防火墙于民航西北气象中心局域网的深度应用剖析

摘要 ：随着民航业的快速发展，气象信息在航空安全保障中起着至关重要的作用。民航气象局域网承载着大量关键气象数据的传输与处理，其网络安全面临诸多挑战。本文深入探讨防火墙技术在民航西北气象中心局域网中的应用，分析气象局域网的安全需求与架构，详细阐述防火墙的具体配置，旨在提升民航气象局域网的安全性与稳定性，为航空安全运行提供有力支撑。

关键字：防火墙，访问控制列表，气象局域网

一、引言

民航气象信息的准确性、及时性和完整性直接关系到航班的正常运行与飞行安全。民航气象局域网作为气象数据采集、传输、存储和处理的关键平台，连接着众多气象观测设备、数据处理中心以及航空公司等用户端。然而，在当前复杂的网络环境下，气象局域网面临着来自外部网络攻击、恶意软件入侵以及内部非法访问等多种安全威胁。防火墙（Firewall）是一种网络虚拟防护技术，通过各类安全软件和硬件设备，帮助计算机网络与其内、外网之间构建一道相对隔绝的保护屏障[1]，能够有效地对进出网络的数据进行过滤和控制，阻止未经授权的访问和恶意流量，保障民航气象局域网的安全稳定运行。研究防火墙在民航气象局域网中的应用，对于提升民航气象服务的可靠性和航空安全水平具有重要的现实意义。

二、防火墙主要技术

1、包过滤技术

包过滤防火墙工作在网络层，依据预先设定的规则对数据包的源 IP 地址、目的 IP 地址、端口号等头部信息进行检查[2]。若数据包符合规则，则允许通过；否则，予以丢弃。这种技术的优点是处理速度快，对网络性能影响较小，能够在一定程度上阻止外部非法 IP 地址的访问

2、状态检测技术

状态检测是在包过滤的基础上，增加了对连接状态的跟踪。它不仅检查数据包的头部信息，还会记录和分析网络连接的状态信息，如连接的建立、维持和终止等。当一个新的数据包到达时，防火墙会根据已建立的连接状态来判断该数据包是否合法。例如，对于一个 TCP 连接，防火墙会检查 SYN、ACK 等标志位的顺序是否符合正常的连接建立过程。这种技术能够有效防范基于连接劫持和端口扫描等攻击手段，大大提高了网络安全性。

3、应用代理技术

应用代理防火墙工作在应用层，它充当内部网络与外部网络之间的代理服务器。当内部用户请求访问外部资源时，先将请求发送到代理服务器，代理服务器根据预先设定的安全策略对请求进行检查和处理，然后以自己的身份向外部服务器发送请求，并将响应返回给内部用户。应用代理防火墙能够对应用层协议进行深度解析，如 HTTP、SMTP 等，有效阻止针对特定应用程序的攻击，如 SQL 注入、跨站脚本攻击等。但由于需要对应用层数据进行处理，其性能开销较大，对服务器的硬件资源要求较高。

三、气象局域网网络安全需求

1、数据保密性

民航气象数据包含大量敏感信息，如机场实时气象观测数据、气象预报信息等，这些数据若被泄露，可能会被不法分子利用，对航空安全造成潜在威胁。因此，必须确保数据在传输和存储过程中的保密性，防止数据被非法窃取。

2、数据完整性

气象数据的准确性对于航班决策至关重要。任何数据的篡改或损坏都可能导致错误的气象信息传递给航空公司和飞行员，从而引发严重后果。所以，需要保证气象数据在采集、传输和处理过程中的完整性，可通过数字签名、校验和等技术手段对数据进行完整性验证，一旦发现数据被篡改，及时采取措施进行恢复和纠正。

3、网络访问控制

气象局域网内不同区域的设备和用户具有不同的访问权限。例如，气象观测设备只能向数据采集服务器上传数据，而航空公司用户只能访问经过授权的气象数据查询接口，不能随意修改数据。因此，需要建立严格的网络访问控制机制，根据用户身份、设备类型和访问目的等因素，对网络访问进行精细管理，防止非法访问和越权操作。

4、抵御外部攻击

互联网上存在大量潜在的攻击者，他们可能试图通过网络攻击手段入侵气象局域网，获取敏感数据或破坏网络正常运行。气象局域网需要具备抵御各种外部攻击的能力，如 DDOS 攻击、端口扫描、恶意软件传播等。通过部署防火墙、入侵检测系统等安全设备，实时监测网络流量，及时发现并阻止攻击行为。

四、气象局域网网络架构

民航气象局域网通常采用分层架构设计，如图1，主要包括以下几个层次：

1、气象广域网

民航气象广域网是用于全国气象情报交换的网络，安全等级最高，采用专线方式获取和汇交民航气象资料产品，和气象局域网采用防火墙进行安全隔离。

2、气象局域网

气象局域网是西北气象中心用于管制、气象用户服务的网络区域。包含卫星云图系统、数值预报系统、智能预报服务系统等业务系统。

3、气象DMZ （Demilitarized Zone）区

气象DMZ区域是西北气象中心用于互联网服务的隔离区，具有气象互联网服务系统、气象自动观测联网系统等多个互联网用户服务系统。DMZ区和气象局域网之间采用网闸进行单向隔离，防火墙进行安全策略隔离，以此保障气象局域网系统的安全运行。

五、防火墙具体应用配置

在气象局域网与外部网络（如互联网、气象广域网）的边界处部署防火墙，如下图2和图3。配置防火墙的inside、outside、dmz接口，并配置相应的访问控制策略和路由策略。

linterface GigabitEthernet0/0

lnameif inside

lsecurity-level 100

lip address 172.25.3.1 255.255.255.240

//配置G0/0接口为inside口，安全级别为100

interface GigabitEthernet0/1

lnameif outside

lsecurity-level 0

lip address 10.36.50.1 255.255.255.0

//G0/1接口为outside口，安全级别为0

lnat （inside） 1 0.0.0.0 0.0.0.0 //内部所有地址都进行NAT地址转换

lglobal （outside） 1 interface //将outside的接口地址作为访问外部网络的地址

lstatic （inside，outside） 10.36.50.2 172.25.2.1 netmask 255.255.255.255 //将172.25.2.1映射成10.36.50.2

lroute outside 10.36.0.0 255.255.0.0 10.36.50.254 1 //添加路由规则

laccess-list acl_out extended permit tcp host 10.36.28.14 host 10.36.50.2 //允许源 IP 为10.36.28.14的主机通过 TCP 协议访问目的 IP 为10.36.50.2的主机

laccess-group acl_out in interface outside //将名为acl_out的访问控制列表应用到outside接口的入方向。

linterface GigabitEthernet0/3

lnameif dmz

lsecurity-level 30

lip address 172.25.4.1 255.255.255.0

//G0/3接口为dmz口，安全级别为30

lglobal （dmz） 1 interface //将DMZ接口的地址作为访问外部网络的地址

lnat （inside） 1 0.0.0.0 0.0.0.0 //内部网络的所有设备在访问外部网络或 DMZ 区时，其源 IP 地址都会被转换

lroute dmz 172.25.5.0 255.255.255.0 172.25.4.254 1 //添加路由规则

通过配置的规则，限制了非法访问，防止了未授权的网络扫描和攻击，增强了整体网络的安全性。

六、结论与展望

本文通过对防火墙技术在民航西北气象中心局域网中的应用研究，详细分析了气象局域网的安全需求和网络架构，阐述了防火墙的主要技术及在气象局域网中的具体配置方法。通过合理部署防火墙，能够有效地满足气象局域网的数据保密性、完整性、网络访问控制以及抵御外部攻击等安全需求，保障气象数据的安全可靠传输和处理，为航空安全运行提供有力支持。

然而，随着网络技术的不断发展和网络安全威胁的日益复杂，民航气象局域网的安全防护工作仍面临诸多挑战。未来，需要进一步加强对新型网络攻击手段的研究，不断优化防火墙的技术和配置策略，加强与其他安全设备（如入侵检测系统、防病毒系统等）的联动，形成更加完善的网络安全防护体系。此外，随着云计算、物联网等新兴技术在民航气象领域的应用逐渐增多，还需要研究如何将防火墙技术与这些新技术相结合，确保在新的网络环境下民航气象局域网的安全稳定运行。

参考文献：

[1] 杨丹，计算机网络信息安全及其防火墙技术应用分析[J]，科技资讯，2024，21.

[2] 张新刚;刘妍.防火墙技术及其在校园网络安全中的应用[J].网络安全技术与应用，2006，5.