網(wǎng)絡(luò)防火墻技術(shù)在企業(yè)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)邊界安全防護(hù)中的應(yīng)用研究

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編碼：1672-7274（2025）07-0128-03

Research on the Application ofNetwork Firewall Technology in Enterprise Computer Network Boundary Security Protection

DONGHuijuan，SUNXiuxian （Jining Senior Vocational School，Jining272ooo，China）

Abstract： This article proposesan enterprise network security protection application strategy based on network firewall technology.Itadoptsacombinationofaccesscontroldesign，AESsymmetric encryptionalgorithm，IDs intrusion detection system，and IPS intrusion defense system to comprehensively monitor and intercept enterprise networktrafc inreal time.Thetestresultsshowthatenterprisefrewallsperformwellinidentifying legitimate traffic， defendingagainst malicious attacks，and detecting theuseofhacker tools.Thedetectionaccuracycanreach over 98% Its applicationcan not only effectively prevent network atacks，but alsoreduce therisk of enterprise data leakage， greatly ensuring the security and stability of enterprise computer network boundaries.

Keywords： firewall technology; network security; enterprise protection; information technology

本文提出的網(wǎng)絡(luò)防火墻應(yīng)用設(shè)計，綜合利用防火墻技術(shù)原理，從訪問控制策略、數(shù)據(jù)加密策略以及入侵檢測防御策略三方面為企業(yè)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)邊界安全提供全方位保護(hù)機(jī)制，可以有效抵御各種病毒與網(wǎng)絡(luò)攻擊，維護(hù)企業(yè)信息安全，促進(jìn)企業(yè)健康發(fā)展[1]。

1 防火墻技術(shù)在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)防火墻技術(shù)在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全中的主要功能是在其網(wǎng)絡(luò)邊界上建立起相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控系統(tǒng)，防御未經(jīng)授權(quán)的訪問和攻擊，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的信息和資源安全。圖1為防火墻技術(shù)在企業(yè)內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)及內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)間的部署示意圖。

企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中通常會設(shè)置兩個不同的防火墻；邊界防火墻和內(nèi)部防火墻。其中邊界防火墻位于內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)之間，主要提供對不受信任的外部用戶的限制；內(nèi)部防火墻位于內(nèi)部重要網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)段之間，主要用于防止外部用戶訪問內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，并限制內(nèi)部用戶執(zhí)行部分操作。防火墻技術(shù)在企業(yè)計算機(jī)邊界網(wǎng)絡(luò)安全中的具體應(yīng)用設(shè)計涵蓋訪問控制、數(shù)據(jù)加密及入侵防御三個核心方面。

圖1防火墻在企業(yè)內(nèi)、外部及內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)間的應(yīng)用

1.1控制訪問權(quán)限

控制訪問權(quán)限是網(wǎng)絡(luò)防火墻技術(shù)的核心功能之一，其對訪問數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格檢查與過濾，確保只有經(jīng)過授權(quán)的用戶及設(shè)備可以訪問企業(yè)網(wǎng)絡(luò)資源。企業(yè)防火墻在控制訪問權(quán)限設(shè)計中包括多維度精確過濾、動態(tài)適應(yīng)性規(guī)則、深度包檢測技術(shù)以及用戶身份認(rèn)證管理四個方面。

防火墻控制訪問權(quán)限設(shè)計中需根據(jù)實際需求，設(shè)置包括源IP地址、目標(biāo)IP地址、端口號、協(xié)議類型、用戶身份等規(guī)則的多維度參數(shù)訪問規(guī)則，精確過濾訪問用戶的信息，對網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行有效監(jiān)控和管理。端口過濾控制特定協(xié)議中，設(shè)定允許HTTP（80端口）訪問；禁止Telnet（23端口）訪問，對特定端口號參數(shù)進(jìn)行權(quán)限過濾，減少無關(guān)和潛在危險流量進(jìn)入。同時結(jié)合動態(tài)狀態(tài)監(jiān)控和實時分析技術(shù)，實時評估網(wǎng)絡(luò)流量的行為特征并自動生成相應(yīng)的訪問規(guī)則，對網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行異常檢測，發(fā)現(xiàn)與正常訪問行為模式不符的數(shù)據(jù)包立即采取攔截攻擊數(shù)據(jù)包、限制非法訪問相關(guān)措施。例如，企業(yè)防火墻檢測到某IP地址表現(xiàn)出異常訪問行為，短時間內(nèi)多次嘗試登錄失敗時，將臨時性阻斷該IP訪問請求并將異常數(shù)據(jù)上報給管理員。此設(shè)計可以提高防火墻的響應(yīng)速度，有效減輕人工控制權(quán)限的配置負(fù)擔(dān)[2]。

防火墻設(shè)計融入身份認(rèn)證和角色管理機(jī)制，以實現(xiàn)對用戶的訪問控制，設(shè)計集成ActiveDirectory身份認(rèn)證系統(tǒng)。此設(shè)計對內(nèi)部成員身份進(jìn)行用戶認(rèn)證，將企業(yè)資源信息錄入到身份認(rèn)證模塊中，僅允許具有特定權(quán)限的用戶訪問指定資源。身份認(rèn)證流程如圖2所示。

圖2身份認(rèn)證流程圖

用戶加入企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)時，防火墻判斷用戶信息是否有效，符合則進(jìn)入數(shù)據(jù)庫允許訪問頁面，否則生成配置文件并限制用戶訪問。防火墻的控制訪問策略通過合理配置管理訪問權(quán)限，可以有效防止外部網(wǎng)絡(luò)的攻擊及入侵，保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定運行。

1.2加密數(shù)據(jù)信息

網(wǎng)絡(luò)防火墻技術(shù)的數(shù)據(jù)加密設(shè)計主要以傳輸加密協(xié)議、數(shù)據(jù)加密算法、密鑰管理三個方面入手，確保企業(yè)數(shù)據(jù)管理安全性和效率高度平衡。

防火墻全面支持TLS和IPSec協(xié)議，這兩種加密協(xié)議分別適用于應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層的加密需求。TLS用于HTTPS通信，通過握手過程建立安全信道，支持對稱加密和非對稱加密的靈活組合；IPSec用于網(wǎng)絡(luò)層通信保護(hù)，是VPN虛擬專用網(wǎng)絡(luò)中的常見方案。

企業(yè)防火墻數(shù)據(jù)加密的實現(xiàn)采用128位AES對稱加密算法，對客戶端及防火墻使用相同的密鑰進(jìn)行加解密，具有較高的安全性、速度和效率，適用于高流量網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。加密過程如圖3所示。

圖3128位AES算法加密過程結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)AES算法的對稱結(jié)構(gòu)特點，在每次加密時需進(jìn)行輪密鑰加、字節(jié)替換、行位移、列混淆等運算。防火墻在接收到HTTP請求時，系統(tǒng)將原始數(shù)據(jù)包進(jìn)行拆解并轉(zhuǎn)化為適合加密的格式，利用AES密鑰對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，生成加密后的數(shù)據(jù)包，隨后將加密數(shù)據(jù)包通過VPN通道發(fā)送至目標(biāo)設(shè)備。數(shù)據(jù)到達(dá)接收設(shè)備后，防火墻利用相同的AES密鑰對加密數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，最終實現(xiàn)重要數(shù)據(jù)信息保密傳輸?shù)哪康腫]。

在密鑰管理設(shè)計上，防火墻集成HSM硬件安全模塊和加密卡，用于密鑰生成、存儲和分發(fā)。管理員根據(jù)訪問頻率和數(shù)據(jù)動態(tài)定期對密鑰進(jìn)行更新以降低泄露風(fēng)險。在存儲過程中，密鑰以分層方式管理，主密鑰用于保護(hù)會話密鑰或數(shù)據(jù)密鑰，通過非對稱加密機(jī)制確保主密鑰的高度安全性。防火墻的密鑰管理設(shè)計可以有效保障數(shù)據(jù)的加密和通信安全，降低因密鑰泄露導(dǎo)致的安全風(fēng)險。

1.3檢測防御入侵

防火墻技術(shù)融合部署IDS入侵檢測和IPS入侵防御功能，并通過統(tǒng)一的管理控制平臺實現(xiàn)協(xié)同工作。企業(yè)防火墻IDS入侵檢測系統(tǒng)部分運行過程中，實時分析網(wǎng)絡(luò)流量、監(jiān)控流量模式并識別潛在的攻擊活動，發(fā)現(xiàn)入侵企圖或異常現(xiàn)象時將主動響應(yīng)觸發(fā)報警。防火墻設(shè)計結(jié)合簽名檢測和行為分析兩種檢測模式，形成多層次的防護(hù)機(jī)制，有效提升對復(fù)雜威脅的應(yīng)對能力。

在入侵防御方面，企業(yè)防火墻的IPS入侵防御系統(tǒng)在進(jìn)行檢測攻擊時，對惡意流量實時攔截和防御，防止其對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)造成影響。IPS通過深度檢查傳入及傳出的流量，在數(shù)據(jù)包到達(dá)目標(biāo)設(shè)備之前主動阻止惡意行為。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的不同，IPS分為網(wǎng)絡(luò)層IPS和應(yīng)用層IPS兩個層面，網(wǎng)絡(luò)層IPS專注于防御DDOS攻擊、端口掃描、協(xié)議濫用等網(wǎng)絡(luò)級別的攻擊；應(yīng)用層IPS針對應(yīng)用協(xié)議的漏洞攻擊，SQL注入、跨站腳本攻擊進(jìn)行防御。防火墻具備靈活的攻擊防御能力，能夠根據(jù)不同攻擊類型選擇合適的防御策略[4]。

防火墻的IDS/IPS模塊具備日志審計和事件追蹤功能，對所有入侵檢測事件詳細(xì)記錄并生成可審計型日志。防火墻將這些日志與攻擊源、攻擊類型、影響范圍等信息關(guān)聯(lián)，幫助安全團(tuán)隊快速定位問題并做出響應(yīng)，為后續(xù)的安全審計和取證提供可靠依據(jù)，進(jìn)一步提高企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)能力。通過合理的IDS/IPS模塊設(shè)計，企業(yè)防火墻可以全面提高對多樣化網(wǎng)絡(luò)攻擊的防御能力，確保內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性。

2 應(yīng)用實驗

實驗旨在驗證企業(yè)防火墻在訪問控制、入侵檢測與防御能力方面的技術(shù)效果，采用實際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境模擬和攻擊測試進(jìn)行分析，通過模擬多種攻擊場景和合法流量測試防火墻性能，實驗結(jié)果通過數(shù)據(jù)表格和分析總結(jié)展示。

2.1實驗準(zhǔn)備

實驗在一個完整的模擬企業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)場景中進(jìn)行應(yīng)用測試。實驗準(zhǔn)備兩臺聯(lián)想ThinkPadE14型號電腦，系統(tǒng)為Windows10，用于模擬兩臺正常用戶訪問的終端；部署一臺Web服務(wù)器，用于模擬對外公開服務(wù)；內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器為DellPowerEdgeR740，運行數(shù)據(jù)庫服務(wù)和文件共享服務(wù)；DMZ服務(wù)器為HPProLiantDL380，運行ApacheWebServer;攻擊設(shè)備選擇一臺PC，安裝KaliLinux系統(tǒng)，用于模擬網(wǎng)絡(luò)掃描、SQL注入、DDoS等攻擊場景[5]。

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境：構(gòu)建虛擬局域網(wǎng)VLAN，分為外部網(wǎng)絡(luò)、受保護(hù)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和隔離的DMZ區(qū)域。配置防火墻策略，包括基于IP地址、端口和協(xié)議的訪問控制規(guī)則，啟用防火墻IDS/IPS功能。

2.2實驗結(jié)果

實驗通過模擬不同類型的網(wǎng)絡(luò)流量和攻擊場景，測試企業(yè)防火墻的檢測表現(xiàn)及防護(hù)效果。以下為實驗結(jié)果的匯總和分析，數(shù)據(jù)詳見表1。

表1企業(yè)防火墻防護(hù)測試結(jié)果

根據(jù)表1中的測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，企業(yè)防火墻在不同攻擊測試場景下表現(xiàn)出較高的檢測準(zhǔn)確率，對合法流量處理精準(zhǔn)，無誤報；對惡意攻擊流量的識別能力優(yōu)秀。處理效率方面，防火墻整體數(shù)據(jù)處理時間控制在1s以內(nèi)，能夠保持較低的延遲，并能實時觸發(fā)防護(hù)動作，說明其具備良好的防御性能和響應(yīng)能力。在測試多協(xié)議組合攻擊場景和DDOS攻擊測試場景下，仍存在少量漏報或誤報現(xiàn)象，后續(xù)需進(jìn)一步提升防火墻在大流量攻擊和復(fù)雜組合攻擊場景下的檢測精度和誤報控制能力，以更好適應(yīng)復(fù)雜多變的網(wǎng)絡(luò)威脅環(huán)境]。

3 結(jié)束語

本文通過整合并優(yōu)化防火墻的訪問控制狀態(tài)模塊、數(shù)據(jù)加密模塊以及入侵檢測與防御模塊，顯著提升了其整體性能。應(yīng)用實驗結(jié)果表明，采用本文設(shè)計的防火墻技術(shù)后，企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)安全性和數(shù)據(jù)傳輸效率顯著提高，能夠有效地防護(hù)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)邊界安全。

參考文獻(xiàn)

[1]韓桂蓮.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息安全中的防火墻技術(shù)應(yīng)用[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2024（17）：140-141，144.

[2]陸海峰，張雅娟.防火墻技術(shù)在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)，2024，53（7）：56-58.

[3]辛以威.新一代防火墻技術(shù)在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用分析與驗證[J].網(wǎng)絡(luò)安全和信息化，2024（1）：151-153.

[4]馬幸飛.防火墻技術(shù)在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2023（18）：61-63.

[5]秦文生.Web防火墻仿真在網(wǎng)絡(luò)安全實驗中的應(yīng)用[J].福建電腦，2023，39（5）：57-60.

[6]季靜靜.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全中防火墻技術(shù)的應(yīng)用探索[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2023，41（1）：231-233.