防火墙ALG技术之FTP协议穿墙术

经过上一篇《防火墙ALG技术之安全策略》的介绍，相信各位看官已经对FTP协议有了充分的了解，并且对该类动态端口协议穿越防火墙时的注意事项也是驾轻就熟。本篇作为续集篇，将继续以图文形式为大家讲解上一回合遗留的两个问题：FTP协议如何穿越SNAT和FTP协议如何穿越DNAT。

FTP协议主动模式穿越SNAT

主动模式穿越SNAT主要用于FTP服务器部署在公网，客户端需要通过SNAT转换访问服务器。如图1-1所示，描述了FTP主动模式穿越SNAT时的工作流程，此时需要借助ALG技术才可以完成穿越防火墙。

图1-1 FTP主动模式穿越SNAT流程图

 

防火墙设备上配置了私网地址192.168.12.2到公网地址106.120.22.2/FTP服务的映射，实现IP地址的转换，以支持私网客户端对公网服务器的访问。组网中，若没有ALG对报文载荷的处理（图1-1中红色字体部分内容的变化），私网客户端发送的PORT报文到达公网服务器端后，服务器无法根据私网地址进行路由，也就无法正常地建立数据连接，从而导致私网客户端访问公网FTP服务器失败。如图1-2-(a)和图1-2-(b)所示，整个通信过程包括以下几个阶段：

• 私网客户端与公网服务器之间TCP的三次握手建立控制连接；
  

• 私网客户端发送PORT命令，携带私网客户端指定的用于数据连接的IP和PORT信息；

• PORT命令到达防火墙时，报文载荷中的私网IP（192.168.12.2）和PORT（Y=31272=122*256+40）会被转换成为公网IP（106.120.22.2）和PORT（Y'=31272=122*256+40）；

• 公网服务器收到PORT命令后解析其内容，并主动向私网客户端发送数据连接（源IP-106.120.12.2、目的IP-106.120.22.2、源端口-20、目的端口-Y'=31272），经防火墙NAT转换后（源IP-106.120.12.2、目的IP-192.168.12.2、源端口-20、目的端口Y=31272）发送至公网服务器，从而实现私网客户端访问公网服务器。

图1-2-(a) FTP主动模式穿越SNAT-Client

图1-2-(b) FTP主动模式穿越SNAT-Server

FTP协议被动模式穿越SNAT

被动模式穿越SNAT主要用于FTP服务器部署在公网，客户端需要通过SNAT转换访问服务器。如图2-1所示，描述了FTP被动模式穿越SNAT时的工作流程，此时不需要借助ALG技术也可以完成穿越防火墙的（为什么呢？请思考一下）。

图2-1 FTP被动模式穿越SNAT流程图

如图2-2-(a)和2-2-(b)所示，防火墙配置同“1.FTP协议主动模式穿越SNAT”章节所述，整个通信过程包括以下几个阶段：

• 私网客户端与公网服务器之间TCP的三次握手建立控制连接；
• 私网客户端发送PASV命令，公网服务器响应PASV命令，携带公网服务器指定的用于数据连接的IP和PORT信息，被动地等待客户端来连接；
• PASV响应命令到达防火墙时，报文载荷中的公网IP（106.120.12.2）和PORT（Z=23076=90*256+36）不会进行NAT转换，将原样转发至私网客户端；
• 私网客户端收到PASV响应命令后解析其内容，发送数据连接（源IP-192.168.12.2、目的IP-106.120.12.2、源端口-Y=31277、目的端口- Z=23076），经防火墙NAT转换后（源IP-106.120.22.2、目的IP-106.120.12.2、源端口-Y'=10009、目的端口Z=23076）发送至公网服务器，从而实现私网客户端访问公网服务器。

图2-2-(a) FTP被动模式穿越SNAT-Client

图2-2-(b) FTP被动模式穿越SNAT-Server

FTP协议被动模式穿越DNAT

被动模式穿越DNAT主要用于FTP服务器部署在私网，客户端需要通过DNAT转换访问服务器，如图3-1所示，描述了FTP被动模式穿越DNAT时的工作流程，此时需要借助ALG技术才可以完成穿越防火墙。

图3-1 FTP被动模式穿越DNAT流程图

防火墙设备上配置了私网地址192.168.12.2/TCP私网端口21到公网地址106.120.22.2/TCP公网端口2100的映射，实现IP地址的转换，以支持公网客户端对私网服务器的访问。组网中，若没有ALG对报文载荷的处理（图3-1中红色字体部分内容的变化），私网服务器发送的PASV响应报文到达公网客户端后，客户端无法根据私网地址进行路由，也就无法建立正确的数据连接。如图3-2-(a)和图3-2-(b)所示，整个通信过程包括以下几个阶段：

• 公网客户端与私网服务器之间TCP的三次握手建立控制连接；

• 公网客户端发送PASV命令，私网服务器响应PASV命令，携带私网服务器指定的用于数据连接的IP和PORT信息，被动地等待客户端来连接；

• PASV响应命令到达防火墙时，报文载荷中的私网IP（192.168.12.2）和PORT（C=31920=124*256+176）会被转换成为公网IP（106.120.22.2）和PORT（C'=31920=124*256+176）；

• 公网客户端收到PASV响应命令后解析其内容，发送数据连接（源IP-106.120.12.2、目的IP-106.120.22.2、源端口-D=23366、目的端口-C'=31920），经防火墙NAT转换后（源IP-106.120.12.2、目的IP-192.168.12.2、源端口-D=23366、目的端口C =31920）发送至私网服务器，从而实现公网客户端访问私网服务器。

图3-2-(a) FTP被动模式穿越DNAT-Client

图3-2-(b) FTP被动模式穿越DNAT-Server

FTP协议主动模式穿越DNAT

主动模式穿越DNAT主要用于FTP服务器部署在私网，客户端需要通过DNAT转换访问服务器，如图4-1所示，描述了FTP主动模式穿越DNAT时的工作流程，此时不需要借助ALG技术也可以完成穿越防火墙的（为什么呢？请思考一下）。

图4-1 FTP主动模式穿越DNAT流程图

如图4-2-(a)和4-2-(b)所示，防火墙配置同“3.FTP协议被动模式穿越DNAT”章节所述，整个通信过程包括以下几个阶段：

• 公网客户端与私网服务器之间TCP的三次握手建立控制连接；

• 公网客户端发送PORT命令，携带公网客户端指定的用于数据连接的IP和PORT信息；

• PORT命令到达防火墙时，报文载荷中的公网IP（106.120.12.2）和PORT（C=23360=91*256+64）不会进行NAT转换，将原样转发至私网服务器；

• 私网服务器收到PORT命令后解析其内容，并主动向公网客户端发送数据连接（源IP-192.168.12.2、目的IP-106.120.12.2、源端口-20、目的端口-C=23360），经防火墙NAT转换后（源IP-106.120.22.2、目的IP-106.120.12.2、源端口-10011、目的端口-C=23360）发送至公网客户端，从而实现公网客户端访问私网服务器。

图4-2-(a) FTP主动模式穿越DNAT-Client

图4-2-(b) FTP主动模式穿越DNAT-Server

FTP协议穿越防火墙NAT小结

ALG应用在外部地址访问内部地址的场景下。ALG如果发现报文头部进行了NAT，并且进一步发现是一条FTP连接时，就需要对PORT/PASV命令中的IP和PORT进行转换。这样理解后总结上述几种场景可以得出如下结论：

• 私网访问公网时需要防火墙进行SNAT，主动模式外部地址（Server）访问内部地址（Client）建立数据连接，因此需要ALG；而被动模式不涉及外部地址想访问内部地址的过程，故不需要ALG。

• 公网访问私网时需要防火墙进行DNAT，被动模式外部地址（Client）访问内部地址（Server）建立数据连接，因此需要ALG；而主动模式不涉及外部地址想访问内部地址的过程，故不需要ALG。

附件-FTP协议穿越NAT抓包

• 01_FTP主动模式穿越SNAT-Client.pcap

• 02_FTP主动模式穿越SNAT-Server.pcap

• 03_FTP被动模式穿越SNAT-Client.pcap

• 04_FTP被动模式穿越SNAT-Server.pcap

• 05_FTP被动模式穿越DNAT-Client.pcap

• 06_FTP被动模式穿越DNAT-Server.pcap

• 07_FTP主动模式穿越DNAT-Client.pcap

• 08_FTP主动模式穿越DNAT-Server.pcap

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