嵌入式防火墙的研究与实现

论文摘要

随着网络的发展,网络安全变得越来越重要,传统的边界防火墙是保障网络安全的重要手段,但是它存在防外不防内、容易被绕过、易出现网络瓶颈等缺陷。分布式防火墙是一种新型的防火墙,旨在解决传统边界防火墙的局限,提供更为完善的企业级的网络安全解决方案。分布式防火墙有软件和硬件两种实现方式。软件实现的分布式防火墙依赖主机操作系统工作,其安全性受到操作系统安全性的限制。基于硬件的嵌入式防火墙被嵌入到网卡中,在网络末端实施安全策略,直接对服务器或桌面系统提供保护。在策略部分,分布式防火墙由策略服务器统一制定及分发安全策略,分发过程采用加密传输以保证传输过程的安全性。这种嵌入式防火墙技术同时结合了硬件解决方案的强健性和集中管理式软件解决方案的灵活性,从而创建了一种更为完善的安全防护架构。本文对一种基于ARM7TDMI处理器的嵌入式防火墙网卡在硬件和软件上进行了改进设计。在硬件上选择了带有AT91RM9200处理器的开发板FS9200,改善了嵌入式网卡硬件的实现环境;在软件上移植了嵌入式Linux操作系统,建立了文件系统,加载了IPSec模块,保证策略传输过程中的安全性,并在嵌入式Linux操作系统下加载网卡驱动模块、实现防火墙的过滤引擎模块。最后对嵌入式防火墙系统功能进行了测试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究内容
• 1.4 论文结构
• 第二章 嵌入式防火墙
• 2.1 分布式防火墙的提出
• 2.2 从分布式防火墙到嵌入式防火墙
• 2.2.1 基于OpenBSD UNIX 的实现方法
• 2.2.2 基于Windows 平台的实现方法
• 2.2.3 基于网卡（NIC）的实现方法
• 2.3 基于S3C44B0X 处理器的嵌入式防火墙（EFW-S3C44B0X）介绍
• 2.4 小结
• 第三章 嵌入式防火墙总体结构
• 3.1 EFW-S3C44B0X 工作原理介绍
• 3.1.1 嵌入式防火墙整体结构
• 3.1.2 EFW-S3C44B0X 硬件结构模型
• 3.1.3 EFW-S3C44B0X 软件整体结构
• 3.2 EFW-S3C44B0X 的局限性
• 3.3 EFW-S3C44B0X 的改进方案
• 3.3.1 硬件解决方案
• 3.3.2 软件解决方案
• 3.4 小结
• 第四章 嵌入式防火墙软件部分实现
• 4.1 嵌入式防火墙软件部分整体结构
• 4.2 嵌入式LINUX操作系统的移植
• 4.2.1 BootLoader 程序移植
• 4.2.2 Linux 移植
• 4.3 IPSEC模块的加载
• 4.4 文件系统的建立
• 4.4.1 文件系统的选择
• 4.4.2 Linux 文件系统的架构和特性
• 4.4.3 文件系统的制作
• 4.5 网卡驱动模块的实现
• 4.5.1 RTL8019AS 初始化过程描述
• 4.5.2 发送数据帧
• 4.5.3 接收数据帧
• 4.6 嵌入式防火墙功能模块实现
• 4.6.1 工作流程
• 4.6.2 报文头结构
• 4.6.3 包过滤规则定义
• 4.6.4 包过滤算法及实现
• 4.7 小结
• 第五章 系统测试
• 5.1 测试环境
• 5.2 测试步骤及结果
• 5.2.1 测试1
• 5.2.2 测试2
• 5.2.3 测试3
• 5.3 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文的主要工作及贡献
• 6.2 下一步研究的工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间公开发表的论文和参与的项目
• 附录 I AT91RM9200 芯片资料
• 附录 II RTL8029AS 相关资料
• 附录 III RTL8019AS 相关资料