硬件防火牆的原理

至於價格高，原因在於，軟件防火牆只有包過濾的功能，硬件防火牆中可能還有除軟件防火牆以外的其他功能，例如CF（內容過濾）IDS（入侵偵測）IPS（入侵防護）以及VPN等等的功能。
也就是說硬件防火牆是指把防火牆程序做到芯片里面，由硬件執行這些功能，能減少CPU的負擔，使路由更穩定。
硬件防火牆是保障內部網絡安全的一道重要屏障。它的安全和穩定，直接關系到整個內部網絡的安全。因此，日常例行的檢查對於保證硬件防火牆的安全是非常重要的。
系統中存在的很多隱患和故障在暴發前都會出現這樣或那樣的苗頭，例行檢查的任務就是要發現這些安全隱患，並盡可能將問題定位，方便問題的解決。
（1）包過濾防火牆
包過濾防火牆一般在路由器上實現，用以過濾用戶定義的內容，如IP地址。包過濾防火牆的工作原理是：系統在網絡層檢查數據包，與應用層無關。這樣系統就具有很好的傳輸性能，可擴展能力強。但是，包過濾防火牆的安全性有一定的缺陷，因為系統對應用層信息無感知，也就是說，防火牆不理解通信的內容，所以可能被黑客所攻破。
圖1：包過濾防火牆工作原理圖
（2）應用網關防火牆
應用網關防火牆檢查所有應用層的信息包，並將檢查的內容信息放入決策過程，從而提高網絡的安全性。然而，應用網關防火牆是通過打破客戶機/服務器模式實現的。每個客戶機/服務器通信需要兩個連接：一個是從客戶端到防火牆，另一個是從防火牆到服務器。另外，每個代理需要一個不同的應用進程，或一個后台運行的服務程序，對每個新的應用必須添加針對此應用的服務程序，否則不能使用該服務。所以，應用網關防火牆具有可伸縮性差的缺點。（圖2）
圖2：應用網關防火牆工作原理圖
（3）狀態檢測防火牆
狀態檢測防火牆基本保持了簡單包過濾防火牆的優點，性能比較好，同時對應用是透明的，在此基礎上，對於安全性有了大幅提升。這種防火牆摒棄了簡單包過濾防火牆僅僅考察進出網絡的數據包，不關心數據包狀態的缺點，在防火牆的核心部分建立狀態連接表，維護了連接，將進出網絡的數據當成一個個的事件來處理。可以這樣說，狀態檢測包過濾防火牆規范了網絡層和傳輸層行為，而應用代理型防火牆則是規范了特定的應用協議上的行為。（圖3）
圖3：狀態檢測防火牆工作原理圖
（4）復合型防火牆
復合型防火牆是指綜合了狀態檢測與透明代理的新一代的防火牆，進一步基於ASIC架構，把防病毒、內容過濾整合到防火牆里，其中還包括VPN、IDS功能，多單元融為一體，是一種新突破。常規的防火牆並不能防止隱蔽在網絡流量里的攻擊，在網絡界面對應用層掃描，把防病毒、內容過濾與防火牆結合起來，這體現了網絡與信息安全的新思路。它在網絡邊界實施OSI第七層的內容掃描，實現了實時在網絡邊緣部署病毒防護、內容過濾等應用層服務措施。（圖4）
3、四類防火牆的對比
包過濾防火牆：包過濾防火牆不檢查數據區，包過濾防火牆不建立連接狀態表，前后報文無關，應用層控制很弱。
應用網關防火牆：不檢查IP、TCP報頭，不建立連接狀態表，網絡層保護比較弱。
狀態檢測防火牆：不檢查數據區，建立連接狀態表，前后報文相關，應用層控制很弱。
復合型防火牆：可以檢查整個數據包內容，根據需要建立連接狀態表，網絡層保護強，應用層控制細，會話控制較弱。
4、防火牆術語
網關：在兩個設備之間提供轉發服務的系統。網關是互聯網應用程序在兩台主機之間處理流量的防火牆。這個術語是非常常見的。
DMZ非軍事化區：為了配置管理方便，內部網中需要向外提供服務的服務器往往放在一個單獨的網段，這個網段便是非軍事化區。防火牆一般配備三塊網卡，在配置時一般分別分別連接內部網，internet和DMZ。
吞吐量：網絡中的數據是由一個個數據包組成，防火牆對每個數據包的處理要耗費資源。吞吐量是指在不丟包的情況下單位時間內通過防火牆的數據包數量。這是測量防火牆性能的重要指標。
最大連接數：和吞吐量一樣，數字越大越好。但是最大連接數更貼近實際網絡情況，網絡中大多數連接是指所建立的一個虛擬通道。防火牆對每個連接的處理也好耗費資源，因此最大連接數成為考驗防火牆這方面能力的指標。
數據包轉發率：是指在所有安全規則配置正確的情況下，防火牆對數據流量的處理速度。
SSL：SSL（Secure Sockets Layer）是由Netscape公司開發的一套Internet數據安全協議，當前版本為3.0。它已被廣泛地用於Web瀏覽器與服務器之間的身份認證和加密數據傳輸。SSL協議位於TCP/IP協議與各種應用層協議之間，為數據通訊提供安全支持。
網絡地址轉換：網絡地址轉換（NAT）是一種將一個IP地址域映射到另一個IP地址域技術，從而為終端主機提供透明路由。NAT包括靜態網絡地址轉換、動態網絡地址轉換、網絡地址及端口轉換、動態網絡地址及端口轉換、端口映射等。NAT常用於私有地址域與公用地址域的轉換以解決IP地址匱乏問題。在防火牆上實現NAT后，可以隱藏受保護網絡的內部拓撲結構，在一定程度上提高網絡的安全性。如果反向NAT提供動態網絡地址及端口轉換功能，還可以實現負載均衡等功能。
堡壘主機：一種被強化的可以防御進攻的計算機，被暴露於因特網之上，作為進入內部網絡的一個檢查點，以達到把整個網絡的安全問題集中在某個主機上解決，從而省時省力，不用考慮其它主機的安全的目的。