虽然WAF应用防火墙叫做防火墙，可是其工作原理和传统防火墙截然不同。传统防火墙主要工作在网络层和传输层，针对源目的地址，源目的端口和网络协议这五元组进行规则匹配过滤。而应用防火墙工作在应用层，其主要通过中间代理的方式，截取网络通信中的HTTP流量，再通过其过滤规则进行分析和拦截，这里要提醒的是，其防护效果取决于对应用逻辑的理解，与应用逻辑结合越是紧密，防护效果越好，WAF应用防火墙是应用层面安全防护的首道防线。
二 WAF应用防火墙部署难题WAF应用防火墙虽然可以极大地提升应用的安全等级，但是如何部署却让很多网络架构涉及者犯难，实际部署过程中面临的问题主要有三点：
- 与其他安全设备旁路部署的方式不同，应用防火墙的工作原理要求其必须串行部署在Web服务器前面；对于网站启用SSL加解密的，需要部署在SSL解密设备之后、WEB服务器之前，而这样的部署会极大的增加网络的复杂度，对应急排错造成困难；对于存量的WEB类互联网系统，新进行串联部署WAF设备，意味着要将现有网络连接通路断开，在变更的过程中可能带来业务的中断，对变更的方案设计和实施工艺也带来很大的挑战性；应用防火墙和应用逻辑结合紧密，如果策略配置不当，或者WAF应用防火墙本身产品BUG，很容易造成正常数据包被误拦截的情况，导致业务影响事件。
三 WAF应用防火墙的工作模式首先介绍一下WAF应用防火墙的工作模式、原理和典型部署架构。
1.旁路镜像方式旁路镜像模式通过镜像方式将请求流量吐给WAF应用防火墙，而WAF只能对访问流量进行检测和报警，无法实时拦截。由于失去了主动验证和拦截的能力，旁路部署的WAF应用防火墙防护能力大大降低，一般不建议这么部署。但是从运维的角度说，旁路部署是最安全的部署方式，如果只是想学习和测试WAF应用防火墙对WEB流量的检测机制，可以尝试旁路方式。典型部署如下：
图1.旁路方式部署WAF应用防火墙
2.二层透明模式部署WAF应用防火墙可以网桥方式工作在二层网络，通过截取请求流量来获取访问信息。WAF应用防火墙本身不需要配置IP地址，前端请求可以直接发到后端服务器，WAF设备对两者是透明的，可以当作一根网线，这种部署方式简单，零配置，如果设备故障可以进行bypass旁路直通，非常适合简单网络部署。
但是一般大型互联网企业网络都是全冗余架构，意味着从客户端到服务器绝不会只有一条网络路径，那么如果要按照二层代理方式会存在三个问题：一是每条路径都需要部署WAF应用防火墙将极大地提升成本；二是前后请求可能从不同的路径经过不同的WAF应用防火墙，而WAF应用防火墙之间的数据并没有同步机制，那么与上下文相关的策略将会失效，导致防护能力降低；三是网络路径确定了，设备数量就确定了，无法再进行灵活的扩容。
二层代理方式部署，主要考虑部署在网络流量的集中点或者WEB服务器前端，因此可以考虑部署在负载均衡前面或者WEB服务器前面：
（1）部署在负载均衡前端，WAF应用防火墙需要串联在交换机和负载均衡的物理链路上，由于一般网络中部署多台负载均衡集群，每台负载均衡与交换机可能有多条链路连接，因此需要串联多台WAF应用防火墙。负载均衡备机前端串联的WAF设备由于没有流量经过，成为了热备机，形成一定的资源浪费。
（2）WEB服务器前端，WAF应用防火墙串联部署在交换机和WEB服务器的物理链路上，WAF应用防火墙设备需要与WEB服务器一一对应，由于WAF应用防火墙设备价格远高于WEB服务器，这种部署将带来投入成本增加，也不利于后续的服务器扩容。
图3.二层部署架构二
3．代理模式代理模式是将真实服务器的地址映射到代理服务器上，客户端看起来，访问的就是代理服务器的地址，此种模式下，WAF应用防火墙分别与客户端和后面的服务器建立TCP连接，所有流量通过前端网络连接发送给WAF应用防火墙，在WAF处理后再通过后端连接转发到后台服务器。
代理模式的典型部署架构如下，采用多层负载均衡实现SSL、WAF和WEB的集群部署，可以降低三层设备之间的耦合性，提供灵活扩容的能力。
图4.反向代理模式的典型部署架构
（1）反向代理部署反向代理模式下，WAF应用防火墙与交换机之间仅需单VLAN互联，WAF防火墙与WEB服务器部署在同一VLAN，默认路由指向前端负载均衡。WEB服务器从网络层仅能观察到WAF接口的地址，无法直接观察到客户端源地址，建议SSL或者负载均衡层面在HTTP头中插入XFF字段，将源地址插入进去。
图5.反向代理模式下WAF的连接方式
（2）路由代理部署在某些情况下，服务器需要从网络层观察到客户端的IP地址，这时候需要用到路由代理模式，路由代理依然属于代理模式的一种。WAF应用防火墙通过出入两个VLAN与交换机连接，WAF应用防火墙需要配置出入向的路由，使得流量经过WAF后通过路由方式到达后端WEB服务器。此时，WAF转发流量将保留源地址，使得WEB服务器可以直接观察到客户端的IP地址。
图6.路由代理模式下WAF的连接方式
由于负载均衡、SSL、WAF均可以工作在代理模式，目前市场上不乏多功能合一的产品，于是其架构部署也有一些变种的方式：
负载均衡具备SSL加解密功能
- ，直接可以省略掉SSL层，问题是SSL不再具备横向扩展能力，随着业务量的增加，瓶颈将出现在负载均衡设备上；
图7.负载均衡具备SSL加解密能力
SSL具备负载均衡功能
- ，SSL可以直接给后面的WAF做负载，省略掉一层负载均衡。问题是要求WAF产品需要具备二层原路返回功能（autolasthop），如果无此能力，将会出现来回路径不一致的情况。另外，路径较为复杂，排错定位比较困难。
图8.SSL具备负载均衡能力
- 同时具备负载均衡、SSL、WAF能力，那么可以直接给WEB服务器做负载，架构极为简单，但是由于SSL加解密和WAF规则过滤都极其消耗设备性能，故只能对小业务量应用进行部署。
图9.全功能负载均衡
另外想说明的是，虽然所有WAF产品都自称具备SSL加解密能力，但是因为性能的原因以及实际部署时候解耦的要求，通常WAF厂商不会推荐在自身产品上启用SSL功能，所以这种方式仅推荐功能测试时使用。
四 负载均衡策略设计考虑到模型的通用性，我们还是推荐将WAF应用防火墙部署在路由代理模式下，回到其经典代理部署架构，要将WAF加入到现有的环境中，其实是在SSL集群层和WEB集群层中间新增WAF集群层，可以通过切换第二层负载均衡关联的地址池实现WAF集群的部署，这种方式切换可以基本实现业务零中断。
图10.二层集群变三层集群
其中，第一层和第三层负载均衡因为没有架构变化，故策略保持不变。第二层负载均衡，由原先的直接给WEB服务器做负载，改为给WAF集群做负载，这里为了考虑WAF集群整体故障而需要快速隔离的情况，在WAF集群中还添加了WEB服务器集群逃生通道，其中WAF应用防火墙的优先级为高，WEB服务器的优先级低，这样在WAF故障时，负载均衡可以自动切换到二层负载均衡的方式，直接给WEB做负载，因此负载均衡方式采用优先级+最小连接数的策略。
健康检查方面，建议使用TCP直接监控WAF的业务端口，这里仅需要考虑监控到WAF层面，没有必要通过HTTP监控到业务层面。由于本层考虑到可能需要直接给WEB服务器做负载，故建议会话保持策略与第三层负载均衡保持一致即可。
该架构主要是通过网络层面调整调整策略支持WAF的接入，但是在日常运维排错中涉及到网络、应用SSL加解密、安全WAF策略、应用WEB服务器等过多领域，排错仍然稍显复杂，结合运维实践，主要有以下三点建议：
- 在每一层集群前部署监控，探测每一层的页面返回状态，故障时可以快速定位到具体出现问题的集群；如短时间内无法快速定位到故障点，提前准备预案，优先通过负载均衡隔离WAF集群，降低问题排查维度；WAF应用防火墙需要具备完整的拦截日志和设备状态监控，便于后续的问题深入分析和策略持续优化。
至此，我们介绍完了互联网边界网络的重要组成部分—WAF应用防火墙的网络部署架构和具体实现方法，主要还是针对硬件WAF应用防火墙，一些基于虚拟化环境部署的软WAF部署也更加灵活；另外本文主要是说明WAF应用防火墙网络部署架构，后续大家如果对策略部署感兴趣，将会考虑对WAF部署策略进行介绍，欢迎大家交流探讨。