Slide bài giảng môn thiết kế mạng LAN: Chương 2: Firewall

Trong công nghệ thông tin, firewall là một kỹ thuật được tích hợp vào hệ thống mạng để chống lại việc truy cập trái phép, bảo vệ các nguồn tài nguyên cũng như hạn chế sự xâm nhập vào hệ

Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng

Chương 2 : Firewall

GV: LƯƠNG MINH HUẤN

NỘI DUNG

Giới thiệu Firewall

Nhiệm vụ của Firewall

Kiến trúc của Firewall

Các loại Firewall và cách hoạt động

Những hạn chế của Firewall

1 Giới thiệu firewall

Internet là một hệ thống mở, đó là điểm mạnh và cũng là điểm yếu

của nó Chính điểm yếu này làm giảm khả năng bảo mật thông tin nội bộ của hệ thống

Chính vì vậy, việc đảm bảo các thông tin được bảo mật luôn là các yêu cầu cấp thiết đặt ra

Hiện nay có nhiều cách thức, phương pháp bảo mật

1 Giới thiệu firewall

Thuật ngữ firewall có nguồn gốc từ một kỹ thuật thiết kế trong xây

dựng để ngăn chặn, hạn chế hỏa hoạn

Trong công nghệ thông tin, firewall là một kỹ thuật được tích hợp

vào hệ thống mạng để chống lại việc truy cập trái phép, bảo vệ các nguồn tài nguyên cũng như hạn chế sự xâm nhập vào hệ thống của một số thông tin khác không mong muốn Cụ thể hơn, có thể hiểu

firewall là một cơ chế bảo vệ giữa mạng tin tưởng (trusted network)

1 Giới thiệu firewall

Về mặt vật lý, firewall bao gồm một hoặc nhiều hệ thống máy chủ

kết nối với bộ định tuyến (Router) hoặc có chức năng Router Về mặt chức năng, firewall có nhiệm vụ:

Tất cả các trao đổi dữ liệu từ trong ra ngoài và ngược lại đều phải

thực hiện thông qua firewall.

Chỉ có những trao đổi được cho phép bởi hệ thống mạng nội bộ

(trusted network) mới được quyền lưu thông qua firewall.

1 Giới thiệu firewall

Các phần mềm quản lý an ninh chạy trên hệ thống máy chủ bao gồm

Quản lý xác thực (Authentication): có chức năng ngăn cản truy

cập trái phép vào hệ thống mạng nội bộ Mỗi người sử dụng muốn

truy cập hợp lệ phải có một tài khoản (account) bao gồm một tên người dùng (username) và mật khẩu (password).

1 Giới thiệu firewall

Quản lý cấp quyền (Authorization): cho phép xác định quyền sử

dụng tài nguyên cũng như các nguồn thông tin trên mạng theo từng người, từng nhóm người sử dụng

Quản lý kiểm toán (Accounting Management): cho phép ghi

nhận tất cả các sự kiện xảy ra liên quan đến việc truy cập và sử dụng nguồn tài nguyên trên mạng theo từng thời điểm (ngày/giờ)

và thời gian truy cập đối với vùng tài nguyên nào đã được sử dụng hoặc thay đổi bổ sung …

1 Giới thiệu firewall

Khi phân loại firewall ta có thể chia thành :

Personal firewall

Network firewall

Chủ yếu tùy vào số lượng host mà ta chia thành network hay personal firewall

2 Nhiệm vụ của Firewall

Chức năng chính của Firewall là kiểm soát luồng thông tin từ giữa Intranet và Internet Thiết lập cơ chế điều khiển dòng thông tin giữa mạng bên trong (Intranet) và mạng Internet Cụ thể là:

Cho phép hoặc cấm những dịch vụ truy nhập ra ngoài (từ Intranet

2 Nhiệm vụ của Firewall

Kiểm soát địa chỉ truy nhập, cấm địa chỉ truy nhập

Kiểm soát người sử dụng và việc truy nhập của người sử dụng

Kiểm soát nội dung thông tin thông tin lưu chuyển trên mạng

2 Nhiệm vụ của Firewall

2 Nhiệm vụ của Firewall

 Tài nguyên hệ thống

2 Nhiệm vụ của Firewall

Danh tiếng của công ty sở hữu các thông tin cần bảo vệ

2 Nhiệm vụ của Firewall

FireWall bảo vệ chống lại những sự tấn công từ bên ngoài

 Tấn công trực tiếp

 Nghe trộm

 Giả mạo địa chỉ IP.

 Vô hiệu hoá các chức năng của hệ thống (deny service)

 Lỗi người quản trị hệ thống

 Yếu tố con người

3 Kiến trúc của firewall

Kiến trúc Dual home host

Kiến trúc Screened host

Kiến trúc Screened subnet

3.1 Kiến trúc Dual homed host

Firewall kiến trúc kiểu Dual-homed host được xây dựng dựa trên

máy tính dual-homed host Một máy tính được gọi là dual-homed host nếu nó có ít nhất hai network interfaces, có nghĩa là máy đó có

gắn hai card mạng giao tiếp với hai mạng khác nhau và như thế máy

tính này đóng vai trò là Router mềm Kiến trúc dual-homed host rất đơn giản Dual-homed host ở giữa, một bên được kết nối với Internet và bên còn lại nối với mạng nội bộ (LAN).

3.1 Kiến trúc Dual homed host

Dual-homed host chỉ có thể cung cấp các dịch vụ bằng cách ủy quyền (proxy) chúng hoặc cho phép users đăng nhập trực tiếp vào dual-homed host Mọi giao tiếp từ một host trong mạng nội bộ và host bên ngoài đều bị cấm, dual-homed host là nơi giao tiếp duy

nhất

3.2 Kiến trúc Screened host

Screened Host có cấu trúc ngược lại với cấu trúc Dual-homed host Kiến trúc này cung cấp các dịch vụ từ một host bên trong mạng nội

bộ, dùng một Router tách rời với mạng bên ngoài Trong kiểu kiến

trúc này, bảo mật chính là phương pháp Packet Filtering.

3.2 Kiến trúc Screened host

Bastion host được đặt bên trong mạng nội bộ Packet Filtering được cài trên Router Theo cách này, Bastion host là hệ thống duy nhất trong mạng nội bộ mà những host trên Internet có thể kết nối

tới Mặc dù vậy, chỉ những kiểu kết nối phù hợp (được thiết lập

trong Bastion host) mới được cho phép kết nối Bất kỳ một hệ thống

bên ngoài nào cố gắng truy cập vào hệ thống hoặc các dịch vụ bên

trong đều phải kết nối tới host này Vì thế Bastion host là host cần

phải được duy trì ở chế độ bảo mật cao

3.2 Kiến trúc Screened host

Packet filtering cũng cho phép bastion host có thể mở kết nối ra bên ngoài Cấu hình của packet filtering trên screening router như

3.2 Kiến trúc Screened host

Có thể kết hợp nhiều lối vào cho những dịch vụ khác nhau

Một số dịch vụ được phép đi vào trực tiếp qua packet filtering.

Một số dịch vụ khác thì chỉ được phép đi vào gián tiếp qua proxy.

3.3 Kiến trúc Screened Subnet

Nhằm tăng cường khả năng bảo vệ mạng nội bộ, thực hiện chiến

lược phòng thủ theo chiều sâu, tăng cường sự an toàn cho bastion

host, tách bastion host khỏi các host khác, phần nào tránh lây lan

một khi bastion host bị tổn thương, người ta đưa ra kiến trúc firewall có tên là Sreened Subnet.

3.3 Kiến trúc Screened Subnet

Kiến trúc Screened subnet dẫn xuất từ kiến trúc screened host bằng

cách thêm vào phần an toàn: mạng ngoại vi (perimeter network) nhằm cô lập mạng nội bộ ra khỏi mạng bên ngoài, tách bastion host

ra khỏi các host thông thường khác Kiểu screened subnet đơn giản bao gồm hai screened router:

3.3 Kiến trúc Screened Subnet

Router ngoài (External router còn gọi là access router): nằm giữa

mạng ngoại vi và mạng ngoài có chức năng bảo vệ cho mạng ngoại

vi (bastion host, interior router) Nó cho phép hầu hết những gì outbound từ mạng ngoại vi Một số qui tắc packet filtering đặc biệt được cài đặt ở mức cần thiết đủ để bảo vệ bastion host và interior router vì bastion host còn là host được cài đặt an toàn ở mức cao

Ngoài các qui tắc đó, các qui tắc khác cần giống nhau giữa hai

Router.

3.3 Kiến trúc Screened Subnet

Interior Router (còn gọi là choke router): nằm giữa mạng ngoại vi

và mạng nội bộ, nhằm bảo vệ mạng nội bộ trước khi ra ngoài và

mạng ngoại vi Nó không thực hiện hết các qui tắc packet filtering của toàn bộ firewall Các dịch vụ mà interior router cho phép giữa bastion host và mạng nội bộ, giữa bên ngoài và mạng nội bộ không nhất thiết phải giống nhau Giới hạn dịch vụ giữa bastion host và

mạng nội bộ nhằm giảm số lượng máy (số lượng dịch vụ trên các

máy này) có thể bị tấn công khi bastion host bị tổn thương và thoả

hiệp với bên ngoài

3.4 Một số mô hình firewall trên ISA

Mô hình Edge Firewall

Mô hình 3-Leg Firewall

Mô hình Front back Firewall

3.4 Một số mô hình firewall trên ISA

Mô hình Edge Firewall

3.4 Một số mô hình firewall trên ISA

Mô hình 3-Leg Firewall

3.4 Một số mô hình firewall trên ISA

Mô hình Front Back Firewall

4 Các loại firewall và cách hoạt động

Packet filtering (Bộ lọc gói tin).

Application gateway.

4.1 Packet Filtering

Loại firewall này thực hiện việc kiểm tra số nhận dạng địa chỉ của các packet để từ đó cấp phép cho chúng lưu thông hay ngăn chặn Các thông số có thể lọc được của một packet như:

Địa chỉ IP nơi xuất phát (source IP address).

Địa chỉ IP nơi nhận (destination IP address).

Cổng TCP nơi xuất phát (source TCP port).

Cổng TCP nơi nhận (destination TCP port).

4.1 Packet Filtering

Loại Firewall này cho phép kiểm soát được kết nối vào máy chủ,

khóa việc truy cập vào hệ thống mạng nội bộ từ những địa chỉ không cho phép Ngoài ra, nó còn kiểm soát hiệu suất sử dụng những dịch

vụ đang hoạt động trên hệ thống mạng nội bộ thông qua các cổng

TCP tương ứng.

4.2 Application Gateway

Đây là loại firewall được thiết kế để tăng cường chức năng kiểm soát

các loại dịch vụ dựa trên những giao thức được cho phép truy cập vào

hệ thống mạng Cơ chế hoạt động của nó dựa trên mô hình Proxy Service Trong mô hình này phải tồn tại một hay nhiều máy tính đóng vai trò Proxy Server Một ứng dụng trong mạng nội bộ yêu cầu một đối tượng nào đó trên Internet, Proxy Server sẽ nhận yêu cầu này và chuyển đến Server trên Internet Khi Server trên Internet trả lời, Proxy Server sẽ nhận và chuyển ngược lại cho ứng dụng đã gửi yêu cầu Cơ chế lọc của packet filtering kết hợp với cơ chế “đại diện” của application gateway cung cấp một khả năng an toàn và uyển

chuyển hơn, đặc biệt khi kiểm soát các truy cập từ bên ngoài

4.2 Application Gateway

Thực hiện telnet vào máy chủ bên trong cần truy cập.

Gateway kiểm tra địa chỉ IP nơi xuất phát của người truy cập để

cho phép hoặc từ chối

Người truy cập phải vượt qua hệ thống kiểm tra xác thực

Proxy Service tạo một kết nối Telnet giữa gateway và máy chủ

cần truy nhập

Proxy Service liên kết lưu thông giữa người truy cập và máy chủ

trong mạng nội bộ

4.2 Application Gateway

Cơ chế bộ lọc packet kết hợp với cơ chế proxy có nhược điểm là

hiện nay các ứng dụng đang phát triển rất nhanh, do đó nếu các

proxy không đáp ứng kịp cho các ứng dụng, nguy cơ mất an toàn

sẽ tăng lên

Thông thường những phần mềm Proxy Server hoạt động như một gateway nối giữa hai mạng, mạngbên trong và mạng bên ngoài.

4.2 Application Gateway

Đường kết nối giữa Proxy Server và Internet thông qua nhà cung cấp dịch vụ Internet (Internet Service Provider - ISP)

Phần cứng dùng để kết nối tùy thuộc vào việc nối kết trực tiếp

Proxy Server với Internet hoặc thông qua một Router.

Việc chọn lựa cách kết nối và một ISP thích hợp tùy thuộc vào

yêu cầu cụ thể của công ty, ví dụ như số người cần truy cập

Internet, các dịch vụ và ứng dụng nào được sử dụng, các đường kết nối và cách tính cước mà ISP có thể cung cấp.

5 Những hạn chế của firewall

Tuy firewall có những ưu điểm nổi trội nhưng vẫn tồn tại những hạn chế khiến firewall không thể bảo vệ hệ thống an toàn một cách tuyệt đối Một số hạn chế của firewall có thể kể ra như sau:

5 Những hạn chế của firewall

Firewall không bảo vệ chống lại các đe dọa từ bên trong nội bộ ví

dụ như một nhân viên cố ý hoặc một nhân viên vô tình hợp tác với

kẻ tấn công bên ngoài

Firewall không thể bảo vệ chống lại việc chuyển giao giữa các

chương trình bị nhiễm virus hoặc các tâp tin Bởi vì sự đa dạng

của các hệ điều hành và các ứng dụng được hỗ trợ từ bên trong nội

bộ Sẽ không thực tế và có lẽ là không thể cho các firewall quét

các tập tin gởi đến, email… nhằm phát hiện virus

5 Những hạn chế của firewall

Firewall không thể bảo vệ chống lại các cuộc tấn công bỏ qua tường lửa Ví dụ như một hệ thống bên trong có khả năng dial-out kết nối với một ISP hoặc mạng LAN bên trong có thể cung cấp một modem pool có khả năng dial-in cho các nhân viên di động hay các kiểu tấn công dạng social engineering nhắm đếm đối tượng là các người dùng trong mạng