復(fù)習(xí)與網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)知識0(第3講)

網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議基礎(chǔ)第1頁內(nèi)容提要本章介紹OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型TCP/IP協(xié)議簇。重點介紹IP協(xié)議、TCP協(xié)議、UDP協(xié)議和ICMP協(xié)議。介紹慣用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：文件傳輸服務(wù)、Telnet服務(wù)、電子郵件服務(wù)和、Web服務(wù)介紹慣用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)端口和慣用網(wǎng)絡(luò)命令使用。第2頁OSI參考模型OSI參考模型是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO(InternationalStandardsOrganization)制訂模型，把計算機與計算機之間通信分成七個相互連接協(xié)議層，結(jié)構(gòu)如圖2-1所表示。第3頁OSI參考模型極少有產(chǎn)品是完全OSI模式，然而OSI參考模型為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提供了可行機制。OSI模型將通信會話需要各種進程劃分成7個相對獨立層次。第4頁1、物理層（PhysicalLayer）最底層是物理層，這一層負(fù)責(zé)傳送比特流，它從第二層數(shù)據(jù)鏈路層接收數(shù)據(jù)幀，并將幀結(jié)構(gòu)和內(nèi)容串行發(fā)送，即每次發(fā)送一個比特。物理層只能看見0和1，只與電信號技術(shù)和光信號技術(shù)物理特征相關(guān)。這些特征包含用于傳輸信號電流電壓、介質(zhì)類型以及阻抗特征。該層傳輸介質(zhì)是同軸電纜、光纖、雙絞線等，有時該層被稱為OSI參考模型第0層。物理層可能受到安全威脅是搭線竊聽和監(jiān)聽，能夠利用數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)標(biāo)簽加密，數(shù)據(jù)標(biāo)簽，流量填充等方法保護物理層安全。第5頁2、數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）OSI參考模型第二層稱為數(shù)據(jù)鏈路層。與其它層一樣，它擔(dān)負(fù)兩個責(zé)任：發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。還要提供數(shù)據(jù)有效傳輸端到端連接。在發(fā)送方，數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)將指令、數(shù)據(jù)等包裝到幀中，幀是該層基本結(jié)構(gòu)。幀中包含足夠信息，確保數(shù)據(jù)能夠安全地經(jīng)過當(dāng)?shù)鼐钟蚓W(wǎng)抵達(dá)目標(biāo)地。第6頁3、網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）主要功效是完成網(wǎng)絡(luò)中主機間報文傳輸。在廣域網(wǎng)中，這包含產(chǎn)生從源端到目標(biāo)端路由。當(dāng)報文不得不跨越兩個或多個網(wǎng)絡(luò)時，又會產(chǎn)生很多新問題。比如第二個網(wǎng)絡(luò)尋址方法可能不一樣于第一個網(wǎng)絡(luò)；第二個網(wǎng)絡(luò)也可能因為第一個網(wǎng)絡(luò)報文太長而無法接收；兩個網(wǎng)絡(luò)使用協(xié)議也可能不一樣等。網(wǎng)絡(luò)層必須處理這些問題，使異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)能夠互連。在單個局域網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)層是冗余，因為報文是直接從一臺計算機傳送到另一臺計算機。第7頁4、傳輸層（TransportLayer）傳輸層主要功效是完成網(wǎng)絡(luò)中不一樣主機上用戶進程之間可靠數(shù)據(jù)通信。最好傳輸連接是一條無差錯、按次序傳送數(shù)據(jù)管道，即傳輸層連接是真正端到端。因為絕大多數(shù)主機都支持多用戶操作，因而機器上有多道程序，這意味著多條連接將進出于這些主機，所以需要以某種方式區(qū)分報文屬于哪條連接。識別這些連接信息能夠放入傳輸層報文頭中。第8頁5、會話層（SessionLayer）會話層允許不一樣機器上用戶之間建立會話關(guān)系。會話層允許進行類似傳輸層普通數(shù)據(jù)傳送，在一些場所還提供了一些有用增強型服務(wù)。允許用戶利用一次會話在遠(yuǎn)端分時系統(tǒng)上登錄，或者在兩臺機器間傳遞文件。會話層提供服務(wù)之一是管理對話控制。會話層允許信息同時雙向傳輸，或限制只能單向傳輸。假如屬于后者，類似于物理信道上半雙工模式，會話層將統(tǒng)計此時該輪到哪一方。一個與對話控制相關(guān)服務(wù)是令牌管理（TokenManagement）。有些協(xié)議確保雙方不能同時進行一樣操作，這一點很主要。為了管理這些活動，會話層提供了令牌，令牌能夠在會話雙方之間移動，只有持有令牌一方能夠執(zhí)行某種操作。第9頁6、表示層（PresentationLayer）表示層完成一些特定功效，這些功效無須由每個用戶自己來實現(xiàn)。值得一提是，表示層以下各層只關(guān)心從源端機到目標(biāo)機可靠地傳送比特，而表示層關(guān)心是所傳送信息語法和語義。表示層服務(wù)一個經(jīng)典例子是用一個一致選定標(biāo)準(zhǔn)方法對數(shù)據(jù)進行編碼。大多數(shù)用戶程序之間并非交換隨機比特，而是交換諸如人名、日期、貨幣數(shù)量和發(fā)票之類信息。這些對象是用字符串、整型數(shù)、浮點數(shù)形式，以及由幾個簡單類型組成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示。第10頁7、應(yīng)用層（ApplicationLayer）應(yīng)用層包含大量人們普遍需要協(xié)議。即使，對于需要通信不一樣應(yīng)用來說，應(yīng)用層協(xié)議都是必須。比如，PC（PersonalComputer）機用戶使用仿真終端軟件經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)仿真某個遠(yuǎn)程主機終端并使用該遠(yuǎn)程主機資源。這個仿真終端程序使用虛擬終端協(xié)議將鍵盤輸入數(shù)據(jù)傳送到主機操作系統(tǒng)，并接收顯示于屏幕數(shù)據(jù)。第11頁TCP/IP協(xié)議簇TCP/IP協(xié)議簇模型和其它網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一樣，TCP/IP有自己參考模型用于描述各層功效。TCP/IP協(xié)議簇參考模型和OSI參考模型比較如圖2-2所表示。第12頁TCP/IP協(xié)議簇TCP/IP參考模型實現(xiàn)了OSI模型中全部功效。不一樣之處是TCP/IP協(xié)議模型將OSI模型部分層進行了合并。第13頁解剖TCP/IP模型TCP/IP協(xié)議簇包含四個功效層：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層及網(wǎng)絡(luò)接口層。這四層概括了相對于OSI參考模型中七層。1、網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層包含用于物理連接、傳輸全部功效。OSI模型把這一層功效分為兩層：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，TCP/IP參考模型把兩層合在一起。2、網(wǎng)絡(luò)層（Internet層）網(wǎng)絡(luò)層由在兩個主機之間通信所必須協(xié)議和過程組成。這意味著數(shù)據(jù)報文必須是可路由。第14頁解剖TCP/IP模型3、傳輸層這一層支持功效包含：為了在網(wǎng)絡(luò)中傳輸對應(yīng)用數(shù)據(jù)進行分段，執(zhí)行數(shù)學(xué)檢驗來確保所收數(shù)據(jù)完整性，為多個應(yīng)用同時傳輸數(shù)據(jù)多路復(fù)用數(shù)據(jù)流(傳輸和接收)。這意味著該層能識別特殊應(yīng)用，對亂序收到數(shù)據(jù)進行重新排序。當(dāng)前主機到主機層包含兩個協(xié)議實體：傳輸控制協(xié)議(TCP)和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)。4、應(yīng)用層應(yīng)用層協(xié)議提供遠(yuǎn)程訪問和資源共享。應(yīng)用包含Telnet服務(wù)、FTP服務(wù)、SMTP服務(wù)和HTTP服務(wù)等，很多其它應(yīng)用程序駐留并運行在此層，而且依賴于底層功效。該層是最難保護一層。第15頁解剖TCP/IP模型TCP/IP組四層、OSI參考模型和慣用協(xié)議對應(yīng)關(guān)系如圖2-3所表示。第16頁網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IPIP協(xié)議已經(jīng)成為世界上最主要網(wǎng)際協(xié)議。IP功效定義在由IP頭結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中。IP是網(wǎng)絡(luò)層上主要協(xié)議，同時被TCP協(xié)議和UDP協(xié)議使用。TCP/IP整個數(shù)據(jù)報在數(shù)據(jù)鏈路層結(jié)構(gòu)如表2-1所表示。表2-1TCP/IP數(shù)據(jù)報結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包頭IP頭TCP/UDP/ICMP/IGMP頭數(shù)據(jù)第17頁IP頭結(jié)構(gòu)能夠看出一條完整數(shù)據(jù)報由四部分組成第三部分是該數(shù)據(jù)報采取協(xié)議第四部分是數(shù)據(jù)報傳遞數(shù)據(jù)內(nèi)容其中IP頭結(jié)構(gòu)如表2-2所表示。版本（4位）頭長度（4位）服務(wù)類型（8位）封包總長度（16位）封包標(biāo)識（16位）標(biāo)志（3位）片斷偏移地址（13位）存活時間（8位）協(xié)議（8位）校驗和（16位）起源IP地址（32位）目標(biāo)IP地址（32位）選項（可選）填充（可選）數(shù)據(jù)第18頁IP頭結(jié)構(gòu)IP頭結(jié)構(gòu)在全部協(xié)議中都是固定，對表2-2說明以下：（1）字節(jié)和數(shù)字存放次序是從右到左，依次是從低位到高位，而網(wǎng)絡(luò)存放次序是從左到右，依次從低位到高位。（2）版本：占第一個字節(jié)高四位。頭長度：占第一個字節(jié)低四位。（3）服務(wù)類型：前3位為優(yōu)先字段權(quán)，現(xiàn)在已經(jīng)被忽略。接著4位用來表示最小延遲、最大吞吐量、最高可靠性和最小費用。（4）封包總長度：整個IP報長度，單位為字節(jié)。（5）存活時間：就是封包生存時間。通慣用經(jīng)過路由器個數(shù)來衡量，比如初始值設(shè)置為32，則每經(jīng)過一個路由器處理就會被減一，當(dāng)這個值為0時候就會丟掉這個包，并用ICMP消息通知源主機。（6）協(xié)議：定義了數(shù)據(jù)協(xié)議，分別為：TCP、UDP、ICMP和IGMP。定義為：＃definePROTOCOL_TCP0x06＃definePROTOCOL_UDP0x11＃definePROTOCOL_ICMP0x06＃definePROTOCOL_IGMP0x06（7）檢驗和：校驗首先將該字段設(shè)置為0，然后將IP頭每16位進行二進制取反求和，將結(jié)果保留在校驗和字段。（8）起源IP地址：將IP地址看作是32位數(shù)值則需要將網(wǎng)絡(luò)字節(jié)次序轉(zhuǎn)化位主機字節(jié)次序。轉(zhuǎn)化方法是：將每4個字節(jié)首尾交換，將2、3字節(jié)交換。（9）目標(biāo)IP地址：轉(zhuǎn)換方法和起源IP地址一樣。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，IP是面向非連接，所謂非連接就是傳遞數(shù)據(jù)時候，不檢測網(wǎng)絡(luò)是否連通。所以是不可靠數(shù)據(jù)報協(xié)議，IP協(xié)議主要負(fù)責(zé)在主機之間尋址和選擇數(shù)據(jù)包路由。第19頁抓取Ping指令發(fā)送數(shù)據(jù)包按照第一章Sniffer設(shè)置抓取Ping指令發(fā)送數(shù)據(jù)包，命令執(zhí)行如圖2-4所表示。第20頁抓取Ping指令發(fā)送數(shù)據(jù)包其實IP報頭全部屬性都在報頭中顯示出來，能夠看出實際抓取數(shù)據(jù)報和理論上數(shù)據(jù)報一致，分析如圖2-6所表示。第21頁IPv4IP地址分類IPv4地址在1981年9月實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化?；綢P地址是8位一個單元32位二進制數(shù)。為了方便人們使用，對機器友好二進制地址轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兏煜なM制地址。IP地址中每一個8位組用0～255之間一個十進制數(shù)表示。這些數(shù)之間用點“.”隔開，所以，最小IPv4地址值為，最大地址值為，然而這兩個值是保留，沒有分配給任何系統(tǒng)。IP地址分成五類：A類地址、B類地址、C類地址、D類地址和E類地址。每一個IP地址包含兩部分：網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址，上面五類地址對所支持網(wǎng)絡(luò)數(shù)和主機數(shù)有不一樣組合。第22頁1、A類地址一個A類IP地址僅使用第一個8位組表示網(wǎng)絡(luò)地址。剩下3個8位組表示主機地址。A類地址第一個位總為0，這一點在數(shù)學(xué)上限制了A類地址范圍小于127，所以理論上僅有127個可能A類網(wǎng)絡(luò)，而地址又沒有分配，所以實際上只有126個A類網(wǎng)。技術(shù)上講，也是一個A類地址，不過它已被保留作閉環(huán)（LookBack）測試之用而不能分配給一個網(wǎng)絡(luò)。A類地址后面24位表示可能主機地址，A類網(wǎng)絡(luò)地址范圍從到。每一個A類地址能支持16,777,214個不一樣主機地址，這個數(shù)是由224次方再減去2得到。減2是必要，因為IP把全0保留為表示網(wǎng)絡(luò)而全1表示網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播地址。第23頁2、B類地址設(shè)計B類地址目標(biāo)是支持中到大型網(wǎng)絡(luò)。B類網(wǎng)絡(luò)地址范圍從到。B類地址蘊含數(shù)學(xué)邏輯是相當(dāng)簡單。一個B類IP地址使用兩個8位組表示網(wǎng)絡(luò)號，另外兩個8位組表示主機號。B類地址第1個8位組前兩位總是設(shè)置為1和0，剩下6位既能夠是0也能夠是1，這么就限制其范圍小于等于191，這里191由128+32+16+8+4+2+1得到。最終16位（2個8位組）標(biāo)識可能主機地址。每一個B類地址能支持64,534個惟一主機地址，這個數(shù)由216次方減2得到，B類網(wǎng)絡(luò)有16,382個。第24頁3、C類地址C類地址用于支持大量小型網(wǎng)絡(luò)。這類地址能夠認(rèn)為與A類地址恰好相反。A類地址使用第一個8位組表示網(wǎng)絡(luò)號，剩下3個表示主機號，而C類地址使用三個8位組表示網(wǎng)絡(luò)地址，僅用一個8位組表示主機號。C類地址前3位數(shù)為110，前兩位和為192(128+64)，這形成了C類地址空間下界。第三位等于十進制數(shù)32，這一位為0限制了地址空間上界。不能使用第三位限制了此8位組最大值為255-32等于223。所以C類網(wǎng)絡(luò)地址范圍從至。最終一個8位組用于主機尋址。每一個C類地址理論上可支持最大256個主機地址(0～255)，不過僅有254個可用，因為0和255不是有效主機地址。能夠有2,097,150個不一樣C類網(wǎng)絡(luò)地址。在IP地址中，0和255是保留主機地址。IP地址中全部主機地址為0用于標(biāo)識局域網(wǎng)。一樣，全為1表示在此網(wǎng)段中廣播地址。第25頁4、D類地址D類地址用于在IP網(wǎng)絡(luò)中組播（Multicasting）。D類組播地址機制僅有有限用處。一個組播地址是一個惟一網(wǎng)絡(luò)地址。它能指導(dǎo)報文抵達(dá)預(yù)定義IP地址組。所以，一臺機器能夠把數(shù)據(jù)流同時發(fā)送到多個接收端，這比為每個接收端創(chuàng)建一個不一樣流有效得多。組播長久以來被認(rèn)為是IP網(wǎng)絡(luò)最理想特征，因為它有效地減小了網(wǎng)絡(luò)流量。D類地址空間，和其它地址空間一樣，有其數(shù)學(xué)限制，D類地址前4位恒為1110，預(yù)置前3位為1意味著D類地址開始于128+64+32等于224。第4位為0意味著D類地址最大值為128+64+32+8+4+2+1為239，所以D類地址空間范圍從到239.255.255.254。第26頁5、E類地址E類地址雖被定義為保留研究之用。所以Internet上沒有可用E類地址。E類地址前4位為1，所以有效地址范圍從至55。第27頁子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼是用來判斷任意兩臺計算機IP地址是否屬于同一子網(wǎng)絡(luò)依據(jù)。最為簡單了解就是兩臺計算機各自IP地址與子網(wǎng)掩碼進行二進制“與”（AND）運算后，假如得出結(jié)果是相同，則說明這兩臺計算機是處于同一個子網(wǎng)絡(luò)上，能夠進行直接通訊。計算機AIP地址為，子網(wǎng)掩碼為，將轉(zhuǎn)化為二進制進行“與”運算，運算過程如表2-3所表示。第28頁子網(wǎng)掩碼計算機AIP地址為，子網(wǎng)掩碼為，將轉(zhuǎn)化為二進制進行“與”運算，運算過程如表2-3所表示。IP地址11000000.10101000.00000000.00000001子網(wǎng)掩碼11111111.11111111.11111111.00000000IP地址與子網(wǎng)掩碼按位“與”運算11000000.10101000.00000000.00000000運算結(jié)果轉(zhuǎn)化為十進制第29頁子網(wǎng)掩碼計算機BIP地址為，子網(wǎng)掩碼為，將轉(zhuǎn)化為二進制進行“與”運算。運算過程如表2-4所表示。IP地址11010000.10101000.00000000.11111110子網(wǎng)掩碼11111111.11111111.11111111.00000000IP地址與子網(wǎng)掩碼按位“與”運算11000000.10101000.00000000.00000000運算結(jié)果轉(zhuǎn)化為十進制第30頁子網(wǎng)掩碼計算機CIP地址為，子網(wǎng)掩碼為，將轉(zhuǎn)化為二進制進行“與”運算。運算過程如表2-5所表示。IP地址11010000.10101000.00000000.00000100子網(wǎng)掩碼11111111.11111111.11111111.00000000IP地址與子網(wǎng)掩碼按位“與”運算11000000.10101000.00000000.00000000運算結(jié)果轉(zhuǎn)化為十進制第31頁傳輸控制協(xié)議協(xié)議TCPTCP是傳輸層協(xié)議，提供可靠應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸。TCP在兩個或多個主機之間建立面向連接通信。TCP支持多數(shù)據(jù)流操作，提供錯誤控制，甚至完成對亂序抵達(dá)報文進行重新排序。第32頁TCP協(xié)議工作原理TCP在建立連接時候需要三次確認(rèn)，俗稱“三次握手”，在斷開連接時候需要四次確認(rèn)，俗稱“四次揮手”。第33頁TCP協(xié)議三次“握手”第34頁TCP協(xié)議四次“揮手”需要斷開連接時候，TCP也需要相互確認(rèn)才能夠斷開連接，四次交互過程如圖2-16所表示。第35頁UDP和TCP區(qū)分UDP提供是非連接數(shù)據(jù)報服務(wù)，意味著UDP無法確保任何數(shù)據(jù)報傳遞和驗證。UDP結(jié)構(gòu)如圖2-21所表示。第36頁UDP和TCP傳遞數(shù)據(jù)差異UDP和TCP傳遞數(shù)據(jù)差異類似于電話和明信片之間差異。TCP就像電話，必須先驗證目標(biāo)是否能夠訪問后才開始通訊。UDP就像明信片，信息量很小而且每次傳遞成功可能性很高，不過不能完全確保傳遞成功。UDP通常由每次傳輸少許數(shù)據(jù)或有實時需要程序使用。在這些情況下，UDP低開銷比TCP更適合。UDP與TCP提供服務(wù)和功效直接對比第37頁設(shè)置DNS解析需要在主機上設(shè)置DNS解析主機，將主機DNS解析指向虛擬機，如圖2-22所表示。第38頁Telnet服務(wù)Telnet是TELecommunicationsNETwork縮寫，其名字含有雙重含義，既指應(yīng)用也是指協(xié)議本身。Telnet給用戶提供了一個經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)登錄遠(yuǎn)程服務(wù)器方式。Telnet經(jīng)過端口23工作。第39頁開啟Telnet服務(wù)Telnet要求有一個Telnet服務(wù)器，此服務(wù)器駐留在主機上，等候著遠(yuǎn)端機器授權(quán)登錄。要使用Telnet服務(wù)首先需要在虛擬機上開啟Telnet服務(wù)，選擇進入Telnet服務(wù)管理器，如圖2-31所表示。第40頁開啟Telnet服務(wù)在Telnet服務(wù)管理器中選擇4，開啟Telnet服務(wù)器，如圖2-32所表示。第41頁連接Telnet服務(wù)器虛擬機上Telnet服務(wù)器就開啟了，然后在主機DOS窗口中連接虛擬機Telnet服務(wù)器，如圖2-33所表示。第42頁慣用網(wǎng)絡(luò)命令慣用網(wǎng)絡(luò)命令有：判斷主機是否連通ping指令查看IP地址配置情況ipconfig指令查看網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)netstat指令進行網(wǎng)絡(luò)操作net指令進行定時器操作at指令。第43頁本章總結(jié)本章需要重點了解OSI參考模型和TCP/IP協(xié)議簇聯(lián)絡(luò)和區(qū)分了解IP/TCP/UDP/ICMP協(xié)議頭結(jié)構(gòu)而且學(xué)會使用Sniffer進行分析了解慣用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)以及它們提供服務(wù)端口。熟練掌握慣用網(wǎng)絡(luò)命令及其使用方法。第44頁本章習(xí)題一、選擇題1.OSI參考模型是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制訂模型，把計算機與計算機之間通信分成___________個相互連接協(xié)議層。A.5 B.6C.7 D.82.___________服務(wù)一個經(jīng)典例子是用一個一致選定標(biāo)準(zhǔn)方法對數(shù)據(jù)進行編碼。。A.表示層 B.網(wǎng)絡(luò)層C.TCP層