揭秘边防技术之网络边界安全问题如何解决(下)

三、边界防护技术

从网络的诞生，就产生了网络的互联，Cisco公司就是靠此而兴起的。从没有什么安全功能的早期路由器，到防火墙的出现，网络边界一直在重复着攻击者与防护者的博弈，这么多年来，“道高一尺，魔高一丈”，好象防护技术总跟在攻击技术的后边，不停地打补丁。其实边界的防护技术也在博弈中逐渐成熟：

1、防火墙技术
网络隔离最初的形式是网段的隔离，因为不同的网段之间的通讯是通过路由器连通的，要限制某些网段之间不互通，或有条件地互通，就出现了访问控制技术，也就出现了防火墙，防火墙是不同网络互联时最初的安全网关。

图1

防火墙的安全设计原理来自于包过滤与应用代理技术，两边是连接不同网络的接口，中间是访问控制列表ACL，数据流要经过ACL的过滤才能通过。ACL有些象海关的身份证检查，检查的是你是哪个国家的人，但你是间谍还是游客就无法区分了，因为ACL控制的是网络的三层与四层，对于应用层是无法识别的。后来的防火墙增加了NAT/PAT技术，可以隐藏内网设备的IP地址，给内部网络蒙上面纱，成为外部“看不到”的灰盒子，给入侵增加了一定的难度。但是木马技术可以让内网的机器主动与外界建立联系，从而“穿透”了NAT的“防护”，很多P2P应用也采用这种方式“攻破”了防火墙。

防火墙的作用就是建起了网络的“城门”，把住了进入网络的必经通道，所以在网络的边界安全设计中，防火墙成为不可缺的一部分。

防火墙的缺点是：不能对应用层识别，面对隐藏在应用中的病毒、木马都好无办法。所以作为安全级别差异较大的网络互联，防火墙的安全性就远远不够了。

2、多重安全网关技术
既然一道防火墙不能解决各个层面的安全防护，就多上几道安全网关，如用于应用层入侵的IPS、用于对付病毒的AV、用于对付DDOS攻击的…此时UTM设备就诞生了，设计在一起是UTM，分开就是各种不同类型的安全网关。

多重安全网关就是在城门上多设几个关卡，有了职能的分工，有验证件的、有检查行李的、有查毒品的、有查间谍的……

多重安全网关的安全性显然比防火墙要好些，起码对各种常见的入侵与病毒都可以抵御。但是大多的多重安全网关都是通过特征识别来确认入侵的，这种方式速度快，不会带来明显的网络延迟，但也有它本身的固有缺陷，首先，应用特征的更新一般较快，目前最长也以周计算，所以网关要及时地“特征库升级”；其次，很多黑客的攻击利用“正常”的通讯，分散迂回进入，没有明显的特征，安全网关对于这类攻击能力很有限；最后，安全网关再多，也只是若干个检查站，一旦“混入”，进入到大门内部，网关就没有作用了。这也安全专家们对多重安全网关“信任不足”的原因吧。

3、网闸技术
网闸的安全思路来自于“不同时连接”。不同时连接两个网络，通过一个中间缓冲区来“摆渡”业务数据，业务实现了互通，“不连接”原则上入侵的可能性就小多了。

网闸只是单纯地摆渡数据，近似于人工的“U盘摆渡”方式。网闸的安全性来自于它摆渡的是“纯数据”还是“灰数据”，通过的内容清晰可见，“水至清则无鱼”，入侵与病毒没有了藏身之地，网络就相对安全了。也就是说，城门只让一种人通过，比如送菜的，间谍可混入的概率就大大降低了。但是，网闸作为网络的互联边界，必然要支持各种业务的连通，也就是某些通讯协议的通过，所以网闸上大多开通了协议的代理服务，就象城墙上开了一些特殊的通道，网闸的安全性就打了折扣，在对这些通道的安全检查方面，网闸比多重安全网关的检查功效不见得高明。

网闸的思想是先堵上，根据“城内”的需要再开一些小门，防火墙是先打开大门，对不希望的人再逐个禁止，两个思路刚好相反。在入侵的识别技术上差不多，所以采用多重网关增加对应用层的识别与防护对两者都是很好的补充。

图2

后来网闸设计中出现了存储通道技术、单向通道技术等等，但都不能保证数据的“单纯性”，检查技术由于没有新的突破，所以网闸的安全性受到了专家们的质疑。

但是网闸给我们带来了两点启示：
1、建立业务互通的缓冲区，既然连接有不安全的可能，单独开辟一块地区，缩小不安全的范围也是好办法。
2、协议代理，其实防火墙也有应用代理是思想，不让来人进入到成内，你要什么服务我安排自己的人给你提供服务，网络访问的最终目的是业务的申请，我替你完成了，不也达到目的了吗？黑客在网络的大门外边，不进来，威胁就小多啦。

4、数据交换网技术
从防火墙到网闸，都是采用的关卡方式，“检查”的技术各有不同，但对黑客的最新攻击技术都不太好用，也没有监控的手段，对付“人”的攻击行为来说，只有人才是最好的对手。

数据交换网技术是基于缓冲区隔离的思想，把城门处修建了一个“数据交易市场”，形成两个缓冲区的隔离，同时引进银行系统对数据完整性保护的 Clark-Wilson模型，在防止内部网络数据泄密的同时，保证数据的完整性，即没有授权的人不能修改数据，防止授权用户错误的修改，以及内外数据的一致性。

图3

 
数据交换网技术给出了边界防护的一种新思路，用网络的方式实现数据交换，也是一种用“土地换安全”的策略。在两个网络间建立一个缓冲地，让“贸易往来”处于可控的范围之内。数据交换网技术比其他边界安全技术有显著的优势：
1、综合了使用多重安全网关与网闸，采用多层次的安全“关卡”。
2、有了缓冲空间，可以增加安全监控与审计，用专家来对付黑客的入侵，边界处于可控制的范围内，任何蛛丝马迹、风吹草动都逃不过监控者的眼睛。
3、业务的代理保证数据的完整性，业务代理也让外来的访问者止步于网络的交换区，所有的需求由服务人员提供，就象是来访的人只能在固定的接待区洽谈业务，不能进入到内部的办公区。

数据交换网技术针对的是大数据互通的网络互联，一般来说适合于下面的场合：
1、频繁业务互通的要求：
要互通的业务数据量大，或有一定的实时性要求，人工方式肯定不够用，网关方式的保护性又显不足，比如银行的银联系统、海关的报关系统、社保的管理系统、公安的出入境管理系统、大型企业的内部网络(运行ERP)与Internet之间、公众图书馆系统等等。这些系统的突出特点都是其数据中心的重要性是不言而喻，但又与广大百姓与企业息息相关，业务要求提供互联网的访问，在安全性与业务适应性的要求下，业务互联需要用完整的安全技术来保障，选择数据交换网方式是适合的。
2、高密级网络的对外互联：
高密级网络一般涉及国家机密，信息不能泄密是第一要素，也就是绝对不允许非授权人员的入侵。然而出于对公众信息的需求，或对大众网络与信息的监管，必须与非安全网络互联，若是监管之类的业务，业务流量也很大，并且实时性要求也高，在网络互联上选择数据交换网技术是适合的。

四、总结
“魔高道高，道高魔高”。网络边界是两者长期博弈的“战场”，然而安全技术在“不断打补丁”的同时，也逐渐在向“主动防御、立体防护”的思想上迈进，边界防护的技术也在逐渐成熟，数据交换网技术就已经不再只是一个防护网关，而是一种边界安全网络，综合性的安全防护思路。也许安全的话题是永恒的，但未来的网络边界一定是越来越安全的，网络的优势就在于连通。