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基于linux2.6的状态检测防火墙的研究与实现

作　者: 姚传奇
导　师: 周大水
学　校: 山东大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 状态检测防火墙 netfilter conntrack
分类号: TP393.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 42次
引　用: 0次
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内容摘要

防火墙技术是一种比较成熟的网络安全技术,在现代的互联网安全中起着举足轻重的地位,经过多年的发展,已经演变为具有多种网络安全功能的综合安全网关,成为网络中不可缺少的基础设置。防火墙和路由器的区别在于,路由器是负责转发报文的网络设备,而防火墙是负责丢弃报文的网络设备,而对于接受的报文,防火墙也负责发送到对应的端口,在这个意义上讲,防火墙(安全网关)可代替路由器来完成连接网络的作用。状态检测技术是一种先进的过滤报文的技术,它利用TCP/IP协议本身的特点,对于报文只进行必要的检测,大大的减少了规则匹配的数量,对于提高防火墙的数据吞吐量有着里程碑式的意义。Linux作为最近崛起的操作系统,无论是在桌面应用还是服务器和嵌入式开发,都有着用户群逐渐扩大的趋势。谷歌推出的android系统,也是基于linux开发的。Linux自产生以来,就因为优秀的网络支持,适应各种各样的网络环境,并提供了对TCP/IP协议的全面支持。Linux自内核2.4以后,加入了netfilter的架构,完整的实现了状态检测技术。Netfilter的连接跟踪模块,是linux开放给用户的内核级别的API,因此可利用该技术,开发具有状态检测功能的防火墙。可以说,目前市场上大多数的防火墙产品,均是基于linux内核来开发的,甚至有些直接利用iptables配置工具来完成。本文在分析研究linux网络报文转发流程的基础上,将netfilter和连接跟踪技术进行实际的应用,首先提出了自动控制子连接流量的概念,对于研究linux内核网络模块,有着广泛的意义。本文实现的状态检测防火墙,可以运行在嵌入式系统上,作为简单的安全网关,对于保护小型网络,可以直接利用。为开源社区以及linux内核开发者提供了一套可参考的模型。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第1章绪论  10-18
  1.1 网络安全概述  10-12
  1.2 Internet防火墙  12-13
    1.2.1 Internet防火墙与安全策略的关系  12
    1.2.2 防火墙的好处  12-13
    1.2.3 防火墙的作用  13
  1.3 防火墙的类型  13-16
  1.4 linux防火墙发展历史  16-18
第2章包分类及状态检测  18-22
  2.1 包过滤使用的主要技术  18-20
    2.1.1 包过滤使用的主要技术  18-20
    2.1.2 包过滤技术的评判标准  20
  2.2 状态检测技术  20-22
第3章 linux2.6内核的net-filter架构  22-33
  3.1 Netfilter的框架  22-24
  3.2 netfilter的连接跟踪模块  24-33
    3.2.1 连接跟踪模块在net-filter中的位置  24-26
    3.2.2 连接建立的过程  26-30
    3.2.3 netfilter的连接状态  30-33
第4章使用net-filter实现状态检测防火墙  33-48
  4.1 状态检测技术原理  33-34
  4.2 主要技术手段  34-38
    4.2.1 哈希表  34-35
    4.2.2 连接跟踪  35
    4.2.3 令牌桶算法控制流量  35-36
    4.2.4 子连接控制  36-38
  4.3 程序设计  38-48
    4.3.1 建立规则哈希链表  39-40
    4.3.2 使用连接跟踪表  40-42
    4.3.3 使用连接跟踪模块的私有数据(外带数据)  42-43
    4.3.4 控制带子连接的数据率  43
    4.3.5 发送reset报文并删除连接  43-45
    4.3.6 注册HOOK点  45
    4.3.7 netlink socket进行配置  45-46
    4.3.8 日志功能的实现  46-48
第5章状态检测防火墙效果验证  48-50
  5.1 实验环境  48
  5.2 测试步骤  48-49
  5.3 实验结果  49-50
结论  50-52
参考文献  52-55
致谢  55-56
学位论文评阅及答辩情况表  56

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