分区隔离与数据安全交换技术

一、背景

网络的物理隔离是很多网络设计者都不愿意的选择，网络上要承载专用的业务，其安全性一定要得到保障。然而网络的建设就是为了互通的，没有数据的共享，网络的作用也缩水了不少，因此网络隔离与数据交换是天生的一对矛盾，如何解决好网络的安全，又方便地实现数据的交换是很多网络安全技术人员在一直探索的。

网络要隔离的原因很多，通常说的有下面两点：

1、                涉密的网络与低密级的网络互联是不安全的，尤其来自不可控制网络上的入侵与攻击是无法定位管理的。互联网是世界级的网络，也是安全上难以控制的网络，又要连通提供公共业务服务，又要防护各种攻击与病毒。要有隔离，还要数据交换是各企业、政府等网络建设的首先面对的问题。

2、                安全防护技术永远落后于攻击技术，先有了矛，可以刺伤敌人，才有了盾，可以防护被敌人刺伤。攻击技术不断变化升级，门槛降低、漏洞出现周期变短、病毒传播技术成了木马的运载工具…而防护技术好象总是打不完的补丁，目前互联网上的“黑客”已经产业化，有些象网络上的“黑社会”，虽然有时也做些杀富济贫的“义举”，但为了生存，不断专研新型攻击技术也是必然的。在一种新型的攻击出现后，防护技术要迟后一段时间才有应对的办法，这也是网络安全界的目前现状。

因此网络隔离就是先把网络与非安全区域划开，当然最好的方式就是在城市周围挖的护城河，然后再建几个可以控制的“吊桥”，保持与城外的互通。数据交换技术的发展就是研究“桥”上的防护技术。

目前数据交换有几种技术：

²          修桥策略：业务协议直接通过，数据不重组，对速度影响小，安全性弱

n           防火墙FW：网络层的过滤

n           多重安全网关：从网络层到应用层的过滤，多重关卡策略

²          渡船策略：业务协议不直接通过，数据要重组，安全性好

n           网闸：协议落地，安全检测依赖于现有安全技术

n           交换网络：建立交换缓冲区，立体化安全监控与防护

²          人工策略：不做物理连接，人工用移动介质交换数据，安全性做好。

 

二、数据交换技术

1、防火墙

防火墙是最常用的网络隔离手段，主要是通过网络的路由控制，也就是访问控制列表(ACL)技术，网络是一种包交换技术，数据包是通过路由交换到达目的地的，所以控制了路由，就能控制通讯的线路，控制了数据包的流向，所以早期的网络安全控制方面基本上是使用防火墙。很多互联网服务网站的“标准设计”都是采用三区模式的防火墙。

但是，防火墙有一个很显著的缺点：就是防火墙只能做网络四层以下的控制，对于应用层内的病毒、蠕虫都没有办法。对于访问互联网的小网络隔离是可以的，但对于需要双向访问的业务网络隔离就显得不足了。

另外值得一提的是防火墙中的NAT技术，地址翻译可以隐藏内网的IP地址，很多人把它当作一种安全的防护，认为没有路由就是足够安全的。地址翻译其实是代理服务器技术的一种，不让业务访问直接通过是比防火墙的安全前进了一步，但代理服务本身没有很好的安全防护与控制，主要是靠操作系统级的安全策略，对于目前的网络攻击技术显然是脆弱的。目前很多攻击技术是针对NAT的，尤其防火墙对于应用层没有控制，方便了木马的进入，进入到内网的木马看到的是内网地址，直接报告给外网的攻击者，地址隐藏的作用就不大了。

 

2、多重安全网关

防火墙是在“桥”上架设的一道关卡，只能做到类似“护照”的检查，多重安全网关的方法就是架设多道关卡，有检查行李的、有检查人的。多重安全网关也有一个统一的名字：UTM(统一威胁管理)。实现为一个设备，还是多个设备只是设备本身处理能力的不同，重要的是进行从网络层到应用层的全面检查。

多重安全网关的检查分几个层次：

²          FW：网络层的ACL

²          IPS：防入侵行为

²          AV：防病毒入侵

²          可扩充功能：自身防DOS攻击、内容过滤、流量整形…

 

防火墙与多重安全网关都是“架桥”的策略，主要是采用安全检查的方式，对应用的协议不做更改，所以速度快，流量大，可以过“汽车”业务，从客户应用上来看，没有不同。

 

3、网闸

网闸的设计是“代理+摆渡”。不在河上架桥，可以设摆渡船，摆渡船不直接连接两岸，安全性当然要比桥好，即使是攻击，也不可能一下就进入，在船上总要受到管理者的各种控制。另外，网闸的功能有代理，这个代理不只是协议代理，而是数据的“拆卸”，把数据还原成原始的部分，拆除各种通讯协议添加的“包头包尾”，很多攻击是通过对数据的拆装来隐藏自己的，没有了这些“通讯管理”，攻击的入侵就很难进入。

网闸的安全理念是：

²          网络隔离---“过河用船不用桥”：用“摆渡方式”来隔离网络

²          协议隔离---“禁止采用集装箱运输”：通讯协议落地，用专用协议、单向通道技术、存储等方式阻断业务的连接，用代理方式支持上层业务

网闸是很多安全网络隔离的选择，但网闸代理业务的方式不同，协议隔离的概念不断变化，所以在在选择网闸的时候要注意网闸的具体实现方式。

 

4、交换网络

交换网络的模型来源于银行系统的Clark-Wilson模型，主要是通过业务代理与双人审计的思路保护数据的完整性。交换网络是在两个隔离的网络之间建立一个网络交换区域，负责数据的交换。交换网络的两端可以采用多重网关，也可以采用网闸。在交换网络内部采用监控、审计等安全技术，整体上形成一个立体的交换网安全防护体系。

交换网络的核心也是业务代理，客户业务要经过接入缓冲区的申请代理，到业务缓冲区的业务代理，才能进入生产网络。

    网闸与交换网络技术都是采用渡船策略，延长数据通讯“里程”，增加安全保障措施。

 

三、数据交换技术的比较

不同的业务网络根据自己的安全需求，选择不同的数据交换技术，主要是看数据交换的量大小、实时性要求、业务服务方式的要求。

数据交换技术	安全性	适合场合
人工方式	安全性最好，物理隔离	适合临时的小数量的数据交换
数据交换网	物理上连接，采用完整安全保障体系的深层次防护( 防护、监控、审计) ，安全程度依赖当前安全技术	适合提供大数据服务或时时的网络服务，支持多业务平台建设
网闸	物理上不同时连接，对攻击防护好，但协议的代理对病毒防护依赖当前技术	适合定期的批量数据交换，但不适合多应用的穿透
多重安全网关	从网络层到应用层的防护	不适合涉密网络与非涉密网络数据交换。适合办公网络与互联网的隔离，也适合涉密网络之间的隔离
防火墙	网络层的安全防护	适合网络的安全区域的隔离，适合同安全级别的网络隔离