web应用防火墙(WAF)的安全原理与技术分析

Web防火墙，主要是对Web特有入侵方式的加强防护，如DDOS防护、SQL注入、XML注入、XSS等。由于是应用层而非网络层的入侵，从技术角度都应该称为Web IPS，而不是Web防火墙。这里之所以叫做Web防火墙，是因为大家比较好理解，业界流行的称呼而已。由于重点是防SQL注入，也有人称为SQL防火墙。

防止网页被篡改是被动的，能阻断入侵行为才是主动型的，前边提到的IPS/UTM等产品是安全通用的网关，也有专门针对Web的硬件安全网关，国内的如：绿盟的Web防火墙，启明的WIPS(web IPS)，国外的有imperva的WAF(Web Application Firewall)等。

Web防火墙产品部署在Web服务器的前面，串行接入，不仅在硬件性能上要求高，而且不能影响Web服务，所以HA功能、Bypass功能都是必须的，而且还要与负载均衡、Web Cache等Web服务器前的常见的产品协调部署。

Web防火墙的主要技术的对入侵的检测能力，尤其是对Web服务入侵的检测，不同的厂家技术差别很大，不能以厂家特征库大小来衡量，主要的还是看测试效果，从厂家技术特点来说，有下面几种方式：

◆代理服务：代理方式本身就是一种安全网关，基于会话的双向代理，中断了用户与服务器的直接连接，适用于各种加密协议，这也是Web的Cache应用中最常用的技术。代理方式防止了入侵者的直接进入，对DDOS攻击可以抑制，对非预料的“特别”行为也有所抑制。Netcontinuum(梭子鱼)公司的WAF就是这种技术的代表。

◆特征识别：识别出入侵者是防护他的前提。特征就是攻击者的“指纹”，如缓冲区溢出时的Shellcode，SQL注入中常见的“真表达(1=1)”…应用信息没有“标准”，但每个软件、行为都有自己的特有属性，病毒与蠕虫的识别就采用此方式，麻烦的就是每种攻击都自己的特征，数量比较庞大，多了也容易相象，误报的可能性也大。虽然目前恶意代码的特征指数型地增长，安全界声言要淘汰此项技术，但目前应用层的识别还没有特别好的方式。

◆算法识别：特征识别有缺点，人们在寻求新的方式。对攻击类型进行归类，相同类的特征进行模式化，不再是单个特征的比较，算法识别有些类似模式识别，但对攻击方式依赖性很强，如SQL注入、DDOS、XSS等都开发了相应的识别算法。算法识别是进行语义理解，而不是靠“长相”识别。

◆模式匹配：是IDS中“古老”的技术，把攻击行为归纳成一定模式，匹配后能确定是入侵行为，当然模式的定义有很深的学问，各厂家都隐秘为“专利”。协议模式是其中简单的，是按标准协议的规程来定义模式;行为模式就复杂一些，

Web防火墙最大的挑战是识别率，这并不是一个容易测量的指标，因为漏网进去的入侵者，并非都大肆张扬，比如给网页挂马，你很难察觉进来的是那一个，不知道当然也无法统计。对于已知的攻击方式，可以谈识别率;对未知的攻击方式，你也只好等他自己“跳”出来才知道。

“自学习”功能的发展：

Imperva公司的WAF产品在提供入侵防护的同时，还提供了另外一个安全防护技术，就是对Web应用网页的自动学习功能，由于不同的网站不可能一样，所以网站自身页面的特性没有办法提前定义，所以imperva采用设备自动预学习方式，从而总结出本网站的页面的特点。具体的做法是这样的：

通过一段时间的用户访问，WAF记录了常用网页的访问模式，如一个网页中有几个输入点，输入的是什么类型的内容，通常情况的长度是多少…学习完毕后，定义出一个网页的正常使用模式，当今后有用户突破了这个模式，如一般的帐号输入不应该有特殊字符，而XML注入时需要有“<”之类的语言标记，WAF就会根据你预先定义的方式预警或阻断;再如密码长度一般不超过20位，在SQL注入时加入代码会很长，同样突破了网页访问的模式。

网页自学习技术，从Web服务自身的业务特定角度入手，不符合我的常规就是异常的，也是入侵检测技术的一种，比起单纯的Web防火墙来，不仅给入侵者“下通缉令”，而且建立进入自家的内部“规矩”，这一种双向的控制，显然比单向的要好。

Citrix公司收购了Teros后，推出的应用防火墙通过分析双向流量来学习Web服务的用户行为模式，建立了若干用户行为模型，一但匹配上你是某个行为，就按该模式行为去衡量你的行为做法，有“越轨”企图立即给予阻断。这个自适应学习引擎与Imperva公司的网页自学习有些类似，不过一个重点是学习网页特点，一个是学习用户访问的规律。

从安全角度来说，网业自学习技术与入侵防护结合使用，是理想的选择。

Web防火墙的未来出路：

有一种说法：因为Web服务器前的负载均衡设备、Web 加速设备是不可缺少的，又是Web服务器群的出口必经之路，所以Web防火墙的功能有可能与这些设备合并。这种发展趋势有些象网关UTM与单独的FW、IPS、AV、VPN等设备进化发展一样，UTM就是这些网关的集合产品。

但我有一个不同的看法：UTM部署于网络的外连接出口，一般是互联网出口，其网络安全隔离作用，这里的带宽价格昂贵，所以拥有大带宽的用户很有限，而Web服务器群是与网络主交换机连接的，提供的是应用处理能力，要求的参数常是并发用户的数量与在线用户的数量，服务器一般都是千兆接口，目前的交换机就可达到几十个TB的交换能力，在大流量链路上做多功能的安全产品，又是应用层的检测，对产品的硬件压力是巨大的，能达到“线性”流量的产品一定价格昂贵，因此Web防火墙的这种合并思路是有待商榷的。

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