JP2003198637A - パケット検証方法 - Google Patents

パケット検証方法

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JP2003198637A
JP2003198637A JP2002271571A JP2002271571A JP2003198637A JP 2003198637 A JP2003198637 A JP 2003198637A JP 2002271571 A JP2002271571 A JP 2002271571A JP 2002271571 A JP2002271571 A JP 2002271571A JP 2003198637 A JP2003198637 A JP 2003198637A
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ジョン コス マイケル
David L Majette
エル．マジェット デヴィッド
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エル．シャープ ロナルド
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンピュータネットワークファイアウォール
において、パケットに適用されるルール処理の結果を記
憶することによって性能を改善する「状態付き」パケッ
トフィルタリングを利用する。 【解決手段】 状態付きパケットフィルタリングは、パ
ケットに対するルール処理結果をキャッシュし、キャッ
シュされた結果を利用して後続の同種のパケットに対す
るルール処理を迂回することによって実現される。例え
ば、あるネットワークセッションの特定のパケットにル
ールセットを適用した結果をキャッシュし、同じネット
ワークセッションからの後続のパケットがファイアウォ
ールに到着したときに、キャッシュされている前のパケ
ットからの結果を、その後続パケットに対して用いる。
これにより、それぞれの入力パケットにそのルールセッ
トを適用する必要がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータネッ
トワークにおける権限のないアクセスの防止に関し、特
に、コンピュータネットワーク内のファイアウォール保
護に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータネットワークでは、情報
は、通常、パケットの形で伝送される。あるサイトにあ
る情報は、そのサイトまたは別のサイトのコマンドで、
別のサイトからアクセスされ、あるいは、別のサイトへ
送信される。従って、例えば情報が財産である場合、権
限のないアクセスに対する保護の必要がある。このため
に、ファイアウォールとして知られるワークプロセッサ
コンポーネントで実行される、パケットフィルタリング
という技術が開発され市販されている。ファイアウォー
ルでは、パケットは検査されフィルタリングされる。す
なわち、あらかじめ定義されたアクセスルールのセット
に従っているかどうかに応じて、パケットは、通過し、
あるいは、廃棄される。通常、このルールセットは表形
式で表される。
【０００３】一般に、ファイアウォールアドミニストレ
ータは、ファイアウォールの一方の側から他方の側へ
は、同意された広範なアクセスを許容するが、アクティ
ブなネットワークセッションの一部ではない逆向きの伝
送は遮断する。例えば、会社の「内部」の従業員はファ
イアウォールを通じてインターネットのような「外部」
のネットワークに無制限にアクセスすることができる
が、インターネットからのアクセスは、特別に権限を与
えられていなければ遮断される。このような、会社とイ
ンターネットの境界にあるファイアウォールに加えて、
ファイアウォールは、ネットワークドメイン間にも置か
れることがあり、また、ドメイン内でも、サブドメイン
を保護するために用いられることがある。それぞれの場
合において、異なるセキュリティポリシーが関係してい
る。
【０００４】いくつかの複雑なネットワークプロトコル
では、外部からユーザへ戻る別個の追加のネットワーク
セッションが必要とされる。そのような複雑なプロトコ
ルの１つは、RealAudioという商品名で知られているサ
ービスによって用いられている。特別の処置がなけれ
ば、この別個のセッションに対する要求はファイアウォ
ールによって遮断されてしまう。
【０００５】このような複雑なプロトコルに対して、ユ
ーザの代わりにファイアウォールプロセッサ上で並行し
て走る別個の「プロキシ」プロセスが開発されている。
プロキシプロセスは、別の特殊目的アプリケーション、
例えば、認証、メール処理、およびウィルススキャンの
ようなサービスを実行するためにも、開発されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ファイアウォールプロ
セッサが並行プロセスをサポートする容量には限界があ
るので、並行して走らせることができるセッションの数
を最大にするためには、ファイアウォール上のプロキシ
プロセスに対する需要を最小にすることが好ましい。さ
らに、このような最小化は、全伝送レートに関しても、
好ましい。その理由は、入力データが別々のプロセスを
通ると伝送が遅くなるためである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、処理効率を改
善し、セキュリティを改善し、アクセスルール自由度を
増大させ、複雑なプロトコルを扱うファイアウォールの
能力を高めるように、コンピュータネットワークのファ
イアウォールを実現する技術を提供する。本発明の第１
の特徴によれば、コンピュータネットワークファイアウ
ォールは、与えられたパケットに対していくつかの別個
のアクセスルールセットのうちのいずれかを適用するこ
とによって、（ａ）複数のセキュリティポリシー、
（ｂ）複数のユーザ、または、（ｃ）複数のセキュリテ
ィポリシーおよび複数のユーザの両方をサポートするこ
とができる。パケットに対して適用されるルールセット
は、入出力ネットワークインタフェースや、ネットワー
クのソースおよびデスティネーションのアドレスのよう
な情報に基づいて決定される。
【０００８】本発明の第２の特徴によれば、コンピュー
タネットワークファイアウォールは、パケットに適用さ
れるルール処理の結果を記憶することによって性能を改
善する「状態付き」パケットフィルタリングを利用する
ように構成される。状態付きパケットフィルタリング
は、パケットに対するルール処理結果をキャッシュし、
キャッシュされた結果を利用して、そのパケットと同様
の特性を有する後続のパケットに対するルール処理を迂
回することによって実現される。例えば、あるネットワ
ークセッションの特定のパケットにルールセットを適用
した結果をキャッシュし、同じネットワークセッション
からの後続のパケットがファイアウォールに到着したと
きに、キャッシュされている前のパケットからの結果
を、その後続パケットに対して用いる。これにより、そ
れぞれの入力パケットにそのルールセットを適用する必
要がなくなる。
【０００９】本発明の第３の特徴によれば、コンピュー
タネットワークファイアウォールは、ソースホストアド
レス、デスティネーションホストアドレス、およびサー
ビスタイプのようなセッションデータ項目に基づいて設
定することが可能な依存関係マスクを用いて、ネットワ
ークセッションを認証あるいは阻止する。依存関係マス
クを用いて、ファイアウォールによって処理されている
アクティブセッションのキャッシュに問合せをすること
が可能であり、それにより、問合せを満たすセッション
の数を識別することができる。この問合せを、アクセス
ルールに対応させ、特定のルールのセッションが、その
問合せに適合する数に依存するようにすることが可能で
ある。
【００１０】本発明の第４の特徴によれば、コンピュー
タネットワークファイアウォールは、パケットを処理す
るためのアクセスルールのセットに追加された動的ルー
ルを利用することが可能である。動的ルールによれば、
与えられたルールセットは、ルールセット全体をリロー
ドすることを要求せずに、ネットワークにおいて起こる
イベントに基づいて修正される。動的ルールの例として
は、単一のセッションに対してのみ用いられる「ワンタ
イム」ルール、指定された期間に対してのみ用いられる
時限ルール、および、ある条件が満たされたときにのみ
用いられるしきい値ルールがある。他のタイプの動的ル
ールとしては、ホストグループを定義するルールがあ
る。この動的ルールによれば、アクセスルールセットの
他の事項を変更せずに、ホストを追加あるいは削除する
ようにホストグループを変更することができる。
【００１１】本発明の第５の特徴によれば、アプリケー
ションプロキシのファイアウォールの負担を軽減するよ
うに、処理のための別のサーバにネットワークセッショ
ンをリダイレクトするようコンピュータネットワークフ
ァイアウォールに対して指令することができる。この別
サーバは、リダイレクトされたネットワークセッション
を処理した後、そのセッションを、ファイアウォールを
通じて、もとの意図されたデスティネーションへ渡す。
【００１２】本発明のコンピュータネットワークファイ
アウォールにより、広範囲の重要なアプリケーションで
のファイアウォール処理が可能となる。例えば、本発明
は、ダイヤルアップアクセスゲートウェイに実装可能で
ある。本発明の別の実施例では、ファイアウォールの第
１部分がネットワークに存在し、ファイアウォールの第
２部分がセットトップボックス、コンピュータあるいは
その他の、家庭または会社にあるユーザ端末にあるとい
うように分散的にも実装可能である。後者の実施例によ
れば、本発明のファイアウォール技術は、例えば、家庭
においてインターネットとビデオアクセスの親による制
御を提供することが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】ファイアウォールにおいて、例え
ば、別個のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）間あ
るいはＬＡＮのサブネット間でのデータの流れを制御す
る好ましい技術が実現される。以下で、本発明の実施例
は、プロセスに関して説明する。このようなプロセスの
効率的なプロトタイプは、汎用ＰＣハードウェア上に実
装するためにプログラミング言語Ｃを用いて、コンピュ
ータシステムソフトウェアとして実現されている。専用
のファームウェアあるいはハードウェアのコンピュータ
システム実装により、さらに効率を向上させることも可
能である。
【００１４】１．複数のセキュリティドメインのサポー
ト 複数のセキュリティドメインをサポートする能力によ
り、単一のファイアウォールが、それぞれ別々のセキュ
リティポリシーを有する複数のユーザをサポートするこ
とが可能となる。また、相異なるセキュリティポリシー
をサブサイト間の通信に適用することができるため、こ
のような能力は、サイト内でも使用可能である。それぞ
れの構成を図１および図２に例示する。
【００１５】図１に、インターネット１０５への接続に
ファイアウォールを有する４つのユーザサイト１０１〜
１０４（例として、会社Ａ〜Ｄ）を示す。このような保
護は、ファイアウォール設備によって提供される。ファ
イアウォール設備は、ここではＬＡＮ１１０の形態であ
り、ファイアウォールプロセッサ１１１、１１３および
１１４、アドミニストレータプロセッサ１１５、ルータ
１１６ならびにウェブサーバ１１７を有する。ファイア
ウォールプロセッサ１１３および１１４はそれぞれ単一
のサイト（すなわち、それぞれサイト１０３および１０
４）専用である。ファイアウォールプロセッサ１１１
は、２つのサイト１０１および１０２にサービスするよ
うに設定される。ファイアウォールプロセッサ１１１
は、２つのサイトそれぞれとインターネット１０５との
間、および、２つのサイト間の通信に、別々のファイア
ウォールポリシーを実装する。ファイアウォールプロセ
ッサ１１１の好ましい動作のためのプロセスについて、
複数のファイアウォールポリシーのうちからの適切な選
択を含めて、図５および図６を参照して後述する。
【００１６】図２に、ファイアウォールプロセッサ２１
１を通じてインターネット１０５に接続されたユーザサ
イト２０１を示す。アドミニストレータプロセッサ２１
５およびルータ２１６は、ファイアウォールプロセッサ
２１１に接続される。ルータ２１６は、ユーザサイト２
０１の内部にある別のファイアウォールプロセッサ２１
２および２１３に接続される。ファイアウォールプロセ
ッサ２１２は、単一のサブサイト２２３（例として人事
（ＨＲ））を保護する。ファイアウォール２１３は、２
つのサブサイト（例として、給与（Ｐ）および支払
（Ｄ））を、サイト２０１の残りの部分に対して、およ
び、サブサイト２２１と２２２の間の通信に関して、保
護するように設定される。これは、ファイアウォールプ
ロセッサ２１３において、図５および図６で例示される
プロセスを用いることによって達成される。
【００１７】セキュリティポリシーは、アクセスルール
のセットによって表現される。アクセスルールのセット
は、表（テーブル）形式で表され、ファイアウォールア
ドミニストレータによってファイアウォールにロードさ
れる。図３に示すように、このようなテーブルは、ルー
ル番号、ソースおよびデスティネーションのホストの名
称、パケットで要求されることが可能な特殊サービスの
名称、および、パケットに対してなされるアクションの
指定を含むカテゴリに対して与えられる。特殊サービス
には、例えば、プロキシサービス、ネットワークアドレ
ス翻訳、および、暗号化が含まれる。図３では、「ソー
スホスト」、「デスティネーションホスト」および「サ
ービス」というカテゴリは、パケットに対して指定され
たアクションがなされるために、そのパケットに含まれ
るデータが満たさなければならない条件を課している。
他の条件を含めることも可能であり、そのような条件
は、必ずしも、パケットに含まれるデータに関係する必
要はない。例えば、ルールの適用は、日時に関して条件
づけられることも可能である。
【００１８】あるルールにおいて、ルールテーブルに与
えられたカテゴリが無関係である場合、対応するテーブ
ルエントリは「ワイルドカード」とマークされる。これ
は、任意のカテゴリあるいはカテゴリの組合せに適用可
能である。図３などでは、ワイルドカードエントリにア
ステリスク（＊）を用いている。「ＦＴＰ」はファイル
転送プロトコル(file transfer protocol)を表す。
【００１９】パケットに対するルール処理において、パ
ケットによって満たされるルールが見つかるまで（また
は、ルールテーブルの最後まで。その場合、そのパケッ
トは廃棄される。）、ルールは順に適用される。ルール
を満たすパケットに対して、そのルールに含まれる各条
件が満たされなければならない。例えば、図３におい
て、ソースホストＡからデスティネーションホストＤへ
の、メールを表すパケットは、ルール２０により廃棄さ
れる。以下は、本発明による例示的なルールセットカテ
ゴリのさらに詳細なリストである。最初の５個のカテゴ
リ名は、図３のカテゴリに対応する。
【００２０】カテゴリ名：ルール番号 説明：ドメイン内のルールの番号。ルール番号は、一意
的である必要はないが、一般に、単一のサービス（例え
ばＦＴＰ）を表すべきである。
【００２１】カテゴリ名：ソースホスト 説明：ソースホストグループの識別子またはＩＰアドレ
ス。
【００２２】カテゴリ名：デスティネーションホスト 説明：デスティネーションホストグループの識別子また
はＩＰアドレス。
【００２３】カテゴリ名：サービス 説明：サービスのグループまたはプロトコル／デスティ
ネーションポート／ソースポート。
【００２４】カテゴリ名：アクション 説明：ルールアクション、例えば、「通過」、「廃棄」
または「プロキシ」。
【００２５】カテゴリ名：廃棄通知 説明：ＹＥＳの場合、アクションが「廃棄」であれば、
インターネット制御メッセージプロトコル（ＩＣＭＰ）
メッセージが送出される。
【００２６】カテゴリ名：キャッシュタイムアウト 説明：セッションエントリがキャッシュから除去される
までのアクティビティなしの秒数。
【００２７】カテゴリ名：リセットセッション 説明：ＹＥＳの場合、ＴＣＰセッションに対して、キャ
ッシュタイムアウト時にコネクションの両端にＴＣＰリ
セットを送る。
【００２８】カテゴリ名：ルールタイムアウト 説明：ルールがルールリストから除去されるまでのアク
ティビティなしの秒数。
【００２９】カテゴリ名：開始期間 説明：ルールに対する開始アクティブ期間。
【００３０】カテゴリ名：終了期間 説明：ルールに対する終了アクティブ期間。
【００３１】カテゴリ名：期間終了時セッション消去 説明：ＹＥＳの場合、このルールによって許可されたセ
ッションは期間終了時に消去(kill)される。
【００３２】カテゴリ名：依存関係マスク 説明：依存関係マスク名。
【００３３】カテゴリ名：入力インタフェース 説明：受信時に一致すべきインタフェース名。
【００３４】カテゴリ名：出力インタフェース 説明：パケットが送信されるインタフェース名。
【００３５】カテゴリ名：監査セッション 説明：監査記録生成。ＹＥＳの場合、セッションの開始
時および終了時に監査記録が生成される。
【００３６】カテゴリ名：アラームコード 説明：ルールを特定のアラームに結び付けるために用い
られるアラームコード値。
【００３７】カテゴリ名：ソースホストマップグループ 説明：ＩＰアドレス、または、マップ先のホストＩＰア
ドレスを含むホストグループ。
【００３８】カテゴリ名：ソースホストマップタイプ 説明：実行されるマッピングのタイプ（例えば、「プー
ル」あるいは「直接」）。
【００３９】カテゴリ名：デスティネーションホストマ
ップグループ 説明：ＩＰアドレス、または、マップ先のホストＩＰア
ドレスを含むホストグループ。
【００４０】カテゴリ名：デスティネーションホストマ
ップタイプ 説明：実行されるマッピングのタイプ（例えば、「プー
ル」あるいは「直接」）。
【００４１】カテゴリ名：サービスマップグループ 説明：マップ先のデスティネーションポート番号または
デスティネーションポートを含むサービスグループ。参
照されるサービスグループ内のプロトコルおよびソース
ポートは無視される。
【００４２】カテゴリ名：サービスマップタイプ 説明：実行されるマッピングのタイプ（例えば、「プー
ル」あるいは「直接」）。
【００４３】カテゴリ名：最大使用総数 説明：このルールが使用されることが可能な最大回数。
この限界に達するとルールは除去される。
【００４４】カテゴリ名：最大使用並行数 説明：与えられた時刻にアクティブであることが可能
な、このルールによって許可されるセッションの最大
数。この数が、指定された値を下回るまで、ルールはイ
ナクティブである。
【００４５】カテゴリ名：コピー先アドレス 説明：パケットのコピーが送られるアプリケーションの
アドレス。セッションキャプチャに用いられる。
【００４６】カテゴリ名：トンネルデスティネーション 説明：トンネルを設定し、それをこのデスティネーショ
ンアドレスおよびプロトコルに送る。新しいＩＰヘッダ
がパケットに追加される。
【００４７】カテゴリ名：トンネル条件 説明：トンネリングが必要となるときを示す。ＮＵＬＬ
の場合、チェックは不要である。ＩＮの場合、入力セッ
ションはトンネリングされていなければならない。ＯＵ
Ｔの場合、パケットをトンネリングするアクションを開
始する。ＢＯＴＨの場合、両方を行う。
【００４８】カテゴリ名：ＩＰＳＥＣ条件 説明：ＩＰセキュリティ（ＩＰＳＥＣ(IP Security)）
処理が必要となるときを示す。ＮＵＬＬの場合、チェッ
クは不要である。ＩＮの場合、入力セッションはＩＰＳ
ＥＣを用いて保護されていなければならない。ＯＵＴの
場合、ＩＰＳＥＣ保護を追加するアクションを開始す
る。ＢＯＴＨの場合、両方を行う。
【００４９】カテゴリ名：シーケンス番号ランダム化 説明：ＴＣＰシーケンス番号をランダム化するオプショ
ン。デフォルトはＮＯである。
【００５０】カテゴリ名：Syn Storm保護 説明：Syn Storm攻撃からの保護を提供する。デフォル
トはＮＯである。
【００５１】カテゴリ名：復帰チャネル許可 説明：ＹＥＳの場合、初期パケットは同じアクションで
キャッシュに順チャネルおよび逆チャネルを生成する。
デフォルトはＹＥＳである。
【００５２】２．状態付きパケットフィルタリング 本発明によるコンピュータネットワークファイアウォー
ルは、「状態付き」パケットフィルタリングを利用する
ように設定することができる。状態付きパケットフィル
タリングは、パケットに適用されたルール処理の結果を
キャッシュに記憶することによって性能を改善する。状
態付きパケットフィルタリングは、受信パケットに対す
るルール処理結果をキャッシュし、その後、キャッシュ
された結果を利用して、その受信パケットと同様の特性
を有する後続のパケットに対するルール処理を迂回する
ことにより実現される。例えば、与えられたネットワー
クセッションのパケットにルールセットを適用した結果
をキャッシュし、同じネットワークセッションからの後
続のパケットがファイアウォールに到着したときに、前
のパケットからのキャッシュされた結果をその後続パケ
ットに対して使用するようにする。これによって、入力
パケットのそれぞれにルールセットを適用する必要がな
くなることにより、従来のファイアウォールに比べて大
幅な性能向上が実現する。
【００５３】キャッシュエントリの数はルールの数の何
倍にもなり得るため、キャッシュの効率的使用は、（例
えばハッシュテーブルを用いた）索引付けを必要とする
ことがある。図４に示すように、キャッシュは「セッシ
ョンキー」、ハードウェアアドレス情報、インタフェー
ス情報、適用可能なルールの数、アラームコード、統計
情報、および適用可能なアクションを含むことが可能で
ある。セッションキーは、パケット内で送信されるデー
タに付加された少なくとも１つのヘッダ項目を含み、実
施例では、（ｉ）インターネットプロトコル（ＩＰ）ソ
ースアドレス、（ｉｉ）ＩＰデスティネーションアドレ
ス、（ｉｉｉ）次のレベルのプロトコル（例えば、伝送
制御プロトコル（ＴＣＰ）またはユーザデータグラムプ
ロトコル（ＵＤＰ））、（ｉｖ）プロトコルに関連づけ
られたソースポート、および（ｖ）プロトコルに関連づ
けられたデスティネーションポート、を含む。図４で
は、セッションキーに対して、項目（ｉ）および（ｉ
ｉ）は個別に示されている。項目（ｉｉｉ）〜（ｖ）
は、略して「ＴＥＬＮＥＴ」および「ＭＡＩＬ」で表さ
れている。
【００５４】ファイアウォールでは、ここで「ドメイン
サポートエンジン（ＤＳＥ(domainsupport engine)）と
呼ぶ判断モジュール（エンジン）が、新しいネットワー
クセッションに対していずれのセキュリティポリシーを
使用すべきかを判断する。新しいセッションはそれぞ
れ、ソースドメインおよびデスティネーションドメイン
のセキュリティポリシーによって承認されなければなら
ない。インターネットへ向かうコネクションでは、単一
のドメインの検査のみが実行される可能性が高い。ＤＳ
Ｅは、入力または出力ネットワークインタフェースと、
各パケットのソースまたはデスティネーションネットワ
ークアドレスに基づいて、ドメイン選択を行う。ソース
またはデスティネーションのアドレスをパケットに含め
ることにより、複数のユーザが、単一のネットワークイ
ンタフェースによってサポートされることが可能とな
る。入力または出力ネットワークインタフェースは、ネ
ットワークインタフェースカード（ＮＩＣ）（例えばイ
ンテル社(Intel Corporation)から市販されているIntel
EtherExpress Pro 100Bカード）の形態のものが可能で
ある。
【００５５】図５および図６は、複数のドメインをサポ
ートするファイアウォールによるパケット処理の全体流
れ図である。このような処理は、パケットが行くドメイ
ンを判断し、適用可能なルールを検査してパケットが通
ってもよいかどうかを確認し、特殊処理が必要かどうか
を判断することを含む。ファイアウォールでは、各ドメ
インには１つ以上のネットワークインタフェースが関係
づけられる。複数のドメインをサポートするインタフェ
ースは、ＩＰアドレスレンジを用いて、パケットを区別
するように分離される。以下のステップが含まれる。
【００５６】５０１：ＩＰパケットがインタフェースで
ファイアウォールにより受信される。
【００５７】５０２：パケットのＩＰヘッダからセッシ
ョンキーが取得される。
【００５８】５０３：いずれのインタフェースがパケッ
トを受信したか、および、受信パケットのソースＩＰア
ドレスに基づいて、ソースドメインが、図７および図８
に関して別に後述するように判定される。ドメインが見
つからない場合、プロセスはステップ５０５に飛ぶ。
【００５９】５０４：ステップ５０２からのセッション
キーを用いて、ソースドメインのキャッシュでの一致を
探索する。キャッシュ内に一致があり、アクションが
「廃棄」の場合、パケットは廃棄され、プロセスはステ
ップ５０１に戻る。キャッシュ内に一致がない場合、ソ
ースドメインのルールセットで一致を探索する。ルール
で一致があり、アクションが「廃棄」でない場合、プロ
セスはステップ５０５に進む。ルールで一致があり、ア
クションが「廃棄」の場合、対応するエントリがキャッ
シュに含められ、パケットは廃棄され、プロセスはステ
ップ５０１に戻る。ルールで一致がない場合、パケット
は廃棄され、プロセスはステップ５０１に戻る。
【００６０】５０５：デスティネーションインタフェー
スは、パケットのローカルエリアネットワーク（ＬＡ
Ｎ）アドレスを用いて、決定される。ソースドメインル
ールがデスティネーションインタフェースを指定してい
る場合には、ルーティングテーブルを用いて、デスティ
ネーションインタフェースが決定される。
【００６１】５０６：デスティネーションインタフェー
スおよびパケットのデスティネーションアドレスを用い
て、デスティネーションドメインが決定される。デステ
ィネーションドメインが見つからない場合、または、デ
スティネーションドメインが直前に検査したドメインと
一致する場合、プロセスはステップ５０８に進む。
【００６２】５０７：ソースドメインに関してステップ
５０４で用いられるのと同様にして、デスティネーショ
ンドメインに関して、キャッシュルックアップと、必要
であればルールセットルックアップを行う。
【００６３】５０８：パケットに適用されるルールがア
ドレス変更（例えば、プロキシへの）を要求する場合、
あるいは、あるパケットを別のパケット内に挿入するこ
と（「トンネルオプション」）を要求する場合、プロセ
スは、変更されたデスティネーションに基づく処理のた
めにステップ５０５に戻る。
【００６４】５０９：パケットがいずれのドメインに関
しても処理されなかった場合、ファイアウォール所有者
はいずれのアクセスルールにも従わないインタフェース
間の通信をサポートすることには関心がないので、その
パケットは廃棄可能である。
【００６５】５１０：すべてのアクションの結果が「通
過」であった場合、パケットは適当なネットワークイン
タフェースへ送出される。
【００６６】各ネットワークインタフェースからドメイ
ンへの簡便なリンクのために、ドメインテーブルが用い
られる。インタフェースが複数のドメインによって共有
されている場合、アドレスレンジが含められる。これは
図７に例示されている。図７には、重複のないアドレス
レンジが示されている。
【００６７】図８に、上記のステップ５０３および５０
６で実行されるようなドメインテーブル処理を例示す
る。これには以下のステップが含まれる。
【００６８】７０１：ドメインテーブルでインタフェー
ス名が一致するものを探索する。
【００６９】７０２：一致するテーブルエントリが見つ
かった場合、しかも、ＩＰアドレスレンジが一致するテ
ーブルエントリにある場合、パケットアドレスがそのレ
ンジ内にあるかどうかを検査する。レンジ内にある場
合、指定されたドメインが選択される。レンジ内にない
場合、次のテーブルから探索を継続する。
【００７０】７０３：一致するものがないままテーブル
の終端に到達した場合、何のアクションもとらない。
【００７１】３．依存関係マスク 例えばRealAudioによって用いられるプロトコルのよう
な、外部からユーザに戻る別個の追加のネットワークセ
ッションを要求するタイプのプロトコルの場合、ルール
は、ユーザに戻るコネクションを許可する条件あるいは
マスクを含むことが可能である。ただしそれは、並行し
てアクティブである正当な順方向のコネクション（すな
わち、ソースとデスティネーションのアドレスを入れ替
えたコネクション）がある場合に限る。その結果、ファ
イアウォール上に別個のあるいはプロキシのアプリケー
ションが不要となる。
【００７２】本発明による依存関係マスクは、セッショ
ンキャッシュに向けられた問合せを定義することができ
る。マスクで定義されるすべてのフィールドを、キャッ
シュ内の対応するフィールドと比較することによって、
一致の有無が判定される。マスク内の空フィールドは比
較に用いられない。
【００７３】依存関係マスクは、（ａ）パケット内の情
報、（ｂ）そのパケットのソースインタフェース、およ
び（ｃ）そのパケットが通過するために満たさなければ
ならない１つまたはいくつかの依存条件、を用いて、ネ
ットワークセッションの最初のパケットに対するルール
で定義することが可能である。このような最初のパケッ
トがファイアウォールによって処理されると、対応する
エントリがキャッシュに作られる。
【００７４】図９に、図３のものと同様のフォーマット
で、依存関係マスク（「ヒットカウント」）を有するル
ールを示す。以下のような特殊な記号が、いくつかのホ
スト名にある。（ｉ）「ドット」記号（．）は、対応す
るカテゴリのパケットデータを含めることを要求し、
（ｉｉ）キャレット記号（＾）は、代わりに異なるカテ
ゴリからのパケットデータを含めることを要求する。
「ヒットカウント」は、指定されたアクションがとられ
るためにキャッシュ内に見つからなければならない一致
の数を示す。例えば、「ＲＥＡＬＡＵＤＩＯ」という名
前の依存関係マスクでは、１個の必須のＴＣＰセッショ
ンがアクティブである限り、ＵＤＰパケットを通過させ
るためにはカウント１が用いられる。依存関係マスク
「ＴＥＬＮＥＴ」では、リソースの過負荷を防ぐために
パケットを廃棄するように、カウント１０が用いられ
る。
【００７５】図１０に依存関係マスク処理を例示する。
これは以下のステップを含む。
【００７６】９０１：パケットを取得し、セッションキ
ーを抽出する。
【００７７】９０２：プロセスはルールセットエントリ
を順に処理する。与えられたルールで一致が見つからな
い場合、プロセスはセット内の次のルールに進む。ルー
ルセットの終端まで一致が見つからない場合、パケット
は廃棄される。一致が見つかり、依存関係マスクフィー
ルドが空の場合、プロセスはステップ９０５に飛ぶ。
【００７８】９０３：パケットおよびインタフェース情
報が、キャッシュ探索構造体（例えば、問合せ）の形成
に含められる。依存関係マスクにおいてユーザ認証フラ
グがセットされている場合、キャッシュ探索構造体にお
ける対応するフラグがセットされる。このステップは、
ルールの問合せ部分を定義している。
【００７９】９０４：キャッシュで、キャッシュ探索構
造体と一致するものを探索し、一致のカウントを積算す
る。このステップは、ルールの問合せ部分を処理してい
る。
【００８０】９０５：積算カウントがヒットカウント以
上である場合、ルールは選択され、そのルールに対応す
るアクションが実行される。このようなアクションは、
通過、廃棄あるいはプロキシを含むことが可能である。
また、対応するエントリがキャッシュに作られる。キャ
ッシュにおいて一致が見つからない場合、または、キャ
ッシュに見つかったエントリが「ヒットカウント」より
少ない場合、プロセスはステップ９０２に戻り、次のル
ールに進む。このステップは、問合せの結果に基づいて
ルールのアクション部分を処理している。
【００８１】上記の依存関係マスク処理を含むルール処
理は、ネットワークセッションの最初のパケットに対し
てのみ実行される。他のすべてのパケットのアクション
は、最初のパケットの処理後にセッションキャッシュに
保存されているので、他のすべてのパケットは、このル
ール探索機能を迂回する。
【００８２】４．動的ルール 動的ルールは、例えばルール処理エンジンによって、ア
クセスルールとともに処理するために、必要が生ずるの
に応じてアクセスルールとともに含められるルールであ
る。動的ルールは、例えば、特定のソースおよびデステ
ィネーションのポート番号のような、固有の現在の情報
を含むことが可能である。動的ルールは、信頼されたパ
ーティ、例えば、信頼されたアプリケーション、リモー
トプロキシあるいはファイアウォールアドミニストレー
タによって、特定のネットワークセッションに権限を与
えるためにいつでもロードされることが可能である。動
的ルールは、単一セッション用に設定されることも可能
であり、あるいは、その使用は期限付きとすることも可
能である。動的ルールによれば、ルールセット全体をリ
ロードすることを要求することなく、与えられたルール
セットを、ネットワークで起こるイベントに基づいて修
正することが可能となる。
【００８３】動的ルールの例としては、単一のセッショ
ンに対してのみ用いられる「ワンタイム」ルール、指定
された期間に対してのみ用いられる時限ルール、およ
び、ある条件が満たされたときにのみ用いられるしきい
値ルールがある。他のタイプの動的ルールとしては、ホ
ストグループを定義するルールがある。この動的ルール
によれば、アクセスルールセットの他の事項を変更せず
に、ホストを追加あるいは削除するようにホストグルー
プを変更することができる。他の動的ルールとしては、
ある特定のタイプの処理アプリケーションにおけるルー
ルセットアップを容易にするために用いられるものがあ
る。例えば、ＦＴＰプロキシアプリケーションは、動的
ルールを用いて、データ要求に応じてＦＴＰデータチャ
ネルの確立の権限を与えることが可能である。この例に
おける動的ルールは、一般に、ＦＴＰ制御セッションを
通じてデータ要求がなされるまではロードされず、ま
た、１回の使用に限定され、制限された期間の間のみア
クティブとされる。従って、ルールセットは、すべての
要求とともに用いられる別個のデータチャネルルールを
含む必要がない。その結果、ルール仕様およびルール処
理が単純化されるとともに、セキュリティが改善され
る。
【００８４】５．プロキシ反射 本発明によるプロキシ反射とは、ネットワークセッショ
ンを、処理のために他の「リモート」プロキシサーバに
リダイレクトした後、ファイアウォールを通じて目的の
デスティネーションへ渡すものである。新しいセッショ
ンがファイアウォールに入ると、プロキシサーバによる
サービスが要求されているかどうかが判定される。プロ
キシサーバによるサービスが要求されている場合、ファ
イアウォールは、パケット内のデスティネーションアド
レスを、プロキシアプリケーションのホストアドレスで
置き換える。必要であれば、ファイアウォールは、サー
ビスポートも変更することが可能である。プロキシアプ
リケーションは、そのセッションを受け取ると、デステ
ィネーションへのコネクションの権限が与えられている
かどうかを判定するために、ファイアウォールに対し
て、そのセッションのもとのデスティネーションアドレ
スを要求する。その後、プロキシが、自己のＩＰアドレ
スを用いてそのデスティネーションへのコネクションを
形成する場合、ファイアウォールによって提供されるサ
ービスを「単一反射」あるいは「一方向反射」という。
【００８５】ユーザおよびプロキシアプリケーションに
よっては、デスティネーションにおいてコネクションが
リモートシステムではなくもとのソースから来ているよ
うに見えなければならない場合がある。これは、例え
ば、ソースＩＰアドレスを検査して、要求されたサービ
スに対してサインアップしたユーザに一致するかどうか
を確認するサービスの場合に当てはまる。この能力は、
「二重反射」（あるいは「双方向反射」）によって提供
される。この場合、出コネクションのソースアドレスは
リモートプロキシからもとのユーザのソースアドレスに
変更される（戻される）。この変更は、各パケットがプ
ロキシから受信されてデスティネーションへ送られると
きに、ファイアウォールで行われる。
【００８６】二重反射能力を提供するため、プロキシア
プリケーションは、ファイアウォールに対して、もとの
入ネットワークセッションの詳細を要求する。ファイア
ウォールは、出コネクションで用いるポート番号を返
す。このポート番号は固有のものであり、これによりフ
ァイアウォールは、ソースアドレスを正しいユーザソー
スアドレスにマッピングすることができるように、正し
い出コネクションを識別することができる。その結果、
プロキシアプリケーションは両方のパーティには見えな
い。
【００８７】プロキシ反射を実現する際に、図１１およ
び図１２を参照して以下で説明する実施例のように、動
的ルールを用いることが可能である。
【００８８】図１１に、プロキシ反射処理を例示する。
これは、ファイアウォールにおける以下のステップを含
む。
【００８９】１００１：パケットがファイアウォールに
よって受信される。
【００９０】１００２：適当なセッションキャッシュを
調べることによって、あるいは、キャッシュ内に見つか
らなければ、適当なルールセットを調べることによっ
て、パケットに関係づけられたアクションが判定され
る。アクションが「通過」または「プロキシ」である場
合、パケット処理は継続される。アクションが「廃棄」
である場合、パケットは廃棄される。
【００９１】１００３：アクションが、ファイアウォー
ル上でローカルにサポートされるプロキシアプリケーシ
ョンを示している場合、パケットは、プロトコルスタッ
クを通じて、待機中のプロキシアプリケーションへ送ら
れる。
【００９２】１００４：アクションがリモートプロキシ
を示している場合、パケットのデスティネーションアド
レスがリモートプロキシのアドレスで置き換えられる。
設定により、デスティネーションポートを変更すること
も可能である。もとのパケットヘッダデータが、変更さ
れた値とともにセッションキャッシュに記録される。
【００９３】１００５：パケットはリモートプロキシサ
ーバへ転送される。
【００９４】図１２に、リモートプロキシにおける、ス
テップ１００５に続く処理を例示する。これは以下のス
テップを含む。
【００９５】１００６：パケットはリモートプロキシサ
ーバアプリケーションで受信される。
【００９６】１００７：リモートプロキシは、ファイア
ウォールに対して、パケットのもとのセッションキーを
要求する。
【００９７】１００８：リモートプロキシアプリケーシ
ョンは、もとのセッションキーを用いて自己の機能（例
えば、自己のセキュリティモデルに基づいてコネクショ
ンを廃棄する、要求されたサービスを実行する、あるい
は、ユーザに代わってもとのデスティネーションアドレ
スと通信する）を実行する。リモートプロキシが単一反
射を用いている場合、プロセスはステップ１０１１に飛
ぶ。
【００９８】１００９：リモートプロキシアプリケーシ
ョンは、暗号化されたチャネルを通じて、ファイアウォ
ールに対して二重反射能力を要求する。
【００９９】１０１０：ファイアウォールは、サーバか
らのコネクションの固有性を保証する新しいデスティネ
ーションポート番号を決定する。ファイアウォールはこ
の新しいポート番号およびもとのセッションキーをプロ
キシアプリケーションに返す。
【０１００】１０１１：リモートプロキシアプリケーシ
ョンは、ファイアウォールに対して、自己からもとのデ
スティネーションへのコネクションに対する許可を要求
する。
【０１０１】１０１２：ファイアウォールは、動的ルー
ルをロードしてこのアクションを実行する。
【０１０２】１０１３：リモートプロキシは、パケット
をファイアウォールに送る。ステップ１０１２でロード
された動的ルールに基づいて、ファイアウォールはパケ
ットをもとのデスティネーションへ転送する。二重反射
の場合、プロキシは、ステップ１０１０でファイアウォ
ールによって決定されたデスティネーションポートを使
用し、パケットがファイアウォール通過するときに、Ｉ
Ｐヘッダ値はもとの値に戻される。
【０１０３】同じセッションに関係づけられた後続のす
べてのパケットは、ステップ１００７および１００９〜
１０１２を飛ばすことが可能であることを除いては、同
様に処理される。これは、セッションが生きている間、
同じ動的ルールが適用されるからである。
【０１０４】本発明は、広範囲のアプリケーションで実
施することができる。例えば、本発明は、ダイヤルアッ
プアクセスゲートウェイにおけるファイアウォール性能
を改善するために使用可能である。本発明の別の実施例
では、ファイアウォールの第１部分がネットワークに存
在し、ファイアウォールの第２部分がセットトップボッ
クス、コンピュータあるいはその他の、家庭または会社
にあるユーザ端末にあるというように分散的にも実装可
能である。後者の実施例によれば、本発明のファイアウ
ォール技術は、例えば、家庭においてインターネットと
ビデオアクセスの親による制御を提供することが可能で
ある。
【０１０５】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、コ
ンピュータネットワークファイアウォールは、パケット
に適用されるルール処理の結果を記憶することによって
性能を改善する「状態付き」パケットフィルタリングを
利用するように構成される。状態付きパケットフィルタ
リングは、パケットに対するルール処理結果をキャッシ
ュし、キャッシュされた結果を利用して後続の同種のパ
ケットに対するルール処理を迂回することによって実現
される。例えば、あるネットワークセッションの特定の
パケットにルールセットを適用した結果をキャッシュ
し、同じネットワークセッションからの後続のパケット
がファイアウォールに到着したときに、キャッシュされ
ている前のパケットからの結果を、その後続パケットに
対して用いる。これにより、それぞれの入力パケットに
そのルールセットを適用する必要がなくなる。
【０１０６】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。尚、特許請求の範囲に記載した参
照番号がある場合は、発明の容易な理解のためで、その
技術的範囲を制限するよう解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ユーザサイトに対するファイアウォール保護を
提供するローカルエリアネットワークを通じてインター
ネットに接続されたいくつかのユーザサイトあるいはド
メインの図である。
【図２】インターネットに接続され内部ファイアウォー
ルを有するユーザサイトの図である。
【図３】ルールテーブルを例示する図である。
【図４】キャッシュを例示する図である。
【図５】複数のドメインに対するファイアウォール処理
の全体流れ図である。
【図６】複数のドメインに対するファイアウォール処理
の全体流れ図である。
【図７】ドメインテーブルを例示する図である。
【図８】複数のドメインに対するファイアウォール処理
の一部の流れ図である。
【図９】依存関係マスクを例示する図である。
【図１０】依存関係マスク処理の流れ図である。
【図１１】ファイアウォールにおけるプロキシ反射処理
の流れ図である。
【図１２】リモートプロキシにおけるプロキシ反射処理
の流れ図である。
【符号の説明】
１０１ ユーザサイト １０２ ユーザサイト １０３ ユーザサイト １０４ ユーザサイト １０５ インターネット １１０ ＬＡＮ １１１ ファイアウォールプロセッサ １１３ ファイアウォールプロセッサ １１４ ファイアウォールプロセッサ １１５ アドミニストレータプロセッサ １１６ ルータ １１７ ウェブサーバ ２０１ ユーザサイト ２１１ ファイアウォールプロセッサ ２１２ ファイアウォールプロセッサ ２１３ ファイアウォールプロセッサ ２１５ アドミニストレータプロセッサ ２１６ ルータ ２２１ サブサイト ２２２ サブサイト ２２３ サブサイト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デヴィッド エル．マジェット アメリカ合衆国，07924 ニュージャージ ー，バーナーズヴィル，マレンズ レイン 73 (72)発明者 ロナルド エル．シャープ アメリカ合衆国，07830 ニュージャージ ー，キャリフォン，ギャリー レイン，レ イルロード２ ボックス 245 Ｆターム(参考） 5B089 GB01 KA17 KB13 5K030 GA01 GA08 GA15 HA08 HD03 KA02 LC13

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コンピュータネットワークファイアウォ
    ールにおけるパケット検証方法において、該方法は、 （Ａ） （ｉ）ネットワークセッションにおける与えら
    れたパケットに、ルールセットの少なくとも一部を適用
    した結果と、（ｉｉ）前記与えられたパケットに関連づ
    けられたハードウェアアドレスとをキャッシュに記憶す
    るステップと、 （Ｂ） 記憶されている結果を利用して、前記与えられ
    たパケットと同様の特性を有する後続のパケットを処理
    するパケット処理ステップと、 （Ｃ）前記キャッシュに記憶された前記ハードウェアア
    ドレスを用いて、前記後続のパケットの処理結果によ
    り、前記後続パケットの宛先を決定するステップとから
    なり、前記後続のパケットに関連づけられたセッション
    キーは、前記キャッシュから前記記憶されている結果を
    取り出すのに用いられることを特徴とするパケット検証
    方法。
  2. 【請求項２】 前記パケット処理ステップ（Ｂ）は、記
    憶されている結果を利用して、前記後続のパケットに対
    するルール処理を迂回するステップを含むことを特徴と
    する請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記後続のパケットと前記与えられたパ
    ケットの間の同様の特性は、同じネットワークセッショ
    ンからのものであることを特徴とする請求項１に記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 コンピュータネットワークのファイアウ
    ォールでパケットを検証する際に用いられる装置におい
    て、該装置は、 （ｉ）ネットワークセッションにおける与えられたパケ
    ットにルールセットの少なくとも一部を適用した結果
    と、（ｉｉ）前記与えられたパケットに関連づけられた
    ハードウェアアドレスとを含むキャッシュを記憶するメ
    モリと、 前記メモリに接続され、記憶されている結果を利用し
    て、前記与えられたパケットと同様の特性を有する後続
    のパケットを処理するプロセッサとからなり、 前記後続のパケットに関連づけられたセッションキー
    は、前記キャッシュから記憶されている結果を取り出す
    のに用いられ、 前記プロセッサは、前記キャッシュに記憶された前記ハ
    ードウェアアドレスを用いて、前記後続のパケットの処
    理結果により、前記後続パケットの宛先を決定すること
    を特徴とするパケットを検証する際に用いられる装置。
  5. 【請求項５】 前記プロセッサは、記憶されている結果
    を利用して前記後続のパケットに対するルール処理を迂
    回することを特徴とする請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記後続のパケットと前記与えられたパ
    ケットの間の同様の特性は、同じネットワークセッショ
    ンからのものであることを特徴とする請求項４に記載の
    装置。
  7. 【請求項７】 コンピュータネットワークにおけるパケ
    ット検証を行うコンピュータシステムにおいて、該コン
    ピュータシステムは、 （ｉ）ネットワークセッションにおける与えられたパケ
    ットにルールセットの少なくとも一部を適用した結果
    と、（ｉｉ）前記与えられたパケットに関連づけられた
    ハードウェアアドレスとをキャッシュに記憶する手段
    と、 記憶されている結果を利用して、前記与えられたパケッ
    トと同様の特性を有する後続のパケットを処理するパケ
    ット処理手段と前記キャッシュに記憶されたハードウェ
    アアドレスを用いて、前記後続のパケットの処理結果に
    より、前記後続パケットの宛先を決定する手段とからな
    り、 前記後続のパケットに関連づけられたセッションキー
    は、前記キャッシュから前記記憶されている結果を取り
    出すのに用いられることを特徴とするコンピュータシス
    テム。
  8. 【請求項８】 前記パケット処理手段は、記憶されてい
    る結果を利用して前記後続のパケットに対するルール処
    理を迂回することを特徴とする請求項７に記載のコンピ
    ュータシステム。
  9. 【請求項９】 前記後続のパケットと前記与えられたパ
    ケットの間の同様の特性は、同じネットワークセッショ
    ンからのものであることを特徴とする請求項７に記載の
    コンピュータシステム。
  10. 【請求項１０】 コンピュータネットワークにおけるパ
    ケット検証を行うコンピュータシステムにおいて、該コ
    ンピュータシステムは、 （Ａ） （ｉ）ネットワークセッションにおける与えら
    れたパケットにルールセットの少なくとも一部を適用し
    た結果と、（ｉｉ）前記与えられたパケットに関連づけ
    られたハードウェアアドレスとをキャッシュに記憶する
    命令と、 （Ｂ） 記憶されている結果を利用して、前記与えられ
    たパケットと同様の特性を有する後続のパケットを処理
    する命令と（Ｃ） 前記キャッシュに記憶されたハード
    ウェアアドレスを用いて、前記後続のパケットの処理に
    関連づけられた結果により、前記後続パケットの宛先を
    決定する命令とを実行するプロセッサを含み、 前記後続のパケットに関連づけられたセッションキー
    は、前記キャッシュから前記記憶されている結果を取り
    出すのに用いられることを特徴とするコンピュータシス
    テム。
  11. 【請求項１１】 前記プロセッサは、記憶されている結
    果を利用して前記後続のパケットに対するルール処理を
    迂回する命令も実行することを特徴とする請求項１０に
    記載のコンピュータシステム。
  12. 【請求項１２】 前記後続のパケットと前記与えられた
    パケットの間の同様の特性は、同じネットワークセッシ
    ョンからのものであることを特徴とする請求項１０に記
    載のコンピュータシステム。
  13. 【請求項１３】 前記ハードウェアアドレスは、ローカ
    ル・エリア・ネットワーク・アドレスであることを特徴
    とする請求項１、４、７，１０の何れかに記載の方法。
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