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随着网络的升级和扩容,传统的盒式防火墙已经很难满足大容量、高性能、可扩展的需求和挑战。这就引入了机架式防火墙产品的设计与研发。分布式的Crossbar架构能够很好的满足高性能和灵活扩展性的挑战。 分布式Crossbar架构除了交换网板采用了Crossbar架构之外,在每个业务板上也采用了Crossbar+交换芯片的架构。在业务板上加交换芯片可以很好地解决了本地交换的问题,而在业务板交换芯片和交换网板之间的Crossbar芯片解决了把业务板的业务数据信元化从而提高了交换效率,并且使得业务板的数据类型和交换网板的信元成为两个平面,也就是说可以有非常丰富的业务板,比如可以把防火墙、IPS系统、路由器、内容交换、IPv6等等类型的业务整合到核心交换平台上。同时这个Crossbar有相应的高速接口分别连接到两个主控板或者交换网板,从而大大提高了双主控主备切换的速度。
分布式Crossbar设计中,CPU也采用了分布式设计。设备主控板上的主CPU负责整机控制调度、路由表学习和下发;业务板从CPU主要负责本地查表、业务板状态维护、安全业务功能处理等工作。这就实现了分布式路由计算和分布式路由表查询,大大缓解主控板的压力,提高了设备的整体性能,这也是业务板本地转发能够提高效率的重要原因。这种分布式Crossbar、分布式业务处理的设计理念是核心网络设备设计的发展方向,保证了防火墙等安全设备能够部署到网络核心位置,不会成为网络的瓶颈。
上面的分布式Crossbar技术解决了高性能、可扩展的需求,下面的主要部件备份冗余设计解决了高可靠性的需求。如图1所示:不仅交换网板和控制模块采用双冗余设计,防火墙板、电源和接口板也采用双冗余设计。
为了配合分布式硬件架构,软件也采用分布式设计。主控板上运行主操作系统,负责整台设备的管理配置、路由学习、配置下发等。业务板操作系统负责接收下发的配置,和业务处理等功能。 由于采用了分布式架构设计,防火墙系统不仅在硬件上实现了控制平面和转发平面的分离,而且在软件上也实现了控制平面和转发平面的分离。这样能有效的提高系统的高性能和高可靠性。
要想利用分布式处理技术来提高网络安全产品的性能,我们首先要解决数据流在内部网络间转发的问题。在机架式体系架构上,一般用主控板来操作整台设备,对设备进行管理、配置,然后把配置下发到各个子系统上使他们协同工作。接口板用来提供设备的接口供用户接入网络,并把数据流提交到安全业务板上。由安全业务板完成访问策略控制、NAT地址转换、IPS防御、防病毒、IPSEC VPN等功能。
分布式防火墙由安全策略管理服务器[Server]以及客户端防火墙[Client]组成.客户端防火墙工作在各个从服务器、工作站、个人计算机上,根据安全策略文件的内容,依靠包过滤、特洛伊木马过滤和脚本过滤的三层过滤检查,保护计算机在正常使用网络时不会受到恶意的攻击,提高了网络安全性。而安全策略管理服务器则负责安全策略、用户、日志、审计等的管理。该服务器是集中管理控制中心,统一制定和分发安全策略,负责管理系统日志、多主机的统一管理,使终端用户"零"负担。 图1展示了分布式防火墙在政府/企业中的应用解决方案。该方案是纯软件防火墙,无须改变任何硬件设备和网络架构,就可以帮助政府/企业阻挡来自外部网络的攻击。
(1)在安全性方面,如何能够确保策略管理和任务管理在分发的过程中安全。
(2)在今后的发展方面,如何进行功能扩展,如何让主机防火墙实现机制。
在这两方面中,主机防火墙对于分布式防火墙来讲是一个必要的组成部分,因为在局域网中的每一台主机上我们都会安装一个主机防火墙,它要负责执行安全策略,这个安全策略就是由管理中心进行制定和分发的,这时主机防火墙就成为了分布式防火墙的一个策略执行节点。
透析分布式防火墙架构
为了满足电信级防火墙的高性能、高可靠性、高扩展性需求,以北京天融信公司的防火墙为基础就分布式防火墙系统做了一些架构上的探讨。硬件上采用分布式crossbar加多核技术,软件上采用控制系统和转发系统分离技术。
防火墙具有很好的保护作用。入侵者必须首先穿越防火墙的安全防线,才能接触目标计算机。你可以将防火墙配置成许多不同保护级别。高级别的保护可能会禁止一些服务,如视频流等,但至少这是你自己的保护选择。
在具体应用防火墙技术时,还要考虑到两个方面:
一是防火墙是不能防病毒的,尽管有不少的防火墙产品声称其具有这个功能。 二是防火墙技术的另外一个弱点在于数据在防火墙之间的更新是一个难题,如果延迟太大将无法支持实时服务请求。并且,防火墙采用滤波技术,滤波通常使网络的性能降低50%以上,如果为了改善网络性能而购置高速路由器,又会大大提高经济预算。
总之,防火墙是企业网安全问题的流行方案,即把公共数据和服务置于防火墙外,使其对防火墙内部资源的访问受到限制。作为一种网络安全技术,防火墙具有简单实用的特点,并且透明度高,可以在不修改原有网络应用系统的情况下达到一定的安全要求。
边界防火墙是最为传统的那种,它们于内、外部网络的边界,所起的作用的对内、外部网络实施隔离,保护边界内部网络。这类防火墙一般都是硬件类型的,价格较贵,性能较好。
个人防火墙安装于单台主机中,防护的也只是单台主机。这类防火墙应用于广大的个人用户,通常为软件防火墙,价格最便宜,性能也最差。
混合式防火墙可以说就是"分布式防火墙"或者"嵌入式防火墙",它是一整套防火墙系统,由若干个软、硬件组件组成,分布于内、外部网络边界和内部各主机之间,既对内、外部网络之间通信进行过滤,又对网络内部各主机间的通信进行过滤。它属于最新的防火墙技术之一,性能最好,价格也最贵。
(1)设置网卡IP地址为192.168.1.234,子网掩码为255.255.255.0,网关为192.168.1.1。
(2)设置DNS为61.177.7.1。
(3)Linux防火墙设置,禁用SELinux,启用防火墙,信任WWW、FTP、SSH、SMTP端口。
(4)设置防火墙,使能信任TCP协议的POP3端口。