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防火墙是一种位于内部网络(如企业局域网)与外部网络(如互联网)之间的安全系统,其核心功能是监控、过滤和控制进出网络的数据流量。它依据预设的安全策略(Security Policy),决定允许或阻止特定的数据包通过,从而在可信的内部网络和不可信的外部网络之间建立一道“屏障”,有效防止未经授权的访问、恶意攻击和数据泄露。
其核心功能可概括为以下几点:
- 访问控制:基于源/目的IP地址、端口号、协议类型等规则,精确控制哪些用户或服务可以访问网络资源。
- 威胁防御:阻止已知的恶意流量,如病毒、蠕虫、木马、拒绝服务(DoS/DDoS)攻击等。
- 日志记录与审计:记录所有通过或被阻止的流量信息,为安全事件分析和合规审计提供依据。
- 网络地址转换(NAT):隐藏内部网络的真实IP地址,增强隐私性和安全性。
- 应用层过滤:对特定应用(如Web、邮件、FTP)的内容进行深度检查,防止应用层攻击。
防火墙的工作原理基于对网络通信“五元组”(源IP、目的IP、源端口、目的端口、协议类型)的分析和匹配。
当数据包到达防火墙时,系统会执行以下步骤:
- 数据包捕获:防火墙截获经过其接口的所有数据包。
- 规则匹配:将数据包的五元组信息与防火墙安全策略中的规则集进行逐条比对。
- 决策执行:根据匹配结果,执行“允许”(Allow)、“拒绝”(Deny)或“丢弃”(Drop)等操作。
- 状态跟踪(对于状态检测防火墙):维护连接的状态表,记录已建立的会话信息,确保返回流量的合法性。
防火墙的部署方式直接影响其防护效果和网络架构:
- 边界防火墙:部署在网络边界,保护整个内部网络。
- 内部防火墙:在大型网络内部划分安全区域(如DMZ区、核心业务区),实现分区分域防护。
- 个人防火墙:安装在终端设备(如PC、手机)上,保护单个主机。
- 云防火墙:为云环境(如AWS、Azure)提供虚拟化防火墙服务,支持弹性扩展。
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