روند تکامل فایروال‌ها

شاید باورش سخت باشد، ولی به صورت دقیق هیچ مخترعی برای فایروال وجود ندارد. فایروال نتیجه پیشرفت‌های امنیتی شبکه در طی سال‌های زیادی است که بر اساس نیازهای امنیتی هر دوره و توسط جمع کثیری از کارشناسان ارشد از جمله جف موگول، پل ویکسی، برایان رید، ویلیام چزویک، مارکوس رانوم، دیوید پنساک، نیر زوک، برنت چپمن و… بوجود آمده است.

قبل از پیدایش مفهوم فایروال‌، ابتدا روترهای شبکه در اواخر دهه 1980 ظهور کردند. روترهای شبکه در حقیقت اولین تجهیزاتی بودند که برای جداسازی (فیلترکردن) در شبکه مورد استفاده قرار گرفتند. این دستگاه‌ها با تقسیم‌بندی بخش‌های مختلف شبکه‌های محلی (LAN Segments)، از ورود داده‌ها به بخش‌های غیرمجاز جلوگیری می‌کردند. در نهایت ایده اصلی تقسیم‌بندی و جداسازی، باعث ایجاد مفهوم جدید و مستقلی شد که امروزه به عنوان فایروال شناخته می‌شود. فایروال‌ها در طول سال‌ها، در چهار مرحله تکامل یافته‌اند:

فایروال نسل اول (First Generation Firewall): در طول دهه 1990، مفهوم امنیت شبکه با معرفی نسل اول فایروال‌ها دستخوش دگرگونی قابل توجهی شد. فایروال‌های نسل اول در سال 1989 با نام Packet Filtering Firewall یا Stateless و با رویکرد فیلتر‌ کردن بسته‌های داده (Packets) وارد شبکه‌های کامپیوتری شدند. این فایروال‌ها بسته‌های داده را جداگانه بررسی می‌کردند، سپس بر اساس قوانین از پیش تعریف شده، مانند آدرس‌های IP مبدا و مقصد، شماره پورت و پروتکل‌های TCP یا UDP، تصمیم می‌گرفتند تا آن‌ها را عبور بدهند یا مسدود کنند.

مهمترین ایراد فایروال نسل اول این بود که ماهیت بدون حالت (Stateless) داشتند؛ یعنی در فرآیندی مانند عملکرد کارکنان اداره پست که بدون اینکه خود نامه‌ها را باز کنند، نامه‌ها را بر اساس آدرس روی پاکت مرتب می‌کردند، آن‌ها نیز قادر به بررسی محتوای بسته‌های داده برای شناسایی کدهای مخرب (به عنوان مثال، بدافزار) نبودند.

فایروال نسل دوم (Second Generation Firewall): در اوایل دهه 2000، نسل دوم فناوری فایروال‌ها به بازار عرضه شدند. این فایروال‌ها که به نام (Satefull Firewall) شناخته می‌شدند، از یک سیر تکاملی بسیار قابل توجهی نسبت به نسل قبل برخوردار بودند. توانایی آن‌ها در شناسایی و نظارت بر هرگونه اتصال فعال شبکه و بررسی دقیق ترافیک عبوری باعث ارتقاء چشمگیر و یک تغییر پارادایمی[1]در امنیت شبکه گردید.

مبنای طراحی فایروال‌های Satefull بر این اصل استوار بود که: “ممکن است که هرکدام از بسته‌های داده به تنهایی یک موجودیت مستقل نباشند”. یعنی شاید برخی از بسته‌ها، بخشی از یک ارتباط بزرگتر (Conversation) بین کامپیوتر‌ها باشند. این فایروال‌ها نه‌تنها می‌توانستند بسته‌ها را ارزیابی کنند، بلکه رابطه آن‌ها با بسته‌های قبلی در همان جلسه (Session) را نیز در نظر می‌گرفتند. این شبیه به این است که بجای درک تک تک جملات، کل مکالمه در یک گفت‌وگو را متوجه شوید.

فایروال‌های Statefulاز یک جدول حالت استفاده می‌کردند و قادر بودند با بررسی آن، وضعیت اتصالات شبکه – مانند جریان‌های TCP یا ارتباطات – UDP را پیگیری کنند. این جدول تمامی اتصالات جاری را ثبت می‌کرد و می‌توانست تشخیص دهد که آیا یک بسته ورودی بخشی از یک جلسه‌ی ایجاد شده است یا خیر. با این کار، آن‌ها می‌توانستند از تلاش‌ برای دسترسی غیرمجاز، که نسل قبلی فایروال‌ها قادر به تشخیص آن نبودند، جلوگیری کنند. فایروال‌های Stateful یک مکانیسم قوی در برابر انواع مختلف حملات شبکه که از اتصالات مجاز سوءاستفاده می‌کردند، فراهم می‌کردند.

اوایل دهه ۲۰۰۰ میلادی، همزمان با توسعه فایروال‌های Stateful، آغاز ظهور نسل اولیه فایروال‌های کاربردی Application Firewalls (لایه 7) نیز بود. به دلیل افزایش حملات پیچیده وب‌محور، سازندگان برتر فایروال‌ها تقویت امنیت در سطح برنامه‌های کاربردی  را در اولویت خود قرار دادند. نتیجه کار، پیدایش ویژگی‌های اضافی برای تجزیه و تحلیل و فیلتر کردن ترافیک بر اساس داده‌های کاربردی بود که منجر به ایجاد مفهوم جدیدی در امنیت به نام سیستم‌های مدیریت تهدید یکپارچه (UTM: Unified Threat Management) شد. سیستم‌های UTM توانایی‌های سنتی فایروال را با ویژگی‌های آنتی‌ویروس Gateway (دروازه ورودی شبکه)، سیستم تشخیص نفوذ و فیلتر کردن هرزنامه‌ها ترکیب کردند و به یک پلتفرم یکپارچه تبدیل شدند که نه تنها بر اساس وضعیت، بلکه بر اساس محتوا نیز ترافیک را مجاز یا غیرمجاز می‌کرد، بنابراین به طور قابل توجهی اقدامات امنیتی را بهبود بخشیدند.

در اصل، توسعه فایروال‌های Stateful پاسخی مستقیم به محدودیت‌های فیلتر کردن بسته‌ها در فایروال نسل اول بود. به این صورت الزامات امنیتی پیچیده‌تر شد و بازرسی محتوای شبکه در سطحی عمیق‌تر، نیاز مشتریان برای افزایش امنیت را برآورده کرد. علیرغم پیچیدگی فزاینده آنها، فایروال‌های Stateful موفق شدند تعادلی بین امنیت و عملکرد ایجاد کنند، تعادلی که چهارچوب امنیت شبکه را برای سال‌های آینده مشخص کرد.

فایروال نسل سوم (Third Generation Firewall): در سال ۲۰۰۸، شرکت Palo Alto Networks اولین فایروال نسل سوم را به جهان فناوری ارائه کرد. این رویداد آغاز دوره‌ جدید در فناوری امنیت شبکه در اوایل نیمه دوم دهه 2000 بود. اکنون فایروال‌های جدید دیگر تنها به فیلتر کردن پورت‌ها و آدرس‌های IP اکتفا نمی‌کردند، بلکه قادر بودند با بازرسی عمیق‌تر، تصمیمات آگاهانه‌ هوشمندانه‌ای درباره عبور ترافیک از شبکه اتخاذ کنند. تا سال ۲۰۰۸، حملات سایبری به صورت گسترده‌ای از پورت‌های استاندارد وب برای دور زدن فایروال‌های سنتی استفاده می‌کردند. این امر کنترل ترافیک مخرب را دشوار ساخته بود. برای حل این مشکل، فایروال‌های NGFW قابلیت‌های جدیدی مانند: سامانه‌های پیشگیری از نفوذ (IPS) یکپارچه، قابلیت مشاهده کامل لایه‌های شبکه و توانایی اجرای سیاست‌های امنیتی بر اساس کاربردها، کاربران و محتوا را معرفی کردند. آن‌ها به عنوان واسطه بین کلاینت و سرور عمل می‌کردند یعنی درخواست‌ها را ارسال و پاسخ‌ها را فیلتر می‌کردند.

این تجهیزات امنیتی جدید که به فایروال‌های پراکسی (سطح برنامه) نیز معروف شدند، امکان مشاهده کامل همه برنامه‌هایی که از شبکه عبور می‌کنند را فراهم آوردند. با قابلیت کدگشایی داده‌های برنامه‌های کاربردی، بدون توجه به پورت و پروتکل، توانستند خود را از فایروال‌های نسل قبل متمایز کنند. این ویژگی به سازمان‌ها‌ اجازه داد تا سیاست‌های امنیتی جامع و دقیقی ایجاد کنند. این سیاست‌ها نه تنها شبکه‌محور بودند، بلکه ماهیت ترافیک، برنامه‌های مورد استفاده و کاربران پشت آن‌ها را نیز در نظر می‌گرفتند. با توانایی بررسی و درک محتوای ترافیک، فایروال‌های NGFW بُعد جدیدی به سیاست‌های فایروال افزودند، که امکان بلوک کردن محتوای مخرب و اجرای سیاست‌های شرکتی در زمینه انتقال داده را فراهم می‌کرد. این امر به ویژه در دورانی که نشت داده‌ها به طور فزاینده‌ای متداول شده بود، اهمیت داشت.

فایروال نسل بعدی (Next Generation Firewall): فایروال‌های نسل چهارم یا همان فایروال نسل بعدی (NGFW) در سال 2020 با معرفی اولین فایروال نسل بعدی مبتنی بر یادگیری ماشین (ML) توسط شرکت Palo Alto Networks به دنیای امنیت شبکه وارد شد. این نسل از فایروال‌ها که به نام ML-Powered NGFWs شناخته می‌شوند، قابلیت‌های سنتی را با ویژگی‌های جدید و پیشرفته‌ای مانند یادگیری ماشینی، جلوگیری از نفوذ هوشمند (IPS)، فیلتر لایه‌ای برنامه، و تشخیص پیشرفته تهدید ترکیب می‌کنند.

یادگیری ماشین برای ارائه حفاظت پیشگیرانه، بلادرنگ و درون‌خطی در برابر تهدیدات inline zero-day کاربرد دارد و الگوهای ترافیک شبکه را تجزیه و تحلیل کرده و ناهنجاری‌هایی که می‌توانند نشانه‌هایی از انواع جدید حملات سایبری باشند را شناسایی می‌کنند. این مکانیسم دفاعی پویا با تهدیدات در حال تحول سازگار می‌شود، بدون اینکه فقط به امضاهای تهدیدهای از قبل شناخته شده متکی باشد. با قابلیت مشاهده جامع کلاینت‌ها و تشخیص ناهنجاری‌های رفتاری، فایروال‌های NGFW مبتنی بر ML به‌ویژه در تأمین امنیت دستگاه‌های IoT توانمند هستند. آن‌ها با تولید و اجرای سیاست‌های امنیتی بر اساس یادگیری مداوم و هوشمند از ترافیک شبکه، به طور قابل توجهی زمان کشف و خنثی‌سازی تهدیدات جدید را کاهش می‌دهند. این استراتژی امنیتی پیشگیرانه به سازمان‌ها کمک می‌کند تا شبکه‌های خود را در برابر حملات پیچیده‌ای که قبلاً با آن‌ها مواجه نشده‌اند، محافظت کنند.

سخن پایانی:

فایروال‌ها به عنوان اولین خط دفاعی و در گلوگاه ورود داده‌ها به شبکه، در برابر تهدیدات سایبری نقش حیاتی ایفا می‌کنند. این تجهیزات امنیتی با کنترل و نظارت بر ترافیک ورودی و خروجی شبکه، از دسترسی غیرمجاز و حملات مخرب جلوگیری می‌کنند. فایروال‌های مدرن، مانند فایروال‌های نسل بعدی و مبتنی بر یادگیری ماشین، با تحلیل عمیق‌تر ترافیک و شناسایی ناهنجاری‌ها، توانایی مقابله با تهدیدات پیشرفته و ناشناخته را دارا هستند. استفاده از فایروال‌ها به سازمان‌ها کمک می‌کند تا امنیت شبکه خود را بهبود بخشیده و اطلاعات حساس خود را از دسترسی‌های غیرمجاز محافظت کنند، که در دنیای دیجیتال امروز امری ضروری است.

جهت دریافت مشاوره فنی در خصوص فایرول، با کارشناسان بخش فروش شرکت مهندسی و امنیت شبکه دژپاد تماس بگیرید تا شما را در انتخاب راهکار امنیتی متناسب با نیاز سازمان شما، همراهی ‌کنند.

[1] Paradigm Shift به معنای یک جهش اساسی در نگرش یا رویکرد در تحولات بزرگ علم یا فناوری است که باعث می‌شود روش‌های جدید، به‌طور کامل جایگزین روش‌های قبلی شوند.