（此时称为本地策略），按IP地址、时间段和服务（端口或协议类型）等多种方式匹配流量，并对符合条件的流量进行包过滤控制（permit/deny），允许或拒绝与设备本身的互访。

缺省情况下域内数据流动不受限制，如果需要进行安全检查可以应用域内安全策略。与域间安全策略一样可以按IP地址、时间段和服务（端口或协议类型）、用户等多种方式匹配流量，然后对流量进行安全检查。例如：市场部和财务部都属于内网所在的安全区域Trust，可以正常互访。但是财务部是企业重要数据所在的部门，需要防止内部员工对服务器、PC等的恶意攻击。所以在域内应用安全策略进行IPS检测，阻断恶意员工的非法访问。

当接口未加入安全区域的情况下，通过接口包过滤控制接口接收和发送的IP报文，可以按IP地址、时间段和服务（端口或协议类型）等多种方式匹配流量并执行相应动作（permit/deny）。基于MAC地址的包过滤用来控制接口可以接收哪些以太网帧，可以按MAC 地址、帧的协议类型和帧的优先级匹配流量并执行相应动作（permit/deny）。硬件包过滤是在特定的二层硬件接口卡上实现的，用来控制接口卡上的接口可以接收哪些流量。硬件包过滤直接通过硬件实现，所以过滤速度更快。

早期包过滤防火墙采取的是“逐包检测”机制，即对设备收到的所有报文都根据包过滤规则每次都进行检查以决定是否对该报文放行。这种机制严重影响了设备转发效率，使包过滤防火墙成为网络中的转发瓶颈。

于是越来越多的防火墙产品采用了“状态检测”机制来进行包过滤。“状态检测”机制以流量为单位来对报文进行检测和转发，即对一条流量的第一个报文进行包过滤规则检查，并将判断结果作为该条流量的“状态”记录下来。对于该流量的后续报文都直接根据这个“状态”来判断是转发还是丢弃，而不会再次检查报文的数据内容。这个“状态”就是我们平常所述的会话表项。这种机制迅速提升了防火墙产品的检测速率和转发效率，已经成为目前主流的包过滤机制。

在防火墙一般是检查IP报文中的五个元素，又称为“五元组”，即源IP地址和目的IP地址，源端口号和目的端口号，协议类型。通过判断IP数据报文报文的五元组，就可以判断一条数据流相同的IP数据报文。

其中TCP协议的数据报文，一般情况下在三次握手阶段除了基于五元组外，还会计算及检查其它字段。三次握手建立成功后，就通过会话表中的五元组对设备收到后续报文进行匹配检测，以确定是否允许此报文通过。

可以看出，对于已经存在会话表的报文的检测过程比没有会话表的报文要短很多。而通常情况下，通过对一条连接的首包进行检测并建立会话后，该条连接的绝大部分报文都不再需要重新检测。这就是状态检测防火墙的“状态检测机制”相对于包过滤防火墙的“逐包检测机制”的改进之处。这种改进使状态检测防火墙在检测和转发效率上有迅速提升。

●对于TCP报文

☐开启状态检测机制时，首包（SYN报文）建立会话表项。对除SYN报文外的其他报文，如果没有对应会话表项（设备没有收到SYN报文或者会话表项已老化），则予以丢弃，也不会建立会话表项。

☐关闭状态检测机制时，任何格式的报文在没有对应会话表项的情况下，只要通过各项安全机制的检查，都可以为其建立会话表项。

●对于UDP报文

☐UDP是基于无连接的通信，任何UDP格式的报文在没有对应会话表项的情况下，只要通过各项安全机制的检查，都可以为其建立会话表项。

●对于ICMP报文

☐开启状态检测机制时，没有对应会话的ICMP应答报文将被丢弃。

☐关闭状态检测机制时，没有对应会话的应答报文以首包形式处理