《網(wǎng)絡(luò)層-IP協(xié)議》課件

網(wǎng)絡(luò)層-IP協(xié)議目錄CONTENTS網(wǎng)絡(luò)層概述IP協(xié)議概述IP地址IP路由IP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸IP協(xié)議的安全性01CHAPTER網(wǎng)絡(luò)層概述網(wǎng)絡(luò)層是通信協(xié)議的第三層，負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)。提供數(shù)據(jù)包的傳輸和尋址功能，確保數(shù)據(jù)能夠在不同的網(wǎng)絡(luò)之間正確傳輸。網(wǎng)絡(luò)層的定義和功能功能定義實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議使得不同的網(wǎng)絡(luò)能夠相互連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和共享。保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性通過路由選擇和流量控制等機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。提高網(wǎng)絡(luò)性能和資源利用率通過合理的數(shù)據(jù)包路由和流量控制，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議能夠提高網(wǎng)絡(luò)性能和資源利用率。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的重要性030201靜態(tài)路由協(xié)議如RIP、IGRP等，需要手動(dòng)配置路由表。動(dòng)態(tài)路由協(xié)議如OSPF、BGP等，能夠自動(dòng)學(xué)習(xí)路由表。內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議用于一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)的路由選擇，如RIP、OSPF。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議用于不同自治系統(tǒng)之間的路由選擇，如BGP。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的分類02CHAPTERIP協(xié)議概述IP協(xié)議的定義和功能定義IP（InternetProtocol）協(xié)議是TCP/IP協(xié)議族中最為核心的協(xié)議，負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù)包在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的路由。功能提供了一種不可靠、無(wú)連接的數(shù)據(jù)報(bào)傳輸服務(wù)，用于在網(wǎng)絡(luò)中唯一標(biāo)識(shí)主機(jī)，并確保數(shù)據(jù)報(bào)在傳輸過程中能夠正確地到達(dá)目的地。VS目前廣泛使用的版本，由32位地址組成，地址空間有限，面臨地址耗盡的問題。IPv6解決IPv4地址耗盡問題的新版本，使用128位地址，提供了更大的地址空間和更高的安全性。IPv4IP協(xié)議的版本封裝在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)放入IP數(shù)據(jù)報(bào)中，加上IP頭部，形成完整的IP數(shù)據(jù)報(bào)，以便在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸。解封裝在接收數(shù)據(jù)時(shí)，去掉IP頭部，將數(shù)據(jù)從IP數(shù)據(jù)報(bào)中提取出來(lái)，還原為原始數(shù)據(jù)。IP協(xié)議的封裝與解封裝03CHAPTERIP地址IPv6地址由8個(gè)16位字節(jié)組成，通常以冒號(hào)分隔的十六進(jìn)制表示，如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。私有地址專供組織內(nèi)部使用的IP地址，如192.168.x.x、10.x.x.x等。IPv4地址由4個(gè)字節(jié)組成，通常以點(diǎn)分十進(jìn)制表示，如192.168.1.1。IP地址的分類手動(dòng)配置IP地址給特定設(shè)備或用戶。靜態(tài)分配通過DHCP協(xié)議自動(dòng)分配IP地址給設(shè)備或用戶。動(dòng)態(tài)分配將多個(gè)連續(xù)的IP地址塊合并為一個(gè)較小的地址塊，用于簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理和路由。IP聚合IP地址的分配與聚合將IP地址轉(zhuǎn)換為易于理解的文本形式，如域名。IP地址解析將域名轉(zhuǎn)換為IP地址。反向解析IP地址的解析與反向解析04CHAPTERIP路由路由表的組成掩碼長(zhǎng)度輸出接口用于標(biāo)識(shí)目的網(wǎng)絡(luò)地址的子網(wǎng)掩碼長(zhǎng)度。用于標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)包從哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送出去。目的網(wǎng)絡(luò)地址下一跳地址路由協(xié)議類型用于標(biāo)識(shí)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)的IP地址。用于標(biāo)識(shí)下一跳路由器或網(wǎng)關(guān)的IP地址。用于標(biāo)識(shí)該路由是通過哪種路由協(xié)議學(xué)習(xí)到的。線性查找算法按照順序逐條匹配路由表中的條目，直到找到匹配的路由或遍歷完整個(gè)路由表。二分查找算法將路由表按照目的網(wǎng)絡(luò)地址進(jìn)行排序，然后使用二分查找算法快速定位到目標(biāo)路由。哈希查找算法將目的網(wǎng)絡(luò)地址進(jìn)行哈希運(yùn)算，將結(jié)果作為索引在路由表中查找對(duì)應(yīng)的路由條目。路由表的查找算法內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP）用于在同一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行路由選擇，如RIP、OSPF等。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP）用于在不同自治系統(tǒng)之間進(jìn)行路由選擇，如BGP等。路由協(xié)議的分類05CHAPTERIP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸標(biāo)識(shí)IP協(xié)議的版本，用于不同版本的IP協(xié)議之間進(jìn)行兼容性處理。版本號(hào)標(biāo)識(shí)IP數(shù)據(jù)報(bào)頭部長(zhǎng)度，以便接收端能夠正確解析數(shù)據(jù)報(bào)。頭部長(zhǎng)度用于防止數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中無(wú)限循環(huán)，每經(jīng)過一個(gè)路由器，TTL值減1，當(dāng)TTL值為0時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)被丟棄。生存時(shí)間（TTL）標(biāo)識(shí)上層協(xié)議類型，以便接收端知道如何處理接收到的數(shù)據(jù)。協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式IP數(shù)據(jù)報(bào)的分段與重組當(dāng)IP數(shù)據(jù)報(bào)長(zhǎng)度超過傳輸層最大傳輸單元（MTU）時(shí)，需要將其分段傳輸。每個(gè)分段頭部包含一個(gè)片段偏移量字段，用于標(biāo)識(shí)該分段在原始IP數(shù)據(jù)報(bào)中的位置。分段在接收端，IP協(xié)議需要將收到的分段重新組合成完整的IP數(shù)據(jù)報(bào)。通過檢查每個(gè)分段的片段偏移量和頭部中的標(biāo)識(shí)字段，可以重新組合原始IP數(shù)據(jù)報(bào)。重組當(dāng)目的主機(jī)與源主機(jī)在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，IP協(xié)議可以直接將IP數(shù)據(jù)報(bào)交付給目的主機(jī)。當(dāng)目的主機(jī)與源主機(jī)不在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，IP協(xié)議需要通過路由器進(jìn)行路由選擇，將IP數(shù)據(jù)報(bào)交付給目的主機(jī)。直接交付路由交付IP數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸方式06CHAPTERIP協(xié)議的安全性數(shù)據(jù)篡改由于IP協(xié)議缺乏數(shù)據(jù)完整性的保護(hù)機(jī)制，數(shù)據(jù)在傳輸過程中可能被篡改或損壞。拒絕服務(wù)攻擊通過大量發(fā)送無(wú)用數(shù)據(jù)包，攻擊者可以導(dǎo)致目標(biāo)主機(jī)無(wú)法正常響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)拒絕服務(wù)攻擊。假冒攻擊攻擊者可以偽造IP地址，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)欺騙攻擊。未經(jīng)授權(quán)的訪問IP協(xié)議在設(shè)計(jì)時(shí)并未考慮安全問題，因此存在著未經(jīng)授權(quán)訪問網(wǎng)絡(luò)資源的風(fēng)險(xiǎn)。IP協(xié)議的安全問題采用IPSec等加密技術(shù)，對(duì)IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行加密，保護(hù)數(shù)據(jù)的安全性。加密技術(shù)通過設(shè)置IP地址過濾和防火墻規(guī)則，限制未經(jīng)授權(quán)的訪問。訪問控制采用校驗(yàn)和等機(jī)制，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不被篡改或損壞。數(shù)據(jù)完整性保護(hù)采用IP源驗(yàn)證等機(jī)制，驗(yàn)證IP地址的真實(shí)性，防止網(wǎng)絡(luò)欺騙攻擊。防止假冒攻擊IP協(xié)議的安全措施IPSecIPSec是一種標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議，提供了數(shù)據(jù)加