[精选]网络安全协议基础(PPT50页)32690.pptx
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1、网络安全协议基础网络安全协议基础 1标准与协议标准与协议(一一)网络非常复杂网络非常复杂!l大量组成单元大量组成单元l主机主机l路由器路由器l不同介质的链路不同介质的链路l应用应用l协议协议l硬件硬件,软件软件问题问题:l使用哪种网线使用哪种网线?网线所使用的电子网线所使用的电子信号的意义信号的意义?l如果两台计算机使用不同的操作如果两台计算机使用不同的操作系统,应该如何处理通信系统,应该如何处理通信?l如何确定哪些数据是发给哪台计如何确定哪些数据是发给哪台计算机的算机的?l如果其中一台计算机要使用其它如果其中一台计算机要使用其它类型的网线,应该如何处理通信类型的网线,应该如何处理通信?两台计
2、算机,一根网线,软件协议两台计算机,一根网线,软件协议2标准与协议标准与协议(二二)l要解决上述问题,必须为网络通信建立标准。要解决上述问题,必须为网络通信建立标准。l这些标准必须尽量保持松耦合,以便将由于一这些标准必须尽量保持松耦合,以便将由于一个协议的变化而对其他协议产生的影响降低到个协议的变化而对其他协议产生的影响降低到最小。最小。l最坏的情况:改变一个协议,需要重写软件。最坏的情况:改变一个协议,需要重写软件。l可以对标准和协议进行分层,为网线上的物理可以对标准和协议进行分层,为网线上的物理通信建立标准,然后为其上的逻辑层通信建立通信建立标准,然后为其上的逻辑层通信建立标准。标准。3什
3、么是协议什么是协议?一种人类使用的协议与一种计算机网络协议一种人类使用的协议与一种计算机网络协议:4什么是网络协议什么是网络协议?发送特定的消息发送特定的消息 当接收到消息或有其他事件发生时,采取当接收到消息或有其他事件发生时,采取特定的行动特定的行动lInternet上的所有通信活动都由协议控制上的所有通信活动都由协议控制 协议定义了网络实体之间发协议定义了网络实体之间发送和接收的消息的格式,顺送和接收的消息的格式,顺序以及在消息传递过程中的序以及在消息传递过程中的所有活动所有活动5ISO/OSI协议栈协议栈applicationpresentationsessiontransportnet
4、worklinkphysicalrInternational Standards Organizations Open System InterconnectionrOSI参考模型是国际标准参考模型是国际标准化组织化组织ISO制定的模型,制定的模型,把计算机与计算机之间把计算机与计算机之间的通信分成七个互相连的通信分成七个互相连接的协议层接的协议层6物理层(物理层(Physical Layer)l最底层是物理层,这一层负责传送比特流,它从第最底层是物理层,这一层负责传送比特流,它从第二层数据链路层接收数据帧,并将帧的结构和内容二层数据链路层接收数据帧,并将帧的结构和内容串行发送,即每次发送一个
5、比特。串行发送,即每次发送一个比特。l物理层只能看见物理层只能看见0和和1,只与电信号技术和光信号技,只与电信号技术和光信号技术的物理特征相关。这些特征包括用于传输信号电术的物理特征相关。这些特征包括用于传输信号电流的电压、介质类型以及阻抗特征。该层的传输介流的电压、介质类型以及阻抗特征。该层的传输介质是同轴电缆、光纤、双绞线等,有时该层被称为质是同轴电缆、光纤、双绞线等,有时该层被称为OSI参考模型的第参考模型的第0层。层。l物理层可能受到的安全威胁是搭线窃听和监听,可物理层可能受到的安全威胁是搭线窃听和监听,可以利用数据加密、数据标签加密,数据标签,流量以利用数据加密、数据标签加密,数据标
6、签,流量填充等方法保护物理层的安全。填充等方法保护物理层的安全。7数据链路层(数据链路层(Data Link Layer)lOSI参考模型的第二层称为数据链路层。与参考模型的第二层称为数据链路层。与其他层一样,它肩负两个责任:发送和接收其他层一样,它肩负两个责任:发送和接收数据。数据。l还要提供数据有效传输的端到端连接。在发还要提供数据有效传输的端到端连接。在发送方,数据链路层负责将指令、数据等包装送方,数据链路层负责将指令、数据等包装到帧中,帧是该层的基本结构。到帧中,帧是该层的基本结构。l帧中包含足够的信息,确保数据可以安全地帧中包含足够的信息,确保数据可以安全地通过本地局域网到达目的地。
7、通过本地局域网到达目的地。8网络层(网络层(Network Layer)l网络层的主要功能是完成网络中主机间的报文传输。网络层的主要功能是完成网络中主机间的报文传输。在广域网中,这包括产生从源端到目的端的路由。在广域网中,这包括产生从源端到目的端的路由。l当报文不得不跨越两个或多个网络时,会产生很多当报文不得不跨越两个或多个网络时,会产生很多新问题。新问题。l例如:第二个网络的寻址方法可能不同于第一个网例如:第二个网络的寻址方法可能不同于第一个网络;第二个网络也可能因为第一个网络的报文太长络;第二个网络也可能因为第一个网络的报文太长而无法接收;两个网络使用的协议也可能不相同。而无法接收;两个网
8、络使用的协议也可能不相同。l网络层必须解决这些问题,使异构网络能够互连。网络层必须解决这些问题,使异构网络能够互连。l在单个局域网中,网络层是冗余的,因为报文是直在单个局域网中,网络层是冗余的,因为报文是直接从一台计算机传送到另一台计算机的。接从一台计算机传送到另一台计算机的。9传输层(传输层(Transport Layer)l传输层的主要功能是完成网络中不同主机传输层的主要功能是完成网络中不同主机上的用户进程之间可靠的数据通信。上的用户进程之间可靠的数据通信。l最好的传输连接是一条无差错的、按顺序最好的传输连接是一条无差错的、按顺序传送数据的管道,即传输层连接是真正端传送数据的管道,即传输层
9、连接是真正端到端的。到端的。l由于绝大多数主机都支持多用户操作,因由于绝大多数主机都支持多用户操作,因而机器上有多道程序,这意味着多条连接而机器上有多道程序,这意味着多条连接将进出于这些主机,因此需要以某种方式将进出于这些主机,因此需要以某种方式区别报文属于哪条连接。识别这些连接的区别报文属于哪条连接。识别这些连接的信息可以放入传输层的报文头中。信息可以放入传输层的报文头中。10会话层(会话层(Session Layer)l会话层允许不同机器上的用户之间建立会话关系。会话层允许不同机器上的用户之间建立会话关系。会话层提供的服务之一是管理对话控制。会话层提供的服务之一是管理对话控制。l会话层允许
10、信息同时双向传输,或限制只能单向会话层允许信息同时双向传输,或限制只能单向传输。如果属于后者,类似于物理信道上的半双传输。如果属于后者,类似于物理信道上的半双工模式,会话层将记录此时该轮到哪一方。工模式,会话层将记录此时该轮到哪一方。l一种与对话控制有关的服务是令牌管理(一种与对话控制有关的服务是令牌管理(Token Management)。会话层提供了令牌,令牌可以)。会话层提供了令牌,令牌可以在会话双方之间移动,只有持有令牌的一方可以在会话双方之间移动,只有持有令牌的一方可以执行某种操作。执行某种操作。11表示层(表示层(Presentation Layer)l表示层以下各层只关心从源端机
11、到目标机可表示层以下各层只关心从源端机到目标机可靠地传送比特,而表示层关心的是所传送的靠地传送比特,而表示层关心的是所传送的信息的语法和语义。信息的语法和语义。l表示层服务的一个典型例子是用一种一致选表示层服务的一个典型例子是用一种一致选定的标准方法对数据进行编码。定的标准方法对数据进行编码。l大多数用户程序之间并非交换随机的比特,大多数用户程序之间并非交换随机的比特,而是交换诸如人名、日期、货币数量和发票而是交换诸如人名、日期、货币数量和发票之类的信息。这些对象是用字符串、整型数、之类的信息。这些对象是用字符串、整型数、浮点数的形式,以及由几种简单类型组成的浮点数的形式,以及由几种简单类型组
12、成的数据结构来表示。数据结构来表示。12应用层(应用层(Application Layer)l应用层包含大量人们普遍需要的协议。对于需应用层包含大量人们普遍需要的协议。对于需要通信的不同应用来说,应用层的协议都是必要通信的不同应用来说,应用层的协议都是必须的。须的。l例如,例如,PC机用户使用仿真终端软件通过网络机用户使用仿真终端软件通过网络仿真某个远程主机的终端并使用该远程主机的仿真某个远程主机的终端并使用该远程主机的资源。资源。l这个仿真终端程序使用虚拟终端协议将键盘输这个仿真终端程序使用虚拟终端协议将键盘输入的数据传送到主机的操作系统,并接收显示入的数据传送到主机的操作系统,并接收显示于
13、屏幕的数据。于屏幕的数据。13分层分层l从概念上讲,我们可以把网络按下图进从概念上讲,我们可以把网络按下图进行分层行分层Applications(Web Browsers,etc)Networking(TCP/IP,etc)Hardware(Ethernet,Wireless,Fiber)14协议分层与数据协议分层与数据每一层从上一层接收数据每一层从上一层接收数据l添加头信息后得到新的数据单元添加头信息后得到新的数据单元l把新数据单元传到下一层把新数据单元传到下一层applicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetwor
14、klinkphysicalsourcedestinationMMMMHtHtHnHtHnHlMMMMHtHtHnHtHnHlmessagesegmentdatagramframe15分层分层:逻辑通信逻辑通信(一一)每一层每一层l分布式的分布式的l“实体实体”在每个节点上实现本层的功能在每个节点上实现本层的功能l实体与对等实体交换消息实体与对等实体交换消息16分层分层:逻辑通信逻辑通信(二二)如如:transportl从应用层得到数据从应用层得到数据l添加地址和可靠性标记信息,得到添加地址和可靠性标记信息,得到”数据报数据报”l把数据报发送给对等实体把数据报发送给对等实体l等待对方发送确认信息
15、等待对方发送确认信息17分层分层:物理通信物理通信 applicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalnetworklinkphysicaldatadata18解剖解剖TCP/IP模型模型lTCP/IP模型、模型、OSI模型和常用协议的模型和常用协议的对应关系对应关系19网络协议网络协议IP lIP协议已经成为世界上最重要的网际协议。协
16、议已经成为世界上最重要的网际协议。lIP的功能定义在的功能定义在IP头结构中。头结构中。lIP是网络层上的主要协议,同时被是网络层上的主要协议,同时被TCP协议和协议和UDP协议使用。协议使用。lTCP/IP的整个数据报在数据链路层的结构的整个数据报在数据链路层的结构以太网数据包以太网数据包头头 IP头头TCP/UDP/ICMP/IGMP头头数据数据20IP头的结构头的结构版本(版本(4位)位)头长头长度(度(4位)位)服服务类务类型(型(8位)位)封包封包总长总长度(度(16位)位)封包封包标识标识(16位)位)标标志(志(3位)位)片断偏移地址(片断偏移地址(13位)位)存活存活时间时间(
17、8位)位)协议协议(8位)位)校校验验和(和(16位)位)源源IP地址(地址(32位)位)目的目的IP地址(地址(32位)位)选项选项(可(可选选)填充(可填充(可选选)数据数据21IP头的结构头的结构lIP头结构在所有协议中都是固定的,说明如下:头结构在所有协议中都是固定的,说明如下:l版本:占第一个字节的高四位。头长度:占第一个字节的低四位。版本:占第一个字节的高四位。头长度:占第一个字节的低四位。l服务类型:前服务类型:前3位为优先字段权,现在已经被忽略。接着位为优先字段权,现在已经被忽略。接着4位用来表位用来表示最小延迟、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。示最小延迟、最大吞吐量、最高可
18、靠性和最小费用。l封包总长度:整个封包总长度:整个IP报的长度,单位为字节。报的长度,单位为字节。l存活时间:就是封包的生存时间。通常用通过的路由器的个数来衡存活时间:就是封包的生存时间。通常用通过的路由器的个数来衡量,比如初始值设置为量,比如初始值设置为32,则每通过一个路由器处理就会被减一,则每通过一个路由器处理就会被减一,当这个值为当这个值为0的时候就会丢掉这个包,并用的时候就会丢掉这个包,并用ICMP消息通知源主机。消息通知源主机。l协议:定义了数据的协议,分别为:协议:定义了数据的协议,分别为:TCP、UDP、ICMP和和IGMP。l校验和:首先将该字段设置为校验和:首先将该字段设置
19、为0,然后将,然后将IP头的每头的每16位进行二进制位进行二进制取反求和,将结果保存在校验和字段。取反求和,将结果保存在校验和字段。l源源IP地址:将地址:将IP地址看作是地址看作是32位数值则需要将网络字节顺序转化位位数值则需要将网络字节顺序转化位主机字节顺序。主机字节顺序。l目的目的IP地址:转换方法和源地址:转换方法和源IP地址一样。地址一样。lIP是面向非连接的,传递数据的时候不检测网络是否连通,所以是是面向非连接的,传递数据的时候不检测网络是否连通,所以是不可靠的数据报协议。不可靠的数据报协议。22IPv4的的IP地址分类地址分类 l基本的基本的IP地址是地址是8位一个单元的位一个单
20、元的32位二进制数。为了位二进制数。为了方便人们的使用,对机器友好的二进制地址转变为方便人们的使用,对机器友好的二进制地址转变为人们更熟悉的十进制地址。人们更熟悉的十进制地址。lIP地址中的每一个地址中的每一个8位组用位组用0255之间的一个十进制之间的一个十进制数表示,这些数之间用点数表示,这些数之间用点“.”隔开。隔开。lIP地址分成五类:地址分成五类:A类地址、类地址、B类地址、类地址、C类地址、类地址、D类地址和类地址和E类地址。类地址。l每一个每一个IP地址包括两部分:网络地址和主机地址,地址包括两部分:网络地址和主机地址,上面五类地址对所支持的网络数和主机数有不同的上面五类地址对所
21、支持的网络数和主机数有不同的组合。组合。23IPv4的地址结构的地址结构A类类B类类C类类00011 17bits24 bits14 bits16 bits网络号网络号主机(接口)号主机(接口)号网络号网络号主机(接口)号主机(接口)号21bits8bits网络号网络号主机(接口)号主机(接口)号D类类11 1组播地址组播地址28bits0E类类11 1保留地址保留地址28bits124IPv4的地址范围的地址范围lA A类类 l 0.0.0.0 0.0.0.0 126.255.255.255 126.255.255.255lB B类类 l128.0.0.0 128.0.0.0 191.255
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