防火墙

運作於TCP/IP協定堆疊上。管理者會先根據企業/組織的策略預先設定好封包通過的規則或採用內建規則，只允許符合規則的封包通過。

一般而言，由於來源IP不易阻擋，通常藉由阻擋非80/443的端口，以阻擋來自非80/443的端口的不需要的流量。

網路層防火牆可分為：狀態感知(stateful)與無狀態感知(stateless)。

• 狀態感知(stateful)

狀態感知防火牆會針對活動中的連線維護前後傳輸的脈絡，並使用這些狀態資訊來加速封包過濾處理。

根據需求，現行的網路連線由各種性質描述，包括：來源端IP位置，目的端IP位置、UDP或TCP埠口號碼，以及連線所處的狀態階段(連線初始化、交握中，資料傳輸中、或完成連線)。

如果有封包與現存連線不符，防火牆會根據規則來評估此封包是否該屬於另外一個新連線。如果封包符合現存連線，防火牆會根據自己所建立的狀態表完成比對，該封包就不必額外處理，即可通過兩端網路。

• 無狀態感知(stateless)

無狀態感知防火牆所需較少的記憶體，針對於通過的封包，作比較簡易與快速的過濾。如此，相較於查詢對話工作期間(session)，無狀態感知防火牆所耗的時間也較少。

這種防火牆可處理無狀態網路通訊協定，這種協定並沒有對話工作期間(session)的概念。

反之，這種防火牆無法根據溝通的兩端所處的狀態階段作出複雜的決策。

我們也能以另一種較寬鬆的角度來制定防火牆規則，只要封包不符合任何一項「否定規則」就予以放行。現在的作業系統及網路設備大多已內建防火牆功能。

較新的防火牆能利用封包的多樣屬性來進行過濾，例如：來源 IP 位址、來源埠號、目的 IP 位址或埠號、服務類型(如 HTTP 或是 FTP)。也能經由通訊協定、TTL 值、來源的網域名稱或網段...等屬性來進行過濾。

防火牆的視察軟體介面範例，紀錄IP進出的情況與對應事件

應用層防火牆是在TCP/IP堆疊的「應用層」上運作，使用瀏覽器時所產生的資料流或是使用 FTP 時的資料流都是屬於這一層。應用層防火牆可以攔截進出某應用程式的所有封包，並且封鎖其他的封包(通常是直接將封包丟棄)。理論上，這一類的防火牆可以完全阻絕外部的資料流進受保護的機器裡。

防火牆藉由監測所有的封包並找出不符規則的內容，可以防範電腦蠕蟲或是木馬程式的快速蔓延。實際上，這個方法繁復（因軟體種類極多），所以大部分防火牆都不會考慮以這種方法設計。

截至2012年，所谓的下一代防火墙（NGFW）都只是“拓宽”并“深化”了在应用栈检查的能力。例如，现有支持深度分组检测的现代防火墙均可扩展成入侵预防系统（IPS），用户身份集成（用户ID与IP或MAC地址绑定），和Web应用防火墙（WAF）。

代理（Proxy）伺服器（可以是一台專屬的網路設備，或是在一般電腦上的一套軟體）採用應用程式的運作方式，回應其所收到的封包（例：連線要求）來實现防火牆的功能，而封鎖/拋棄其他封包。

代理伺服器用來連接一個網路(例：網際網路)到另一個特定子網(例：企業內網)的轉送者。

代理會使從外部網路竄改一個內部系統更加困難，且只要對於代理有良好的設定，即使內部系統出現問題也不一定會造成安全上的漏洞。相反地，入侵者也許劫持一個公開可及的系統和使用它作為代理人為他們自己的目的；代理人偽裝作為那個系統對其它內部機器。當對內部地址空間的用途增加安全，破壞者也許仍然使用方法譬如IP欺騙（IP spoofing）試圖通過封包對目標網路。

防火牆經常有網路地址轉換(NAT) 的功能，並且主機被保護在防火牆之後共同地使用所謂的「私人地址空間」，定義在RFC 1918。

防火牆的適當的配置要求技巧和智慧，它要求管理員對網路協議和電腦安全有深入的了解，因小差錯可使防火牆不能作為安全工具。

此防火牆需有兩張網路卡，一張與網際網路連接，另一張與內聯網連接，如此網際網路與內聯網的通道無法直接接通，所有封包都需要透過主機傳送。

此防火牆除了主機型防火牆的兩張網路卡外，另安裝應用服務轉送器的軟體，所有網路封包都須經過此軟體檢查，此軟體將過濾掉不被系統所允許的封包。

此防火牆的硬體設備除需要主機外，還需要一個路由器，路由器需具有封包過濾的功能，主機則負責過濾及處理網路服務要求的封包，當網際網路的封包進入屏障單機型防火牆時，路由器會先檢查此封包是否滿足過濾規則，再將過濾成功的封包，轉送到主機進行網路服務層的檢查與傳送。

將屏障單機型防火牆的主機換成雙閘型防火牆。

此防火牆藉由多台主機與兩個路由器組成，電腦分成兩個區塊，屏障子網域與內聯網，封包經由以下路徑，第一個路由器->屏障子網域->第二路由器->內聯網，此設計因有階段式的過濾功能，因此兩個路由器可以有不同的過濾規則，讓網路封包更有效率。若一封包通過第一過濾器封包，會先在屏障子網域進行服務處理，若要進行更深入內聯網的服務，則要通過第二路由器過濾。