网络安全设备Bypass功能介绍及分析

现在很多安全设备都有了硬件Bypass的功能。因此这里引入一篇Bypass的文章供大家学习和交流。
　
网络安全平台厂商往往需要用到一项比较特殊的技术，那就是Bypass，那么到底什么是Bypass呢，Bypass设备又是如何来实现的？下面我就对Bypass技术做一下简单的介绍和说明。
　　一、 什么是Bypass。
　　大家知道，网络安全设备一般都是应用在两个或更多的网络之间，比如内网和外网之间，网络安全设备内的应用程序会对通过他的网络封包来进行分析，以判断 是否有威胁存在，处理完后再按照一定的路由规则将封包转发出去，而如果这台网络安全设备出现了故障，比如断电或死机后，那连接这台设备上所以网段也就彼此 失去联系了，这个时候如果要求各个网络彼此还需要处于连通状态，那么就必须Bypass出面了。
　　Bypas顾名思义，就是旁路功能，也就是说可以通过特定的触发状态（断电或死机）让两个网络不通过网络安全设备的系统，而直接物理上导通。所以有了 Bypass后，当网络安全设备故障以后，还可以让连接在这台设备上的网络相互导通，当然这个时候这台网络设备也就不会再对网络中的封包做处理了。
　　下面一个图示说明了Bypass的方式。左边是正常状态下，两个网络的封包都经过应用软件处理后再传播。右边是设备处于Bypass后，设备的应用程序已经不再对网络封包处理了。

二、 Bypass分类即应用方式：
　　Bypass一般按照控制方式或者称为触发方式来分，可以分为以下几个方式
　　1、 通过电源触发。这种方式下，一般是在设备没有通电的情况下，Bypass功能打开，如果设备一旦通电后，Bypass立即调整为关闭状态。
　　2、 由GPIO来控制。在进入OS后，可以通过GPIO来对特定的端口操作，从而实现对Bypass开关的控制。
　　3、 由Watchdog来控制。这种情况实际是对方式2的一种延伸应用，可以通过Watchdog来控制GPIO Bypass程序的启用与关闭，从而实现对Bypass状态的控制。使用这种方式后，平台如果死机就可以由Watchdog来打开Bypass。
　　在实际的应用中，这3种状态往往是同时存在的，尤其是1和2两种方式。
　　下图是研华FWA-3140系列的Bypass状态说明，大家可以参考一下。

　在实际的应用中，这3种状态往往是同时存在的，尤其是1和2两种方式。一般的应用方法为：在断电的情况下，设备处于Bypass打开状态，然后设备上电 后，由于BIOS可以对Bypass作操作，所以在BIOS接管设备后，Bypass仍然处于打开状态，然后OS启动，当OS启动后，一般会执行GPIO 的Bypass程序，将Bypass关闭，这样可以应用程序就可以发挥作用了。也就是说在整个启动过程中，几乎不会造成网络的断开。只有在设备刚刚上电到 BIOS接管这短短的2-3秒钟的时间会使网络断开。关于更具体的应用，大家可以参考一下下面这篇文章，这篇文章是以研华FWA-3140为例，做的一个 应用，地址为：http://www.panabit.com/document/panabit_bypass.html
　　三、 Bypass实现的原理分析
　　上面简单说明了一下Bypass的控制方式，下面针对Bypass工作原理作一下简要的说明，主要从硬件和软件两个层面来分析。以研华的FWA-3140系列产品为研究对象
　　1、 硬件层面。
　　在硬件层面上，要实现Bypass，主要使用的就是继电器。这些继电器主要连接两个Bypass网口的各个网口信号线上，下图以其中一根信号线来说明 继电器在其中的工作方式。以电源触发为例，当断电的情况下，继电器内的开关将会跳拨到1的状态，即将LAN 1 的RJ45接口上的Rx直接和LAN2 的RJ45 Tx 导通，而当设备上电以后，开关就会导通到2上，这样如果要使LAN1和LAN2 上的网络间通讯，就需要通过这台设备上的应用程序来实现了。
　　
　2、 软件层面。
　　之前在Bypass的分类中谈到了GPIO和Watchdog两种方式来控制、触发Bypass，实际上这两种方式都是对 GPIO作操作，然后由GPIO来控制硬件上的继电器作相应的跳转。具体一点，就是相应的GPIO如果被置成高电平，那么继电器就相应的跳转到位置1，相 反如果GPIO杯置成了低电平，则继电器就跳转到位置2。以研华FWA-3140为例，下图说明了FWA-3140的GPIO所控制的方式。

　以上图为例，如果对GPIO27 的Bit3 写入“0”或“1”，就可以对LAN 1/2 所组成的Bypass进行开关的控制，同理如果操作对象为GPIO 28 ，则可以实现对LAN3/4 Bypass的控制。
　　在DOS下可以用如下的Debug程序来才测试Bypass的控制方法和状态。

　有了上面的实例，就可以完全实现由软件来控制Bypass的状态了。
　　另外对于Watchdog Bypass，实际上是在上面的GPIO控制的基础上，增加Watchdog控制Bypass。首先系统激活Watchdog功能，传统上，当 Watchdog生效后，系统会Reset ，但如果你使用了Watchdog Bypass功能，则在Watchdog生效后，系统不会Reset，而是将相对应的网口Bypass打开，使设备呈现为Bypass状态。实际是这种 Bypass，也是通过GPIO来控制Bypass的，只不过这种情况下，向GPIO写入低电平的工作由Watchdog来执行，不需要另外编程来写 GPIO。值得注意的事，如果你使用了Watchdog Bypass，则Watchdog将不能再实现让系统Reset了。以研华FWA-3140为例，FWA-3140在主板上，会有一个3PIN的跳线，如 果跳成1-2则Watchdog实现传统的Reset动作，如果将跳线设定为2-3，那么就会选择到Watchdog Bypass功能，这种情况下如果Watchdog生效后，系统就会打开Bypass功能。