防火墙能够工作在三种模式下:路由模式、透明模式、混合模式。如果防火墙以第三层对外连接(接口具有IP 地址),则认为防火墙工作在路由模式下;若防火墙通过第二层对外连接(接口无IP 地址),则防火墙工作在透明模式下;若防火墙同时具有工作在路由模式和透明模式的接口(某些接口具有IP 地址,某些接口无IP 地址),则防火墙工作在混合模式下。

一、防火墙三种工作模式的简介

1、路由模式

当防火墙位于内部网络和外部网络之间时,需要将防火墙与内部网络、外部网络以及DMZ 三个区域相连的接口分别配置成不同网段的IP 地址,重新规划原有的网络拓扑,此时相当于一台路由器。如下图所示,防火墙的Trust区域接口与公司内部网络相连,Untrust 区域接口与外部网络相连。值得注意的是,Trust 区域接口和Untrust 区域接口分别处于两个不同的子网中。

路由模式

       采用路由模式时,可以完成ACL 包过滤、ASPF 动态过滤、NAT 转换等功能。然而,路由模式需要对网络拓扑进行修改(内部网络用户需要更改网关、路由器需要更改路由配置等),这是一件相当费事的工作,因此在使用该模式时需权衡利弊。

 

2. 透明模式

如果防火墙采用透明模式进行工作,则可以避免改变拓扑结构造成的麻烦,此时防火墙对于子网用户和路由器来说是完全透明的。也就是说,用户完全感觉不到防火墙的存在。

采用透明模式时,只需在网络中像放置网桥(bridge)一样插入该防火墙设备即可,无需修改任何已有的配置。与路由模式相同,IP 报文同样经过相关的过滤检查(但是IP 报文中的源或目的地址不会改变),内部网络用户依旧受到防火墙的保护。防火墙透明模式的典型组网方式如下:

透明模式

       如上图所示,防火墙的Trust 区域接口与公司内部网络相连,Untrust 区域接口与外部网络相连,需要注意的是内部网络和外部网络必须处于同一个子网。

 

3. 混合模式

如果防火墙既存在工作在路由模式的接口(接口具有IP 地址),又存在工作在透明模式的接口(接口无IP 地址),则防火墙工作在混合模式下。混合模式主要用于透明模式作双机备份的情况,此时启动VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol,虚拟路由冗余协议)功能的接口需要配置IP 地址,其它接口不配置IP地址。防火墙混合模式的典型组网方式如下:

混合模式

       如上图所示,主/备 防火墙的Trust 区域接口与公司内部网络相连,Untrust区域接口与外部网络相连,主/备防火墙之间通过HUB 或LAN Switch 实现互相连接,并运行VRRP 协议进行备份。需要注意的是内部网络和外部网络必须处于同一个子网。

 

二、防火墙三种模式的工作过程

1、路由模式工作过程

防火墙工作在路由模式下,此时所有接口都配置IP 地址,各接口所在的安全区域是三层区域,不同三层区域相关的接口连接的外部用户属于不同的子网。当报文在三层区域的接口间进行转发时,根据报文的IP 地址来查找路由表,此时 防火墙表现为一个路由器。但是, 防火墙与路由器存在不同, 防火墙中IP 报文还需要送到上层进行相关过滤等处理,通过检查会话表或ACL 规则以确定是否允许该报文通过。此外,还要完成其它防攻击检查。路由模式的防火墙支持ACL 规则检查、ASPF 状态过滤、防攻击检查、流量监控等功能。

 

2、透明模式工作过程

防火墙工作在透明模式(也可以称为桥模式)下,此时所有接口都不能配置IP 地址,接口所在的安全区域是二层区域,和二层区域相关接口连接的外部用户同属一个子网。当报文在二层区域的接口间进行转发时,需要根据报文的MAC 地址来寻找出接口,此时防火墙表现为一个透明网桥。但是,防火墙与网桥存在不同,防火墙中IP 报文还需要送到上层进行相关过滤等处理,通过检查会话表或ACL 规则以确定是否允许该报文通过。此外,还要完成其它防攻击检查。透明模式的防火墙支持ACL 规则检查、ASPF 状态过滤、防攻击检查、流量监控等功能。工作在透明模式下的 防火墙在数据链路层连接局域网(LAN),网络终端用户无需为连接网络而对设备进行特别配置,就像LAN Switch 进行网络连接。

 

3、混合模式工作过程

防火墙工作在混合透明模式下,此时部分接口配置IP 地址,部分接口不能配置IP 地址。配置IP 地址的接口所在的安全区域是三层区域,接口上启动VRRP功能,用于双机热备份;而未配置IP 地址的接口所在的安全区域是二层区域,和二层区域相关接口连接的外部用户同属一个子网。当报文在二层区域的接口间进行转发时,转发过程与透明模式的工作过程完全相同。