开发硬件防火墙的主要步骤
这里说的虽然是硬件防火墙，但几乎所有的工作都是软件工作。硬件防火墙的核心是软件。
在开发前，首先要清楚知道自已要需要的是什么类型的防火墙。同为硬件防火墙，大致可以分为高端以千兆为代表的主火墙，中端的百兆企业防火墙，以及低端家庭-小办公室的防火墙（SOHU-SMB）。这三个级别的防火墙的开发方式有很大的不同。高端千兆防火墙的代表产品包括Netscreen的5000系列防火墙，以及Nodia-CheckPoint的IP720以上的产品，这级防火墙能够适应千兆要求的作业，吞吐量至少在600M以上。作为国内生产商目前要推出真正的千兆防火墙是很困难的，详情请参考：
为什么实现千兆防火墙很困难
而作为低端家庭-小办公室产品的防火墙，主要受的是硬件成本的压力。这一级产品包括如Netscreen的系列，Fortigate的FG200和FG300，以及一些市场上的拨号器、宽带路由器都可以归属这档防火墙。工作特点多是单进单出，主要用在小局域网进出互联网的控制。考虑到一般公司出入互联网的通道充其量也就几兆，即使是LAN用户或CABLE MODEM，公共出口也仍是几兆。因此，自适应十兆/百兆的单进出小防火墙基本上可以满足要求。事实上有些几百人的公司使用win98+sysgate拨号，也是自我感觉良好，可见这一档次的上网防火墙性能要求并不高；价格也是维持在两万元以下。但对于使用X86架构的防火墙来说，要求再低硬件也是有几千元的；连上软件成本，这两万元简直无法维持。
因此，这一级防火墙的主要开发方式，是选择合适的嵌入式系统，通常是Linux，连硬件和软件整套买进来，自已添加其中的防火墙应用程序。这种防火墙主要的系统开发工作由各嵌入系统的供应商完成，而系统功能也弱，留给生产商的软件施展空间也不大，所以更象是一项硬件采购项目。连同最低采购限额（一般是一千）和软件开发，大致在一百万左右就可以拿下一个产品。这种防火墙，虽然也是“硬件防火墙”，但不是我们本文的重点。
本文介绍的，是中档的企业级百兆防火墙的开发的主要步骤。这一级防火墙，是目前企业采购的主要对象，也是最需要的产品类型。国产防火墙，基本
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上集中在这个区间，操作系统一般选用开源的Linux或者BSD；相比之下，BSD的应用程序升级速度不算快，所以大部分防火墙选用的是Linux。
要决定开发一个百兆的防火墙，需要选定一款合适的服务器主板，或者工控机，另外就是要选定一个好的网卡，通常是服务器专用网卡。虽然象Linux 这样的操作系统可以自动适应不同的主板，（只要它符合象PC2000这样的标准），Linux的最新内核也总能支持较新的主板的性能，（如PIII的超线程）；但每个主板和CPU之间还是有少许不同的；作为一个防火墙，除非对极端性能要求不是太严格，否则，需要针对主板和CPU的一些特性，如寄存器，SMP，超线程等等对内核进行针对性的修改和优化，否则，默认的内核就只能使用这些主板/CPU最基本的部分。举个例子说，防火墙有一个重要的性能指标叫最大会话数速率，或称每秒最大生成会话数，如果使用普适形的内核用到P3CPU上，能够达到的最大数值大致也就只有几千；但经过对针对主板设计（这种说明可以从主板和CPU厂商获取）进行优化，可以把性能提高到3-5万左右。同样，单纯升级主板和CPU不见得能提高性能，象把防火墙从P3升级到P4，如果没有支持P4的特殊性能，如超线程，最大会话能力就仍与P3没有区别，不如不升值，还可以减点成本。而专门的优化，则可以把性能达到50万，这也是这类防火墙的使用Intel架构主板目前所能达到的极限。针对选定硬件的优化工作尽管独立于防火墙开发的主体软件工作，一般情况下也不会显出它的必要性，但当防火墙进行极端的使用环境或评测环境时，显出的差距就非常大。针对网卡的开发驱动程序除了优化性能外，另一个目的就是要把防火墙与网关绑定在一起，以免被盗版。这个驱动程序与定造的防火墙内核一起，就令盗版显得困难得多了。
防火墙软件的开发工作主体就是防火墙管理软件的开发。对此，架构师要明白自已到底要开发那一种防火墙，防火墙的管理思路是什么。在几年前这种开发显得简单，就是用一些web调用的程序，（另一种办法是用dephi 写windows程序，通过特定端口服务控制防火墙，调用预设程序，原理也是一样的），直接调用Linux的防火墙管理工具如ipchains；其余的工作主要就是预先编好若干类的默认配置（相当于template）。因此开发难度不算大，十来个人一年半载总能完成;大批国产防火墙就是这样开发出来的。这种防火墙，对于熟悉Linux防火墙的高手来说是不必要的，自已用Ipchains就可以达到同样的目的。因此，今天这种防火墙已经摆不上台面了。今天的防火墙主要是从便于管
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理着手，着眼于管理员可以较易对大量、复杂、多半的政策进行维护，这就需要开发“面向对象管理的防火墙”。这样一来，使用把ipchains/iptables单纯用PHP或delphi图形化是不足够的，事实上，这时侯单纯使用如iptables已经很难满足要求，开发者常常必须开发自已的象iptables那样的防火墙管理工具。这部分的工作非常庞大。
作为防火墙的载体的操作系统和防火墙的内核也是一个工作重点。防火墙作为网络的第一道防线，不可以使用默认设置的操作系统，除了最必要的服务以外，所有东西都必须删除。
因此，企业级防火墙基本上是使用的是嵌入式操作系统的开发方式，通通常是形成一个在内存中运行的安全操作系统，如同一个无盘的工作站。防火墙必须长时间无故障工作，还要应付可能有的突然断电等现象，所以，一般情况下禁止连接系统硬盘，以免造成断电损坏。防火墙的固存一般都不大，16M到32M就绰绰有余了。有些防火墙厂商没有能力做到这一步，就使用大容易的FLASH作为系统盘，其实是非常危险的。原因在于flash的写性能差，可写次数只在千次数量级，而Unix类的文件系统读与频繁，因此极易造成flash上数据的丢失；而且一旦发生断电关机，如果仍然有系统盘安装在目录上，很可能造成文件系统的损坏，最终结果，即使最后可以抢救过来，也会给用户防火墙质量不过关的印象。防火墙软件系统的测试是一项最耗时最耗力的工作，占了整个开发成本至少一半以上，任何一个测试通不过，都要重新debug,重新测试，直到测试完全通过为止。如果一个模块测试返工三次就通过，那个程序员一定是很优秀的；如果通过六七次，实在很正常；就算十次才通过，也不算是丢脸的。在这种反反复复的工作中，开发者就会发现，象前文说的那样把程序分成几个独立的层面分别开发，分别测试，文档完整，具有无可比拟的优势。否则，这样的开发工程那怕一千人做，做一百年都做不完。
只有完成测试工作，防火墙就算过关了。整个工程100人如果能够在一年里做完，就要谢天谢地了。开发一个企业级防火墙需要上千万人民币，各位朋友现在是不是理解一点了？同样，在几年前几个人做个管理界面调用ipchains，当然也是一个防火墙，的确也不是弄虚作假。只不过，在于各个厂商的选择而已。
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