PFFとは
PFFは、インターネット上の通信において、特定の送信元から送られてくるパケットが正当なものであるかを動的に判断し、必要に応じて遮断するフィルタリング機能のことです。
正式名称をPacket Filtering Firewall（パケットフィルタリングファイアウォール）と呼び、ネットワークの境界に設置されるファイアウォールの最も基本的な動作原理の一つを指します。パケットのヘッダーに含まれる情報を、あらかじめ設定されたルール（アクセスコントロールリスト）と照合することで、外部からの不正アクセスを防ぎ、内部ネットワークの機密性と整合性を維持する役割を担います。
PFFの動作原理と判断基準
PFFは、OSI参照モデルのネットワーク層（レイヤ3）およびトランスポート層（レイヤ4）において動作します。通信の「中身（データ部分）」ではなく、パケットの「外装（ヘッダー）」を確認して、通過させるか破棄するかを決定します。
1. フィルタリングの基準となる要素
パケットのヘッダーから抽出される以下の情報が、主な判断材料となります。
- 送信元および宛先のIPアドレス
- 送信元および宛先のポート番号
- プロトコルの種類（TCP、UDP、ICMPなど）
- 通信の方向（インバウンド・アウトバウンド）
2. 静的フィルタリングと動的フィルタリング
- 静的パケットフィルタリング：管理者が定義したルールに基づいて固定的に判断します。設定が単純である一方、戻りのパケットのために不要なポートを開放し続ける必要があるなど、セキュリティ上の課題があります。
- 動的パケットフィルタリング：通信の開始を検知して一時的に必要な穴を開け、通信が終了すると自動的に閉じる仕組みです。これにより、最小限の開放で安全な通信が可能になります。
PFFのメリットと限界
1. 主なメリット
- 低負荷・高速処理：パケットのヘッダーのみを確認するため、上位レイヤで動作するプロキシ型などと比較して処理能力への影響が少なく、スループットを高く維持できます。
- 汎用性：特定のアプリケーションに依存せず、あらゆるIP通信に適用可能です。
- 導入の容易さ：多くのルータやオペレーティングシステムに標準機能として組み込まれています。
2. 技術的な限界
- 内容の検査不可：パケットのデータ部分（ペイロード）を確認しないため、正常なパケットに偽装されたウイルスや、SQLインジェクションのような攻撃を検知することはできません。
- アドレス偽装への脆弱性：送信元IPアドレスを偽る「IPスプーフィング」に対して、PFF単体では完全な防御が困難な場合があります。
ネットワーク設計における性能指標
PFFを含むネットワーク機器の処理能力を評価する際、1秒間に処理できるパケット数（pps: packets per second）が重要視されます。帯域幅をB_{bps} 、パケットサイズ（ヘッダーとプリアンブルを含む）をL_{byte}とすると、理論上の最大パケット処理能力P_{pps}は以下の式で算出されます。
ファイアウォールのルール数が膨大になると、このパケット照合プロセスに要する時間が増大し、実効スループットが低下する可能性があるため、ルールの最適化が運用上の重要な課題となります。
現代のセキュリティにおける位置付け
現在では、パケットのヘッダーだけでなく通信のコンテキスト（文脈）までを把握する「ステートフル・インスペクション」や、アプリケーション層まで深く検査する「次世代ファイアウォール（NGFW）」が主流となっています。しかし、PFFはそれら高度な防御の第一段目として、明らかに不要なポートへのアクセスを入り口で遮断するための基本コンポーネントとして、今なお重要な技術的基盤であり続けています。
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