计算机网络安全及防火墙技术研究

张 兴

（陕西应用物理化学研究所 陕西 西安 710000）

0 引言

随着计算机网络在各行各业的广泛应用，信息的保护变得尤为重要，网络安全问题的存在不仅会导致个人隐私泄露、财产损失，还可能对国家安全、企业利益等造成严重影响，所以加强计算机网络安全研究和防护措施的研发变得至关重要［1］。 防火墙作为计算机网络安全的基础设施，起到了隔离内外网络、监控和过滤网络流量的作用，在安全防护方面具有重要的作用，所以需要明确安全防护技术要点，构建完善的安全防护模式，为计算机网络安全提供充分的保障。

1 计算机网络安全防护的重要意义分析

计算机网络安全问题日益突出，网络攻击、数据泄露、恶意软件等安全威胁不断涌现，给信息安全带来了巨大的风险。 因此，加强计算机网络安全防护具有重要的意义，主要体现在以下几个方面：

（1）对个人隐私的保护具有重要意义。 在当今数字化时代，个人信息的安全面临着严峻挑战，个人隐私的泄露可能导致身份盗窃、财产损失以及声誉受损。 通过建立健全的网络安全防护机制，可以有效保护个人隐私，防止个人信息被不法分子利用。

（2）对组织的稳定运行具有重要意义。 企业、政府机构、学校等组织机构都依赖计算机网络进行日常运营和信息交流，如果网络安全得不到保障，将面临严重的风险和损失。 黑客攻击、恶意软件侵入等事件可能导致重要数据的丢失、业务中断以及商誉的受损。 因此，通过建立强大的网络安全防护系统，可以保障组织的稳定运行和信息资产的安全。

（3）维护网络的可靠性和稳定性。 计算机网络是现代社会信息传递和交流的重要平台，任何网络故障或攻击都可能导致网络瘫痪、服务中断和信息不可靠，计算机网络安全防护的重要意义在于保障网络的可靠性和稳定性。通过采取有效的安全措施，比如防火墙、入侵检测系统等，可以防止网络攻击和恶意行为，确保网络的正常运行和用户的顺利访问。 随着云计算、大数据、物联网等新技术的兴起，信息化已经成为推动经济和社会发展的重要驱动力，而计算机网络安全是信息化发展的基石，只有保障网络安全，才能真正释放数字经济的潜力，实现信息化建设的可持续发展［2］。

2 计算机网络安全的影响因素分析

2.1 内部因素

管理人员的安全意识、技能水平和行为习惯直接影响着网络的安全性，缺乏安全意识和培训不足可能导致员工对安全威胁和风险的忽视，使得网络容易受到攻击；管理人员的行为习惯，比如使用弱密码、随意下载不安全的软件等，也可能成为网络安全的弱点，所以加强管理人员的安全教育培训，增强其安全意识和提升技能水平，是保障计算机网络安全的重要举措。

现代信息安全管理技术更新速度较慢，很多网络黑客和不法分子通常利用未升级的计算机网络所存在的漏洞进行信息数据的窃取，威胁个人信息安全和隐私安全，同时也会影响企业的正常运营，尤其计算机网络信息安全模式所采取的是互联网协议环境，其防御能力相对较弱，安全等级较低，无法满足用户对于信息数据安全的实际需求。 网络架构和设计也是计算机网络安全的内部因素之一，合理、安全的网络架构能够降低网络受到攻击的风险，例如采用分层架构可以隔离不同的网络功能和安全域，但是当前网络架构设计还存在着一定的问题，导致网络安全问题频繁发生［3］。

2.2 外部因素

外部攻击是计算机网络安全面临的主要威胁，黑客、网络犯罪分子和恶意软件开发者利用各种技术手段和漏洞来攻击计算机网络，窃取敏感信息、破坏系统、传播恶意软件等，外部攻击的形式多种多样，比如网络入侵、病毒攻击、拒绝服务攻击等。 随着技术的不断进步和创新，新的网络攻击手段和工具不断涌现，使得网络安全形势更加复杂和严峻，例如云计算、物联网、人工智能等新技术的广泛应用为网络攻击者提供了新的攻击目标和机会，同时新的安全漏洞和弱点也会随着技术的发展而出现。 影响计算机网络信息安全的外部因素主要包括自然因素与环境因素以及人为因素，其中自然因素与环境因素主要指自然灾害，比如火灾、水灾以及地震等可导致计算机外部设备和网络设施损毁的事件，如果没有及时进行数据信息备份，就容易产生安全隐患问题。

3 计算机网络安全防护技术的应用分析

3.1 防火墙技术的应用

防火墙技术是计算机网络安全的重要组成部分，被广泛用于保护网络免受未经授权的访问和恶意攻击，防火墙通过监控网络流量，并根据预先设定的规则策略来允许或拒绝数据包的传输，以实现对网络的安全管理和访问控制。 首先，防火墙通过设置访问控制规则，可以限制对网络的访问，根据预设的规则，防火墙可以允许或拒绝特定IP 地址、端口或协议的数据包传输，通过精确的访问控制，防火墙可以阻止未经授权的外部主机访问内部网络，从而减少潜在的安全威胁。 其次，防火墙可以进行应用层过滤，对传输层以上的数据进行检查，通过深入分析网络流量中的应用层协议和数据内容，防火墙可以识别潜在的恶意行为，比如网络病毒、恶意代码和非法访问等。 通过阻止恶意行为，防火墙能够提高网络的安全性。 再次，防火墙还可以通过网络地址转换（ network address translation，NAT）技术，隐藏内部网络的真实IP 地址，从而增加网络的安全性；NAT 技术将内部网络中的IP 地址转换为公共IP 地址，使得外部主机无法直接访问内部网络中的主机，这种方式有效地隐藏了内部网络的拓扑结构，增加了攻击者获取信息的难度。 防火墙通常提供虚拟专用网络（virtual private network，VPN）支持，通过建立加密隧道来保护远程访问和数据传输的安全，使用VPN 技术用户可以在公共网络上建立安全的连接，实现远程办公和数据传输的加密；防火墙作为VPN 的入口点和出口点，负责验证用户身份、加密数据和保护数据传输的安全［4］。 最后，防火墙通常具备日志记录和审计功能，可以记录网络流量和安全事件的详细信息，通过分析防火墙日志，管理员可以了解网络的安全状况，及时发现异常行为和安全事件，日志记录和审计为网络的安全管理和风险评估提供了重要的依据。

3.2 入侵检测技术的应用

入侵检测技术的主要功能是检测和识别网络中的异常行为和入侵活动，通过监控网络流量、分析网络数据包和行为模式，入侵检测系统能够及时发现潜在的安全威胁，并采取相应的措施进行防护。 在应用过程中，入侵检测系统可以实时监测网络流量和行为，对异常活动进行检测和识别，通过使用特定的检测规则和算法，入侵检测系统能够识别出可能的入侵行为，并生成相应的警报，使得网络管理员能够及时采取措施应对潜在的安全威胁，保护网络的安全。

入侵检测技术可以通过分析网络流量和用户行为模式，检测异常行为，通过建立正常网络行为的基准模型，入侵检测系统能够识别出与正常行为模式不符的行为，并标识为潜在的安全威胁，使得入侵检测系统能够及时发现新的攻击方式和未知的安全威胁。 入侵检测系统还可以使用攻击签名检测技术，识别已知的攻击模式和攻击代码，通过与已知的攻击签名进行比对，入侵检测系统能够快速识别出已知的攻击行为，并采取相应的防护措施，对于常见的攻击方式具有较高的准确性和效果。 同时，入侵检测系统可以进行行为分析和异常检测，从而识别不符合正常行为模式的活动，通过建立用户行为模型和网络行为模型，入侵检测系统能够检测到异常的行为，并标识为潜在的入侵活动，对于发现内部威胁和零日攻击具有重要意义［5］。

3.3 加密认证技术的应用

加密认证技术是一种通过加密和认证手段来确保数据传输安全的技术，主要涉及两个方面，加密算法和身份认证。 加密算法用于将明文转化为密文，以保护数据的机密性，而身份认证则用于验证通信双方的身份，以确保通信的合法性。 加密认证技术通过使用加密算法将数据进行加密，使得未经授权的第三方无法获得敏感信息，加密后的数据只能由合法的接收方解密，确保了数据传输的保密性，对于保护商业机密、个人隐私以及国家安全至关重要。

加密认证技术还可以通过使用消息认证码（message authentication code，MAC）或数字签名来验证数据的完整性，可以在数据传输过程中检测任何篡改或损坏，确保数据的完整性，对于防止数据被篡改或伪造具有重要意义，尤其是在金融交易和电子商务等领域。 加密认证技术还可以用于验证通信双方的身份，通过使用公钥基础设施（public key infrastructure，PKI）或其他身份认证机制，加密认证技术能够确保通信双方的身份合法且可信，可以防止未经授权的用户进入网络，减少恶意攻击和数据泄露的风险。

此外，加密认证技术也在无线网络中扮演着重要的角色，通过使用无线安全协议如WPA（WiFi protected access）和WPA2，加密认证技术可以保护无线网络通信的安全性，可以防止未经授权的用户连接到无线网络并窃取信息，提升了无线网络的安全性。 需要注意的是，加密认证技术的应用需要综合考虑安全性、性能和可用性，不同的场景和需求可能需要选择不同的加密算法和认证机制，加密认证技术的部署和管理也需要严格的策略和控制，以确保其有效运行和防止潜在的漏洞被利用［6］。

3.4 安全漏洞扫描技术的应用

安全漏洞扫描技术是一种用于发现网络系统和应用程序中潜在漏洞的技术，通过扫描网络中的主机、服务器和应用程序，检测存在的漏洞，并提供相应的修复建议。安全漏洞扫描技术可以主动地扫描网络系统和应用程序，发现潜在的安全漏洞，通过使用自动化的扫描工具，系统管理员可以快速识别可能存在的漏洞，比如未经授权的访问、弱密码、未修补的软件漏洞等，可以及时采取措施修复漏洞，防止恶意攻击者利用漏洞进行入侵。 通过及时发现并修复漏洞，可以减少系统被攻击的风险，积极的安全态度可以有效保护组织的核心资产和敏感信息，降低数据泄露和业务中断的风险，维护安全性与可靠性。

安全漏洞扫描技术还可以提供漏洞管理和优先级评估的功能，通过对扫描结果进行分析和整理，可以根据漏洞的严重程度、潜在影响和修复难度等因素，为漏洞提供优先级评级，可以帮助组织更加有效地分配资源，优先修复关键漏洞，提高整体的安全水平。 安全漏洞扫描技术的应用，可以实现持续监测和保护的目标，定期进行漏洞扫描可以帮助组织及时发现新的漏洞，并采取相应的防护措施，持续的安全监测可以有效减少安全风险，并保持系统的稳定性和安全性。 需要指出的是，安全漏洞扫描技术的应用需要综合考虑多方面因素，选择合适的扫描工具和技术是关键，不同的系统和应用可能需要不同的扫描方式和策略；扫描的频率和范围也需要根据具体情况进行调整，以保证及时性和有效性；漏洞扫描的结果需要得到适当的处理和响应，及时修复漏洞，并加强系统的防护措施。

3.5 防恶意代码技术的应用

恶意代码是指具有恶意目的的计算机程序，包括病毒、蠕虫、木马、间谍软件等，可以通过各种途径传播，比如电子邮件附件、可移动设备、恶意网站等，一旦感染计算机或网络系统，恶意代码可能导致数据丢失、系统崩溃、隐私泄露等严重后果，所以防恶意代码技术的应用，对保护计算机网络安全具有重要意义。 首先，入侵检测和防护系统是常用的防恶意代码技术之一，通过实时监测网络流量和系统行为，识别并阻止恶意代码的传播和攻击行为，可以通过特征检测、行为分析和模式识别等技术手段，快速发现并应对恶意代码的威胁，有效保护计算机网络的安全。其次，恶意代码通常通过电子邮件附件和恶意链接进行传播，为了防止用户受到恶意代码的侵害，可以采用邮件过滤和恶意链接检测技术，邮件过滤技术可以通过对邮件内容的分析和规则匹配，自动拦截包含恶意代码的邮件，恶意链接检测技术可以对URL（uniform resource locator）进行实时扫描，识别并拦截包含恶意代码的链接。 最后，沙箱技术和行为分析是一种先进的防恶意代码技术，通过在隔离环境中运行可疑程序，观察其行为和影响，识别恶意代码的特征和行为模式，可以有效防止恶意代码对主机系统的感染和损害，行为分析可以及时发现和响应新型的恶意代码攻击。

4 计算机网络安全防护技术的发展趋势分析

随着信息技术的迅速发展和网络威胁的不断演变，计算机网络安全防护技术也在不断进步和创新，其发展趋势主要包括：（1）人工智能的应用。 人工智能技术可以通过机器学习、深度学习和自然语言处理等方法，对网络流量、日志数据和恶意代码进行智能分析和识别，未来人工智能将在网络入侵检测、恶意代码防护和攻击预测等方面发挥更大的作用，提高网络安全的智能化水平。 （2）大数据分析。 大数据分析可以通过对庞大的网络数据进行挖掘和分析，发现网络威胁的模式和规律，基于大数据分析的网络安全解决方案可以及时发现潜在的威胁，未来大数据分析将在网络入侵检测、异常行为分析和威胁情报等方面发挥更加重要的作用。 （3）区块链技术。 区块链技术以其去中心化、防篡改和可追溯等特点，为计算机网络安全提供了新的解决方案。 区块链可以用于构建分布式身份验证系统、安全的交易平台和可信任的数据存储系统，有效防止网络攻击和数据篡改。 未来，在区块链技术的不断发展和成熟的形势下，将成为计算机网络安全的重要支撑，保护用户隐私和数据安全。

5 结语

综上所述，计算机网络安全防护具有重要的意义，不仅可以保护个人隐私和数据安全，维护国家安全和社会稳定，还能促进商业机密和知识产权的保护，维护网络的可靠性和稳定性，促进信息化发展和数字经济建设。 在当前的数字化时代，应该重视计算机网络安全，加强安全防护意识，采取有效的措施来应对安全威胁，共同构建安全可靠的网络环境。