ما هو الجدار الناري وكيف يعمل؟

الجدار الناري هو نظامٌ يوفِّر حمايةً للشبكة عبر ترشيح البيانات المُرسَلة والمُستقبَلة عبر الشبكة بناءً على قواعد حدّدها المستخدم. عمومًا، الهدف من الجدار الناري هو تقليل أو إزالة وجود الاتصالات الشبكية غير المرغوب فيها والسماح في الوقت نفسه للاتصالات «الشرعية» أن تُنقَل بحريّة؛ تُوفِّر الجدر النارية طبقةً أساسيةً من الحماية التي -عندما تُدمَج مع غيرها- تمنع المهاجمين من الوصول إلى خادومك بطرقٍ خبيثة.

يناقش هذا الدّرس كيف تعمل الجدر النارية، مع التركيز على برمجيات الجدر النارية «ذات الحالة» (stateful)، مثل iptable و FirewallD، لأنها تتعلق بالخواديم السحابية؛ سنبدأ بشرح موجز عن رزم TCP الشبكية والأنواع المختلفة للجدر النارية، ثم سنناقش تنوع المواضيع التي تتعلق بالجدر النارية ذات الحالة؛ في النهاية، سنوفر روابط لمقالاتٍ أخرى ستساعدك في إعداد جدار ناري على خادومك.

رزم TCP الشبكية

قبل نقاش مختلف أنواع الجدر النارية، لنأخذ نظرةً سريعةً على شكل بيانات التراسل الشبكي لبروتوكول التحكم في النقل (Transport Control Protocol اختصارًا TCP).

تنتقل بيانات TCP الشبكية عبر الشبكة في «رزم» (packets)، التي تمثِّل حاويات تتألف من ترويسة الرزمة (packet header) –التي تحتوي على معلومات التحكم مثل عناوين المصدر والوجهة، ومعلومات تسلسل الرزم– والبيانات (التي تعرف أيضًا بالمصطلح «الحمولة» [payload])؛ وبينما تساعد بيانات التحكم في كل رزمة على التأكد من أن البيانات المرتبطة معها ستصل وصولًا صحيحًا، لكن العناصر التي تحتويها تُوفِّر للجدر النارية طرقًا مختلفة لمطابقة الرزم الشبكية على قواعد الجدار الناري.

من المهم الملاحظة أنه من الضروري لاستقبال صحيح لرزم TCP قادمة أن يُرسِل المُستقبِل رزمًا تحتوي على إشعار بالاستلام إلى المُرسِل؛ يمكن أن يستخدم دمج معلومات التحكم في الرزم المُستقبَلة والمُرسَلة لتحديد حالة الاتصال (مثلًا، جديد [new]، مُنشَأ [established]، متعلق [related]) بين المُرسِل والمُستقبِل.

أنواع الجدر النارية

لنناقش بسرعة الأنواع الثلاثة الأساسية للجدر النارية للشبكة: ترشيح الرزم (packet filtering) أو عديمة الحالة [stateless])، ذات الحالة (stateful)، وطبقة التطبيقات (application layer).

ترشيح الرزم، أو الجدر عديمة الحالة، تعمل عبر تفصّح كل الرزم الشبكية على حدة؛ وبالتالي، ستكون غير مدركة لحالة الاتصال ويمكنها فقط أن تسمح أو تمنع مرور الرزم بناءً على ترويسات كل رزمة بشكل منفرد.
الجدر ذات الحالة قادرة على تحديد حالة الاتصال للرزم، مما يجعل تلك الجدر أكثر مرونةً من الجدر عديمة الحالة. إنها تعمل عبر جمع الرزم الشبكية المترابطة إلى أن تستطيع تحديد حالة الاتصال قبل أن تطبَّق أيّة قواعد للجدار الناري على بيانات التراسل الشبكي.
جدر التطبيقات (Application firewalls) تذهب خطوةً إضافيةً إلى الأمام عبر تحليل البيانات التي قد أُرسِلَت، مما يسمح بمطابقة بيانات التراسل الشبكي على قواعد الجدار الناري التي تكون مخصصة لخدمات أو تطبيقات معينة. تسمى هذه الجدر أيضًا باسم «الجدر النارية الوسيطة» (proxy-based firewalls).

بالإضافة إلى برمجية الجدار الناري، المتوفرة في جميع أنظمة التشغيل الحديثة، يمكن توفير وظيفة الجدار الناري عبر أجهزة عتادية، مثل الموجهات (routers) أو أجهزة جدر نارية خاصة. مرةً أخرى، سنركِّز في نقاشنا على الجدر النارية ذات الحالة التي تعمل على الخواديم التي عليها حمايتها.

قواعد الجدار الناري

كما ذُكِر في الأعلى، البيانات الشبكية التي تعبر جدارًا ناريًا ستُطابَق على قواعدٍ لتحديد إذا كان يُسمَح لها بالمرور أم لا؛ طريقة سهلة لشرح كيف تبدو قواعد الجدار الناري هي عرض بعض الأمثلة، لنفعل ذلك الآن.

لنفترض أن لديك خادومًا بهذه القائمة من قواعد الجدار الناري التي تنطبق على البيانات القادمة:

السماح للبيانات الشبكية القادمة من اتصالات جديدة أو مُنشَأة مسبقًا إلى البطاقة الشبكية العامة على المنفذين 80 و 443 (بيانات HTTP و HTTPS للويب).
تجاهل البيانات القادمة من عناوين IP للموظفين غير التقنيين في مكتبك إلى المنفذ 22 (خدمة SSH).
السماح للبيانات الشبكية القادمة من اتصالات جديدة أو مُنشَأة مسبقًا من مجال عناوين IP لمكتبك إلى البطاقة الشبكية الخاصة على المنفذ 22 (خدمة SSH).

الحظ أنَّ أول كلمة في كل مثال من الأمثلة الثلاثة السابقة هي إما كلمة «السماح» (accept) أو «رفض» (reject) أو «تجاهل» (drop). هذا يُحدِّد ما سيفعله الجدار الناري في حال طابقت البيانات الشبكية تلك القاعدة. «السماح» تعني أنه يمكن للبيانات الشبكية المرور، و«الرفض» تعني منع مرور البيانات الشبكية ولكن إرسال خطأ «unreachable»، بينما «التجاهل» تعني منع مرور البيانات الشبكية وعدم إرسال رد؛ يحتوي ما تبقى من كل قاعدة على الشرط الذي يجب أن تُطابَق عليه كل رزمة شبكية.

وكما يبدو، فإن البيانات الشبكية ستُطابَق على قائمة بقواعد الجدار الناري بتسلسل (chain) من أول قاعدة إلى آخر قاعدة. وخصوصًا عندما تُطابَق قاعدة، فسينفَّذ الحدث المُطابِق لها على البيانات الشبكية؛ في مثالنا السابق، إذا حاول محاسب في المكتب إنشاء اتصال SSH إلى الخادوم، فسيُرفَض اتصاله بناءً على القاعدة رقم 2، حتى قبل التحقق من القاعدة رقم 3؛ لكن مديرًا للنظام سيتمكَّن من إنشاء الاتصال لأنه سيُطابِق القاعدة رقم 3 فقط.

السياسة الافتراضية (Default Policy)

من الطبيعي لسلسلة من قواعد الجدار الناري ألا تغطي بدقة كل حالة ممكنة؛ فلهذا السبب، يجب تحديد سياسة افتراضية لسلاسل قواعد الجدار الناري، التي تحتوي على ما سيُفعَل بالبيانات الشبكية فقط (قبول، أو رفض، أو تجاهل).

افترض أننا ضبطنا السياسة الافتراضية للمثال السابق إلى «تجاهل»؛ فإذا حاول حاسوب خارج مكتبك إنشاء اتصال SSH إلى خادومك، فسيتم تجاهل البيانات الشبكية التي أرسلها لأنها لا تطابق أيّ من القواعد السابقة.

أما لو ضُبِطَت السياسة الافتراضية إلى «السماح»، فإن أي شخص –ما عدا موظفي المكتب غير التقنيين– سيتمكن من إنشاء اتصال لأي خدمة مفتوحة على خادومك؛ هذا مثالٌ عن أن جدارًا ناريًا مضبوطٌ ضبطًا سيئًا سيمنع جزءًا من الموظفين فقط.

البيانات الشبكية الداخلة والخارجة

لمّا كانت تُفصَل البيانات الشبكية –من وجهة نظر الخادوم– إلى بيانات داخلة أو خارجة، فإن الجدار الناري يبقي مجموعةً منفصلةً من القواعد لكل حالة؛ البيانات التي أصلها من مكانٍ آخر –أي البيانات الداخلة– تُعامَل معاملةً مختلفةً عن البيانات الخارجة من الخادوم؛ من الطبيعي أن يسمح الخادوم بأغلبية البيانات الخارجة لأن الخادوم عادةً «يثق بنفسه». ومع ذلك، يمكن استخدام مجموعة قواعد للبيانات الخارجة لمنع الاتصالات غير المرغوبة في حال أُخترِق الخادوم من مهاجم أو عبر ملف تنفيذي خبيث.

لكي نعظِّم الاستفادة الأمنية من الجدار الناري، فيجب عليك تحديد جميع الطرق التي تريد للأنظمة الأخرى أن تتعامل مع خادومك فيها؛ وذلك بإنشاء قواعد تسمع لتلك الحالات بدقة، ثم تتجاهل بقية البيانات الشبكية. أبقِ في بالك أنَّ قواعد البيانات الخارجة يجب أن تكون صحيحة للسماح للخادوم بإرسال إشعارات استلام لأي اتصالات داخلة مسموحٌ لها؛ تذكر أيضًا أنه ولما كان على الخادوم أن يبدأ اتصالات شبكية خاصة به لمختلف الأسباب (مثل تنزيل التحديثات، أو الاتصال إلى قاعدة بيانات)، فمن الضروري تضمين تلك الحالات في مجموعة القواعد للبيانات الخارجة.

كتابة قواعد البيانات الخارجة

افترض أن مثالنا عن الجدار الناري مضبوط لتجاهل البيانات الشبكية الخارجة افتراضيًا، هذا يعني أنَّ قواعد السماح للبيانات الداخلة ستكون عديمة الفائدة دون قواعد البيانات الشبكية الخارجة المُكمِّلة لها.

لملائمة المثال عن قواعد البيانات الداخلة في الجدار الناري (القاعدتين 1 و 3)، من قسم «قواعد الجدار الناري» السابق، وللسماح بالاتصالات الملائمة بناءً على هذه العناوين والمنافذ؛ فعلينا استخدام هذه القواعد للاتصالات الخارجة:

السماح بالبيانات الشبكية الخارجة المُنشَأة على البطاقة الشبكية العامة على المنفذ 80 و 443 (HTTP و HTTPS).
السماح بالبيانات الشبكية الخارجة المُنشَأة على البطاقة الشبكية الخاصة على المنفذ 22 (SSH).

الحظ أننا لم نحتج إلى كتابة قاعدة محددة للبيانات القادمة التي أُهمِلَت (القاعدة رقم 2) لأن الخادوم لا يحتاج إلى إنشاء أو إرسال إشعار إلى ذاك الاتصال.

برمجيات وأدوات الجدار الناري

بعد أن تعلّمنا كيف تعمل الجدر النارية، فلنلقي نظرة على حزم برمجية شائعة تساعدنا على ضبط جدار ناري فعّال؛ وعلى الرغم من أنَّ هنالك العديد من الحزم المتعلقة بالجدر النارية، إلا أنَّ هذه هي أكثرها فعاليةً وشيوعًا.

Iptables

إن Iptables هو الجدار الناري القياسي الموجود في أغلبية توزيعات لينكس افتراضيًا (بديل عصري له يسمى nftables بدأ باستبداله)؛ هو في الواقع واجهة أمامية (front-end) لنظام netfilter الخاص بالنواة الذي يمكنه تعديل الاتصالات الشبكية في لينُكس؛ حيث يعمل بمطابقة كل رزمة شبكية تمرّ عبر بطاقة شبكية على مجموعة من القواعد لتحديد ما الذي يجب فعله.

لتعلم المزيد من المعلومات حول استخدام iptables كجدار ناري، رجاءً راجع هذه الروابط:

UFW

إن UFW، الذي يرمز إلى «Uncomplicated Firwall» (الجدار الناري غير المعقّد)، هو واجهة إلى iptables مجهزٌ لتبسيط عملية ضبط جدار ناري.

FirewallD

FirewallD هو حلّ كامل لضبط الجدار الناري متوفرٌ افتراضيًا على خواديم CentOS 7؛ يجدر بالذكر أن FirewallD يستخدم iptables لضبط netfilter.

Fail2ban

إن Fail2ban هو برمجية لمنع التطفل يمكنها ضبط جدارك الناري تلقائيًا لحجب محاولات تسجيل الدخول باستخدام «القوة القاسية» (brute force) وهجمات الحرمان من الخدمة المُوزَّعة (DDoS).

للمزيد من المعلومات حول Fail2ban، راجع هذه الروابط: