沈陽(yáng)航空航天大學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)中心 李永亮 鄭晨溪

1.前言

路由器是局域網(wǎng)連接外部網(wǎng)絡(luò)的重要橋梁，是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中不可或缺的重要部件，也是網(wǎng)絡(luò)安全的前沿關(guān)口。但是路由器的維護(hù)卻很少被大家所重視。試想，如果路由器連自身的安全都沒(méi)有保障，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)也就毫無(wú)安全可言。因此在網(wǎng)絡(luò)安全管理上，必須對(duì)路由器進(jìn)行合理規(guī)劃、配置，采取必要的安全保護(hù)措施，避免因路由器自身的安全問(wèn)題而給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)帶來(lái)漏洞和風(fēng)險(xiǎn)。

2.路由器工作原理

路由器是工作在IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的設(shè)備。路由器內(nèi)部可以劃分為控制平面和數(shù)據(jù)通道。在控制平面上，路由協(xié)議可以有不同的類(lèi)型。路由器通過(guò)路由協(xié)議交換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息，依照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)生成路由表。在數(shù)據(jù)通道上，轉(zhuǎn)發(fā)引擎從輸入線路接收IP包后，分析與修改包頭，使用轉(zhuǎn)發(fā)表查找輸出端口，把數(shù)據(jù)交換到輸出線路上。轉(zhuǎn)發(fā)表是根據(jù)路由表生成的，其表項(xiàng)和路由表項(xiàng)有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系，但轉(zhuǎn)發(fā)表的格式和路由表的格式不同，它更適合實(shí)現(xiàn)快速查找。轉(zhuǎn)發(fā)的主要流程包括線路輸入、包頭分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、包頭修改和線路輸出。

路由協(xié)議根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)生成路由表。IP協(xié)議把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為管理區(qū)域，這些管理區(qū)域稱(chēng)為自治域，自治域區(qū)號(hào)實(shí)行全網(wǎng)統(tǒng)一管理。這樣，路由協(xié)議就有域內(nèi)協(xié)議和域間協(xié)議之分。域內(nèi)路由協(xié)議，如OSPF、IS-IS，在路由器間交換管理域內(nèi)代表網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的鏈路狀態(tài)，根據(jù)鏈路狀態(tài)推導(dǎo)出路由表。域間路由協(xié)議相鄰節(jié)點(diǎn)交換數(shù)據(jù)，不能使用多播方式，只能采用指定的點(diǎn)到點(diǎn)連接。

3.路由器結(jié)構(gòu)體系

路由器的控制平面，運(yùn)行在通用CPU系統(tǒng)中，多年來(lái)一直沒(méi)有多少變化。在高可用性設(shè)計(jì)中，可以采用雙主控進(jìn)行主從式備份，來(lái)保證控制平面的可靠性。路由器的數(shù)據(jù)通道，為適應(yīng)不同的線路速度，不同的系統(tǒng)容量，采用了不同的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。路由器的結(jié)構(gòu)體系正是根據(jù)數(shù)據(jù)通道轉(zhuǎn)發(fā)引擎的實(shí)現(xiàn)機(jī)理來(lái)區(qū)分。簡(jiǎn)單而言，可以分為軟件轉(zhuǎn)發(fā)路由器和硬件轉(zhuǎn)發(fā)路由器。軟件轉(zhuǎn)發(fā)路由器使用CPU軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，根據(jù)使用CPU的數(shù)目，進(jìn)一步區(qū)分為單CPU的集中式和多CPU的分布式。硬件轉(zhuǎn)發(fā)路由器使用網(wǎng)絡(luò)處理器硬件技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，根據(jù)使用網(wǎng)絡(luò)處理器的數(shù)目及網(wǎng)絡(luò)處理器在設(shè)備中的位置，進(jìn)一步細(xì)分為單網(wǎng)絡(luò)處理器的集中式、多網(wǎng)絡(luò)處理器的負(fù)荷分擔(dān)并行式和中心交換分布式。

4.路由器安全設(shè)置

利用路由器的漏洞發(fā)起攻擊通常是一件比較容易的事情。路由器攻擊會(huì)浪費(fèi)CPU周期，誤導(dǎo)信息流量，使網(wǎng)絡(luò)陷于癱瘓。好的路由器本身會(huì)采取一個(gè)好的安全機(jī)制來(lái)保護(hù)自己，但是僅此一點(diǎn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。保護(hù)路由器安全還需要網(wǎng)管員在配置和管理路由器過(guò)程中采取相應(yīng)的安全措施。

4.1 堵住安全漏洞

限制系統(tǒng)物理訪問(wèn)是確保路由器安全的最有效方法之一。限制系統(tǒng)物理訪問(wèn)的一種方法就是將控制臺(tái)和終端會(huì)話配置成在較短閑置時(shí)間后自動(dòng)退出系統(tǒng)。避免將調(diào)制解調(diào)器連接至路由器的輔助端口也很重要。一旦限制了路由器的物理訪問(wèn)，用戶一定要確保路由器的安全補(bǔ)丁是最新的。漏洞常常是在供應(yīng)商發(fā)行補(bǔ)丁之前被披露，這就使得黑客搶在供應(yīng)商發(fā)行補(bǔ)丁之前利用受影響的系統(tǒng)，這需要引起用戶的關(guān)注。

4.2 避免身份危機(jī)

黑客常常利用弱口令或默認(rèn)口令進(jìn)行攻擊。加長(zhǎng)口令、選用30到60天的口令有效期等措施有助于防止這類(lèi)漏洞。另外，一旦重要的IT員工辭職，用戶應(yīng)該立即更換口令。用戶應(yīng)該啟用路由器上的口令加密功能，這樣即使黑客能夠?yàn)g覽系統(tǒng)的配置文件，他仍然需要破譯密文口令。實(shí)施合理的驗(yàn)證控制以便路由器安全地傳輸證書(shū)。在大多數(shù)路由器上，用戶可以配置一些協(xié)議，如遠(yuǎn)程驗(yàn)證撥入用戶服務(wù)，這樣就能使用這些協(xié)議結(jié)合驗(yàn)證服務(wù)器提供經(jīng)過(guò)加密、驗(yàn)證的路由器訪問(wèn)。驗(yàn)證控制可以將用戶的驗(yàn)證請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給通常在后端網(wǎng)絡(luò)上的驗(yàn)證服務(wù)器。驗(yàn)證服務(wù)器還可以要求用戶使用雙因素驗(yàn)證，以此加強(qiáng)驗(yàn)證系統(tǒng)。雙因素的前者是軟件或硬件的令牌生成部分，后者則是用戶身份和令牌通行碼。其他驗(yàn)證解決方案涉及在安全外殼(SSH)或IPSec內(nèi)傳送安全證書(shū)。

4.3 禁用不必要服務(wù)

擁有眾多路由服務(wù)是件好事，但近來(lái)許多安全事件都凸顯了禁用不需要本地服務(wù)的重要性。需要注意的是，禁用路由器上的CDP可能會(huì)影響路由器的性能。另一個(gè)需要用戶考慮的因素是定時(shí)。定時(shí)對(duì)有效操作網(wǎng)絡(luò)是必不可少的。即使用戶確保了部署期間時(shí)間同步，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，時(shí)鐘仍有可能逐漸失去同步。用戶可以利用名為網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(NTP)的服務(wù)，對(duì)照有效準(zhǔn)確的時(shí)間源以確保網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備時(shí)針同步。不過(guò)，確保網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)鐘同步的最佳方式不是通過(guò)路由器，而是在防火墻保護(hù)的非軍事區(qū)(DMZ)的網(wǎng)絡(luò)區(qū)段放一臺(tái)NTP服務(wù)器，將該服務(wù)器配置成僅允許向外面的可信公共時(shí)間源提出時(shí)間請(qǐng)求。在路由器上，用戶很少需要運(yùn)行其他服務(wù)，如SNMP和DHCP。只有絕對(duì)必要的時(shí)候才使用這些服務(wù)。

4.4 限制邏輯訪問(wèn)

限制邏輯訪問(wèn)主要是借助于合理處置訪問(wèn)控制列表。限制遠(yuǎn)程終端會(huì)話有助于防止黑客獲得系統(tǒng)邏輯訪問(wèn)。SSH是優(yōu)先的邏輯訪問(wèn)方法，但如果無(wú)法避免Telnet，不妨使用終端訪問(wèn)控制，以限制只能訪問(wèn)可信主機(jī)。因此，用戶需要給Telnet在路由器上使用的虛擬終端端口添加一份訪問(wèn)列表。

控制消息協(xié)議(ICMP)有助于排除故障，但也為攻擊者提供了用來(lái)瀏覽網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、確定本地時(shí)間戳和網(wǎng)絡(luò)掩碼以及對(duì)OS修正版本作出推測(cè)的信息。為了防止黑客搜集上述信息，只允許以下類(lèi)型的ICMP流量進(jìn)入用戶網(wǎng)絡(luò)：ICMP網(wǎng)無(wú)法到達(dá)的、主機(jī)無(wú)法到達(dá)的、端口無(wú)法到達(dá)的、包太大的、源抑制的以及超出生存時(shí)間(TTL)的。此外，邏輯訪問(wèn)控制還應(yīng)禁止ICMP流量以外的所有流量。

使用入站訪問(wèn)控制將特定服務(wù)引導(dǎo)至對(duì)應(yīng)的服務(wù)器。例如，只允許SMTP流量進(jìn)入郵件服務(wù)器；DNS流量進(jìn)入DSN服務(wù)器；通過(guò)安全套接協(xié)議層(SSL)的HTTP(HTTP/S)流量進(jìn)入Web服務(wù)器。為了避免路由器成為DoS攻擊目標(biāo)，用戶應(yīng)該拒絕以下流量進(jìn)入：沒(méi)有IP地址的包、采用本地主機(jī)地址、廣播地址、多播地址以及任何假冒的內(nèi)部地址的包。雖然用戶無(wú)法杜絕DoS攻擊，但用戶可以限制DoS的危害。用戶可以采取增加SYN ACK隊(duì)列長(zhǎng)度、縮短ACK超時(shí)等措施來(lái)保護(hù)路由器免受TCP SYN攻擊。

用戶還可以利用出站訪問(wèn)控制限制來(lái)自網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的流量。這種控制可以防止內(nèi)部主機(jī)發(fā)送ICMP流量，只允許有效的源地址包離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)。這有助于防止IP地址欺騙，減小黑客利用用戶系統(tǒng)攻擊另一站點(diǎn)的可能性。

4.5 監(jiān)控配置更改

用戶在對(duì)路由器配置進(jìn)行改動(dòng)之后，需要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控。如果用戶使用SNMP，那么一定要選擇功能強(qiáng)大的共用字符串，最好是使用提供消息加密功能的SNMP。如果不通過(guò)SNMP管理對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程配置，用戶最好將SNMP設(shè)備配置成只讀。拒絕對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行寫(xiě)訪問(wèn)，用戶就能防止黑客改動(dòng)或關(guān)閉接口。此外，用戶還需將系統(tǒng)日志消息從路由器發(fā)送至指定服務(wù)器。

為進(jìn)一步確保安全管理，用戶可以使用SSH等加密機(jī)制，利用SSH與路由器建立加密的遠(yuǎn)程會(huì)話。為了加強(qiáng)保護(hù)，用戶還應(yīng)該限制SSH會(huì)話協(xié)商，只允許會(huì)話用于同用戶經(jīng)常使用的幾個(gè)可信系統(tǒng)進(jìn)行通信。

配置管理的一個(gè)重要部分就是確保網(wǎng)絡(luò)使用合理的路由協(xié)議。避免使用路由信息協(xié)議(RIP)，RIP很容易被欺騙而接受不合法的路由更新。用戶可以配置邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議(BGP)和開(kāi)放最短路徑優(yōu)先協(xié)議(OSPF)等協(xié)議，以便在接受路由更新之前，通過(guò)發(fā)送口令的MD5散列，使用口令驗(yàn)證對(duì)方。以上措施有助于確保系統(tǒng)接受的任何路由更新都是正確的。

4.6 實(shí)施配置管理

用戶應(yīng)該實(shí)施控制存放、檢索及更新路由器配置的配置管理策略，并將配置備份文檔妥善保存在安全服務(wù)器上，以防新配置遇到問(wèn)題時(shí)用戶需要更換、重裝或回復(fù)到原先的配置。

用戶可以通過(guò)兩種方法將配置文檔存放在支持命令行接口(CLI)的路由器平臺(tái)上。一種方法是運(yùn)行腳本，腳本能夠在配置服務(wù)器到路由器之間建立SSH會(huì)話、登錄系統(tǒng)、關(guān)閉控制器日志功能、顯示配置、保存配置到本地文件以及退出系統(tǒng)；另外一種方法是在配置服務(wù)器到路由器之間建立IPSec隧道，通過(guò)該安全隧道內(nèi)的TFTP將配置文件拷貝到服務(wù)器。用戶還應(yīng)該明確哪些人員可以更改路由器配置、何時(shí)進(jìn)行更改以及如何進(jìn)行更改。在進(jìn)行任何更改之前，制訂詳細(xì)的逆序操作規(guī)程。

通過(guò)采用和遵循上面的配置就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)路由器的基本的安全，但是這對(duì)于一個(gè)嚴(yán)格要求的安全環(huán)境是不夠的，因?yàn)檫€有很多的攻擊無(wú)法從路由器上過(guò)濾，且對(duì)于來(lái)自?xún)?nèi)部網(wǎng)絡(luò)的攻擊，路由器是無(wú)能力進(jìn)行保證的。但是通過(guò)一個(gè)路由器的安全配置，能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的安全建立一個(gè)外部的屏障，減輕了內(nèi)部防火墻的負(fù)擔(dān)，并且保證了路由器本身的安全。所以路由器的安全配置還是十分重要。

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