包过滤技术[编辑]

基于协议特定的标准，路由器在其端口能够区分包和限制包的能力叫包过滤（PacketFiltering）。其技术原理在于加入IP过滤功能的路由器逐一审查包头信息，并根据匹配和规则决定包的前行或被舍弃，以达到拒绝发送可疑的包的目的。过滤路由器具备保护整个网络、高效快速并且透明等优点，同时也有定义复杂、消耗CPU资源、不能彻底防止地址欺骗、涵盖应用协议不全、无法执行特殊的安全策略并且不提供日志等局限性。

技术原理　　

包过滤技术(IP Filtering or packet filtering)的原理在于利用路由器监视并过滤网络上流入流出的IP包，拒绝发送可疑的包。由于Internet 与Intranet 的连接多数都要使用路由器，所以Router成为内外通信的必经端口，Router的厂商在Router上加入IP 过滤功能，过滤路由器也可以称作包过滤路由器或筛选路由器（PacketFilterRouter）。防火墙常常就是这样一个具备包过滤功能的简单路由器，这种Firewall应该是足够安全的，但前提是配置合理。然而一个包过滤规则是否完全严密及必要是很难判定的，因而在安全要求较高的场合，通常还配合使用其它的技术来加强安全性。

常用的优秀的个人防火墙有Norman Personal Firewall、天网防火墙等。

路由器逐一审查数据包以判定它是否与其它包过滤规则相匹配。每个包有两个部分：数据部分和包头。过滤规则以用于IP顺行处理的包头信息为基础，不理会包内的正文信息内容。包头信息包括：IP源地址、IP目的地址、封装协议(TCP、UDP、或IPTunnel)、TCP/UDP源端口、ICMP包类型、包输入接口和包输出接口。如果找到一个匹配，且规则允许这包，这一包则根据路由表中的信息前行。如果找到一个匹配，且规则拒绝此包，这一包则被舍弃。如果无匹配规则，一个用户配置的缺省参数将决定此包是前行还是被舍弃。

包过滤规则允许Router取舍以一个特殊服务为基础的信息流，因为大多数服务检测器驻留于众所周知的TCP/UDP端口。例如，TelnetService 为TCP port 23端口等待远程连接，而SMTPService为TCP Port 25端口等待输入连接。如要封锁输入Telnet、SMTP的连接，则Router舍弃端口值为23、25的所有的数据包。

典型的过滤规则有以下几种：允许特定名单内的内部主机进行Telnet输入对话、只允许特定名单内的内部主机进行FTP输入对话、只允许所有Telnet
输出对话、只允许所有FTP 输出对话、拒绝来自一些特定外部网络的所有输入信息。

有些类型的攻击很难用基本包头信息加以鉴别，因为这些独立于服务。一些Router可以用来防止这类攻击，但过滤规则需要增加一些信息，而这些信息只有通过以下方式才能获悉：研究Router选择表、检查特定的IP选项、校验特殊的片段偏移等。这类攻击有以下几种：

源IP地址欺骗攻击：入侵者从伪装成源自一台内部主机的一个外部地点传送一些信息包；这些信息包似乎像包含了一个内部系统的源IP地址。如果这些信息包到达Router的外部接口，则舍弃每个含有这个源IP地址的信息包，就可以挫败这种源欺骗攻击。

源路由攻击：源站指定了一个信息包穿越Internet时应采取的路径，这类攻击企图绕过安全措施，并使信息包沿一条意外(疏漏)的路径到达目的地。可以通过舍弃所有包含这类源路由选项的信息包方式，来挫败这类攻击。

残片攻击：入侵者利用IP残片特性生成一个极小的片断并将TCP报头信息肢解成一个分离的信息包片断。舍弃所有协议类型为TCP、IP片断偏移值等于1的信息包，即可挫败残片的攻击。

从以上可看出定义一个完善的安全过滤规则是非常重要的。通常，过滤规则以表格的形式表示，其中包括以某种次序排列的条件和动作序列。每当收到一个包时，则按照从前至后的顺序与表格中每行的条件比较，直到满足某一行的条件，然后执行相应的动作(转发或舍弃)。有些数据包过滤在实现时，“动作”这一项还询问，若包被丢弃是否要通知发送者(通过发ICMP信息)，并能以管理员指定的顺序进行条件比较，直至找到满足的条件。

对流进和流出网络的数据进行过滤可以提供一种高层的保护。建议过滤规则如下：

（1）任何进入内部网络的数据包不能把网络内部的地址作为源地址。

（2）任何进入内部网络的数据包必须把网络内部的地址作为目的地址。

（3）任何离开内部网络的数据包必须把网络内部的地址作为源地址。

（4）任何离开内部网络的数据包不能把网络内部的地址作为目的地址。

（5）任何进入或离开内部网络的数据包不能把一个私有地址（private address）或在RFC1918中 127.0.0.0/8.）的地址作为源或目的地址。

（6）阻塞任意源路由包或任何设置了IP选项的包。

（7）保留、DHCP自动配置和多播地址也需要被阻塞。0.0.0.0/8 、169.254.0.0/16 、192.0.2.0/24
、224.0.0.0/4 、240.0.0.0/4。

优点　　

（1）一个过滤路由器能协助保护整个网络。绝大多数Internet防火墙系统只用一个包过滤路由器；

（2）过滤路由器速度快、效率高。执行包过滤所用的时间很少或几乎不需要什么时间，由于过滤路由器只检查报头相应的字段，一般不查看数据报的内容，而且某些核心部分是由专用硬件实现的，如果通信负载适中且定义的过滤很少的话，则对路由器性能没有多大影响；

（3）包过滤路由器对终端用户和应用程序是透明的。当数据包过滤路由器决定让数据包通过时，它与普通路由器没什么区别，甚至用户没有认识到它的存在，因此不需要专门的用户培训或在每主机上设置特别的软件。

局限性　　

（1）定义包过滤器可能是一项复杂的工作。因为网管员需要详细地了解Internet各种服务、包头格式和他们在希望每个域查找的特定的值。如果必须支持复杂的过滤要求的，则过滤规则集可能会变得很长很复杂，并且没有什么工具可以用来验证过滤规则的正确性。

（2）路由器信息包的吞吐量随过滤器数量的增加而减少。路由器被优化用来从每个包中提取目的IP地址、查找一个相对简单的路由表，而后将信息包顺向运行到适当转发接口。如果过滤可执行，路由器还必须对每个包执行所有过滤规则。这可能消耗CPU的资源，并影响一个完全饱和的系统性能。

（3）不能彻底防止地址欺骗。大多数包过滤路由器都是基于源IP地址、目的IP地址而进行过滤的，而IP地址的伪造是很容易、很普遍的。

（4）一些应用协议不适合于数据包过滤。即使是完美的数据包过滤，也会发现一些协议不很适合于经由数据包过滤安全保护。如RPC、X-Window和FTP。而且服务代理和HTTP的链接，大大削弱了基于源地址和源端口的过滤功能。

（5）正常的数据包过滤路由器无法执行某些安全策略。例如，数据包说它们来自什么主机，而不是什么用户，因此，我们不能强行限制特殊的用户。同样地，数据包说它到什么端口，而不是到什么应用程序，当我们通过端口号对高级协议强行限制时，不希望在端口上有别的指定协议之外的协议，而不怀好意的知情者能够很容易地破坏这种控制。

（6）一些包过滤路由器不提供任何日志能力，直到闯入发生后，危险的封包才可能检测出来。它可以阻止非法用户进入内部网络，但也不会告诉我们究竟都有谁来过，或者谁从内部进入了外部网络。

参考资料：

扩展阅读：