搭建基于netfilter/iptables的防火墙实验环境

　　4．透明性

　　防火墙的透明性指防火墙对于用户是透明的，在防火墙接入网络时，网络和用户无需做任何设置和改动，也根本意识不到防火墙的存在。

　　防火墙作为一个实际存在的物理设备，要想放入已存在地网络中又不对网络有任何影响，就必须以网桥的方式置入网络。传统方式下，防火墙安装时，更象是一台路由器或者网关，原有网络拓扑结构往往需要改变，网络设备（包括主机和路由器）的设置（IP和网关、DNS、路由表等等）也需要改变。但如果防火墙采用了透明模式，即采用类似网桥的方式运行，用户将不必重新设定和修改路由，也不需要知道防火墙的位置，防火墙就可以直接安装和放置到网络中使用。

　　透明模式最大的好处在于现有网络无需做任何改动，这就方便了很多客户，再者，从透明模式转换到非透明模式又很容易，适用性显然较广。当然，此时的防火墙仅仅起到一个防火墙的作用，其他网关位置的功能如NAT、VPN功能不再适用，当然，其他功能如透明代理还可以 继续使用。

　　目前透明模式的实现上可采用ARP代理和路由技术实现。此时防火墙相当于一个ARP代理的功能。内网（可以仍含有路由器或子网，依次类推）、防火墙、路由器的位置大致如下：

　　内网―――――防火墙―――――路由器

　　（需要说明的是，这种方式是绝大多数校园网级网络的实现方式）

　　内网主机要想实现透明访问，必须能够透明的传送内网和路由器之间的ARP包，而此时由于事实上内网和路由器之间无法连通，防火墙就必须配置成一个ARP代理（ARP Proxy）在内网主机和路由器之间传递ARP包。防火墙所要做的就是当路由器发送ARP广播包询问内网内的某一主机的硬件地址时，防火墙用和路由器相连接口的MAC地址回送ARP包；内网内某一主机发送ARP广播包询问路由器的硬件地址时，防火墙用和内网相连接口的MAC地址回送ARP包，因此路由器和内网主机都认为将数据包发给了对方，而实际上是发给了防火墙转发。

　　显然，此时防火墙还必须实现路由转发，使内外网之间的数据包能够透明的转发。另外，防火墙要起到防火墙的作用，显然还需要把数据包上传给本身应用层处理（此时实现应用层代理、过滤等功能），此时需要端口转发来实现（？这个地方不是十分清楚，也没找到相关资料）。透明模式和非透明模式在网络拓扑结构上的最大区别就是：透明模式的两块网卡（与路由器相连的和与内网相连的）在一个网段（也和子网在同一个网段）；而非透明模式的两块网卡分别属于两个网段（内网可能是内部不可路由地址，外网则是合法地址）。

　　这个过程如下：

　　1. 用ARP代理实现路由器和子网的透明连接（网络层）

　　2. 用路由转发在IP层实现数据包传递（IP层）

　　3. 用端口重定向实现IP包上传到应用层（IP层）

　　前边我们讨论过透明代理，和这里所说的防火墙的透明模式是两个概念。透明代理主要是为实现内网主机可以透明的访问外网，而无需考虑自己是不可路由地址还是可路由地址。内网主机在使用内部网络地址的情况下仍然可以使用透明代理，此时防火墙既起到网关的作用又起到代理服务器的作用（显然此时不是透明模式）。

　　需要澄清的一点是，内外网地址的转换（即NAT，透明代理也是一种特殊的地址转换）和透明模式之间并没有必然的联系。透明模式下的防火墙能实现透明代理，非透明模式下的防火墙（此时它必然又是一个网关）也能实现透明代理。它们的共同点在于可以简化内网客户的设置而已。

　　目前国内大多防火墙都实现了透明代理，但实现了透明模式的并不多。这些防火墙可以很明显的从其广告中看出来：如果哪个防火墙实现了透明模式，它的广告中肯定会和透明代理区分开而大书特书的。

　　5．可靠性

　　防火墙系统处于网络的关键部位，其可靠性显然非常重要。一个故障频频、可靠性很差的产品显然不可能让人放心，而且防火墙居于内外网交界的关键位置，一旦防火墙出现问题，整个内网的主机都将根本无法访问外网，这甚至比路由器故障（路由器的拓扑结构一般都是冗余设计）更让人无法承受。

　　防火墙的可靠性也表现在两个方面：硬件和软件。

　　国外成熟厂商的防火墙产品硬件方面的可靠性一般较高，采用专门硬件架构且不必多说，采用PC架构的其硬件也多是专门设计，系统各个部分从网络接口到存储设备（一般为电子硬盘）集成在一起（一块板子），这样自然提高了产品的可靠性。

　　国内则明显参差不齐，大相径庭，大多直接使用PC架构，且多为工业PC，采用现成的网卡，DOC/DOM作为存储设备。工业PC虽然可靠性比普通PC要高不少，但是毕竟其仍然是拼凑式的，设备各部分分立，从可靠性的角度看显然不如集成的（著名的水桶原理）。

　　国内已经有部分厂家意识到了这个问题，开始自行设计硬件。但大多数厂家还是从成本的角度考虑使用通用PC架构。

　　另外一方面，软件可靠性的提高也是防火墙优劣的主要差别所在。而国内整个软件行业的可靠性体系还没有成熟，软件可靠性测试大多处于极其初级的水平（可靠性测试和bug测试完全是两个概念）。一方面是可靠性体系建立不起来，一方面是为了迎合用户的需求和跟随网络应用的不断发展，多数防火墙厂商一直处于不断的扩充和修改中，其可靠性更不能让人恭维。

　　总的来说，如同国内大多数行业（除了少数如航天、航空）一样，网络安全产品特别是防火墙的可靠性似乎还没有引起人们的重视。 6．市场定位

　　市场上防火墙的售价极为悬殊，从数万元到数十万元，甚至到百万元不等。由于用户数量不同，用户安全要求不同，功能要求不同，因此防火墙的价格也不尽相同。厂商因而也有所区分，多数厂家还推出模块化产品，以符合各种不同用户的要求。

　　总的说来，防火墙是以用户数量作为大的分界线。如checkpoint的一个报价：

　　CheckPoint Firewall-1 4.1 25user 19000.00

　　CheckPoint Firewall-1 4.1 50user 31000.00

　　CheckPoint Firewall-1 4.1 100user 51000.00

　　CheckPoint Firewall-1 4.1 250user 64000.00

　　CheckPoint Firewall-1 4.1 无限用户 131000.00

　　从用户量上防火墙可以分为：

　　a． 10－25用户：

　　这个区间主要用户为单一用户、家庭、小型办公室等小型网络环境。防火墙一般为10M（针对 硬件防火墙而言），两网络接口，涵盖防火墙基本功能：包过滤、透明模式、网络地址转换 、状态检测、管理、实时报警、日志。一般另有可选功能：VPN、带宽管理等等。

　　这个区间的防火墙报价一般在万元以上2万元以下（没有VPN和带宽管理的价格更低）。

　　据调查，这个区间的防火墙反而种类不多，也许是国内厂商不屑于这个市场的缘故？

　　b． 25－100用户

　　这个区间用户主要为小型企业网。防火墙开始升级到100M，三或更多网络接口。VPN、带宽管 理往往成为标准模块。 这个区间的防火墙报价从3万到15万不等，根据功能价格有较大区别。相对来说，这个区间上 硬件防火墙价格明显高于软件防火墙。 目前国内防火墙绝大部分集中在这个区间中。

　　c． 100－数百用户

　　这个区间主要为中型企业网，重要网站、ISP、ASP、数据中心等使用。这个区间的防火墙较多考虑高容量、高速度、低延迟、高可靠性以及防火墙本身的健壮性。并且开始支持双机热备份。这个区间的防火墙报价一般在20万以上。这样的中高端防火墙国内较少，有也是25－100用户的升级版，其可用性令人怀疑。

　　d． 数百用户以上

　　这个区间是高端防火墙，主要用于校园网、大型IDC等等。我们接触较少，不多做讨论。当然其价格也很高端，从数十万到数百万不等。

　　总的来说，防火墙的价格和用户数量、功能模块密切相关，在用户数量相同的情况下，功能越多，价格就越贵。如Netscreen的百兆防火墙： NetScreen-100f(AC Power) -带防火墙+流量控制等功能,交流电源,没有VPN功能报价在￥260,000而在此基础上增加了128位VPN功能的报价则高出5万元：￥317,500

　　7． 研发费用

　　如同其他网络安全产品一样，防火墙的研发费用也是很高的。防火墙由于技术含量较高，人员技术储备要求较高，防火墙核心部分的研发必须要对操作系统有相当的熟悉，所需为UNIX系统下开发人员，而目前国内真正能拿的出手的UNIX程序员数量还是太少（远远少于Windows平台下开发人员），人员成本很高。

　　总的来说，防火墙的研发是一个大项目，而且其前期定位一定要准确，该做什么、不该做什么，哪些功能得实现，哪些功能不必实现、哪些功能可以在后期实现，一定要清楚，否则费用会远远超出预计。

　　下边对一个中小型企业级防火墙的研发费用作个简单的估计。

　　研发时，防火墙可以细分为（当然在具体操作时往往需要再具体划分）：

　　内核模块

　　防火墙模块（含状态检测模块）

　　NAT模块

　　带宽管理模块

　　通信协议模块

　　管理模块

　　图形用户界面模块（或者Web界面模块）

　　透明代理模块（实质属于NAT模块）

　　透明模式模块（包括ARP代理子模块、路由转发子模块等）

　　各应用代理模块（包括URL过滤模块）

　　VPN模块

　　流量统计与计费模块

　　审计模块

　　其他模块（如MAC、IP地址绑定模块、简单的IDS、自我保护等等）

　　上边把防火墙划分为12个模块，其中每一个模块都有相当的工作量要做，除了弹性较大的内核模块和防火墙模块（它们的工作量可能异常的大，视设计目标不同），其他模块暂定10人周的话就需要120周（VPN的工作量也相当大），两个主模块各按20人周计算，防火墙实现总共需要150人周。加上前期10－ 15人周论证、定方案，后期20人周（保守数字）集成、测试，前后总共需要约210人周。按每人周1200元开发费用（折合工资5000月，但由于有运行费用、保险等费用摊分，个人工资应远低于这个数字），开发费用约需25万。

　　显然，这个数字只是一个局外人估计的下限，实际的研发应该超出这个数字很多。

　　8． 可升级能力（适用性）和灵活性

　　对用户来说，防火墙作为大成本投入的商品，势必要考虑到可升级性的问题，如果防火墙不能升级，那它的可用性和可选择余地势必要大打折扣。目前国内防火墙一般都是软件可升级的，这是因为大多数防火墙采用电子硬盘（少数采用磁盘），实现升级功能只要很小的工作量要做。但究竟升级些什么内容？升级周期多长一次？这就涉及到一个灵活性的问题。

　　防火墙的灵活性主要体现在以下几点：

　　a． 易于升级

　　b． 支持大量协议

　　c． 易于管理（如纳入通用设备管理体系（支持SNMP）而不是单列出来）

　　d． 功能可扩展

　　这里对功能可扩展做一简单讨论。一般情况下，防火墙在设计完成以后，其过滤规则都是定死的，用户可定制的余地很小。特别如URL过滤规则（对支持URL过滤的防火墙而言），当前网络中的漏洞是不断发现的，如最近很猖獗的codered攻击的就是Windows机器IIS服务器的ida漏洞，而我们如果能够及时定义过滤规则，对于“GET /default.ida”的请求及时过滤，那么内网主机（此时一般为DMZ内主机）的安全性就会高很多，内网管理人员也不必时时密切关注网络漏洞（这是个工作量很大，既耗费体力又容易出现遗漏的工作）。这样大部分工作留给防火墙厂家来做（相应需要有一个漏洞监测体系），用户肯定会满意很多。另外，灵活性一开始也往往不是前期设计所能设计的很完美的，它需要和用户具体实践相配合。另外灵活性也是和具体环境密切结合的，往往需要在不同的用户环境里考虑。