waf 与传统防火墙在攻击防护上的对比效果

一、防护对象

• 传统防火墙：
  • 原理：传统防火墙主要工作在网络层和传输层，依据源 IP 地址、目的 IP 地址、端口号、协议类型等网络信息来管理网络访问。它将网络划分为不同的区域，如内部网络和外部网络，通过访问控制列表（ACL）等规则来控制网络间的流量。
  • 防护范围：
    • 侧重于保护网络边界，防止未经授权的网络访问。例如，它可以限制外部网络对内部服务器特定端口的访问，如允许外部用户仅能通过 80 端口访问公司的 Web 服务器，通过 22 端口访问 SSH 服务器，防止外部用户随意访问内部网络的敏感端口。
    • 可以防止常见的网络层攻击，如 IP 欺骗、端口扫描等。通过检查 IP 包头和 TCP 包头信息，能够检测并拦截源 IP 地址异常或大量的 TCP SYN 请求，防止恶意攻击者进行网络侦察和资源耗尽攻击。
    • 对于传输层的攻击，如非法的 TCP 连接、UDP 洪水攻击，传统防火墙可以通过限制连接数量、监控数据包速率等手段进行防护。
  • 局限性：
    • 由于不解析应用层数据，传统防火墙无法识别应用层协议的具体内容。对于在 HTTP、HTTPS 等应用层协议中隐藏的攻击，如 SQL 注入、XSS 攻击、恶意文件上传等，传统防火墙难以察觉，因为它不理解这些协议中数据的具体含义和应用逻辑。
• WAF：
  • 原理：WAF 是专门针对 Web 应用程序设计的，工作在应用层，深入分析 HTTP/HTTPS 协议的请求和响应数据，包括请求头、请求体、URL、Cookie 等。
  • 防护范围：
    • 专注于 Web 应用程序的安全防护，可检测和拦截多种 Web 应用攻击。例如，对于 SQL 注入攻击，它会检查用户输入的表单数据、URL 参数等是否包含 SQL 关键字和恶意代码，防止攻击者通过输入恶意 SQL 语句篡改数据库。
    • 可以防范 XSS 攻击，通过检查请求中是否包含恶意的 JavaScript 代码或 HTML 标签，避免这些恶意代码在用户浏览器中执行，保护用户信息安全和 Web 应用的正常运行。
    • 对于文件上传攻击，WAF 会检查上传文件的类型、大小、内容，防止攻击者上传包含恶意代码的文件，如禁止用户上传带有可执行代码的文件，保障服务器文件系统的安全。
  • 局限性：
    • 主要针对 Web 应用，对其他非 Web 应用的网络服务（如邮件服务器、FTP 服务器等）的防护能力有限，除非这些服务通过 Web 接口提供，否则超出其防护范围。

二、攻击检测机制

• 传统防火墙：
  • 原理：主要基于静态规则集，根据预定义的网络层和传输层规则进行检测。
  • 检测能力：
    • 基于网络地址和端口的规则，如允许或拒绝特定 IP 地址或 IP 地址段的访问。例如，拒绝来自某些已知恶意 IP 地址的所有网络连接，保护内部网络免受来自这些地址的攻击。
    • 通过设置网络流量的速率限制和连接数限制，对 DoS/DDoS 攻击进行一定程度的防御。如限制单个 IP 地址在一定时间内发起的 TCP 连接数量，防止攻击者使用大量连接耗尽服务器资源。
    • 可以识别和拦截非法的网络协议和畸形数据包，通过检查 IP 包头和 TCP/UDP 包头的格式和内容，防止异常的网络数据包进入网络。
  • 局限性：
    • 缺乏对应用层协议的理解，对于应用层的复杂攻击模式和数据内容中的恶意代码，无法进行有效的检测和防护。例如，无法识别用户在 Web 表单中输入的恶意脚本，因为它不检查 HTTP 请求中的表单数据和 URL 参数的具体内容。
• WAF：
  • 原理：采用多种检测机制，包括基于签名的检测、异常行为分析和基于策略的防护。
  • 检测能力：
    • 基于签名的检测：使用已知攻击的签名来检测和拦截攻击。例如，拥有针对 SQL 注入、XSS 等攻击的签名库，当请求中的数据与签名匹配时，WAF 会拦截该请求。对于 OWASP Top 10 中列出的常见 Web 攻击，WAF 可以快速识别并阻止。
    • 异常行为分析：通过对用户的行为模式、请求模式进行分析，检测异常行为。例如，监测用户在注册页面的输入行为，当出现异常的输入频率、输入内容不符合正常逻辑（如输入大量随机字符）或请求频率突然大幅增加时，会将其视为可疑行为。
    • 基于策略的防护：根据 Web 应用的业务逻辑和策略进行防护。例如，对于用户注册功能，确保输入的用户名、密码、邮箱等符合规定的格式和长度，防止用户输入恶意数据影响业务逻辑。
  • 局限性：
    • 对于新出现的 0day 攻击，可能会出现防护漏洞，因为其签名库可能尚未包含该攻击的特征。同时，复杂的异常行为分析和策略实施可能会导致误报或漏报，需要持续优化和更新规则。

三、配置和管理

• 传统防火墙：
  • 原理：配置通常涉及网络地址、端口和协议的设置，通过命令行界面或简单的图形界面进行操作。
  • 配置和管理特点：
    • 配置相对简单，主要关注网络层和传输层的信息，如添加或修改 ACL 规则，允许或禁止特定 IP 地址或 IP 地址段的访问，设置端口转发规则等。
    • 主要维护网络的拓扑结构和访问权限，对于企业网络的网络边界管理较为方便。例如，设置内部网络的 DMZ 区，允许外部用户访问 DMZ 区内的服务器，同时限制对内部核心网络的访问。
    • 对于大规模的网络，管理大量的 ACL 规则可能会变得复杂，但主要集中在网络连接和资源访问的管理上。
  • 局限性：
    • 难以根据 Web 应用的变化和攻击态势灵活调整防护策略，因为它不涉及应用层的细节，对于 Web 应用的新功能和新漏洞，无法及时调整防护。
• WAF：
  • 原理：配置和管理需要深入了解 Web 应用的业务逻辑和攻击模式，涉及应用层数据的分析和规则设置。
  • 配置和管理特点：
    • 配置较为复杂，需要根据 Web 应用的特点和业务需求定制规则。例如，对于不同的 Web 应用页面（如登录页面、注册页面、商品展示页面），需要设置不同的防护规则，对用户输入的内容、请求频率、参数范围等进行详细规定。
    • 需要不断更新规则集，以适应新的攻击和 Web 应用的更新。如根据 OWASP 的更新及时更新 SQL 注入、XSS 等攻击的检测规则，根据业务的发展更新用户行为的监测规则。
    • 可以与 Web 应用的开发和运维团队密切合作，根据业务需求和用户反馈优化防护策略。例如，根据业务需求允许或禁止某些操作，如限制用户在一定时间内的操作次数，防止用户滥用业务功能。
  • 局限性：
    • 对于复杂的 Web 应用，需要较高的技术水平进行规则的设置和维护，并且需要持续关注 Web 应用的变化，否则可能导致防护效果不佳或影响 Web 应用的正常运行。

四、性能影响

• 传统防火墙：
  • 原理：性能主要取决于网络数据包的处理速度，受网络带宽、硬件性能（如 CPU、内存）和规则集的复杂程度影响。
  • 性能影响因素：
    • 一般情况下，处理网络层和传输层的数据包相对较快，对性能影响较小，尤其是对于简单的规则集和低流量场景。
    • 但当网络流量较大或规则集复杂时，可能会成为性能瓶颈，例如，大量的 ACL 规则会增加数据包的检查时间，导致网络延迟。
    • 对于处理大流量的网络环境，如数据中心的边界，可能需要高性能的硬件来确保不影响网络性能。
  • 局限性：
    • 对于需要深度包检测（DPI）的功能，传统防火墙可能会显著降低性能，因为其原本设计并不擅长解析应用层数据。
• WAF：
  • 原理：需要解析和分析应用层的大量数据，性能受到请求的复杂度、数据量、规则集和检测机制的影响。
  • 性能影响因素：
    • 对每个 HTTP/HTTPS 请求进行详细分析，包括解析请求头、请求体、检查内容是否符合规则等，会消耗更多的资源。例如，对复杂的 Web 应用，处理包含大量表单数据和文件上传的请求，会增加处理时间。
    • 当使用复杂的检测机制，如行为分析和机器学习算法时，会进一步影响性能。如在高并发环境下，使用行为分析对大量用户行为进行建模和分析，可能会导致响应延迟。
    • 对于基于签名的检测，如果签名库非常庞大，会增加匹配的时间，影响请求处理速度。
  • 局限性：
    • 在高并发的 Web 应用环境中，可能会对用户体验产生影响，需要合理优化规则集和采用高性能的硬件，以确保在提供安全防护的同时，不影响 Web 应用的性能。