西元前12世紀，希臘與特洛伊的一場戰爭，造就了荷馬(Homer)史詩中的兩位英雄人物Achilles與Odysseus，其英雄救美的事跡留存於詩歌中讓人永世讚歎；而這場戰爭最終決定性的勝利竟然是一隻木馬，這樣富戲劇性的結局更讓人不可思議，除了具軍事教訓意味外，著實也多了許多趣味性。如今這場戰爭卻活生生地搬上了Internet舞臺，雖然少了美女Helen助陣，不過精采的程度卻不下於3000多年前的盛況，只不過整個場景都虛擬於網路中。
打造一道網路城牆
據荷馬史詩記載，希臘聯軍共圍剿特洛伊城達十年之久，當時沒有現代的空中部隊，因此整個防衛所倚靠的都是城牆！據說當時特洛依城城牆厚度達五公尺，在這麼堅固城牆防衛下，希臘一直都無法將特洛依城攻下。
相對於特洛依城牆的厚度，到底一道網路的城牆要多「厚」才安全呢？在Internet中的城牆，我們稱之?Firewall或是防火牆，主要的作用是將原本與Internet直接串聯的私人網路，從中加以攔截，以進行網路交通過濾與管制。
這道網路虛擬的城牆強度雖然不能以實體厚度來衡量，但打造這道城牆同樣要考慮到「是否地基夠穩？」、「是否有鋼骨結構？」、「城門衛兵是否盡責？」，此外這一整套控管機制「是否有品質保證？」，如此才能評斷Firewall是否足以抵禦外侮！如(圖一)。
穩固的地基--SecureOS
高樓平地起，因此打好地基是建造一道堅固城牆的基礎！如何打造Firewall的穩固地基？在電腦系統裏，Firewall不能獨立存在，必須倚靠在作業系統(OS)上，因此作業系統就是Firewall的地基。作業系統的穩固與否，在於安全性上是否有保障？從以下幾個方向來設計作業系統，相信就能有穩固牢靠的地基︰
1. 以安全的角度出發，來設計作業系統
作業系統是電腦應用環境的基礎，因此要使用所有的電腦程式需要安裝有作業系統。一般的作業系統設計來滿足所有的應用環境，因此出發點是以「彈性」?考量，在此前提下，作業系統呈現的是「多而雜」，樣樣都可以做，不過卻不見得都一定用得到；而以「安全」角度來設計的作業系統，設計的用途是專?Firewall用的，是個「小而美」的作業系統，因此可與Firewall緊密搭配，當然可以有效提升Firewall的強度。
2. 移除不需要的功能與指令
系統上存在的程式與指令愈多，漏洞也就像對地增加，駭客常常會利用作業系統上運作程式的漏洞，作?入侵的途徑，並利用系統上可用的指令來破壞系統的運作。因此將不必要的程式與指令移除，駭客的攻擊目標自然減少了！
3. 移除所有作業系統上既存的程式的漏洞
有些程式是必須存在作業系統上以利系統運作，而這些程式本身仍然可能遭受到駭客攻擊，因此作?一個Firewall上的作業系統，就不能沿用一般作業系統上的運作程式，必須重新審視程式內容是否隱藏漏洞，一一移除漏洞後再重新設計，然後才供系統運作使用。
Firewall的「鋼骨」結構
近兩年來全世界各地接連發生了數起大地震，包括臺灣的921大地震，均造成相當多的建築物倒塌與傷亡損失，?了補強建築物的耐震強度，建商無不採用「鋼骨」結構來強化耐震度。而在Internet世界中，駭客的入侵手法日益精進，入侵事件更是與日俱增，就好比強震一波波朝Firewall襲擊而來，因此有必要?Firewall建築「鋼骨」結構才能有效抵擋駭客的「強震」撼動！
1. 各程式具有獨立的執行空間
各程式執行時不能彼此干擾，同時也不能共用相同目錄，否則一旦某一支程式遭受入侵，其他程式也可能同時遭殃。因此各程式執行時所需的檔案，如函式庫或指令，都必須擺放在各自的目錄中，不能有共用的情形。
2. 各程式以最少許可權執行
每一支程式的執行者許可權只夠執行程式本身，同時不能任意切換目錄，以防止許可權設定不當的破壞。
3. 所有權限資料設定唯讀
?了確保Firewall系統的正常運作，避免駭客破壞正常運作的程式或資料，甚至防止駭客程式佯裝成正常程式，將Firewall系統上的許可權資料設定?唯讀，駭客就不能進一步進行破壞。
4. 沒有超級使用者
一般作業系統中均存在一個超級使用者，掌控所有系統的權限，在Windows系統中叫做"administrator"， Unix中叫做"root"。一旦駭客取得這個使用者帳號，即可對系統進行全面性破壞，例如中斷Firewall的運作。因此Firewall上的作業系統應該沒有超級使用者，才能有效避免駭客破壞Firewall的運作機制。
Firewall的進出管控
Firewall是設計用來管控所有進出的封包，而管控的機制因控管的程度而有所區別，我們稱之為Firewall的控管層級，這就好比城門守衛，管制進出城門的人員。如 (圖二)所示，目前Firewall的控管層級大致上區分為三層︰
Packet Filtering：
是最基本的Firewall控管，只管控到Network層級的封包內容，因此過濾速度是三種層級中最快速的，相對的對於管控的安全性是最差的。如(圖三)。
舉例來說，這就好像H君企圖送雜誌包裹給城內的A書店，Packet Filtering只檢查H君的通行證，以及查詢是否允許雜誌包裹進入，如果答案是肯定的話就給予放行，否則給予阻擋。因此有可能H君所宣稱的雜誌包裹，實際上是郵包炸彈；同時也可能有人從中挾持H君的通行證，企圖用偽冒身分闖關。
Stateful Inspection：
因為Packet Filtering不能有效地保證存取身分，因此有可能發生IP Spoofing的駭客事件，也就是偽冒身份的存取。Stateful Inspection就是為了彌補此一缺失而改進的Packet Filtering技術，它位於MAC Layer，能持續追蹤每一個開啟port的連線，直到連線終止。如(圖四)。
同前例，此時守衛在H君進入城門時驗明正身後，一路上即予以監視錄影，同時並聯絡A書店是否收到一件雜誌包裹，直到H君送完包裹步出牆門後，整個監視過程才終止。因為一路上監視，因此能有效地防止H君被從中挾持而遭偽冒；雖然它能追蹤包裹是否完整送達，但也可能宣稱的雜誌包裹其實是郵包炸彈！
Application Layer Gateway：
上述的兩種控管機制，都無法完整管控整個封包傳遞過程，Application Layer Gateway顧名思義是能控管到達每個Application，也就是說Firewall需要了解每個Application到底在作些什麼事？因此要控管HTTP，Firewall就必須為HTTP寫一支控管程式，這支程式知道HTTP實際上的運作內容為何。因為每種應用程式都有相對應的控管程式，因此Application Layer Gateway的Firewall可以完整地管控每個進出的封包；同時與前兩種控管機制不同的是，Application Layer Gateway會將連線存取的動作，轉交由Firewall進行，而不是兩端點間的直接連線。如(圖五)。
| 《圖五 Application Layer Gateway》 |
|
同前例，H君要送雜誌包裹給A書店，城門守衛驗明正身後會將包裹接下，同時打開包裹檢查是否為雜誌，確認後由守衛親自將包裹送達A書店。如此就不用擔心是否包裹被從中掉包，同時確認包裹內容。
木馬屠城重返Internet時代
在特洛伊戰爭中，要不是特洛依人多事將木馬拖入城內，也不會造成木馬屠城的慘劇；不過在Internet的時代，Firewall城門是不能緊閉的，在某些程度上甚至是歡迎大家光臨的；Internet因為互聯而得以蓬勃發展，控管只是要降低與外界的接觸面，並不能完全阻隔。因此提供外界的連線存取是有必要的，而倚賴 Firewall的連線存取控管，是否就可以免於駭客入侵了呢？
答案是︰Firewall可以阻擋一些入侵行為，但是並不能完全抵擋。依連線控管層級來分析，採用Packet Filtering或Stateful Inspection控管機制的Firewall，可輕易被偽裝成正常網路程式port號的後門程式欺瞞！Application Layer Gateway能阻擋的入侵行為最多，包含防止身分偽冒、封包調包以及確保協定內容的真實。但這些還是不夠，因為即使傳輸內容合乎協定標準，但是封包內容傳遞至遠端系統後，系統的反應卻不見得是正常的。
就如同上述的例子，A書店如果是兒童書店，而收到的雜誌內容卻是光怪陸離，或是色情暴力，這樣對於書店讀者來說反應是負面的，其實並不應該收下這些雜誌的。但因為守衛並不負責書刊分級，他只管將東西傳送到目的地，A書店還是照單全收，書店也只好自行處理這些垃圾；有時也可能收到一大堆的垃圾雜誌，堵住整間書店，以致不能正常營業！
而在Internet的環境中，各Internet Service的問題通常還更嚴重，我們稱之為「弱點(Vulnerability)」或「漏洞」，駭客可以利用Internet Service的正常傳輸指令，夾帶的卻是系統所不能接收的內容，來達到入侵系統有弱點的主機的目的。一旦入侵到內部系統後，就有機會再入侵到其他系統。
(圖六)就是一齣網路木馬屠城記，Firewall提供內部的Web與Mail供外界存取，Internet使用者使用標準的程式或指令來達到連線的目的；駭客卻可以利用這些既已開啟的通道，對內部Web Server與E-Mail Server進行破壞，且一旦破壞成功後，又轉而破壞其他Unix與NT主機。
常見的系統入侵行為
在Firewall的保護傘後面，仍然會遭受外部入侵的行為有︰
1. 妨礙系統正常運作(Denial of Service)，以讓所有網路連線中斷為目的。
2. Buffer Overflow︰利用程式設計的疏失，異常中斷程式運作。通常會伴隨"root exploit"或"backdoor"的攻擊。
3. 擷取超級使用者權限(root exploit)以控制系統，並據此攻擊內部其他機器。
4. 安裝後門木馬程式，供駭客隨時進入系統用，同時主動蒐集相關資訊傳送給駭客。
網路需要全方位防衛
特洛伊城之所以久攻不破，是它有一道堅固的城牆，不會因城牆潰敗而引來全面性的殺機；在Internet上我們也需要一道堅實的Firewall，以確保Firewall不會因被擊潰，而導致企業內部數十乃至數百台的電腦的入侵危機！但木馬屠城卻給我們另一層的啟示︰在外需要厚實的城牆抵擋，在內更須時時提高警覺，防止可疑份子的滲透破壞！
因此即使有了Firewall，也須要時時提防所有的連線是否隱藏破壞分子？也須審視是否系統脆弱地不堪駭客一擊？同時更須設法提高系統的自衛能力。如此遇到木馬時，也不至於被屠城了！而這些內部的防範，並非Firewall能力所及，往後的篇幅我將會為大家一一介紹。
(作者為諮安科技技術部經理，聯絡信箱 tyrone@secureuni.com；諮安科技為網路安全專業諮詢顧問公司)
相關時事單元
相關作者
相關產業類別
相關關鍵字
相關產品類別
相關網站單元