CN1180871A - 从外部通过防火墙访问计算机资源 - Google Patents

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Abstract

在防火墙两边运行的“隧道”机构,用于当防火墙外“受托”个人或客体或应用程序提出请求时,建立“从外向里”的连接。目的是把建立“隧道”连接所需的资源减到最少,同时也把允许这种连接所带来的风险减到最小。这机构包括特殊的在防火墙内外的接口服务器上运行的隧道应用程序,和特殊的由内部隧道应用程序创建和维持的“受托插口”表。受托插口表的入口限定了防火墙内的客体,包括:特殊内部端口;在每个端口使用的通信协议和与每个端口相联系的主客体。

Description

从外部通过防火墙访问计算机资源
本发明涉及响应各个客体的请求，向安全防火墙外的客体提供访问计算机系统或网络资源的方法。
防火墙是把计算机系统或网络资源与系统或网络外的客体隔离开的安全系统(硬件和/或软件)。被隔离的资源以处在防火墙内为特征，而外部设备则认为在防火墙以外。典型的情况是，防火墙用作一堵包围计算机及相关的外围设备的专用局域网(LAN)的安全围墙。
通常，防火墙允许内部客体请求和接受对外部客体的连接(例如内部客体申请访问外部网间节点等)，但防止外部客体发起类似的连接。
有这样的例子，即希望允许防火墙外的客体在处于这样的限制下能访问内部资源，这限制使得防火墙的安全功能完全不会丧失。例如，会希望允许拥有防火墙内资源的公司的职员，通过公共网络(例如电话网络或所述网和网间的访问点等)从远离雇主的业务场所的家里(或从遥远的出差或休假所在地)进行“远距离通信”。为此目的，会希望允许这样的“被信任”的个别人能够从防火墙外启动访问防火墙内的资源(例如雇主的专用数据库等)。
就我们所知，在过去已经提供了这种响应外部启动或请求的访问，办法是向防火墙的内部和外部提供复制服务和数据库存储器，或者采用其它会相当大地增加防火墙本身维护费用的办法。例如，要联系到大量和经常更新存储于防火墙内的数据库来考虑这样的外部复制或其它过程的费用。本发明寻求提供所希望的外部访问，而无需对防火墙内的客体或资源的不必要的外部复制。
根据本发明，给防火墙内外提供一种方法，用于响应防火墙外客体启动的某种请求，协同产生隧道效应，这种效应导致防火墙外部客体与内部资源之间构成连接。如此建立的连接有独特的特性，即它们被彻底有效地建立，正如它们由防火墙内客体向防火墙外目的地发出请求那样。
由这种“隧道”方法提供的“请求类型”是委托给目前称为“受托插口”的请求。受托插口是受托插口表的一些入口，所述表仅在防火墙内建立和保存。此表的每个入口包括“受托”口的地址、与此地址预先发生联系的协议(例如诸如TCP/IP、NNTP等远距离通信协议)和防火墙内主客体的身份(例如主计算机或主应用程序)。这样，显然，个人和/或防火墙外的客体为了启动这种请求则必须把代表当前有效的受托插口入口的信息委托给这个人。
受托插口表由在内部接口服务器(在得到适当批准的、有权访问这服务器的个人的控制下)中运行的“隧道应用程序”来创立和维持，此服务器连接在隧道应用程序与防火墙内所有其它“可访问”的客体/资源(包括在内部接口服务器中运行的其它应用程序)之间。内部接口服务器也建立起到外部接口服务器的“控制连接”，外部接口服务器连接在防火墙和防火墙外的所有客体之间。控制连接只对在内部接口服务器运行的隧道应用程序和对应的在外部接口服务器运行的隧道应用程序来说是可访问的，即它对任何在这些接口服务器运行的其它应用程序不是直接可访问的，而对不留驻(residing)在这些服务器的内部和外部客体来说是完全不可访问的。
受托插口表的复制件(copy)在例如表被建立和/或被改变或在一天的特定时间被从内部接口服务器传送到外部接口服务器。
在当前没有穿过防火墙发生连接的外部客体发出一个达到外部接口服务器的请求时，在所述服务器上的隧道应用程序决定所述请求是否指向当前有效的受托插口入口。如果不是，则请求不被理睬。如果请求指向受托插口，则请求被允许通过控制连接而到达内部接口服务器上的隧道应用程序。同时，就在外部接口服务器产生与此请求相关联的过程(或任务)，并且在过程/任务与提出请求的客体之间建立起外部连接。
在接收到请求时，也会要求内部隧道应用程序去证实请求是否到当前有效受托插口，并且如果不是，就不允许所述请求。如果请求是到当前有效的受托插口，则内部隧道应用程序就产生(或引起)与请求相关的内部过程。然后，内部隧道应用程序：(a)在内部资源与内部接口服务器之间产生连接，所述内部资源与端口以及所“请求”的受托插口入口主机身份相关联；和(b)通过控制连接来和外部隧道应用程序及控制防火墙本身的计算机进行通信，就在内部接口服务器和外部接口服务器上产生/引起的任务之间穿过防火墙产生连接。由内外隧道应用程序产生/引起的连接是与控制连接分隔开的，并且此连接对在发出请求的外部客体与请求所指向的内部客体之间双向传送数据(通常以受托插口协议定义的打包格式)来说是有用的。
通过考虑下面的详细描述和权利要求，将更充分地理解本发明的这些和别的特征、优点、目的和好处。
图1是能应用本发明的典型防火墙环境图。
图2是说明创建和处理上述受托插口表的流程图。
图3说明本发明的防火墙隧道过程的流程图。
图4说明上述的受托插口表的推荐形式。
图5是解释根据本发明的防火墙内外隧道应用程序运行的细节的流程图。
图1说明应用本发明的典型防火墙环境。防火墙计算机1根据最近经常谈到的程序维持防火墙的安全功能。该计算机的这些功能除了那些包括从防火墙内的客体向防火墙外扩展连接的功能之外，对本发明是透明(和基本上是无关)的。接口服务器2和3(分别标着服务器A和B)分别工作在防火墙计算机1所创建的防火墙内外。服务器A连接在防火墙和防火墙内的客体(软件应用程序、硬件实体等)之间，后者还包括在服务器A本身内的客体。服务器B连接在防火墙和防火墙外的客体之间，后者还包括在服务器B本身内的客体。
在典型的防火墙应用环境下，服务器A通过以4表示的连接线连接到防火墙内的网络(例如专用局域网)，而服务器B通过以5表示的连接线连接到防火墙外的网络(例Internet)。
在把本发明应用到这种环境配置时，服务器A和B配备有“隧道”应用软件和存储着“受托插口”表的复制件。这些实体--隧道应用软件和受托插口表--被认为是本发明所独有的，并在此加以描述。
图2和图3描述在实现本发明时在服务器A和B上进行的“隧道”过程。
如图2的10所示，在服务器A处创建和在服务器A(或随时可访问此服务器的存储器)存储受托插口表(将在下面参考图4来描述)。如11所示，服务器A建立一特殊的“控制连接”穿过防火墙(计算机)到达服务器B，并把受托插口表的复制件通过控制连接送到服务器B。也看作本发明的一部分的控制连接被上述的隧道应用软件用来进行有效的相互通信，并且借此在响应从外部客体接收到的请求时，在防火墙内外的客体之间形成其它的连接(此后称作“数据连接”)。
这些数据连接延伸穿过防火墙的区段在它形成的过程中完全与所用的控制连接分开，并且总是在防火墙内运行的程序控制下形成。对于提出对内部客体形成数据连接的请求，这个请求必须指向受托插口表的一个入口，而且本身是有效的。发现不是有效的外部请求将不被理睬，从而防火墙和它的内部资源对持有无效请求信息的外部请求者来说是完全看不见的和不可访问的。相反，应该很清楚，有效请求只有在具有关于受托插口表当前有效入口的特许知识的人(例如内部资源所有者的远距离通信职员等)的指导下发出。
图3描述服务器B在接收和存储了A所发出的受托插口表的复制件之后，在服务器A和B实现的隧道功能。
如20所示，(隧道应用程序在)服务器B等待接收有效要求隧道运行的外部请求；即在请求指向的内部“主”客体与发出请求的外部客体之间建立数据连接。一旦接收到请求(图3的21)，(隧道应用程序在)B查对以证实这请求是有效请求(图3的22的决定)。关于上述功能，应该很清楚，服务器B只接收指向这服务器的请求，并且，在服务器B的隧道应用程序只接收看来好象指向防火墙内部端口的请求，并且只有当它们指向上述的受托插口表的当前有效入口，才认定它们为有效。
如果请求无效就不予理睬，并且服务器B(在B的隧道应用程序)恢复到等待请求。可是，如果请求有效，服务器B(在B的隧道应用程序)就建立一个过程或任务“B.1”，用于处理对请求客体的数据传送的外部元件(图3的23)。任务B.1在它本身和请求客体之间建立起数据连接(也是图3的23)，并通过控制连接，与任务B.1的身份(identity)一起(图3的24)把请求送到服务器A(在A的隧道应用程序)。
一旦接收到有效请求，服务器A(在A的隧道应用程序)就建立一个过程或任务A.1，用于处理在外部请求客体与请求指定的主客体之间的数据传输中的内部方面的问题(图3的25；后一客体是受托插口命名的组成部分，解释如下)。任务A.1建立从主客体到防火墙计算机的数据连接区段(也见图3的25)，并且指令防火墙计算机形成到B.1的连接(也见图3的25)；这样就完成了内部主客体与外部请求客体之间的数据连接。应当理解，这数据连接可能要求在服务器A和B以及防火墙计算机上设置缓冲器，其容量取决于数据传输协议(在下面进一步讨论)和协议所要求的(信息包)传送速度。
图4说明受托插口表的形式。在30处表示了两个特殊入口的例子，并且在31处用从第二个入口向下的虚线来表示附加的入口。每个端口包括端口号码、限定传输协议(通常为成组信息包传送协议)的信息和辨认主客体的信息。端口号码是指定给主客体的防火墙内的地址。作为协议的一个例子，在表中的前两个入口列为NNTP(NetworkNew Transport Protocol)和HTTP(HyperText Transport Protocol)。
图5更详细地表示在服务器A和B处隧道应用程序进行的操作。那些与图2和3所示的操作相同的操作用相同的标号来辨认。那些与图2和3所示的操作部分相同、部分不同的操作，用跟有字母(a，b，等)的相同号码来辨认。其它操作用与过去所用的不同的标号来辨认。
服务器A的操作10a，即图2的操作10和12的合成操作是建立和更新(扩展、改变等)受托插口表和把后者复制给服务器B。在服务器A的操作11a是在服务器A和B(在A和B的隧道应用程序)之间建立或(如下面解释那样)再建立控制连接。当连接被无意打断时，就需要再建立控制连接，探测和响应这种意外事件的操作示于图5的46-48(将在下面进一步讨论它们)。
在接收到受托插口表的复制件之后，服务器B(在B的隧道应用程序)等候外部请求(图5的20)。当接收到有效的外部隧道请求，并且为此而建立相关的数据处理任务(例如图3的B.1)(图5的21-22a，24a)时，服务器B向服务器A送出该请求(图5的23a)，与此请求一起送出的还有表明开始起动的控制信号和辨别在B处建立的任务(例如B.1)的身份的信息。然后，服务器B等待来自服务器A的接收到请求的确认(图5的23c)，并且一旦接收到，则服务器B就建立从新创建的任务到提出请求的客体之间的数据连接区段(图5的24b；例如从图3的B.1到C)。然后，服务器B等待从防火墙到在B刚创建的任务的数据连接区段(图5的24c)的数据连接的建立，实现这一点意味着建立了主客体(在请求中所认定的)和服务器B之间的相关数据连接区段。直到防火墙与B处的任务之间建成数据连接区段之后，服务器B处的隧道过程才算完成(图5的40)，从而结束把服务器B包括进连接的过程和结束了相关的请求(图5的41)。
回过头来考虑在服务器A处的隧道作用，在建立或重建控制连接之后，服务器A等候(请求发送)从B来的信号(图5的46)。如果没收到信号(图5的47)，但是自从等候开始之后，还没有超时预定的暂停时间间隔(图5的48)，则服务器A仅仅继续等待这信号。可是，如果超过预定的暂停时间间隔(在图5的48处决定“是”)，则假定控制连接已被(无意地)断开，并重建这连接(重复11a)。
如果从服务器B接收到请求，服务器A可以任选地进行它自己的证实操作(图5的49)，来证实请求是否指向当前有效的受托插口。如果使用了这一选项，并且发现请求是无效的，就会给服务器B回复一个错误信号，而不是在23b所等待的确认。如果不采用这选项，或者如果采用这选项而又发现请求是有效的，服务器A进行到建立它的内部任务例如A.1这一步，并且如过去所描述的那样，此内部任务(latter)形成从主客体到防火墙的数据连接区段，并指导防火墙计算机去把数据连接延伸到B.1(图5的50)。这就结束了当前请求中把服务器A包括进去的操作，允许它不再涉及其它请求(图5的51)。
上述隧道应用程序可作为“计算机可读”程序产品来递送；例如在存储介质或通过通信网络。应该很清楚，这种产品可以作为单个完整的实体提供给用户(例如一种安装在内服务器A，并整体地或部分地传送到外服务器B的实体)，或者分开成可安装在内部和外部服务器的两个实体。还应该理解到，防火墙计算机在创建穿过防火墙的数据连接中是必要的参与者。

Claims (12)

1.用于含有防火墙的数通信网络的隧道装置，所述防火墙确定了内部和外部区域，并形成安全壁垒来防止在所述外部区域的客体直接发起对所述内部区域客体的访问，而允许在所述内部的客体直接发起和实现对所述外部区域客体的访问；所述隧道装置使在所述外部区域的客体能以一种要求形成连接的方式实现对预先确定的在内部区域的受托客体的访问，这种访问是在所述内部区域运行的程序的独特控制下实现的，其特征在于所述隧道装置包括：
在所述外部区域的外部接口计算机，所述外部接口计算机连接在所述防火墙和在所述外部区域的客体之间；
在所述内部区域的内部接口计算机，所述内部接口计算机连接在所述防火墙和在所述内部区域的客体之间；
在所述内部和外部接口计算机均有的装置，用于确认所述预先确定的受托客体的身份；
在所述外部接口计算机内的装置，它对发自所述外部区域的客体的请求作出响应，用来协助所述确认装置确定所述请求是否指向所述受托客体中的一个，如果是，则把请求发送到所述内部接口计算机；和
在所述内部和外部接口计算机均有的装置，它对发自在所述指向所述受托客体中的所述一个的请求作出响应，以便在所述受托客体中的所述一个与发出有关请求的外部客体之间形成数据通信连接；其中，处在所述内部区域和延伸通过所述防火墙的所述数据通信连接的区段是在所述内部接口计算机的独特控制下形成的，而从所述外部接口计算机延伸到发出请求的客体的所述数据通信连接的区段是在所述外部接口计算机的控制下形成的。
2.根据权利要求1的隧道装置，其特征在于：
所述用于确认所述受托客体身份的装置包括：在所述内部接口计算机内用于创建和保存将所述受托客体编目的表的装置；把所述编目的表的复制件穿过所述防火墙发送给所述外部接口计算机的装置；和在所述外部接口计算机中用于存储和查阅所述复制的编目表的装置。
3.根据权利要求1的隧道装置，其特征在于：
所述内部接口计算机包括用于建立和维持到所述外部接口计算机的专用控制连接的装置；所述专用控制连接用于把所述请求从所述外部接口计算机传送到所述内部接口计算机。
4.根据权利要求2的隧道装置，其特征在于：
在所述受托客体表的每个入口包括：用于辨别在所述内部区域的客体身份的信息第一项；用于辨别分配给各客体数据通信口端的信息的第二项和用于辨别通过所述端口发送数据所用的数据通信协议的信息第三项。
5.根据权利要求1的隧道装置，其特征在于：用于确认所述受托客体身份的所述装置和用于形成数据通信连接的所述装置包括：
在所述内部和外部接口计算机两者中运行的隧道应用程序；所述程序包括作为其构成部分的所述确认方法(means)和所述形成方法；而其中
把所述请求发送到所述内部接口计算机的所述方法包括所述隧道应用程序的第三组成部分。
6.根据权利要求1的隧道装置，其特征在于：
所述内部和外部区域分别包含内部和外部数据通信网络，并且，所述内部和外部接口计算机是分别连接在所述防火墙与所述内部和外部网络的节点之间的服务器。
7.用于使防火墙外的数据处理客体能与所述防火墙内的数据处理客体建立起数据通信连接的计算机可读隧道软件，其特征在于所述软件包括：
打算分别在所述防火墙内部和外部的计算机运行的内部和外部程序段，所述计算机连接在所述防火墙和分别处在所述防火墙内部和外部的所述客体之间；
所述内部程序段包括：操作所述内部计算机以创建和维持内部受托客体表的方法(means)；和操作所述内部计算机以便与防火墙一起给所述外部程序段提供所述表的复制件的方法。
8.根据权利要求7的隧道软件，其特征在于：
所述内部程序段包括：操作所述计算机和所述防火墙以建立所述内部和外部计算机之间的专用控制连接的方法；和
所述外部程序段包括：操作所述外部计算机以从所述防火墙外客体接收请求，证实这请求是送往所述表的所述复制件所指明的内部受托客体，并且把所述请求穿过防火墙送往所述内部计算机和内部程序段。
9.根据权利要求7的隧道软件，其特征在于在所述受托客体表的每个入口包括用于辨别在所述防火墙内的特定客体身份的信息的第一项、用于辨别分派给所述特定客体的所述内部计算机的端口的信息的第二项和用于辨别与所述特定的客体和端口进行数据通信所要求的数据通信协议的信息的第三项。
10.根据权利要求9的隧道软件，其特征在于每个所述程序段包括：分别操纵所述内部和外部计算机，当所述特定的客体对应于所述受托客体表的所述入口时，在所述请求所指定的客体与所述外部计算机之间建立数据连接区段的方法，其中所述请求发自所述防火墙外客体；分别在所述内部和外部计算机内建立任务以进行这样一种数据通信的方法，这种通信是在发出所述请求的所述外部客体与所述请求所指定的所述特定客体之间进行的数据通信；而其中，从所述特定客体延伸穿过防火墙到达所述外部计算机的所述数据连接区段是在所述内部计算机所建立的任务的独特控制下构成的。
11.一种使在计算机系统安全防火墙外的客体能实现对所述防火墙内所选的客体的数据连接的方法，其特征在于所述方法包括：
创建和维持在所述防火墙内所选的客体的表，所述表的每个入口包括：辨认所选客体的信息项；辨认指定给所述客体的数据通信端口和指定给各端口的数据通信协议的信息项；
给所述防火墙外部提供所述表的复制件；
向外部客体提供对构成所述表入口的各信息项的特殊的安全许可访问；
使各个所述外部客体提出对客体、端口和协议实体的访问请求，上述客体、端口和协议实体由向所述外部客体提供的各信息项限定；和
使所述防火墙外部和内部的计算机系统在每个请求所指定的特定内部客体与发出这请求的外部客体之间建立数据传送连接；其中处在所述防火墙内和延伸穿过防火墙的所述数据传输连接区段在所述防火墙内的所述计算机系统的独特的控制下构成。
12.在权利要求11中定义的方法，其特征在于包括：
在所述内部和外部计算机之间建立专用控制连接；和
所述控制连接专门用来传送从所述外部计算机到所述内部计算机的请求，所述请求包含对应于所述表入口的信息项；并且所述控制连接用来在需要时维持所述计算机之间的通信，穿过所述防火墙建立所述数据连接。
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