如何设计与应用防火墙双机热备系统？

一、引言

随着信息技术的飞速发展，网络安全在企业运营中的重要性日益凸显，防火墙作为网络安全的重要屏障，其稳定性和可靠性直接关系到企业网络的安全与稳定，单台防火墙设备容易出现单点故障，导致网络中断，影响业务正常运行，为了解决这一问题，本文提出了一种防火墙双机热备设计方案，通过主备防火墙的配置和虚拟组管理协议的应用，实现链路数据的正常转发，确保网络的稳定性和可靠性。

二、防火墙双机热备拓扑结构与需求

网络拓扑结构

华为防火墙USG5500FW1与USG5500FW2：g0/0/1端口属于trust区域，g0/0/2端口属于untrust区域，g0/0/3端口属于dmz区域，全网采用OSPF路由协议，确保AR1与AR2之间的正常通信。

主备防火墙配置

FW1为主防火墙：负责数据的正常转发，当FW1出现故障或直连链路故障时，FW2作为备用防火墙接替FW1的角色，继续完成数据转发任务。

心跳线连接：FW1与FW2之间通过心跳线连接，实时传递防火墙配置信息和工作状态，确保主备切换的及时性和准确性。

安全区域划分

本地区域（Local）：优先级为100，是防火墙设备的本地管理区域。

信任区域（Trust）：优先级为85，通常用于内部网络，是可信的网络区域。

非军事化区域（Dmz）：优先级为50，用于放置公共服务器等，对外提供公共服务。

非信任区域（Untrust）：优先级为5，通常是外部网络或不可信的网络区域。

三、防火墙双机热备工作模式

A/S模式设计

Active/Standby模式：一台防火墙作为Active_Firewall处理所有通信任务，另一台作为Standby_Firewall处于待机状态，Active_Firewall将自身的会话信息和状态信息实时复制给Standby_Firewall，当Active_Firewall出现故障时，Standby_Firewall立即接管所有通信任务，确保新建立起的会话能正常通信，当前正在运行的会话也不会中断。

A/A模式设计

Active/Active模式：两台防火墙均称为Active_Firewall，在正常通信时根据当前的流量自动调整自己的会话，每个防火墙都实时备份对端的防火墙的会话信息，这种模式下，防火墙资源的利用率得到提高，同时增强了系统的可靠性。

四、防火墙双机热备系统模块设计

控制模块

备份组实现主备倒换：通过备份组机制实现主备防火墙的倒换和链路控制功能，当主防火墙发生故障时，备份组自动触发倒换机制，将备用防火墙升级为主防火墙，继续完成数据转发任务。

数据同步模块

会话表数据封装与发送：调用会话业务对会话表的数据进行封装和发送，实现两种备份方式，一种是实时备份，即主防火墙将自身的会话信息实时发送给备用防火墙；另一种是定时备份，即按照预设的时间间隔进行会话信息的备份。

板间通信模块

队列模式减少丢包率和时延：设计了一种队列模式用于板间通信，通过优化数据传输机制，有效减少丢包率和时延，提高系统的整体性能。