新一代基于主机的防火墙研究与设计

论文摘要

本论文所涉及的课题是基于Windows操作系统的个人电脑开发一款新一代基于主机的防火墙软件,为PC提供网络安全保护。首先,本文陈述了网络安全和基于主机的防火墙相关的技术基础,深入讨论和分析了Windows网络协议架构,研究了典型的若干种Windows系统网络数据包拦截技术,分析了各自的优缺点,并系统阐述了基于主机的入侵检测系统结构。然后,叙述了基于主机的防火墙的系统总体设计方案。确定采取SPI结合NDIS的方式来进行网络数据包拦截,将系统分为三个模块:SPI拦截、NDIS拦截、用户界面,并定义了控管规则文件,日志文件和入侵规则特征库文件构,列出了其数据结构。最后详细阐述核心模块的设计实现及测试结果。针对该防火墙的缺点,提出了一些有前景的解决方案。目前市场上流行的防火墙往往比较强调安全性,而网络包的处理速度和系统资源占用上有着缺陷。在一般的情况下,系统响应时间某种程度上说也很重要。本系统具有一定的可扩展性,速度也有些改进。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 防火墙出现背景
• 1.2 国内外基于主机的防火墙的发展
• 1.3 研究基于主机的防火墙的意义
• 1.4 基于主机的防火墙的功能特点和研究目标
• 1.5 基于主机的防火墙的发展趋势
• 1.6 本文的组织结构
• 第二章 网络安全
• 2.1 网络安全的问题和目标
• 2.1.1 比较常见的网络安全问题
• 2.1.2 网络安全目标
• 2.2 防火墙技术
• 2.3 入侵检测系统（IDS）
• 2.3.1 入侵检测系统的基本原理
• 2.3.2 公共入侵检测系统的框架（CIDF）
• 2.4 入侵防御系统
• 2.4.1 入侵防御系统的工作原理
• 2.4.2 入侵防御系统的关键技术
• 2.4.3 入侵防御系统（IPS）的缺陷
• 2.5 容侵系统
• 2.5.1 容侵概念
• 2.5.2 容侵的目标
• 第三章 新一代基于主机的防火墙的技术简介
• 3.1 TCP/IP 协议层次结构
• 3.2 TCP/IP 典型的协议解析
• 3.2.1 核心层协议解析
• 3.2.2 应用层协议解析
• 3.3 WINDOWS 操作系统的数据包拦截
• 3.3.1 windows XP 操作系统的总体架构
• 3.3.2 TCP/IP 协议架构及其在windows 中的实现
• 3.4 WINDOWS 环境下基于主机的防火墙数据包拦截技术
• 3.4.1 用户态（user-mode）数据包拦截
• 3.4.2 核心态（kernel-mode）数据包拦截
• 3.5 基于主机的入侵检测系统的架构
• 第四章 基于主机的防火墙的总体设计
• 4.1 系统设计与实现
• 4.1.1 系统体系结构
• 4.1.2 系统工作流程
• 4.2 WINDOWS XP 下的程序结构设计
• 4.3 控管规则文件结构设计
• 4.4 日志文件结构设计
• 4.5 入侵检测特征库的设计
• 第五章 基于主机的防火墙的详细设计
• 5.1 应用层包捕获模块的工作原理原理及程序说明
• 5.1.1 工作原理
• 5.1.2 程序说明
• 5.2 核心层模块设计
• 5.2.1 核心层的包拦截模块
• 5.2.2 核心层的包过滤模块
• 5.3 各个模块之间的通信设计
• 5.3.1 Xfilter.exe 与Xfilter.dll 之间的接口
• 5.3.2 xpacket.sys 与Xfilter.exe 和Xfilter.dll 之间的接口
• 5.4 主要程序设计
• 5.4.1 主程序模块（Xfilter.exe）
• 5.4.2 应用层包过滤模块（Xfilter.dll）
• 5.4.3 Windows 2000/XP 核心层包过滤模块（xpacket.sys）
• 第六章 系统测试
• 6.1 系统测试环境
• 6.2 管控中心测试
• 6.3 日志记录测试
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文的总结
• 7.2 进一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间主要的研究成果