基于Linux的多用途防火墙研究与设计

孙文乾

【摘 要】随着高校校园网络的规模普及和应用，校园信息化水平迅速提高，应用平台为师生学习、学校管理提供了极大的便利，但是校园网络安全也已经成为影响校园信息化发展的重要问题。本文根据笔者多年的校园网络安全管理实践经验，基于Linux设计了一种多用途防火墙，可以针对不同的应用采用不同的出口，有效降低了防火墙的设计费用，提高了防火墙的效用。

【关键词】Linux；防火墙；多出口；校园网

一、引言

随着Internet技术的迅速发展，计算机网络已经在远程教育、教务管理、学籍管理、学校行政工作管理等校园网领域得到了广泛的应用和发展，取得了良好的效果[1]。网络的高速发展为学校行政管理人员、学生和教师带来了极大的便利，但是也存在巨大的安全威胁，网络安全已经引起了许多专家和学者的研究[2]。傳统的网络安全防御策略采用的手段包括许多种，比如访问控制、身份认证、数据加密等，以防御系统入侵，阻止病毒、木马等入侵，但是随着校园网应用平台的增多，网络入侵技术也迅速发展，因此必须针对不同的应用设置不同的防御规则，防火墙在这一方面具有先天的优势[3]。

目前，校园网络接入到互联网或者教育网时，在网络出口边界部署多出口防火墙，能够有效提升防火墙的利用价值，但是多出口防火墙造价非常昂贵，并且许多核心技术掌握在部分大公司里，比如思科、迈普等，导致各个学校的网络建设需要承担较大的资金压力，阻碍了学校信息化水平的发展[4]。为了解决上述问题，本文基于笔者多年的校园网络安全防御管理实践经验，基于Linux内置防火墙和路由器等，设计了一种校园网多用途防火墙，能够实现不同的应用连接，价格低，配置灵活，具有较好的普及意义。

二、多用途防火墙功能分析

Linux操作系统作为一个开放式的网络操作系统，其具有较好的稳定性、健壮性，并且价格低廉[5]。Linux操作系统自身拥有强大的防火墙，并且随着互联网技术发展，Linux防火墙也得到了广泛的研究，因此利用Linux防火墙开发、设计多用途防火墙，适应现代校园网络的需求，已经成为校园网络防护的理想选择。

目前，Linux防火墙使用iptables实现防火墙的包过滤功能，可以使用netfilter内核构建的过滤表进行配置实现多出口，其中默认表Filter配置了三个规则链，可以管理外界流入校园网接口数据的INPUT链、负责对网络接口输出的数据进行过滤的OUTPUT链和负责在网络接口之间转发数据过滤的FORWARD链。这些链都可以进行自由灵活的配置，比如连接互联网网卡S1和S2上流入的数据的分析判断工作，可以在INPUT链上完成，发现数据的目标地址是否属于服务器区域网段、内部网络网段等。

另外，多用途防火墙可以配置有效的包过滤规则，实现内网可以访问外网（中国电信或教育网）和服务器区网；外网只能访问服务器区网而不能访问内网；而服务器区网不能访问外网也不能访问内网等功能，同时通过上述防火墙技术，可以隐藏真实的IP，防止IP欺骗现象的发生，能够限制其他网络的用户对网络内主机的访问。

三、多用途防火墙架构设计

防火墙可以阻挡网络的非法访问，主要利用发给内部网的匹配安全规则、指定IP地址段以及数据包过滤等。校园网络多出口防火墙上，可以仅仅开放80、110等必要端口，外网只能对EMAIL服务以及WWW服务进行访问。内部用户对因特网的访问以及对Intemet的服务都有一定的限制。

另外，多出口防火墙主要包括网络层防火墙、应用层防火墙以及数据库防火墙等。网络层防火墙主要运营在底层TCP/IP协议堆栈上，它只允许符合规则的封包通过。应用层防火墙能够阻挡外部的数据流进入到受保护的网络中。通过数据库防火墙，能够实现对数据库的访问控制。

本文设计的多用途防火墙实现架构如图1所示。

本文在进行设计多多用途防火墙的过程中，基于Linux内置防火墙设置了多条规则，主要包括以下5类：

（1）校园网络的内部用户在对教育网内容进行访问时，优先从1000M通道（教育网）通过；

（2）校园网络的内部用户在对国际网络和国内的其它网络进行访问时，全部优先从1000M通道（电信）通过；

（3）外部教育网用户在对校园网络进行访问时，优先从1000M通道（教育网）通过；

（4）国际网络用户以及国内其它网络用户在对教育服务器进行访问时，优先从1000M通道（电信）通过；

（5）做到了电信和教育网两个通道的热机备份，保证了链路的不间断，使网络可以正常运行。

四、结束语

随着校园网信息化应用平台的增加，智能手机、PC、笔记本等固定、移动终端访问校园网的频次大大地增加，已经呈现出规模化上升。因此，基于Linux技术实现多出口、多用途防火墙可以有效地设置灵活的包过滤规则，加强校园网应用平台的使用，保证校园网络的安全性，确保校园网利用率达到100%。

参考文献：

[1]安子强.基于蜜罐技术的校园网安全防护系统的设计与实现[J].新乡学院学报（自然科学版）.2011，27（1）：11-14.

[2]张盛，不详.Linux系统中最实用的十大开源防火墙[J].计算机与网络，2014， 24（2）：44-44.

[3]吴勇杰.Linux内核防火墙Netfilter架构实现与应用研究[J].电脑编程技巧与维护， 2013，31（14）：21-24.

基金项目：广西教育厅科研项目，桂教科研[2010]10号，项目编号：201010LX477