Um firewall previne acesso não autorizado à rede de uma empresa, usando inspeção stateful de pacotes (SPI). Um firewall SPI vai além da inspeção de filtro stateless que examina apenas cabeçalho e porta de destino de um pacote para autenticação, verificando todo o conteúdo do pacote antes de determinar se permite sua passagem para a rede. Este nível maior de escrutínio fornece segurança muito mais robusta e informações pertinentes sobre tráfego de rede que um sistema de filtro stateless.
Em artigo de fevereiro de 2002 para Security Pro News, autor Jay Fougere nota que enquanto filtros IP stateless podem rotear tráfego eficientemente e colocam pouca demanda em recursos computacionais, eles apresentam deficiências sérias de segurança de rede. Filtros stateless não fornecem autenticação de pacote, não podem ser programados para abrir e fechar conexões em resposta a eventos especificados, e oferecem fácil acesso à rede para hackers usando IP spoofing, no qual pacotes de entrada têm endereço IP falsificado que o firewall identifica como vindo de fonte confiável.
Um firewall SPI registra identificadores de todos os pacotes que sua rede transmite e quando um pacote de entrada tenta ganhar acesso à rede, o firewall pode determinar se é resposta a um pacote enviado de sua rede ou se é não solicitado. Um firewall SPI pode empregar lista de controle de acesso (ACL), banco de dados de entidades confiáveis e seus privilégios de acesso à rede. O firewall SPI pode referenciar a ACL ao examinar qualquer pacote para determinar se veio de fonte confiável, e se sim, para onde pode ser roteado dentro da rede.
O firewall SPI pode ser programado para descartar quaisquer pacotes enviados de fontes não listadas na ACL, ajudando a prevenir ataque de negação de serviço (DoS), no qual atacante inunda rede com tráfego de entrada tentando sobrecarregar seus recursos e torná-la incapaz de responder a requisições legítimas. Site da Netgear nota em seu artigo "Security: Comparing NAT, Static Content Filtering, SPI, and Firewalls" que firewalls SPI também podem examinar pacotes por características daqueles usados em exploits de hacking conhecidos, como ataques DoS e IP spoofing, e descartar qualquer pacote que reconheça como potencialmente malicioso.
Inspeção profunda de pacotes (DPI) oferece funcionalidade avançada sobre SPI e é capaz de examinar conteúdo de pacotes em tempo real enquanto mergulha fundo o suficiente para recuperar informações como texto completo de um e-mail. Roteadores equipados com DPI podem focar em tráfego de sites específicos ou para destinos específicos, e podem ser programados para realizar ações específicas, como registrar ou descartar pacotes, quando pacotes atendem critério de origem ou destino. Roteadores com DPI também podem ser programados para examinar tipos particulares de tráfego de dados, como VoIP ou mídia streaming.
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