Introduzione alla sicurezza perimetrale e firewall - Lezione 1 Modulo 3 | Prof. Giagnotti
ANNO 5 · MODULO 3 · LEZIONE 1
Introduzione alla sicurezza perimetrale e firewall
Dal perimetro classico al modello fluído: defense in depth, livelli TCP/IP su cui opera un firewall, e confronto tra stateless e stateful. Le basi per NGFW e Zero Trust.
A cura di Prof. Giagnotti — Sistemi e Reti 5° anno
⏱ 50' lezione 🎯 Sicurezza perimetrale 🟢 Firewall Stateful
📋 Obiettivi di apprendimento
✓Definire il concetto di sicurezza perimetrale e spiegare il principio di defense in depth con i suoi 5 livelli
✓Distinguere minacce fisiche vs logiche e classificare su quali livelli TCP/IP (Data-Link, Network/Transport, Application) opera un firewall
✓Confrontare firewall stateless vs stateful indicando vantaggi, limiti, state table e casi d'uso reali
✓Descrivere le tipologie implementative: appliance dedicata, router con firewall, host-based e cloud/virtuale
✓Collegare il limite del filtraggio L3/L4 alla necessità di NGFW e WAF (anticipazione Lezione 2)

1. Cos'è la sicurezza perimetrale e il perimetro fluido

📌 Definizione da ricordare

Sicurezza perimetrale = tecnologie, policy e procedure che proteggono la rete fidata (LAN) dalle reti non fidate (Internet, reti partner), controllando il perimetro come punto di separazione.

La sicurezza perimetrale rappresenta l'insieme delle tecnologie, politiche e procedure adottate per proteggere una rete LAN dalle minacce provenienti sia dall'esterno che dall'interno. Il perimetro di rete è il punto di separazione tra rete fidata (interna) e non fidata.

In passato il perimetro era netto: dentro = sicuro, fuori = ostile. Oggi con cloud, lavoro remoto e IoT, il perimetro è diventato fluido e distribuito. Questo ha portato all'emergere del modello Zero Trust, che non presuppone fiducia implicita nemmeno per il traffico interno.

01 · OBIETTIVO

Non solo bloccare

Prevenire, rilevare, contenere, tracciare per forensics. Il firewall è solo uno dei tasselli.

02 · PERIMETRO CLASSICO

Castello e fossato

Un muro unico tra interno/esterno. Efficace negli anni '90, insufficiente oggi con SaaS e BYOD.

03 · PERIMETRO FLUIDO

Identità al centro

Ogni accesso verificato: user, device, app. Da rete-centrico a identità-centrico.

🎯 Esempio in classe

La vostra scuola ha registro elettronico in cloud su classeviva.it, laboratori con PC fissi, e prof che accedono da casa in VPN. Se il perimetro fosse solo il firewall a bordo rete, chi usa il registro da casa bypasserebbe ogni controllo. Per questo servono anche firewall host-based sui PC, autenticazione MFA su ClasseViva e policy NGFW che filtrino per utente, non solo per IP. È il perimetro fluido in azione.

PERIMETRO CLASSICO — CASTELLO LAN fidata: 10.0.0.0/24 tutto interno = sicuro INTERNET PERIMETRO FLUIDO — ZERO TRUST LAPTOP CLOUD MOBILE VERIFICA

Tipologie di minacce

⚠️ Minacce fisiche

Accessi non autorizzati ai rack, furto hardware, sabotaggio, intercettazione su cavi (tapping).
Contromisure: badge, CCTV, rack chiusi, controllo accessi.

💻 Minacce logiche

DoS/DDoS, MITM, malware (ransomware, spyware), intrusioni, sniffing.
Contromisure: firewall, IDS/IPS, antimalware, crittografia.

2. Defense in Depth — la difesa a strati e Zero Trust

Non un singolo prodotto ma più livelli sovrapposti. Se un livello cade, quelli successivi rallentano l'attaccante prima che raggiunga i dati critici. Principio della difesa in profondità.

01 · ESTERNO

Perimetro esterno

Firewall perimetrale, IPS, filtri email — prima linea vs Internet.

02 · SEGMENTAZIONE

VLAN, DMZ, ACL

Dividi in zone con fiducia diversa: studenti, docenti, segreteria, server.

03 · ENDPOINT + DATI + ID

Host, App, Identità

EDR, patch, WAF, crittografia, DLP, MFA, AAA.

🌐 PERIMETRO ESTERNOFirewall + IPS + Email filter — blocca al confine 🔀 SEGMENTAZIONEVLAN / DMZ / ACL router — zone a fiducia differenziata 🖥️ HOST & ENDPOINTAntimalware, EDR, firewall locale, patch 🔐 DATI & APPWAF, crittografia, DLP, controllo accessi 👤 IDENTITÀMFA, AAA, least privilege — core Zero Trust
💬 Tip del docente — Zero Trust

NIST SP 800-207 (2020): "never trust, always verify". Anche se sei dentro la LAN, devi autenticarti per ogni risorsa. Google BeyondCorp lavora così: niente VPN perimetrale, ogni richiesta verificata su identità + device health. In interrogazione: sappi collegare defense in depth → Zero Trust come evoluzione.

3. Il firewall — livelli TCP/IP e tipologie implementative

🔥 Cos'è un firewall

Sistema HW/SW che controlla e filtra il traffico tra reti a fiducia diversa in base a regole predefinite. Opera come choke point obbligatorio.

Letteralmente: muro tagliafuoco. Come in edilizia blocca un incendio tra locali, in rete blocca traffico non autorizzato tra zone.

Su quali livelli opera

Livello TCP/IPCosa controllaEsempio
Data-LinkIndirizzi MACBlocca device per MAC filtering
Network + TransportIP, porte TCP/UDP, flagBlocca 192.168.50.0/24 o porta 23 Telnet
Application (L7)URL, contenuto, protocolli L7Blacklist siti, blocco BitTorrent, DNS inspection
🎯 Esempio in classe — perché servono più livelli?

Un filtro MAC (L2) su Wi-Fi d'Istituto si spoofa in 2 secondi con macchanger. Un filtro IP/porta (L3/L4) non vede se dentro una connessione HTTP lecita su porta 80 c'è un malware. Per vedere il contenuto serve L7 → NGFW con DPI. Ogni livello aggiunge contesto, quindi sicurezza, ma anche costo CPU.

Tipologie implementative

01 · APPLIANCE

Hardware dedicato

Cisco ASA, FortiGate, Palo Alto. Throughput elevato, HA, gestione centralizzata.

02 · ROUTER FW

Router con ACL/ZBF

Cisco IOS con Zone-Based Firewall. Economico, comune in PMI.

03 · HOST + CLOUD

Software & virtuale

Host-based con 2 NIC, o AWS Security Groups / Azure Firewall as-a-service.

4. Firewall stateless — Packet Filtering (1ª generazione)

I firewall stateless o packet filter analizzano ogni pacchetto isolatamente, senza memoria. Decisione permit/deny su: IP sorgente, IP destinazione, porta TCP/UDP, protocollo.

PACCHETTO #N10.0.1.5:52341-> 8.8.8.8:53 UDP STATELESS RULE SET 1 permit 10.0.0.0/24 any eq 53 2 deny any any → Nessuna state table! PERMIToppure DENYdecisione isolata
CISCO IOS · ACL STATELESS ESEMPIO
! ACL stateless - ogni pacchetto valutato da solo access-list 100 permit udp 10.0.0.0 0.0.0.255 any eq 53 access-list 100 permit tcp 10.0.0.0 0.0.0.255 any eq 80 access-list 100 permit tcp 10.0.0.0 0.0.0.255 any eq 443 access-list 100 deny ip any any ! Problema: devo aggiungere regola esplicita per ritorno! access-list 101 permit tcp any 10.0.0.0 0.0.0.255 established ! 'established' controlla solo flag ACK/RST → bypass con ACK spoofing
⚠️ Errore comune — il limite ACK spoofing

Per permettere risposte ai client interni, uno stateless deve permettere TCP da porte alte (>1024). Un attaccante invia pacchetto con solo flag ACK (senza SYN precedente) da porta 80 verso interno: lo stateless lo lascia passare perché vede "ACK = risposta". Non sa che non c'è stata SYN. È vulnerabile a IP spoofing e frammentazione.

01 · VANTAGGI

Velocità e semplicità

Nessuna elaborazione contestuale → throughput massimo e basso consumo.

02 · LIMITI

Cieco allo stato

Non riconosce TCP handshake, non blocca spoofing avanzato.

03 · USO OGGI

ACL su router

Filtri veloci L3/L4 in core, prima di NGFW più costoso.

5. Firewall stateful — Stateful Packet Inspection (SPI)

🧠 State table — cuore dello stateful

Tabella connessioni attive (5-tuple: IP src/dst, porta src/dst, protocollo + stato TCP). Permette automaticamente il ritorno di sessioni avviate dall'interno se ESTABLISHED.

I firewall stateful (SPI) tracciano lo stato di ogni sessione TCP/UDP. Non analizzano pacchetti isolati ma flussi.

IP SrcPorta SrcIP DstPorta DstProtoStato
192.168.1.105234193.184.216.3480TCPESTABLISHED
192.168.1.11482918.8.8.853UDPUNCONFIRMED
192.168.1.1052342172.217.16.46443TCPSYN_SENT
CLIENT 10.0.0.5💻SYN 52341→80 FIREWALL STATEFUL STATE TABLE10.0.0.5:52341 → 93.184.216.34:80ESTABLISHED ✅1. Cerca match 5-tuple2. Se OK → permit auto WEB SERVER🌐SYN+ACK 80→52341 RITORNO PERMESSO AUTOMATICAMENTE SE IN STATE TABLE

Come funziona la verifica stateful

1Cerca nella state table 5-tuple corrispondente (IP/porta src e dst)
2Se esiste ed è ESTABLISHED → pacchetto è risposta legittima → permit automatico senza nuova regola
3Se NON esiste → non è parte di sessione interna → deny e drop (blocca ACK spoofing!)
4Verifica flag TCP, numeri di seq/ack e timeout → protegge da session hijacking
💬 Tip del docente — come ricordarlo

Stateless = "smemorato": guarda ogni pacchetto come se fosse il primo. Stateful = "ha memoria": ha un quadernetto (state table) dove segna chi ha aperto la connessione. In verifica: disegna SYN → SYN+ACK → ACK, e spiega perché il ritorno passa solo se la table contiene ESTABLISHED. È da 8+ all'orale.

IPTABLES · STATEFUL CONNTRACK
# Stateful con conntrack (Linux iptables/nftables) # Permetti nuova connessione OUT verso web iptables -A FORWARD -s 10.0.0.0/24 -o eth0 -p tcp --dport 80 -m conntrack --ctstate NEW -j ACCEPT iptables -A FORWARD -s 10.0.0.0/24 -o eth0 -p tcp --dport 443 -m conntrack --ctstate NEW -j ACCEPT # Permetti SOLO ritorno di connessioni già tracciate iptables -A FORWARD -i eth0 -m conntrack --ctstate ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT iptables -A FORWARD -j DROP # Visualizza state table conntrack -L | grep ESTABLISHED # udp 17 28 src=10.0.0.5 dst=8.8.8.8 sport=48291 dport=53 [UNREPLIED]

6. Confronto stateless vs stateful

🎯 Quando usarli? Esempio laboratorio

In laboratorio hai router Cisco con ACL: usi stateless per bloccare velocemente al core TELNET (23) da tutte le reti studenti → basso overhead. Sul firewall perimetrale verso Internet usi stateful perché deve gestire 400 client che navigano e garantire che solo risposte a richieste interne rientrino. Mix ideale: stateless veloce al core, stateful intelligente al bordo.

CaratteristicaStatelessStateful
Memoria connessioni❌ Nessuna✅ State table (5-tuple + stato)
Velocità✅ Molto alta — no contesto⚠️ Leggermente inferiore — lookup table
Gestione ritorno❌ Servono regole esplicite (pericolose)✅ Automatica se ESTABLISHED
Protezione IP spoofing❌ Limitata — ACK spoof bypass✅ Buona — verifica handshake
Analisi contenuto L7❌ No❌ No (serve NGFW/DPI)
Risorse HWBasso consumoRAM per state table, timeout management
Uso tipico oggiACL su router, filtri veloci coreFirewall perimetrali aziendali, SOHO, iptables
Esempio prodottoCisco ACL standard/estesaFortiGate stateful, iptables con conntrack
⚠️ Limite comune — non bastano più

Sia stateless che stateful NON vedono dentro il payload. Un malware scaricato su porta 443 (HTTPS) passa come ESTABLISHED. Per ispezionare il contenuto serve NGFW con Deep Packet Inspection (DPI) e WAF — tema della prossima lezione.

7. Verifica / Esercizio

🔬 Attività — Analizza e progetta il filtraggio

Sei incaricato della sicurezza di una rete scolastica con VLAN Studenti 10.1.0.0/24, VLAN Docenti 10.2.0.0/24, server web interno 10.3.0.10:80/443. Internet su ETH0 firewall.

  1. Spiega con un diagramma SYN, SYN+ACK, ACK perché uno stateless che permette TCP ESTABLISHED è bypassabile con ACK spoofing. Come lo bloccherebbe uno stateful?
  2. Scrivi pseudo-ACL stateless vs regole stateful iptables per: permettere solo a Docenti di andare su Internet su 80/443, Studenti solo su 80 verso 10.3.0.10, e ritorno automatico. Indica dove metteresti le regole (inbound/outbound).
  3. Immagina che nella VLAN Studenti un PC sia infetto e faccia scan SYN verso Docenti su porta 445 (SMB). Quale firewall (stateless o stateful) lo rileva meglio? E se l'attacco fosse invece malware in download HTTPS ESTABLISHED, quale limite evidenzia e quale soluzione NGFW proporresti?
  4. Categorizza: intercettazione cavo in armadio, ransomware da email, MAC cloning Wi-Fi, DoS SYN flood. Per ciascuna, indica se serve controllo fisico o logico e dove in defense in depth intervieni.
✅ Soluzione ragionata

1) ACK spoofing: Stateless vede flag ACK → crede sia risposta e permit. Attaccante invia: src=8.8.8.8:80 dst=10.0.0.5:12345 ACK senza SYN prima. Nessuna table → passa. Stateful cerca in table: nessuna entry SYN_SENT / ESTABLISHED con quel 5-tuple → drop. Protegge perché verifica handshake completo.

2) Regole:
Stateless ACL: permit tcp 10.2.0.0 0.0.0.255 any eq 80, permit tcp 10.2.0.0 0.0.0.255 any eq 443, permit tcp 10.1.0.0 0.0.0.255 host 10.3.0.10 eq 80, poi permit tcp any 10.0.0.0 0.255.255.255 established per ritorno (insicuro).
Stateful iptables: -A FORWARD -s 10.2.0.0/24 -o eth0 -p tcp --dport 80 -m conntrack --ctstate NEW -j ACCEPT, dport 443 NEW, -s 10.1.0.0/24 -d 10.3.0.10 --dport 80 NEW ACCEPT, -m conntrack --ctstate ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT per ritorno sicuro, DROP finale. Outbound su LAN interface, inbound su ETH0 solo ESTABLISHED.

3) Scan vs malware: Scan SYN interno su 445: stateful vede molte SYN_SENT senza ESTABLISHED, log pieno → IPS può triggerare. Stateless vede solo pacchetti singoli → meno contesto. Malware su HTTPS ESTABLISHED: entrambi falliscono (payload cifrato/lecito su porta consentita) → serve NGFW con SSL decryption + DPI + AV + sandbox, proposto per Lezione 2.

4) Categorizzazione: Intercettazione cavo = fisica → livello fisico defense: rack chiuso + CCTV. Ransomware email = logica → perimetro esterno: filtri email + IPS. MAC cloning = Data-Link/logica + fisica: WPA3 Enterprise + 802.1X. SYN flood = logica L4 → perimetro: firewall stateful con SYN cookies + rate limiting. Defense in depth: ogni minaccia intercettata su livelli diversi.

✓Sicurezza perimetrale: non solo muro, ma prevenire, rilevare, contenere, tracciare. Perimetro oggi fluido → serve Zero Trust.
✓Defense in depth 5 livelli: esterno (FW/IPS), segmentazione (VLAN/DMZ), endpoint (EDR), dati/app (WAF/DLP), identità (MFA/AAA).
✓Firewall livella: L2=MAC, L3/L4=IP+porte+flag, L7=URL/contenuto. Più sali di livello → più contesto, più CPU.
✓Stateless = smemorato: velocissimo, ogni pacchetto isolato, vulnerabile ad ACK spoofing, serve regola ritorno esplicita.
✓Stateful = con memoria: state table 5-tuple, permette ritorno automatico solo se ESTABLISHED, blocca spoofing, standard aziendale.
✓Limite comune: nessuno dei due ispeziona payload → malware su 443 passa. Soluzione: NGFW con DPI e WAF (Lezione 2).
✓Implementazioni: appliance HW, router FW, host-based, cloud/virtual — scelta per budget, throughput, skill team.

📚 Prossimo passo — NGFW, UTM, Proxy e Bastion Host

Ora che sai filtrare per IP/porta/stato, scoprirai perché non basta più: Deep Packet Inspection, Application Control, IPS, proxy forward/reverse e il bastion host come unico ingresso amministrativo. Prepara un esempio di sito scolastico con Moodle dietro reverse proxy.