[*]Firewall - Phân loại - Chức năng và cấu tạo.

FireWall là gì ?
Thuật ngữ FireWall có nguồn gốc từ một kỹ thuật thiết kế trong xây dựng để ngăn chặn, hạn chế hoả hoạn. Trong Công nghệ mạng thông tin, FireWall là một kỹ thuật được tích hợp vào hệ thống mạng để chống lại sự truy cập trái phép nhằm bảo vệ các nguồn thông tin nội bộ cũng như hạn chế sự xâm nhập vào hệ thông của một số thông tin khác không mong muốn.
Internet FireWall là một tập hợp thiết bị (bao gồm phần cứng và phần mềm) được đặt giữa mạng của một tổ chức, một công ty, hay một quốc gia (Intranet) và Internet.
Trong một số trường hợp, Firewall có thể được thiết lập ở trong cùng một mạng nội bộ và cô lập các miền an toàn. Ví dụ như mô hình dưới đây thể hiện một mạng Firewall để ngăn cách phòng máy, người sử dụng và Internet.

Có mấy loại Firewall?

Firewall được chia làm 2 loại, gồm Firewall cứng và Firewall mềm:
Firewall cứng: Là những firewall được tích hợp trên Router.

+ Đặc điểm của Firewall cứng:

- Không được linh hoạt như Firewall mềm: (Không thể thêm chức năng, thêm quy tắc như firewall mềm)
- Firewall cứng hoạt động ở tầng thấp hơn Firewall mềm (Tầng Network và tầng Transport)
- Firewall cứng không thể kiểm tra được nột dung của gói tin.
+ Ví dụ Firewall cứng: NAT (Network Address Translate).
Firewall mềm: Là những Firewall được cài đặt trên Server.

+ Đặc điểm của Firewall mềm:

- Tính linh hoạt cao: Có thể thêm, bớt các quy tắc, các chức năng.
- Firewall mềm hoạt động ở tầng cao hơn Firewall cứng (tầng ứng dụng)
- Firewal mềm có thể kiểm tra được nội dung của gói tin (thông qua các từ khóa).
-
+ Ví dụ về Firewall mềm: Zone Alarm, Norton Firewall…

Tại sao cần Firewall?

Nếu máy tính của bạn không được bảo vệ, khi bạn kết nối Internet, tất cả các giao thông ra vào mạng đều được cho phép, vì thế hacker, trojan, virus có thể truy cập và lấy cắp thông tin cá nhân cuả bạn trên máy tính. Chúng có thể cài đặt các đoạn mã để tấn công file dữ liệu trên máy tính. Chúng có thể sử dụng máy tính cuả bạn để tấn công một máy tính của gia đình hoặc doanh nghiệp khác kết nối Internet. Một firewall có thể giúp bạn thoát khỏi gói tin hiểm độc trước khi nó đến hệ thống của bạn.

Chức năng chính 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 ra Internet).
- Cho phép hoặc cấm những dịch vụ phép truy nhập vào trong (từ Internet vào Intranet).
- Theo dõi luồng dữ liệu mạng giữa Internet và Intranet.
- 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.

Cấu trúc của FireWall?
FireWall bao gồm :

Một hoặc nhiều hệ thống máy chủ kết nối với các bộ định tuyến (router) hoặc có chức năng router. Các phần mềm quản lí an ninh chạy trên hệ thống máy chủ. Thông thường là các hệ quản trị xác thực (Authentication), cấp quyền (Authorization) và kế toán (Accounting).

Các thành phần của FireWall

Một FireWall bao gồm một hay nhiều thành phần sau :
+ Bộ lọc packet (packet- filtering router).
+ Cổng ứng dụng (Application-level gateway hay proxy server).
+ Cổng mạch (Circuite level gateway).


Bộ lọc paket (Paket filtering router)
Nguyên lý hoạt động

Khi nói đến việc lưu thông dữ liệu giữa các mạng với nhau thông qua Firewall thì điều đó có nghĩa rằng Firewall hoạt động chặt chẽ với giao thức TCI/IP. Vì giao thức này làm việc theo thuật toán chia nhỏ các dữ liệu nhận được từ các ứng dụng trên mạng, hay nói chính xác hơn là các dịch vụ chạy trên các giao thức (Telnet, SMTP, DNS, SMNP, NFS...) thành các gói dữ liệu (data pakets) rồi gán cho các paket này những địa chỉ để có thể nhận dạng, tái lập lại ở đích cần gửi đến, do đó các loại Firewall cũng liên quan rất nhiều đến các packet và những con số địa chỉ của chúng.
Bộ lọc packet cho phép hay từ chối mỗi packet mà nó nhận được. Nó kiểm tra toàn bộ đoạn dữ liệu để quyết định xem đoạn dữ liệu đó có thoả mãn một trong số các luật lệ của lọc packet hay không. Các luật lệ lọc packet này là dựa trên các thông tin ở đầu mỗi packet (packet header), dùng để cho phép truyền các packet đó ở trên mạng. Đó là:
- Địa chỉ IP nơi xuất phát ( IP Source address)
- Địa chỉ IP nơi nhận (IP Destination address)
- Những thủ tục truyền tin (TCP, UDP, ICMP, IP tunnel)
- Cổng TCP/UDP nơi xuất phát (TCP/UDP source port)
- Cổng TCP/UDP nơi nhận (TCP/UDP destination port)
- Dạng thông báo ICMP ( ICMP message type)
- Giao diện packet đến ( incomming interface of packet)
- Giao diện packet đi ( outcomming interface of packet)
Nếu luật lệ lọc packet được thoả mãn thì packet được chuyển qua firewall. Nếu không packet sẽ bị bỏ đi. Nhờ vậy mà Firewall có thể ngăn cản được các kết nối vào các máy chủ hoặc mạng nào đó được xác định, hoặc khoá việc truy cập vào hệ thống mạng nội bộ từ những địa chỉ không cho phép. Hơn nữa, việc kiểm soát các cổng làm cho Firewall có khả năng chỉ cho phép một số loại kết nối nhất định vào các loại máy chủ nào đó, hoặc chỉ có những dịch vụ nào đó (Telnet, SMTP, FTP...) được phép mới chạy được trên hệ thống mạng cục bộ.
Ưu điểm v
Đa số các hệ thống firewall đều sử dụng bộ lọc packet. Một trong những ưu điểm của phương pháp dùng bộ lọc packet là chi phí thấp vì cơ chế lọc packet đã được bao gồm trong mỗi phần mềm router.
- Ngoài ra, bộ lọc packet là trong suốt đối với người sử dụng và các ứng dụng, vì vậy nó không yêu cầu sự huấn luyện đặc biệt nào cả.
Hạn chế- Việc định nghĩa các chế độlọc package là một việc khá phức tạp; đòi hỏi người quản trị mạng cần có hiểu biết chi tiết vể các dịch vụ Internet, các dạng packet header, và các giá trị cụ thể có thể nhận trên mỗi trường. Khi đòi hỏi vể sự lọc càng lớn, các luật lệ vể lọc càng trở nên dài và phức tạp, rất khó để quản lý và điều khiển.
- Do làm việc dựa trên header của các packet, rõ ràng là bộ lọc packet không kiểm soát được nôi dung thông tin của packet. Các packet chuyển qua vẫn có thể mang theo những hành động với ý đồ ăn cắp thông tin hay phá hoại của kẻ xấu.

Cổng ứng dụng (application-level getway)
Nguyên lý hoạt động.
Đây là một loại Firewall được thiết kế để tăng cường chức năng kiểm soát các loại dịch vụ, giao thức được cho phép truy cập vào hệ thống mạng. Cơ chế hoạt động của nó dựa trên cách thức gọi là Proxy service. Proxy service là các bộ code đặc biệt cài đặt trên gateway cho từng ứng dụng. Nếu người quản trị mạng không cài đặt proxy code cho một ứng dụng nào đó, dịch vụ tương ứng sẽ không được cung cấp và do đó không thể chuyển thông tin qua firewall. Ngoài ra, proxy code có thể được định cấu hình để hỗ trợ chỉ một số đặc điểm trong ứng dụng mà ngưòi quản trị mạng cho là chấp nhận được trong khi từ chối những đặc điểm khác.
Một cổng ứng dụng thường được coi như là một pháo đài (bastion host), bởi vì nó được thiết kế đặt biệt để chống lại sự tấn công từ bên ngoài. Những biện pháp đảm bảo an ninh của một bastion host là:
- Bastion host luôn chạy các version an toàn (secure version) của các phần mềm hệ thống (Operating system). Các version an toàn này được thiết kế chuyên cho mục đích chống lại sự tấn công vào Operating System, cũng như là đảm bảo sự tích hợp firewall.
- Chỉ những dịch vụ mà người quản trị mạng cho là cần thiết mới được cài đặt trên bastion host, đơn giản chỉ vì nếu một dịch vụ không được cài đặt, nó không thể bị tấn công. Thông thường, chỉ một số giới hạn các ứng dụng cho các dịch vụ Telnet, DNS, FTP, SMTP và xác thực user là được cài đặt trên bastion host.
- Bastion host có thể yêu cầu nhiều mức độ xác thực khác nhau, ví dụ như user password hay smart card.
- Mỗi proxy được đặt cấu hình để cho phép truy nhập chỉ một sồ các máy chủ nhất định. Điều này có nghĩa rằng bộ lệnh và đặc điểm thiết lập cho mỗi proxy chỉ đúng với một số máy chủ trên toàn hệ thống.
- Mỗi proxy duy trì một quyển nhật ký ghi chép lại toàn bộ chi tiết của giao thông qua nó, mỗi sự kết nối, khoảng thời gian kết nối. Nhật ký này rất có ích trong việc tìm theo dấu vết hay ngăn chặn kẻ phá hoại.
- Mỗi proxy đều độc lập với các proxies khác trên bastion host. Điều này cho phép dễ dàng quá trình cài đặt một proxy mới, hay tháo gỡ môt proxy đang có vấn để.
b. Ưu điểm
- Cho phép người quản trị mạng hoàn toàn điều khiển được từng dịch vụ trên mạng, bởi vì ứng dụng proxy hạn chế bộ lệnh và quyết định những máy chủ nào có thể truy nhập được bởi các dịch vụ.
- Cho phép người quản trị mạng hoàn toàn điều khiển được những dịch vụ nào cho phép, bởi vì sự vắng mặt của các proxy cho các dịch vụ tương ứng có nghĩa là các dịch vụ ấy bị khoá.
- Cổng ứng dụng cho phép kiểm tra độ xác thực rất tốt, và nó có nhật ký ghi chép lại thông tin về truy nhập hệ thống.
- Luật lệ lọc filltering cho cổng ứng dụng là dễ dàng cấu hình và kiểm tra hơn so với bộ lọc packet.
Hạn chế
Yêu cầu các users thay đổi thao tác, hoặc thay đổi phần mềm đã cài đặt trên máy client cho truy nhập vào các dịch vụ proxy. Chẳng hạn, Telnet truy nhập qua cổng ứng dụng đòi hỏi hai bước để nối với máy chủ chứ không phải là một bước thôi. Tuy nhiên, cũng đã có một số phần mềm client cho phép ứng dụng trên cổng ứng dụng là trong suốt, bằng cách cho phép user chỉ ra máy đích chứ không phải cổng ứng dụng trên lệnh Telnet.

Cổng vòng (circuit-Level Gateway)

Cổng vòng là một chức năng đặc biệt có thể thực hiện được bởi một cổng ứng dụng. Cổng vòng đơn giản chỉ chuyển tiếp (relay) các kết nối TCP mà không thực hiện bất kỳ một hành động xử lý hay lọc packet nào.
Hình dưới đây minh hoạ một hành động sử dụng nối telnet qua cổng vòng. Cổng vòng đơn giản chuyển tiếp kết nối telnet qua firewall mà không thực hiện một sự kiểm tra, lọc hay điều khiển các thủ tục Telnet nào.Cổng vòng làm việc như một sợi dây,sao chép các byte giữa kết nối bên trong (inside connection) và các kết nối bên ngoài (outside connection). Tuy nhiên, vì sự kết nối này xuất hiện từ hệ thống firewall, nó che dấu thông tin về mạng nội bộ.
cổng vòng thường được sử dụng cho những kết nối ra ngoài, nơi mà các quản trị mạng thật sự tin tưởng những người dùng bên trong. Ưu điểm lớn nhất là một bastion host có thể được cấu hình như là một hỗn hợp cung cấp Cổng ứng dụng cho những kết nối đến, và cổng vòng cho các kết nối đi. Điều này làm cho hệ thống bức tường lửa dễ dàng sử dụng cho những người trong mạng nội bộ muốn trực tiếp truy nhập tới các dịch vụ Internet, trong khi vẫn cung cấp chức năng bức tường lửa để bảo vệ mạng nội bộ từ những sự tấn công bên ngoài.

FireWall bảo vệ cái gì ?
Nhiệm vụ cơ bản của FireWall là bảo vệ những vấn đề sau :
+ Dữ liệu : Những thông tin cần được bảo vệ do những yêu cầu sau:
- Bảo mât.
- Tính toàn vẹn.
- Tính kịp thời.
+ Tài nguyên hệ thống.
+ Danh tiếng của công ty sở hữu các thông tin cần bảo vệ.

FireWall bảo vệ chống lại cái gì ?
FireWall bảo vệ chống lại những sự tấn công từ bên ngoài.
+ Tấn công trực tiếp:
Cách thứ nhất là dùng phương pháp dò mật khẩu trực tiếp. Thông qua các chương trình dò tìm mật khẩu với một số thông tin về người sử dụng như ngày sinh, tuổi, địa chỉ v.v…và kết hợp với thư viện do người dùng tạo ra, kẻ tấn công có thể dò được mật khẩu của bạn. Trong một số trường hợp khả năng thành công có thể lên tới 30%. Ví dụ như chương trình dò tìm mật khẩu chạy trên hệ điều hành Unix có tên là *****.
Cách thứ hai là sử dụng lỗi của các chương trình ứng dụng và bản thân hệ điều hành đã được sử dụng từ những vụ tấn công đầu tiên và vẫn được để chiếm quyền truy cập (có được quyền của người quản trị hệ thống).
+ Nghe trộm: Có thể biết được tên, mật khẩu, các thông tin chuyền qua mạng thông qua các chương trình cho phép đưa vỉ giao tiếp mạng (NIC) vào chế độ nhận toàn bộ các thông tin lưu truyền qua mạng.
+ Giả mạo địa chỉ IP.
+ Vô hiệu hoá các chức năng của hệ thống (deny service). Đây là kiểu tấn công nhằm làm tê liệt toàn bộ hệ thống không cho nó thực hiện các chức năng mà nó được thiết kế. Kiểu tấn công này không thể ngăn chặn được do những phương tiện tổ chức tấn công cũng chính là các phương tiện để làm việc và truy nhập thông tin trên mạng.
+ Lỗi người quản trị hệ thống.
+ Yếu tố con người với những tính cách chủ quan và không hiểu rõ tầm quan trọng của việc bảo mật hệ thống nên dễ dàng để lộ các thông tin quan trọng cho hacker.
Ngày nay, trình độ của các hacker ngày càng giỏi hơn, trong khi đó các hệ thống mạng vẫn còn chậm chạp trong việc xử lý các lỗ hổng của mình. Điều này đòi hỏi người quản trị mạng phải có kiến thức tốt về bảo mật mạng để có thể giữ vững an toàn cho thông tin của hệ thống. Đối với người dùng cá nhân, họ không thể biết hết các thủ thuật để tự xây dựng cho mình một Firewall, nhưng cũng nên hiểu rõ tầm quan trọng của bảo mật thông tin cho mỗi cá nhân, qua đó tự tìm hiểu để biết một số cách phòng tránh những sự tấn công đơn giản của các hacker. Vấn đề là ý thức, khi đã có ý thức để phòng tránh thì khả năng an toàn sẽ cao hơn.

Những hạn chế của firewall:
- Firewall không đủ thông minh như con người để có thể đọc hiểu từng loại thông tin và phân tích nội dung tốt hay xấu của nó. Firewall chỉ có thể ngăn chặn sự xâm nhập của những nguồn thông tin không mong muốn nhưng phải xác định rõ các thông số địa chỉ.
- Firewall không thể ngăn chặn một cuộc tấn công nếu cuộc tấn công này không "đi qua" nó. Một cách cụ thể, firewall không thể chống lại một cuộc tấn công từ một đường dial-up, hoặc sự dò rỉ thông tin do dữ liệu bị sao chép bất hợp pháp lên đĩa mềm.
- Firewall cũng không thể chống lại các cuộc tấn công bằng dữ liệu (data-drivent attack). Khi có một số chương trình được chuyển theo thư điện tử, vượt qua firewall vào trong mạng được bảo vệ và bắt đầu hoạt động ở đây.
- Một ví dụ là các virus máy tính. Firewall không thể làm nhiệm vụ rà quét virus trên các dữ liệu được chuyển qua nó, do tốc độ làm việc, sự xuất hiện liên tục của các virus mới và do có rất nhiều cách để mã hóa dữ liệu, thoát khỏi khả năng kiểm soát của firewall.