第3章 网络数据包结构与安全
第3章计算机组网技术
由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减， 衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收 错误。中继器就是为解决这一问题而设计的。它完成 物理线路的连接，对衰减的信号进行放大，保持与原 数据相同。 一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体，但 有的中继器也可以完成不同媒体的转接工作。 从理论上讲中继器的使用是无限的，网络也因此可以 无限延长。事实上这是不可能的，因为网络标准中都 对信号的延迟范围作了具体的规定，中继器只能在此 规定范围内进行有效的工作，否则会引起网络故障。 以太网络标准中就约定了一个以太网上只允许出现5个 网段，最多使用4个中继器，而且其中只有3个网段可 以挂接计算机终端。
网桥是一个局域网与另一个局域网之间在网络 体系结构第二层上建立连接的桥梁。 网络交换技术是近几年来发展起来的一种结构 化的网络解决方案。交换机是这种结构化网络 中的核心设备。 路由器是在网络层的互联设备，用于连接多个 逻辑上分开的网络，路由与分组转发是其主要 功能。
3.1.1 服务器
服务器的英文名称为Server，指的是在 网络环境中为客户机（Client）提供各 种服务的特殊的专用计算机。在网络中， 服务器承担着数据的存储、转发、发布 等关键任务，是各类基于客户机/服务器 （C/S）模式网络中不可或缺的重要组成 部分。
1．网桥的结构
图3-6给出了一个网桥的内部结构要点。最简单的网桥有两个端口， 复杂的网桥可以有更多的端口。网桥的每个端口与一个网段相连。 图3-6的网桥，其端口1与网段A相连，端口2连接到网段B。网桥从 端口接收到网段上传送的各种帧。每当收到一个帧时，就先暂存 在其缓存中。若此帧未出现差错且欲发往的目的站MAC地址属于另 一个网段，则通过查找转发表，将收到的帧通过对应的端口转发 出去。若该帧出现差错，则丢弃此帧。因此，仅在同一个网段中 通信的帧不会被网桥转发到另一个网段去，因此不会加重整个网 络的负担。例如，设网段A上的三个站H1、H2、H3的MAC地址分别 为MAC1、MAC2、MAC3；网段B上的三个站H4、H5、H6的MAC地址分 别为MAC4、MAC5、MAC6。若网桥的端口1收到站H1发给站H5的帧， 则在查找转发表后，把这个帧送到端口2转发给网段B，然后再传 给站H5。若端口1收到站H1发给站H2的帧，由于目的站对应的端口 就是这个帧进入网桥的端口1，表明不需要经过网桥转发，于是丢 弃这个帧。 网桥是通过内部的端口管理软件和网桥协议实体来完成上述操作 的。转发表也叫做转发数据库或路由目录。
计算机网络和网络安全
计算机网络和网络安全计算机网络和网络安全概述计算机网络是指将多个计算机互连起来，通过通信链路和交换设备传输数据的系统。
网络安全是指通过各种技术手段来保护计算机网络系统不受到未经授权的访问和攻击的影响。
计算机网络的基本概念计算机网络包括了几个基本概念，包括主机、服务器、客户端、协议、拓扑结构等。
主机是指连接到网络上的计算机，服务器是指提供服务的主机，客户端是指向服务器发出请求的主机。
协议是指在网络中传输数据的规则和标准，拓扑结构是指网络中各个主机之间的连接方式，如星型、总线型、环型等。
计算机网络的分层结构计算机网络通常采用分层结构，将整个网络划分为多个层次。
常用的分层模型是OSI七层模型和TCP/IP四层模型。
OSI七层模型包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
TCP/IP四层模型包括网络接口层、网络层、传输层和应用层。
每个层次都负责不同的功能，通过在不同层次之间进行协议的交互，实现数据的传输和处理。
网络安全的基本原理网络安全的基本原理包括保密性、完整性和可用性。
保密性是指保护数据不被未经授权的人员获取，完整性是指保护数据不被修改或破坏，可用性是指保证网络系统的正常运行。
为了实现网络安全，需要采取各种技术手段，包括防火墙、加密、身份验证、访问控制等。
网络攻击和防御网络攻击是指对计算机网络系统进行恶意的攻击行为，旨在获取非法利益、破坏网络系统或侵犯用户隐私。
常见的网络攻击包括、、DDoS攻击等。
为了防御网络攻击，需要采取各种防护措施，包括使用杀毒软件、防火墙、入侵检测系统等。
网络安全的挑战和发展趋势随着计算机网络的快速发展，网络安全面临着越来越多的挑战。
新型的网络攻击不断涌现，攻击手段不断升级。
随着物联网、云计算等新技术的兴起，网络安全面临着新的挑战。
为了应对这些挑战，网络安全技术也在不断发展和完善，、区块链等新技术都被应用到网络安全领域。
计算机网络和网络安全是现代社会中不可缺少的组成部分。
第3章 计算机网络体系结构与协议
第3章
计算机网络体系结构与协议
16
OSI环境中的数据传输过程OSI环境 环境中的数据传输过程OSI 3.2.4 OSI环境中的数据传输过程OSI环境 environment） （OSI environment）
主机A 主机 A 应用进程A 主机 B 应用进程B
应 表 会 传 网
用 层 示 层 话 层 输 层 络 层 网 CCP A
第3章
计算机网络体系结构与协议
11
OSI参考模型的结构 OSI参考模型的结构
主机 应 用 层 表 示 层 会 话 层 传 输 层 网 络 层 数据链路层 物 理 层 CCP 网 络 层 数据链路层 物 理 层 CCP 网 络 层 数据链路层 物 理 层 主机 应 用 层 表 示 层 会 话 层 传 输 层 网 络 层 数据链路层 物 理 层
第3章
计算机网络体系 结构与协议
第3章
计算机网络体系结构与协议
1
3.1 3.2
网络体系结构的基本概念 OSI参考模型 OSI参考模型
3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 OSI参考模型的基本概念 OSI参考模型的基本概念 OSI参考模型的结构 OSI参考模型的结构 OSI参考模型各层的功能 OSI参考模型各层的功能 OSI环境中的数据传输过程 OSI环境中的数据传输过程
OSI参考模型的评价 3.4.1 对OSI参考模型的评价
• 层次数量与内容选择不是很好，会话层很少用到，表示层几乎是 空的，数据链路层与网络层有很多的子层插入； • OSI 参考模型将“服务”与“协议”的定义结合起来，使得参考 模型变得格外复杂，实现困难； • 寻址、流控与差错控制在每一层里都重复出现，降低系统效率； • 数据安全性、加密与网络管理在参考模型的设计初期被忽略了； • 参考模型的设计更多是被通信的思想所支配，不适合于计算机与 软件的工作方式； • 严格按照层次模型编程的软件效率很低。
网络安全的层次结构
网络安全的层次结构
网络安全的层次结构由以下几个层次组成：
1. 物理安全层：物理安全层是网络安全的第一层，它包括
保护网络基础设施和网络设备的物理安全措施，如安全柜、门禁系统、视频监控等。
这些措施用于防止未经授权的人员进入网络设备所在的区域，以及保护设备免受自然灾害和意外事故的影响。
2. 网络安全层：网络安全层是指通过网络设备和网络协议
来确保网络的安全性。
这一层包括访问控制、防火墙、入侵检测和入侵防御系统等措施，用于阻止未经授权的网络访问、防范网络攻击、检测和阻止恶意软件等。
3. 主机安全层：主机安全层是指保护计算机系统的安全措施。
这一层包括操作系统的安全配置、补丁管理、强密码策略、权限管理等措施，用于防止未经授权的访问、恶意软件的安装和执行、主机配置的失误等。
4. 应用安全层：应用安全层是指保护应用程序和数据的安
全措施。
这一层包括安全开发实践、应用程序的访问控制、数据加密、身份验证和授权等措施，用于防止应用程序的漏洞被利用、数据的泄露和篡改等。
5. 人员安全层：人员安全层是指通过培训和教育来提高员
工的网络安全意识和素养。
这一层包括网络安全政策的制定、安全意识培训、网络安全责任制等措施，用于防止员工因为疏
忽或错误而引发的网络安全事件。
网络安全的层次结构根据不同的安全需求和威胁模式可以进行灵活调整和拓展，以适应不同组织和系统的安全要求。
网络安全结构内容
网络安全结构内容网络安全结构是指由多个层次组成的网络安全体系，通过各层次之间的协同作用来保护网络安全。
合理的网络安全结构可以提高网络的安全性，降低网络被攻击的风险。
下面是一个网络安全结构的例子，具体内容如下：一、边界安全层边界安全层是网络安全结构中的第一道防线，主要负责保护网络与外部环境之间的通信。
边界安全层包括了防火墙、入侵检测系统（IDS）、入侵防御系统（IPS）等。
防火墙可通过过滤不安全的流量、限制访问权限、监控网络行为等手段来防止外部攻击。
IDS和IPS能够及时发现和响应入侵行为，并采取相应的措施进行阻止。
二、网络安全设备层网络安全设备层主要负责保护网络内部设备的安全。
这一层包括入侵检测和防御系统（IDPS）、虚拟专用网络（VPN）等。
IDPS能够对网络内部的流量进行监测和分析，并可以限制和修复安全漏洞。
VPN通过加密通信、身份认证等方式来提供安全的远程访问服务。
三、身份认证和访问控制层身份认证和访问控制层主要负责用户身份的验证和访问权限的控制。
这一层包括了身份认证系统、访问控制列表（ACL）等。
身份认证系统通过验证用户的身份来确保用户的合法性，并可以通过二次认证等方式提高安全性。
ACL能够根据用户的身份和访问权限来限制用户对网络资源的访问。
四、应用安全层应用安全层主要针对网络应用和服务的安全。
这一层包括了入侵检测和防御系统（IDPS）、防病毒和反恶意软件系统等。
IDPS能够检测应用层的攻击，并采取相应的措施进行防御。
防病毒和反恶意软件系统能够及时发现和清除网络中的病毒和恶意软件，确保应用的安全可靠。
五、数据保护层数据保护层主要负责数据的保密性和完整性。
这一层包括了加密通信、数据备份和灾难恢复等手段。
加密通信能够保护数据在传输中的安全，确保数据不被窃取和篡改。
数据备份和灾难恢复能够及时恢复数据，在数据丢失或被破坏时保证业务的连续性。
六、网络监控与漏洞管理层网络监控与漏洞管理层主要负责对网络的安全状况进行监控和管理。
《网络体系结构》课件
网络安全的未来发展
人工智能在网络安 全中的应用
人工智能可用于预测网络攻击
行为，加强网络安全防御。
区块链技术的网络 安全应用
区块链技术可以确保数据的安
全性和不可篡改性，用于加强
网络安全。
云安全的挑战与解决 方案
云安全面临着数据隐私和访问 控制等挑战，而安全监控和加 密技术则是解决这些挑战的关 键。
网络安全Байду номын сангаас决方案
谢谢观看！下次再见
网络体系结构的 演变
网络体系结构的演变从早期的单一主机到分布式计算，从 局域网演变到互联网，从传统的中心化体系结构到边缘计 算。
网络体系结构的演变
单一主机
网络仅由单一主机 组成
互联网
连接全球各地网络
边缘计算
在数据源附近进行 计算
分布式计算
多台计算机共同完 成任务
● 02
第2章 OSI参考模型
OSI参考模型概 述
防火墙
用于控制网络流量， 保护内部网络免受
外部攻击
加密技术
用于保护数据的机 密性和完整性
入侵检测系统
监控网络流量，及 时发现异常行为
01 网络攻击
包括DDoS攻击、恶意软件、黑客攻击等
02 数据泄露
包括敏感数据泄露、隐私泄露等
03 合规要求
如GDPR、HIPAA等要求的合规性
网络安全的未来发展
未来，人工智能将被广泛应用于网络安全领域，帮助提高网 络安全的智能化水平。区块链技术的发展也将为网络安全带 来更多创新。同时，云安全将面临挑战，但也必将迎来更多 解决方案。
网络体系结构的分类
分布式体系结 构
多个网络间互相连 接
对等体系结构
网络构架及网络安全
网络构架及网络安全网络架构是指将计算机网络的组织结构和各种硬件、软件组件以及通信协议等有机地结合在一起的方案。
网络安全是指保护计算机网络不受非法的入侵、破坏、窃取或篡改的技术或措施。
网络架构决定了网络的结构和组成方式，既包括硬件设备，也包括软件，并确定了数据传输、处理和存储的方式。
不同的网络架构可以根据具体的需求和规模进行定制，常见的网络架构有层次化网络架构、P2P网络架构、客户端-服务器网络架构等。
层次化网络架构是最常见的网络架构之一，它将网络分为不同的层次，每个层次负责不同的功能。
常见的层次有物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。
物理层负责将数字信号转换为物理信号并传输到目标设备上，数据链路层负责将数据流划分为数据帧并进行错误检测和纠正，网络层负责数据的路由和转发，传输层负责数据的可靠传输，应用层负责提供网络应用的接口。
P2P网络架构（Peer-to-Peer）是一种分布式的网络架构，所有的节点都是对等的，任何节点既可以是客户端也可以是服务器。
P2P网络架构适合于大规模的信息交换和共享，例如BitTorrent就是一种常见的P2P应用。
客户端-服务器网络架构是一种中心化的网络架构，其中服务器是网络的中心节点，客户端通过请求服务器的服务获得所需的资源。
这种架构简单可靠，便于管理和维护，广泛用于互联网和企业内部的网络。
网络安全是保护计算机网络的安全性，防止黑客入侵、病毒传播、数据泄露等安全威胁。
常见的网络安全技术包括防火墙、入侵检测系统、反病毒软件、加密技术等。
防火墙是一种网络安全设备，用于监控和过滤网络流量，防止未经授权的访问和攻击。
防火墙可以设置策略，允许或禁止特定的网络流量通过。
入侵检测系统是一种监测网络流量并检测潜在入侵的设备。
它可以分析网络流量，检测异常行为并发出警报。
反病毒软件用于检测和删除计算机病毒和恶意软件。
它可以定期扫描计算机系统，并对病毒进行隔离和清除。
加密技术用于保护敏感数据的机密性和完整性。
监控IP数据包课程设计
监控IP数据包课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解IP数据包的基本结构和组成，掌握IP地址、子网掩码等基本概念。
2. 使学生掌握监控IP数据包的方法和技巧，了解不同网络设备在数据传输中的作用。
3. 帮助学生了解网络监控的法律法规和道德规范，提高网络安全意识。
技能目标：1. 培养学生运用网络抓包工具（如Wireshark）监控IP数据包的能力。
2. 培养学生分析网络数据包、诊断网络问题的实际操作技能。
3. 提高学生团队协作能力，学会在网络环境中与他人沟通、解决问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机网络知识的兴趣和求知欲，激发学生的学习热情。
2. 培养学生遵守网络法律法规，尊重网络安全，树立正确的网络道德观。
3. 培养学生面对网络问题时，保持积极的心态，勇于克服困难，追求卓越。
课程性质：本课程为计算机网络技术实践课程，旨在通过实际操作，让学生掌握监控IP数据包的方法和技巧。
学生特点：学生具备一定的计算机网络基础知识，对网络监控有一定的好奇心，动手操作能力强，但可能对法律法规和道德规范了解不足。
教学要求：教师应结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实践操作，引导学生主动探究，激发学生学习兴趣。
同时，注重培养学生的法律法规意识和道德素养，确保网络监控的合规性。
通过分解课程目标为具体学习成果，为教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. 计算机网络基础知识回顾：IP地址、子网掩码、路由器、交换机等基本概念。
2. IP数据包结构：学习IP数据包的头部和载荷结构，了解各字段的含义和作用。
3. 网络监控工具：介绍Wireshark等网络抓包工具的使用方法和操作技巧。
4. 实际操作：指导学生使用网络监控工具抓取和分析IP数据包，诊断网络问题。
5. 网络安全与法律法规：学习网络监控相关的法律法规，了解网络安全意识。
6. 案例分析：分析实际网络监控案例，提高学生分析问题和解决问题的能力。
教学内容安排和进度：第1课时：回顾计算机网络基础知识，介绍IP数据包结构。
计算机网络安全技术-网络安全体系结构
安全服务：可用的安全功能。 安全机制：安全机制的实现方法。 OSI安全管理方式。
2.2.1 安全服务
安全服务主要包括以下内容：
认证服务。 访问控制服务。 数据保密服务。 数据完整性服务。 抗抵赖性服务。
3．传输层（TCP/IP）安全协议
TCP存在的主要安全问题。 UDP存在的主要安全问题。
4．应用层安全协议
由于它是基于底下各层基础之上的，下层的安全缺
陷就会导致应用层的安全崩溃。此外，各应用层协议层自
身也存在许多安全问题，如Telnet、FTP、SMTP等应用 协议缺乏认证和保密措施。
主要有以下几方面的问题。
需求、风险、代价平衡分析的原则。
综合性、整体性原则。 一致性原则。 易操作性原则。 适应性、灵活性原则。 多重保护原则。
2.2 OSI/ISO7498-2网络安全体系结构
图2-2 ISO7498-2安全架构三维图
网络安全对于保障网络的正常使用和运行起着重要作用， 但是目前网络安全的研究还不成熟，网络安全体系结构并不 统一。到目前为止，只有ISO提出了一个抽象的体系结构，它 对网络安全系统的开发有一定的指导意义，现在的许多网络 安全模型都是参照此来开发和研制的。
第2章 网络安全体系结构
2.1 安全体系结构 2.2 OSI/ISO7498-2网络安全体系结构 2.3 基于TCP/IP的网络安全体系结构 2.4 IPDRRR安全模型 2.5 网络安全解决方案防范建议
2.1 安全体系结构
安全策略
用户责任 病毒 防治 计算机网络安全
信息 服务
计算机网络各层数据包的结构（转）
计算机⽹络各层数据包的结构（转）⼀、TCP/IP的层次结构Tcp/ip协议的四个层次TCP、IP协议的分层结构图CP/IP协议与OSI模型的对应关系（五层分法）1、应⽤层：为⽤户的应⽤程序提供接⼝，使⽤户可以访问⽹络。
（IE浏览器就处于应⽤层） HTTP、TFTP、FTP、NFS等属于应⽤层的协议。
是⽤户客户端程序或软件之间使⽤的协议。
HTTP 超⽂本传输协议（浏览⽹页服务） TFTP ⽂件传输协议（较快，但是不可靠） FTP ⽂件传输协议（提供⽂件上传，⽂件下载服务，较慢但是可靠） NFS ⽹络⽂件系统（Unix和Linux系统之间共享⽂件） SMTP 简单邮件传输协议（邮件的发送和转发） POP3 接收邮件（由服务器下载到本地） Talnet (远程登录功能（配置交换机、路由器）) SNMP 简单⽹络管理协议（通过⽹管软件来管理⽹络） DNS 域名系统，将域名解析为IP地址（将百度的域名转换为服务器的IP地址）2、传输层(运输层)：提供端到端的通信（两台计算机上的软件间的连接），对信息流具有调节作⽤。
TCP、UDP属于运输层的协议。
在TCP/IP协议族中，⽹络层IP提供的是⼀种不可靠的服务，，它尽可能的把分组从源节点送到⽬的节点，但是并不提供任何可靠保证。
⽽TCP在不可靠的IP层上提供了⼀个可靠的运输层（参见TCP三次握⼿），为了提供这种可靠的服务，TCP采⽤了超时重传，发送和接收的端到端的确认分组等机制。
TCP 传输控制协议⾯向连接（打电话）可靠服务 在通信之前要先建⽴连接需要同时在线 UDP ⽤户数据报协议⾮⾯向连接（发快递）不可靠不稳定但速度更快传输层-TCP数据包格式 源端⼝(Source Port) ⽬的端⼝(Desination Port) 序列号(Sequence Number)【数据包的序号】 确认号(Acknowledgment Number)（序列号+1）【⽤于指⽰下⼀个数据包序号】 报头的长度(HLEN):以32字节为单位的报头长度 保留域(Reserved)：设置为0 编码位(Code Bits):⽤于控制段的传输（如会话的建⽴和终⽌） 包括：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN 6个位 SYN（synchronous）：请求建⽴TCP连接 FIN：断开TCP连接 RST：重置TCP连接 ACK：确认、反馈连接情况 PSH：将数据⽴刻送到应⽤层进⾏处理的命令 URG：判断紧急指针是否有效的命令 窗⼝⼤⼩(Windows)：接收⽅能够继续接收的字节数【控制发送的速度】 校验和(Checksum):baokuo TCP报头和数据在内的校验和【判断数据传输是否出错】 紧急指针(Urgent Pointer)：当前序列号到紧急位置的偏移量 选项(Option)：⼚商根据需要⾃定义的内容 MAC地址 数据(Data)：上层协议数据传输层-TCP端⼝号 HTTP：80 端⼝范围是：0-6535（1 --- 255 之间⼀般是知名的端⼝号；256 --- 1023的端⼝号，通常是由Unix系统占⽤（系统占⽤）；1024 ---5000 是⼤多数TCP、IP实现的临时分配；⼤于5000的⼀般是给其他服务预留的（Internet上并不常⽤的服务））端⼝的使⽤TCP的三次握⼿顺序号和确认号TCP滑动窗⼝UDP数据结构3、⽹络层(Internet层)：IP包的封装和路径的选择 ICMP、IP、IGMP是⽹络层的协议。
电动汽车远程服务与管理系统技术规范 第3部分：通信协议及数据格式-最新国标
电动汽车远程服务与管理系统技术规范第3部分：通信协议及数据格式1范围本文件规定了电动汽车远程服务与管理系统中协议结构、通信连接、数据包结构与定义、数据单元格式与定义。
本文件适用于电动汽车远程服务与管理系统中平台间的通信，车载终端至平台的传输可参照执行。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T1988信息技术信息交换用七位编码字符集GB16735道路车辆识别代号(VIN)GB18030信息技术中文编码字符集GB/T19596电动汽车术语GB/T28816燃料电池术语GB/T32960.1电动汽车远程服务与管理系统技术规范第1部分：总则GB/T34014汽车动力蓄电池编码规则GB38031电动汽车用动力蓄电池安全要求GB/T40855—2021电动汽车远程服务与管理系统信息安全技术要求及试验方法3术语和定义GB/T19596和GB/T32960.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1客户端平台client platform进行数据交互时，作为数据发送方的远程服务与管理平台。
3.2服务端平台server platform进行数据交互时，作为数据接收方的远程服务与管理平台。
3.3注册register客户端平台向服务端平台提供平台和车辆静态信息，用于平台和车辆身份验证的过程。
3.4上行upstream从客户端到服务端的数据传输方向。
3.5下行downstream从服务端到客户端的数据传输方向。
3.6车辆登入vehicle login客户端向服务端上报车辆状态信息前进行的认证。
3.7车辆登出vehicle logout客户端向服务端确认车辆数据正常停止传输前进行的认证。
3.8平台登入platform login客户端平台在向服务端平台上报车辆状态信息前进行的认证。
第3章 计算机网络体系结构-TCPIP
子网掩码( Mask) 子网掩码(Subnet Mask)
子网划分后,如何识别不同的子网呢? 子网划分后,如何识别不同的子网呢? 解决办法:采用子网掩码来分离网络号和主机号. 解决办法:采用子网掩码来分离网络号和主机号. 子网掩码格式: 个比特 网络号(包括子网号 个比特, 包括子网号)部分全 子网掩码格式 : 32个比特 , 网络号 包括子网号 部分全 为"1",主机号部分全为"0". ,主机号部分全为" .
00100000 11000000 00001010 00000001 00100000 -01000000 11000000 00001010 00000001 01000000 -01100000 11000000 00001010 00000001 01100000 -10000000 11000000 00001010 00000001 10000000 -10100000 11000000 00001010 00000001 10100000 -11000000 11000000 00001010 00000001 11000000 -192.10. 192.10.1.32 192.10. 192.10.1.64 192.10. 192.10.1.96 192.10. 192.10.1.128 192.10. 192.10.1.160 192.10. 192.10.1.192
3,TCP/IP协议族 , 协议族——传输层协议 协议族 传输层协议
◆传输控制协议(TCP) 传输控制协议(
一种面向连接的传输协议.TCP打开并维护网 络上两个通信主机间的连接.使用端口号(相当 于邮箱)建立虚拟连接.传输IP数据报时,一个 包含流量控制,排序和差错校验的TCP报头被附 加在数据报上. ◆用户数据报协议(UDP) 用户数据报协议( 一种无连接传输协议,UDP仅负责传输数据报. 虽然也使用端口号,但不需要对应一个虚拟连接.
计算机网络技术(王协瑞版)
计算机网络技术(王协瑞版)计算机网络技术(王协瑞版)第一章介绍1.1 网络基础概念1.1.1 计算机网络的定义1.1.2 网络的分类1.1.3 互联网的概念与发展1.2 网络硬件与软件1.2.1 网络硬件设备1.2.2 网络软件技术第二章网络体系结构2.1 OSI参考模型2.1.1 OSI参考模型的介绍2.1.2 OSI参考模型的各层功能和协议 2.2 TCP/IP参考模型2.2.1 TCP/IP参考模型的介绍2.2.2 TCP/IP参考模型的各层功能和协议第三章网络传输技术3.1 数据传输基础3.1.1 数据的表示与编码3.1.2 数据传输的方式与介质3.2 传输控制协议（TCP）3.2.1 TCP的基本原理3.2.2 TCP的特性与可靠传输机制3.3 用户数据报协议（UDP）3.3.1 UDP的基本原理3.3.2 UDP的特性与应用场景第四章网络互联与路由4.1 网络互连设备4.1.1 集线器4.1.2 交换机4.1.3 路由器4.2 路由选择与转发算法4.2.1 路由选择协议4.2.2 路由转发与数据包处理第五章网络安全与管理5.1 网络安全基础5.1.1 网络安全的发展和重要性 5.1.2 常见的网络威胁与攻击方式 5.2 网络安全策略与控制5.2.1 防火墙与安全策略5.2.2 入侵检测与防御5.3 网络管理与监控5.3.1 网络性能监控和故障排除 5.3.2 网络设备配置与管理第六章网络应用与服务6.1 网络应用基础6.1.1 HTTP协议及web应用6.1.2 电子邮件与邮件传输协议 6.2 网络服务与应用6.2.1 域名系统（DNS）6.2.2 文件传输协议（FTP）6.2.3 远程登录协议（SSH）第七章无线网络与移动通信7.1 无线网络基础7.1.1 无线网络的分类与特点7.1.2 无线接入技术7.2 移动通信技术7.2.1 移动通信的基本概念7.2.2 第二、三、四代移动通信技术附件：本文档附带的相关资料、案例分析和练习题等内容，请查看附件部分。
第3章 局域网
3.3.4 局域网的第三层交换技术
第三层交换技术就是将第二层的交换机与第三层的路由器
合二为一，使路由器根据第二层的地址转发数据包以达到快 速通讯的目的。由此产生的第三层交换机可以称之为路由器， 因为它可操作在网络协议的第三层，是一种路由理解设备并 起到决定路由的作用；也可称之为交换机，因为它的速度极
网络层
服务访问点 SAP （） （） （） 逻辑链路控制LLC 介质访问控制MAC IEEE802 参考模型 的范围
数据链路层
物理层
物理层 传 输 媒 体
局域网802参考模型与OSI/RM的对比
物理层的主要功能：
（1）信号的编码与译码；
（2）为进行同步用的前同步码的产生和去除；
（3）比特的传输与接收。
(2)交换式以太网不需要改变网络其他硬件（包括电缆和用
户的网卡），仅需要用交换机替代共享式HUB，节省用户网
络升级的费用。
3.3 交换式以太网
3.3.1 交换式以太网产生的背景
(3)在高速与低速网络间转换，实现不同网络的协同。 (4)同时提供多个通道，比传统的共享式集线器提供了更多 的带宽 (5)在时间响应方面具有明显优点，使得局域网交换机备受 青睐
些改动，增加了一些新的特性。千兆比特以太网可以采用
四种传输介质，其物理层标准及其传输特性如表:
3.4.2 千兆比特以太网
标准 1000BASE-CX 1000BASE-T 1000BASE-SX 1000BASE-LX 介质类型 STP双绞线 5类UTP双绞线 多模光纤 多/单模光纤 62.5，50 62.5，50，5 光纤直径 最大传输距离 （m） 25 100 440，500 250，550，3000
3.2.3 以太网的工作原理
网络安全中的结构安全
网络安全中的结构安全网络安全中的结构安全是指对网络系统的硬件和软件的安全控制措施，以保护网络系统免受恶意攻击和未经授权的访问。
在互联网的发展中，网络结构安全成为了网络安全的重要组成部分。
网络结构安全包括以下几个方面的内容：网络设备的安全性、网络拓扑的安全性、网络协议的安全性、网络防火墙的安全性和网络安全监控系统的安全性等。
首先，网络设备的安全性是指网络设备自身的安全性能。
网络设备包括防火墙、交换机、路由器、入侵检测系统等。
网络设备的安全性取决于其硬件和软件的设计，以及其配置和管理。
网络设备的漏洞如果被黑客利用，将导致整个网络系统的崩溃，因此对网络设备的安全性要进行充分的测试和评估，及时升级安全补丁，更新软件版本，并配备强大的密码和身份验证。
其次，网络拓扑的安全性是指网络系统的拓扑结构是否合理和安全。
网络拓扑结构的选择和设计对网络安全有着至关重要的影响。
如果网络拓扑结构设计不合理，如存在单点故障，或网络节点之间连接过于松散，容易造成安全事故。
因此，网络拓扑的安全性需要从物理和逻辑两个层面进行保证，即保证网络设备之间的物理安全性和网络逻辑结构之间的安全性。
再次，网络协议的安全性是指各种网络协议的安全性能和防护措施。
网络协议是网络通信的基础，因此网络协议的安全性直接关系到整个网络系统的安全性。
网络协议的安全性包括协议的设计、协议的实现、协议的验证和协议的使用等方面。
网络协议的设计应遵循安全设计原则，实施加密、身份验证、访问控制等安全机制。
此外，网络防火墙的安全性是指网络防火墙的安全能力。
网络防火墙作为网络安全的第一道防线，负责过滤网络流量，阻止不安全的流量进入内网。
网络防火墙的安全性包括其硬件和软件的安全性能，以及规则和策略的配置和管理。
网络防火墙的安全性取决于其固件的安全性、防火墙规则的配置和管理、流量监测和日志记录等方面。
最后，网络安全监控系统的安全性是指网络安全监控系统自身的安全性能。
网络安全监控系统负责监视和分析网络行为，检测和应对网络安全事件。
第03章 网络拓扑结构设计作业解答
第3章网络拓扑结构设计作业参考答案课程作业1．在网络设计中应当怎样控制冲突域的规模。
答：使网段中的主机数量尽量最小化。
2．造成交换式网络产生广播风暴的主要原因有哪些。
答：网卡损坏、网络环路、网络病毒、软件使用等。
3．按照网络信号传输方式，可以将网络分为哪些哪些。
答：点对点网络和点对多点网络4．说明广播式网络的优点与缺点。
答：在一个网段内，任何两个节点之间的通信，最多只需要“两跳”的距离；缺点是网络流量很大时，容易导致网络性能急剧下降。
5．说明点对点网络的优点与缺点。
答：优点是网络性能不会随数据流量加大而降低，但网络中任意两个节点通信时，如果它们之间的中间节点较多，就需要经过多跳后才能到达，这加大了网络传输时延。
6．说明环型网络拓扑结构的缺点。
答：不宜多用户接入网络，只适应于主干网络的建设。
环网中增加节点时，会导致路由跳数增加，使网络响应时间变长，加大传输时延。
难以进行故障诊断，需要对每个节点进行检测后才能找到故障点。
环网不易重新配置网络，环网的投资成本较高等。
7．汇聚层的主要功能有哪些？答：链路聚合、流量聚合、路由聚合、主干带宽管理、广播域定义、VLAN路由等。
8。
说明网络核心层性能设计策略。
答：核心层通常采用高带宽网络技术，如1Gb/s或10Gb/s以太网技术。
核心交换机应当采用最快速率的帧转发。
禁止采用任何降低核心层设备处理能力或增加数据包交换延迟的方法。
任何型式的策略必须在核心层外执行，如数据包的过滤和复杂的QoS处理。
核心层一般采用高性能的3层模块化交换机。
9．冗余设计主要包括哪些内容？答：链路冗余、交换机冗余、路由器冗余、服务器冗余、电源系统冗余、软件冗余等内容。
10．VLAN设计中应当掌握哪些基本原则。
答：应尽量避免在同一交换机中配置多个VLAN。
VLAN不要跨越核心交换机和拓扑结构的分层。
问题讨论1．网络安全与网络拓扑结构关系大吗？参考观点：（1）看如何定义“安全”，广义包含可靠性，窄义指入侵攻击；（2）无论什么拓扑结构都会存在安全问题；2．以太网在核心层也往往构成环形，它与SDH的环型网有什么区别？参考观点：（1）以太网广播，SDH点对点传输；（2）以太网核心节点负载大，SDH每个节点负载均衡；（3）以太网构成环形后，需要采用STP（生成树协议）进行控制，SDH不需要。
第三章LTE系统原理
LTE 物理层架构
下行链路物理信号处理流程
3.调制(Modulation Mapping) 基站对经过加扰后的数据流进行 QPSK, 16QAM 或 64QAM 的数字调制， 将TB的信号数据流根据当前调制方式映射到相应的星座图上形成复数 据符号(Symbol)
LTE 物理层架构
下行链路处理流程
LTE 物理层架构
下行物理信道处理流程
LTE 物理层架构
下行链路物理信号处理流程
1. 对每个传输块进行 CRC 校验,信道编码,速率匹配处理。 2.加扰(scrambling)
位同步：
通过扰码使得基站之间的干扰信号随机化(各基站有不同的扰码序列) 以破坏长连0或长连1序列，以便提取时钟保持同步，
RB ( Resource Block) 业务信道的资源单位 • 时域上为1个时隙，含6（扩展CP）
个或7（常规CP）个OFDM符号 • 频域上为12个子载波，每个子载波
15kHz，故共180kHz
频率/子载波（序号k）
l=0 k=0
时间/OFDM符号（序号l）
LTE 物理层架构
物理资源概念
注：实际占有的带宽、资源块少，这是由于用来做保护了，两侧留了一些保护
LTE接口协议
LTE 物理层架构
信道带宽不同配置：E-UTRA的物理层将支持多种不同的系统带宽,包括 1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz
支持多种频段，从700MHz到2.6GHz（协议还在更新中，部分频段的支持情 况可能会有所变动）
多址方案一般是无线通信系统的核心技术。LTE的多址方案在下行方向上采用 基于循环前缀(CP)的正交频分复用OFDM；在上行方向上采用基于循环前缀 的单载波频分多址SC-FDMA，优点是能够控制发送信号峰均比，降低对移动 台射频单元的要求，且省电。
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3.3 数据的分析
3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 TCP/IP协议 利用Sniffer Portable分析网络协议 网络层协议报头结构 传输层协议报头结构
3.3.1 TCP/IP协议
应用层 运输层 网络层 链路层
第一层链路层，也被称为网络接口层。定义了数 据传输设备和传输媒体或网络间的接口。这一层 涉及到对于传输媒介的特性、信号的特性、数据 传输率和相关内容的确定。本层主要网络有DLC 帧协议（数据链路控制）。 第二层网络层，也被称作互连网层，处理分组在 网络中的活动，例如分组的路由选择。在TCP/IP 协议组件中，网络层协议包括IP协议（网际协 议），ICMP协议（Internet互连网控制报文协 议），以及IGMP协议（Internet组管理协议）。
3.1.3 学习网络协议在网络安全中的 意义
有针对性的对网络入侵或安全威胁进行有效的防 范 可以对数据包上的信息进行分析和判断，对合法 的数据包放行，而对非法的数据包进行阻拦 可以通过拦截网络数据包的方法对网络工作状态 进行有效监控，发现网络异常行为，及时地采取 应对措施，保证网络系统安全高效地运行
Sniffer Portable的主要功能
捕获网络流量进行详细分析 利用专家分析系统诊断问题 实时监控网络活动 收集网络利用率和错误等
Sniffer Portable主界面
Sniffer Portable共有8个下拉菜单，其主要功能是： 文件菜单：打开和保存各种记录数据文件；软件系统工作 模式的设定；打印各种报表或报告；运行脚本程序等 监视器菜单：选择设定系统监视对象和监视的任务，可以 定义过滤器对监视的对象有选择的做出显示，也可以察看 报警日志 捕获菜单：可以启动或停止捕获操作。可以按照不同的工 作需求设置捕获过滤器，也可以为捕获操作设置触发条件。 这些功能可以极大地提高捕获工作效率
3.2.2数据截获的方法
在网络监听情况下，要想监听到被监听主机之间的通信 信息，也要满足以上的两点基本要求 要将监听计算机与被监听主机使用集线器相连 要将监听计算机上网卡的工作模式设置为混杂模式 通常情况下，当使用专用嗅探软件进入监听模式时会 自动将网卡设为混杂模式 网络监听可以使用Windows2000Server自带的《网 络监视器》程序，也可以使用专用的网络监视软件。通 常专用的网络监视软件具有更强的数据捕获与过滤功能， 是网络管理员手中的重要工具软件
直接：发往特定计算机的帧具有特定计算机的物理地址。 具有特定物理地址的计算机将接收特定的帧，丢弃其它的 帧。网卡可以设置为仅仅接收直接帧。 混杂：设置为这个模式的网卡接收所有收到的数据包，任 何到达此网卡的信息都不丢弃。这个模式是网络监测应用 程序的关键模式。 网卡的缺省工作模式包含广播模式和直接模式，即它只接 收广播帧和发给自己的帧。如果采用混杂模式，网卡将接 受所有到达本网卡网络端口的信号。
这一串串电脉冲沿着传输媒介到达下一个网络节点。在每 一个网络节点上，节点设备将收到的电脉冲还原为数字信 号，并对数字信号进行判读和分析，了解此数据包的最终 目的地，并根据节点上的路由表为此数据包选择一个到达 目的地的最佳路由，并对此数据包进行必要的修改和签章 后再次发送到网络传输媒介上 数据包就这样通过一个个网络节点，最终到达了信息传输 的目的地 在目标主机上，依据网络协议，逐层地对数据包进行签收 和校验，如果数据包未出现差错，则剥除此层的协议，将 数据向上层递交。通过如此逐层剥除与递交，最终在应用 层由应用软件系统将一个个还原后的数据包拼接还原为原 始的状态，完成了数据的传输过程
在一个数据包最里层是被传输的数据。在数据的外面首先 由处理此数据的应用程序将数据片断外包裹上应用层的协 议，然后交给网络通信系统软件，网络通信系统软件根据 此数据包的传输方式，为数据包裹上传输层协议，交给下 一层协议。下面的网络层协议根据数据包的路由地址，为 其包裹上网络层协议，并交给下一层协议。下面的链路层 协议为数据包加上来源和目标物理地址的链路层协议后交 给下一层协议。在物理层，由网络通信硬件系统按照通信 设备的要求将数据包转换成一个个符合物理层协议的电脉 冲，通过网络接口电路发送的网络传输媒介上
DLC帧实例
在DLC头部：共显示6行信息，其中第3-5行显示内容是 DLC真实内容，其它行是Sniffer Portable添加的状态信 息 第一行：Sniffer Portable添加的DLC起始标志 第二行：Sniffer Portable添加的帧序号、捕获日期、时 间、帧的长度等信息。以上2行内容在数据包中是没有的 第三行：DLC真实内容。目标主机的MAC地址。占6个字 节，帧内地址00-05H 第四行：DLC真实内容。源主机的MAC地址。占6个字节， 帧内地址06-0BH
3.2 数据包的捕获与分析
3.2.1数据包截获的原理 3.2.2数据截获的方法 3.2.3 Sniffer Portable软件介绍 3.2.4数据的捕获与过滤
3.2.1数据包截获的原理
以太网接口卡可以被设置成如下4种工作模式： 广播：数据帧可以发向网络中所有计算机。任何 设置为广播模式的网卡都接收目的地址为广播地 址的数据帧。通常所有的网卡被配置为接收广播 帧 多播：发往一组计算机的帧称为多播帧，使用特 定的多播地址作为目的地址。这些计算机的组构 成了多播组。这样，多播组里的任何一个成员计 算机将会接收具有多播目的地址的帧
3.1.2 信息传输过程与数据包的结构
数据包的结构通常是按照不同的网络协议分层套接的。在 OSI协议层次中，高层协议面向被传输的对象，低层协议 面向传输的过程 应用层的主要任务是将被传输的信息转换成符合网络传输 规范的二进制数据块。常用的应用层协议有：超文本传输 协议HTTP、文件传送协议FTP、远程登录协议TELNET、 简单邮件传送协议SMTP、域名解析协议DNS、简单网络 管理协议SNMP、动态主机配置协议DHCP、以及微软媒 体服务器协议MMS… … 等 传输层的主要任务是将数据包传输到目的地，为此，传输 层为应用层上的应用提供两类截然不同的服务：第一类服 务是可靠的面向连接服务，确保正确无误地把消息从源端 传送到目的地，使用的协议是TCP协议。第二类服务是不 可靠的无连接服务，使用的协议是用户数据包协议UDP
第3章 网络数据包结构 与安全
本章要求
了解分组交换与数据包的结构 掌握数据包截获的原理 熟悉Sniffer软件的使用 了解数据的分析方法 掌握提高网络安全性防止网络嗅探的措施
本章主要内容
3.1 3.2 3.3 3.4 分组交换与数据包的结构 数据包的捕获与分析 数据的分析 数据的安全
第三层运输层，主要为两台主机上的应ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ程序提供端到端 的通信。在TCP/IP协议中，有两个互不相同的传输协议： 即面向连接的TCP协议和非连接的UDP协议。 第四层应用层，由不同的应用程序实现特定的应用目的。 如： Telnet 远程登录协议 FTP 文件传输协议 SMTP 简单邮件传输协议 SNMP 简单网络管理协议 ……
Sniffer Portable的启动
数据包的捕获
开始按钮：启动捕获程序，开始捕获数据包。 暂停按钮：暂时停止捕获数据。 停止按钮：停止捕获工作。 停止和显示按钮：停止捕获工作，自动转到显示 捕获数据包窗口。 显示按钮：显示捕获数据包的内容。 定义过滤器按钮：设置过滤条件，有选择的进行 捕获。
数据包的读取与分析
Sniffer Portable捕获到的数据包被暂存在内存 里，点击“显示”或“停止和显示”按钮可以把 捕获的数据包内容显示出来 在数据显示窗口中，通过窗口标签可以选择多种 显示模式
专家模式
解码显示模式
矩阵显示模式
主机列表显示模式
捕获过滤
点击Sniffer Portable捕获工具栏上的“定义过 滤器”按钮，可以打开“定义过滤器”对话框 在对话框中可以设置按制定的地址及在制定地址 上数据传输方向进行过滤
3.1 分组交换与数据包的结构
3.1.1 什么是分组交换和数据包 3.1.2 信息传输过程与数据包的结构 3.1.3 学习网络协议在网络安全中的意义
3.1.1 什么是分组交换和数据包
计算机网络将要传输的报文分割成一个个小的数 据片段，称为“分组”，在每一个分组的数据前 加上传输数据所必需的信息“报头”，就构成了 网络数据传输的基本部件“数据包” 在计算机网络中，传输的信息是以数据包为基本 传输单位的，数据包的内容是被分割后的信息块， 在每个数据包上附加了多层包头。在一个数据包 里，信息内容往往是不完整的，而在每一个数据 包头部，完整地包含了传送此数据包所需的全部 来源及目标的地址信息
DLC帧
1.前导码：8个字节，用于同步和起始标志。在Sniffer Portable中不显示 2.目的地址：6个字节，目的主机MAC地址 3.源地址：6个字节，源主机MAC地址 4.类型域：2个字节，标识了在以太网上运行的客户端协议。 即表明上层（网络层）的协议。如IP、IPX等网络层协议 5.数据：46～1500字节，这里是真正要传输的数据。如果 长度不够46字节则由DLC协议自动补齐为46字节 6.帧校验序列：4个字节，利用的是CRC循环冗余校验法， 在Sniffer Portable中不显示。 其中2～4称为帧头，6称为帧尾。
网络层的任务是将源主机发出的信息经过适当的路径送到 目的主机。在Internet上网络层协议使用的是IP协议。IP 协议允许不同种类的操作系统和计算机使用网络并选择最 佳的传输途径。 数据链路层的任务是将在网络层交下来的IP数据报组装成 帧，在两个相邻结点间的链路上传送以帧为单位的数据。 主要功能有链路管理、差错控制、流量控制等。根据不同 的传输媒介和传输方式，使用不同的链路层协议，这些协 议被统称为数据链路控制（DLC）协议。 物理层是OSI参考模型的最低层，其任务就是为它的上一 层提供一个传输数据的物理连接。在这一层，数据仅作为 原始的比特流进行处理