网络安全通信协议-第二章 TCPIP协议簇的安全架构-716
第2章 TCPIP协议族体系结构
2.2.1 路由器的工作原理
路由器转发IP分组时，只根据IP分组目的IP地址的
网络号部分，选择合适的端口，把IP分组送出去。当IP
子网中的一台主机发送IP分组给同一IP子网的另一台主
机时，它将直接把IP分组送到网络上，对方就能收到。 当要送给不同IP子网上的主机时，它要选择一个能 到达目的子网上的路由器，把IP分组送给该路由器，由 路由器负责把IP分组送到目的地。
发 送 端 数 据 封 装 过 程
接 收 端 数 据 解 封 过 程
FTP头 客户数据 应用层数据包 TCP头 FTP头 客户数据 TCP段 IP头 TCP头 FTP头 客户数据
路由器接 收以太网数据 帧并根据目标 IP地址转发到 令牌环网接口
IP数据报 令牌网头 IP头 TCP头 FTP头 客户数据 令牌环网数据帧
2.2.1 路由器的工作原理
目前TCP／IP网络，全部是通过路由器互连起来的， Internet就是成千上万个IP子网通过路由器互连起来的国 际性网络。这种网络称为以路由器为基础的网络，形成了
以路由器为节点的“网间网”。
在“网间网”中，路由器不仅负责对IP分组的转发，
还要负责与别的路由器进行联络，共同确定“网间网”的
2.1.1 分层体系结构的对应
OSI 7层协议
物理层 —— 透明地传送比特流 链路层 —— 形成一条无差错的链路，进行帧传输
网络层 —— 分组通信，选择路由，源到目标间的无差错通信
传输层 —— 报文分组，向上一层提供可靠的端到端连接 会话层 —— 通信会话管理，何时何方发信的管理 表示层 —— 语法的判断、变换以及格式变换 应用层 —— 语义表示与匹配，应用程序接口，构成网络平台
tcp ip协议族
tcp ip协议族TCP/IP协议族是当前互联网中最为重要的协议族，它由TCP （传输控制协议）和IP（互联网协议）组成，是网络通信的基础架构。
本文将介绍TCP/IP协议族的特点、功能和应用。
TCP/IP协议族最早由美国国防高级研究计划局（ARPA）在20世纪70年代初设计，用于将不同类型的网络连接起来，形成一个统一的网络。
它最初是为军事用途设计的，但随着互联网的发展，TCP/IP逐渐普及到各个领域，成为互联网的标准协议。
TCP/IP协议族有以下特点：1. 分层结构：TCP/IP协议族采用分层结构，分为物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。
每一层都有不同的功能和任务，实现了网络通信的互操作性。
2. 可靠性：TCP协议提供了可靠的，面向连接的数据传输服务。
它使用序列号、确认号和校验和等机制来保证数据的完整性和正确性，确保数据的准确传输。
3. 无连接性：IP协议是一种无连接的协议，它将数据分组（数据包）从发送主机发送到目标主机，每个数据包独立处理，不需要事先建立连接。
这种无连接的特点使得IP协议具有更高的灵活性和可靠性。
4. 网络互联性：TCP/IP协议族具有广泛的互联性，可以将不同类型的网络连接在一起，实现网络之间的通信和数据传输。
它支持多种网络技术，如以太网、无线网络、广域网等。
TCP/IP协议族的功能：1. 数据传输：TCP/IP协议族负责将数据从源主机传输到目标主机。
TCP协议负责将数据分割成多个数据包，并按序传输到目标主机，然后在目标主机上重新组装。
IP协议负责将数据包从源主机传输到目标主机，并确定传输路径。
2. 寻址和路由：TCP/IP协议族采用IP地址来寻址和标识网络上的主机。
IP地址是一个32位的二进制数，用于唯一标识网络中的每个主机。
IP协议还负责路由选择，即选择最优的传输路径，实现数据的快速传输。
3. 错误检测和纠正：TCP/IP协议族通过使用校验和来检测传输过程中的错误，并采取相应的纠正措施。
TCPIP协议族的体系结构数据格式及传输过程
TCPIP协议族的体系结构数据格式及传输过程TCP/IP协议族描述了网络通信的基本原理和标准化规范，是互联网的核心协议。
它由两个重要的协议组成：TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和IP（Internet Protocol，互联网协议）。
TCP/IP协议族的体系结构：TCP/IP协议族采用分层的体系结构，分为四个层次：网络接口层（Network Interface Layer）、互联网层（Internet Layer）、传输层（Transport Layer）和应用层（Application Layer）。
1. 网络接口层（Network Interface Layer）：负责在网络传输介质上发送和接收数据包。
它包含了物理连接的相关规范和数据链路层协议。
2. 互联网层（Internet Layer）：负责在网络中寻址和路由数据包。
它的核心协议是IP（Internet Protocol），IP协议定义了数据包在网络中的传输规则和地址分配规则。
3. 传输层（Transport Layer）：负责将数据可靠地传输到每个应用程序。
其中最重要的协议是TCP（Transmission Control Protocol），TCP提供了面向连接的、可靠的数据传输服务。
此外，还有UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议），它提供了无连接的、不可靠的数据传输服务。
4. 应用层（Application Layer）：提供了各种常见的应用程序协议，如HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议）、FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）、SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议）等。
应用层协议通过TCP或UDP与传输层进行通信。
TCP/IP协议族的数据格式：TCP/IP协议族中的数据包称为"分组"，即数据包被分割为多个较小的部分进行传输。
TCPIP协议簇及安全性分析
应用层直接为网络提供服务,使得应用程序能通过网络收发数据;应用层 定义了到运输层的套接字接口(Socket),并且与操作系统无关。
运输（传输）层负责向应用层提供两种服务，即面向连接的服务TCP 和无连接的服务UDP。
网络层负责对数据包提供路由选择，所谓路由选择是指决定一个数据 包的具体传输路径，并以最高的效率抵达目的地。
2.1 TCP/IP协议概述
TCP/IP协议工作原理
TCP/P协议族中，IP和TCP功能不相同，它们是在同一时 期作为一个协议来设计的,并且在功能上也是互补的。虽然 它们可以分开单独使用，但是只有两者结合才能保证 Internet在复杂的环境下正常远行。连接Internet的计算 机的必须同时安装和使用这两个协议，因此在实际中常把 这两个协议统称为TCP/IP协议。ICP/IP协议族各关系如图 2-2
TCP/IP协议套接字通信
应用层通过运输（传输）层进行数据通信时,TCP和UDP会遇到同时为 多个进程提供并发服务的问题。多个TCP进程或连接需要通过同一个 TCP协议端口传输数据，为了区别不同的进程或连接，操作系统为进 程与 TCP/IP交互提供称为套接字(Socket)的接口。套接字分为流式套 接字和数据报套接字两类。
2.TCP/IP协议套接字通信
TCP/IP协议套接字通信
区分不同应用程序进程间的网络通信，主要有3个参数，即目的IP地址、 传输层协议(TCP或UDP)和端口号。
将这3个参数与Socket绑定,应用层和传输层通过套接字接口，可以区分 来自不同应用程序进程或网络连接的通信,从而实现数据传输的并发服务。
TCPIP协议架构全套
TCPIP协议架构全套TCP/IP协议架构全套TCP/IP是一种广泛应用于互联网的网络协议族，它由两个主要的协议组成，即传输控制协议（TCP）和互联网协议（IP）。
这两个协议分别负责数据的传输和数据的路由。
本文将对TCP/IP协议架构进行全面的介绍，包括其分层结构、协议的功能以及各层之间的相互通信原理。
一、TCP/IP协议分层结构TCP/IP协议栈是按照分层的方式来组织的，它共分为四个层次，分别是网络接口层、网络层、传输层和应用层。
每一层都有特定的功能和任务。
1. 网络接口层网络接口层是最底层的一层，用于处理与物理网络的通信。
它负责将数据以帧的形式发送给网络上的其他设备，并接收其他设备发送过来的数据帧。
在这一层，数据被转换成比特流，通过物理介质进行传输。
2. 网络层网络层负责数据的路由和转发，将数据从源主机发送到目标主机。
它使用IP地址来标识主机和网络，通过选择最佳的路径来传输数据。
此外，网络层还提供了一些辅助功能，如分片和重组数据包、处理差错控制等。
3. 传输层传输层提供端到端的通信服务，确保数据在源和目标之间可靠地传输。
它使用TCP协议来提供可靠的连接导向的通信，并使用UDP协议来提供无连接的通信。
传输层还负责数据的分段和重组，以及流量控制和拥塞控制等功能。
4. 应用层应用层是最顶层的一层，它负责处理特定的应用程序数据。
在应用层，数据被转换成特定的应用协议，如HTTP、FTP、SMTP等。
应用层协议决定了数据的封装格式和通信规则。
二、TCP/IP协议的功能1. 提供统一的网络通信标准TCP/IP协议族提供了一套统一的网络通信标准，使得不同设备和不同网络能够互相通信。
无论是通过有线网络还是无线网络，只要支持TCP/IP协议，就能够实现互联互通。
2. 实现可靠的数据传输TCP协议是面向连接的协议，它提供了可靠的数据传输服务。
通过建立连接、序列号和确认机制，TCP协议能够确保数据的可靠性和完整性。
TCPIP协议-网络体系结构
60年代初，由多重线路控制器参与组成
的网络，被称为第一代计算机网络
DSU/CSU DSU/CSU
DSU/CSU
DSU/CSU
3
计算机网络概念
第二代计算机网络的 诞生
1964年，Baran提 出存储转发概念 1966年，David提 出分组概念 1969年，DARPA 的计算机分组交换 网ARPANET投入 运行
4
计算机网络概念
当使用电路交换来传送计算机数据时， 其线路的传输效率往往很低。
5
计算机网络概念
分组交换则采用存储转发技术。分组的概念如图1-3 所示。通常我们将欲发送的整块数据称为一个报文 (message)。在每一个数据段前面，加上一些必要 的控制信息组成的首部(header)后，就构成了一个 分组(packet)。分组又称为“包”，而分组的首部 也可称为“包头”。分组交换的特征是基于标记 (label-based)。不先建立连接而随时可发送数据的 连网方式，称为无连接的(connectionless)。
27
计算机网络概念
IEEE 802.11g 2003年IEEE推出了一个新标 准IEEE 802.11g。它比802.11b速率快5倍， 并能与802.11b兼容 IEEE 802.11定义了两种类型的设备：
无线站通常是一台计算机加上一块无线网络接 口卡构成， 无线接入点AP (Access Point,)的作用是提供 无线和有线网络之间的桥接。一个无线接入点 通常由一个无线输出口和一个有线的网络接口 构成，桥接软件符合IEEE 802.1d桥接协议。 接入点就像是无线网络的一个无线基站，将多 个无线的接入站聚合到有线网络上
tcp ip协议详解
tcp ip协议详解协议名称：TCP/IP协议详解一、引言TCP/IP协议是互联网上最常用的协议之一，它是一种面向连接的协议，用于在网络上可靠地传输数据。
本协议详解旨在提供对TCP/IP协议的全面理解，包括协议的结构、功能和工作原理。
二、协议概述TCP/IP协议是一个由多个协议组成的协议簇，其中主要包括传输控制协议（TCP）和因特网协议（IP）。
TCP负责数据的可靠传输，而IP则负责数据的路由和分组传输。
TCP/IP协议通过将数据分割为多个数据包，并通过互联网将这些数据包从源地址传输到目的地址，实现了全球范围内的数据传输。
三、协议结构1. TCP/IP协议分为四个层次：网络接口层、网络层、传输层和应用层。
- 网络接口层负责将数据包从物理层传输到网络层，包括以太网、无线网络等。
- 网络层负责数据包的路由和分组传输，其中IP协议是网络层的核心协议。
- 传输层负责数据的可靠传输，其中TCP协议是传输层的核心协议。
- 应用层负责应用程序之间的数据传输，包括HTTP、FTP等协议。
2. TCP/IP协议采用分层的设计结构，使得各层之间的功能相互独立，易于扩展和维护。
四、协议功能1. IP协议的功能：- 路由选择：根据网络拓扑和路由表，选择最佳路径将数据包传输到目的地址。
- 分组传输：将数据分割为多个数据包，并在网络中传输。
- 地址分配：为设备分配唯一的IP地址，以便在互联网上进行通信。
2. TCP协议的功能：- 可靠传输：通过使用序号、确认和重传机制，确保数据的可靠传输。
- 流量控制：通过滑动窗口机制，控制发送方的发送速率，避免数据的丢失和拥塞。
- 拥塞控制：通过使用拥塞窗口和拥塞避免算法，控制网络的拥塞程度，保证网络的稳定性和可靠性。
五、协议工作原理1. IP协议的工作原理：- 数据包封装：将数据包封装为IP数据报，并添加源IP地址和目的IP地址。
- 路由选择：根据目的IP地址，通过查找路由表选择最佳路径传输数据包。
TCPIP协议体系结构简介
TCP/IP协议体系结构简介1、TCP/IP协议栈四层模型TCP/IP这个协议遵守一个四层的模型概念：应用层、传输层、互联层和网络接口层。
网络接口层模型的基层是网络接口层。
负责数据帧的发送和接收，帧是独立的网络信息传输单元。
网络接口层将帧放在网上，或从网上把帧取下来。
互联层互联协议将数据包封装成internet数据报，并运行必要的路由算法。
这里有四个互联协议：网际协议IP：负责在主机和网络之间寻址和路由数据包。
地址解析协议ARP：获得同一物理网络中的硬件主机地址。
网际控制消息协议ICMP：发送消息，并报告有关数据包的传送错误。
互联组管理协议IGMP：被IP主机拿来向本地多路广播路由器报告主机组成员。
传输层传输协议在计算机之间提供通信会话。
传输协议的选择根据数据传输方式而定。
两个传输协议：传输控制协议TCP：为应用程序提供可靠的通信连接。
适合于一次传输大批数据的情况。
并适用于要求得到响应的应用程序。
用户数据报协议UDP：提供了无连接通信，且不对传送包进行可靠的保证。
适合于一次传输小量数据，可靠性则由应用层来负责。
应用层应用程序通过这一层访问网络。
网络接口技术IP使用网络设备接口规范NDIS向网络接口层提交帧。
IP支持广域网和本地网接口技术。
串行线路协议TCP/IPG一般通过internet串行线路协议SLIP或点对点协议PPP在串行线上进行数据传送。
(是不是我们平时把它称之为异步通信，对于要拿LINUX提供建立远程连接的朋友应该多研究一下这方面的知识)?2、ARP要在网络上通信，主机就必须知道对方主机的硬件地址(我们不是老遇到网卡的物理地址嘛)。
地址解析就是将主机IP地址映射为硬件地址的过程。
地址解析协议ARP用于获得在同一物理网络中的主机的硬件地址。
解释本地IP地址(要了解地址解析工作过程的朋友看好了)主机IP地址解析为硬件地址：(1)当一台主机要与别的主机通信时，初始化ARP请求。
当该IP断定IP地址是本地时，源主机在ARP缓存中查找目标主机的硬件地址。
TCPIP协议详解
TCPIP协议详解协议名称：TCP/IP协议详解一、引言TCP/IP协议是互联网上最常用的协议之一，广泛应用于计算机网络通信中。
本协议详解将从协议的概述、协议层次结构、协议功能、协议数据格式等多个方面进行详细介绍。
二、协议概述TCP/IP协议是一个网络通信协议簇，由两个主要协议组成：传输控制协议（TCP）和互联网协议（IP）。
TCP负责数据的可靠传输，而IP则负责数据的路由和寻址。
三、协议层次结构TCP/IP协议采用分层结构，共分为四层：应用层、传输层、网络层和链路层。
1. 应用层：提供应用程序之间的通信服务，包括HTTP、FTP、SMTP等协议。
2. 传输层：负责数据的可靠传输，主要有TCP和UDP两种协议。
3. 网络层：负责数据的路由和寻址，主要有IP协议。
4. 链路层：负责数据在物理媒介上的传输，主要有以太网、无线局域网等协议。
四、协议功能TCP/IP协议具有以下主要功能：1. 可靠传输：TCP协议通过序列号、确认应答、重传机制等实现数据的可靠传输。
2. 路由和寻址：IP协议通过IP地址实现数据的路由和寻址，确保数据能够正确到达目的地。
3. 分包和重组：TCP/IP协议能够将大数据包分割成小的IP数据包进行传输，并在目的地重新组装。
4. 错误检测和纠正：TCP/IP协议通过校验和、序列号等机制实现数据的错误检测和纠正。
5. 流量控制和拥塞控制：TCP协议通过滑动窗口和拥塞控制算法实现网络流量的控制。
五、协议数据格式TCP/IP协议的数据格式如下：1. IP数据包格式：- 版本号：指示IP协议的版本。
- 头部长度：指示IP头部的长度。
- 服务类型：指示数据包的优先级和服务质量。
- 总长度：指示整个IP数据包的长度。
- 标识、标志和片偏移：用于分包和重组。
- 寿命：指示数据包在网络中的生存时间。
- 协议：指示上层协议，如TCP或UDP。
- 头部校验和：用于校验IP头部的完整性。
- 源IP地址和目的IP地址：指示数据包的源和目的地址。
简述tcpip协议的体系结构
简述tcpip协议的体系结构简述TCP/IP协议的体系结构一、基本信息双方名称：TCP/IP协议双方地址：各自网络的IP地址联系方式：通过网络连接进行通讯二、各方身份、权利、义务、履行方式、期限、违约责任1. TCP/IP协议双方的身份双方分别是网络通讯的发起方（即客户端）和响应方（即服务器端）2. 权利客户端的权利：① 有权发起对服务器端的请求② 有权接收服务器端的响应服务器端的权利：① 有权接受客户端的请求② 有权向客户端发送响应3. 义务客户端的义务：① 向服务器端发送发起请求的信息② 接收服务器端的响应信息服务器端的义务：① 接受客户端的请求信息② 对请求信息进行处理并发送响应信息给客户端4. 履行方式客户端发起请求，服务器端接受请求并处理，最终发送响应给客户端。
5. 期限TCP/IP协议没有具体规定期限，双方应在及时性、稳定性的前提下进行数据传输。
6. 违约责任在法律上，TCP/IP协议是一种电子数据交换的规范，因此遵守相关法律法规对双方非常重要。
一方违约可能造成数据损失等不良后果，对于此类情况，违约方应承担相应的违约责任。
三、需遵守中国的相关法律法规TCP/IP协议需要遵守中国的《计算机信息网络国际联网安全保护管理办法》等相关法律法规，同时应遵守网络安全保护的基本原则，保障数据传输的合法性、安全性和可靠性。
四、明确各方的权力和义务TCP/IP协议明确规定了双方在数据传输过程中的权力和义务，客户端有权发起请求并接收响应，服务器端有权接受请求并进行处理并发送响应信息。
五、明确法律效力和可执行性TCP/IP协议在法律上具有约束力，因此双方应该严格遵守，确保其合法性和可执行性，保障数据传输的可靠性和安全性。
如果协议发生违约行为，将承担相应的法律责任或承担相应的赔偿责任。
以上就是简述TCP/IP协议的体系结构的基本内容，双方受法律约束，合法、安全的数据传输是TCP/IP协议最基本的原则和目标。
TCPIP协议族体系结构
2.1.1 分层体系结构的对应
OSI 7层协议
物理层 —— 透明地传送比特流 链路层 —— 形成一条无差错的链路，进行帧传输
网络层 —— 分组通信，选择路由，源到目标间的无差错通信
传输层 —— 报文分组，向上一层提供可靠的端到端连接 会话层 —— 通信会话管理，何时何方发信的管理 表示层 —— 语法的判断、变换以及格式变换 应用层 —— 语义表示与匹配，应用程序接口，构成网络平台
网络互联的结果
2.1.1 分层体系结构的对应
网络互连的基本方式
物理层中继系统（即中继器 Repeater）通常 用于同种网络的物理层上，对所接受的信号进 行再生和放大，以便扩大网络的作用范围。
数据链路层中继系统（即网桥或桥接器）通常 用于在数据链路层对帧信息进行存储转发。
1.1 Internet发展历史
2.1.1 分层体系结构的对应
OSI 7层协议数据流演化过程
2.1.1 分层体系结构的对应
OSI 7层协议数据流演化过程
2.1.1 分层体系结构的对应
OSI参考模型中采用了七个层次的体 系结构，而TCP将OSI中的应用层、表示层 和会话层合并为应用层。 图 2-5 画出了 TCP/IP 与 OSI 这两种体
数字通信
2.1.3 标准及规范
数字通信(同一条导线)
2.1.3 标准及规范
数字通信
2.1.3 标准及规范
1.链路层(Link Layer) TCP/IP协议栈的最低层，也称为数据链路层或网络接 口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对 应的网络接口卡。 链路层的功能是把接收到的网络层数据报(也称IP数 据报)通过该层的物理接口发送到传输介质上，或从物理 网络上接收数据帧，抽出IP数据报并交给IP层。
TCP-IP协议_百度百科
互连网络层：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。
网络接口层：对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据。
TCP/IP中的协议
以下简单介绍TCP/IP中的协议都具备什么样的功能，都是如何工作的：
在阿帕网（ARPR）产生运作之初，通过接口信号处理机实现互联的电脑并不多，大部分电脑相互之间不兼容，在一台电脑上完成的工作，很难拿到另一台电脑上去用，想让硬件和软件都不一样的电脑联网，也有很多困难。当时美国的状况是，陆军用的电脑是DEC系列产品，海军用的电脑是Honeywell中标机器，空军用的是IBM公司中标的电脑，每一个军种的电脑在各自的系里都运行良好，但却有一个大弊病：不能共享资源。
两个系统间的多重Telnet连接是如何相互确认并协调一致呢？TCP或UDP连接唯一地使用每个信息中的如下四项进行确认：收包的IP地址。
源端口 源系统上的连接的端口。
目的端口 目的系统上的连接的端口。
端口是一个软件结构，被客户程序或服务进程用来发送和接收信息。一个端口对应一个16比特的数。服务进程通常使用一个固定的端口，例如，SMTP使用25、Xwindows使用6000。这些端口号是‘广为人知’的，因为在建立与特定的主机或服务的连接时，需要这些地址和目的地址进行通讯。
G.Cerf）。正是他的努力，才使今天各种不同的电脑能按照协议上网互联。瑟夫也因此获得了与克莱因罗克（“因特网之父”）一样的美称“互联网之父”。
瑟夫从小喜欢标新立异，坚强而又热情。中学会书时，就被允许使用加州大学洛杉矶分校的电脑，他认为“为电脑编程序是个非常激动人心的事，…只要把程序编好，就可以让电脑做任何事情。”1965年，瑟夫从斯坦福大学毕业到IBM的一家公司当系统工程师，工作没多久，瑟夫就觉得知识不够用，于是到加州大学洛杉矶分校攻读博士，那时，正逢阿帕网的建立，“接口信号处理机”（IMP）的研试及网络测评中心的建立，瑟夫也成了著名科学家克莱因罗克手下的一位学生。瑟夫与另外三位年轻人（温菲尔德、克罗克、布雷登）参与了阿帕网的第一个节点的联接。此后不久，BBN公司对工作中各种情况发展有很强判断能力、被公认阿帕网建成作出巨大贡献的鲍伯·卡恩（Bob
《TCPIP协议栈》课件
TCP/IP协议栈是现代计算机网络中最重要的协议栈之一。它提供了可靠的数 据传输和通信服务，是互联网的基础。
TCP/IP协议栈的概述
TCP/IP协议栈是一种网络通信协议的集合，它提供了可靠的数据传输和通信 服务。它是互联网的基础架构，让我们能够连接到其他计算机和网络设备。
TCP/IP协议栈的组成
物理层
负责数据的传输和电信号 的转换，包括物理介质和 电缆等。
数据链路层
处理数据在物理介质中的 传输，利用MAC地址控制 数据的访问和传输。
网络层
负责数据在网络中的传输， 通过IP地址进行分组和路 由。
传输层
提供端到端的可靠数据传输和流量控制，使 用TCP或UDP协议。
应用层
为用户提供特定的网络应用服务，包括 HTTP、FTP、SMTP等。
TCP/IP协议栈的工作原理
1
分层结构
协议栈按照不同功能划分为多个层次，每层都有特定的功能和协议。
2
封装与解封装
数据在每一层添加封装头和尾，到达目的地时按照相反的顺序解互，确保数据的正确传输和接收。
TCP/IP协议栈的优点和应用
1 灵活性和可扩展性
TCP/IP协议栈是一个开放的标准，可以方便地添加新的协议和功能。
2 广泛应用于互联网
几乎所有与互联网相关的设备和应用都使用TCP/IP协议栈。
3 可靠的数据传输
TCP协议提供可靠的数据传输，保证数据的完整性和正确性。
常见的网络通信协议
HTTP
用于在Web浏览器和服务器之间传输超文本 的协议。
SMTP
用于发送电子邮件的协议。
FTP
用于将文件传输到远程计算机上的协议。
第2章TCPIP协议族安全架构 共24页PPT资料
1.14
郑州轻工业学院 计算机与通信工程学院
应用层协议安全隐患
主要包括：超级管理员身份运行，一旦被黑，丢失系 统权限；多数协议身份认证简单，数据明文传输。
TELNET:TELNET登录时会话中账号和口令明文传 输，通过会话劫持获得账号和密码。
总结：安全风险：传输风险（窃听、伪造、篡改）
攻击风险（地址假冒、非法 访问）
1.13
郑州轻工业学院 计算机与通信工程学院
链路层协议的安全隐患
ARP安全隐患：该协议使用了CACHE技术存放最近 的映射表，该映射表几分钟后就会过期，伪造IP地址 ，一旦数据过期，就可以假冒入侵被信任服务器。
PPP安全隐患：分组点到点传输，没有完整性和机密 性保护。
第二章
TCP/IP协议簇的安全架构
2.1TCP/IP协议族概述
郑州轻工业学院 计算机与通信工程学院
1.1
内容提要
TCP/IP协议族概述 TCP/IP协议族安全性分析 TCP/IP协议族安全架构
郑州轻工业学院 计算机与通信工程学院
1.2
TCP/IP协议族分层
应用层 运输层
HTTP … SMTP DNS … RTP
TCP
UDP
网络层
ICMP IGMP硬件接口 ARP PARP
链路层
以太网 令牌网 FR … ATM
物理介质/0层 电缆 FDDI 双绞线 双绞线 微波 无线 卫星
郑州轻工业学院 计算机与通信工程学院
1.3
TCP/IP协议族分层（1）-物理层
物理介质层：也叫0层，本身不属于TCP/IP协议族层次 功能：实现节点/结点之间的物理连接（物理连线） 构成：双绞线+电缆+光纤+微波+无线频道+卫星频道等 网络接口层功能：物理接入+b流传输+帧组装+点点通信 构成协议：以太网+令牌网+帧中继+信元网+别类型网络 网际层功能：地址解析+网间链接+路由寻径+流量控制+向上服务 构成协议：IP+ARP/PARP+ICMP+IGMP
TCPIP协议架构
数据链路层（Data Link ）
介质访问控制
比喻：邮局会在信上盖上邮戳
帧的封装:将传输数据增加同步信息、校验信 息及地址信息后封装成数据帧。
差错检测 检错，不纠错 循环冗余校验：一种算法而已
介质访问控制方法
同一线路有多台计算机要访问，要避免冲突
网络层（ Network）
比喻：信从什么线路送到北京？
例：10000000 00001011 00000011 00011111
将各段的二进制数值转化为十进制
是不是容易一些了？
IP地址的组成
网络号
主机号
层次型的地址：和 号码的区号类似，否则 无法寻址
网络地址：位于IP地址的前段，用来识别所属 网络，相当于 号码的区号。
主机地址：位于IP地址的后段，用来识别网络 上的不同设备，相当于市内的 号码。
使用网络以后
使用网络之后的特点： 网络让用户之间共享信息更为容易，也更有效率， 还有什么好处？
2.2 什么是网络
你认为什么是网络？ 计算机网络是连接在一起的计算机的
集合 手段：通过通信设备和通信线路连接
起来，并使用网络软件和协议进行管 理 目的：以实现资源共享为目的
网络由什么组成？
你在我们教室看到了什么？或者你家里有什 么和网络有关的？学生回答！
即1.到127.255.255. 254
网络数量：全世界只有126个（1-126）？？ 每个网络的主机数量：224-2=16777214
B类IP地址
Class B: 以10开头的IP 地址范围:(网络地址和主机地址不能全部为0或全部为1)
10000000.00000000.00000000.00000001 10111111.11111111.11111111.11111110 即128.0.0.1到191.255.255. 254
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AP2 5 4 3 2 1
物理传输媒体
2.1 TCP/IP协议簇概述
2.1.4 TCP/IP对等实体之间收发数据示意图
应用层
相同的报文流
应用层
传输层
相同的分组
传输层
Internet层
相同的 数据报
接口层
相同的 网络帧
Internet层
相同的 数据报
接口层 相同的 网络帧
Internet层
相同的 数据报
Internet层
接口层 相同的 接口层 网络帧
物理网络
物理网络
物理网络
2.1 TCP/IP协议簇概述
2.1.5 TCP/IP协议
为了有效维护TCP/IP模型中各通信实体的通信 关系，需要明确的、无二义的信息交换格式约 定及其语法和语义的各种规范－协议，称为 TCP/IP协议。
TCP/IP协议是由一组协议集合所组成，主要表 现在传输层与网络层上。IP协议确定了数据的 到达，TCP协议确定了数据的分解与还原。
传输层
提供应用程序(端到端)间的通信，并在IP的基础上 提供面向连接的服务。 ¾ 为两个用户进程之间建立、管理和拆除可靠而又 有效的端到端连接 ¾ 提供流控制、差错控制和确认机制 ¾ 与网络应用的接口
TCP、UDP协议
2.1 TCP/IP协议簇概述
应用层
向用户提供一组常用的应用程序 定义了应用程序使用互联网的规程 一些具体应用：如网络故障、文件传输、远程控制以
2.2 TCP/IP协议簇的安全缺陷
网络层的安全隐患
9 IP地址欺骗攻击
2.2 TCP/IP协议簇的安全缺陷
网络层的安全隐患
9 ICMP协议的安全隐患：没有认证机制，黑客可以利用ICMP 进行拒绝服务攻击、数据包截取以及其它类型的攻击。
2.2 TCP/IP协议簇的安全缺陷
传输层的安全隐患
目的主机之间的报文往返时间、获取目的网络的IP地址掩 码信息。）
2.1 TCP/IP协议簇概述
2.1.6 TCP/IP基本协议
TCP协议（Transmission Control Protocol）： 它用于对可靠的数据流的交付服务，该协议指定了 两台计算机之间为了进行可靠传输而交换的数据 和确认信息的格式，还指定了计算机为了确保数 据的正确到达而采取的措施，协议也规定了怎么 识别给定机器上的多个目的进程，如何对类似于 分组丢失和分组重复这样的错误进行恢复。具有 可靠性的特征。
2.1 TCP/IP协议簇概述
2.1.1 TCP/IP的起源及发展
90年代 以NSFNET、ARPANET和MILNET
作为主干组成了TCP/IP协议集的网络Internet。 随着其他网络的加入，逐步形成一个统一可互操 作的世界范围的计算机互连网络。由此，各国接 入Internet的计算机网络不断增加，Internet 的规 模和影响迅速地扩大。
2.1 TCP/IP协议簇概述
2.1.6 TCP/IP基本协议
IP（Internet Protocol）协议： 与 IP 协议配套使用的还有四个协议： ¾ 地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol) ¾ 逆地址解析协议 RARP(Reverse Address Resolution Protocol) ¾ 因特网控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol) ¾ 因特网组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol)
2.2 TCP/IP协议簇的安全缺陷
网络层的安全隐患
9 ARP协议的安全隐患：Cache高速缓存的数据有时限性， 可能出现伪造IP地址；
2.2 TCP/IP协议簇的安全缺陷
网络层的安全隐患
9 IP协议的安全隐患：IP协议不能为数据提供完整性、机密 性保护，缺少基于IP地址的身份鉴别机制，容易遭到IP地 址欺骗攻击。
物理硬件
2.1 TCP/IP协议簇概述
2.1.6 TCP/IP基本协议
ICMP（Internet Control Message Protocol）协议：与IP 位于同一层，它被用来传送IP的控制信息，主要是有关通 向目的地址的路径信息。 它主要提供三种服务：
¾ 提供差错报告传输机制（路由器向源主机报告） ¾ 传送IP的控制信息（拥塞控制、路由服务） ¾ 发送请求／响应报文（测试目的节点的可达性、估算源和
物理网络
分层原则：对等实体之间收发的数据是完全一样的
2.1 TCP/IP协议簇概述
2.1.4 TCP/IP对等实体之间收发数据示意图
计算机 1
计算机 2
AP1
首部
应用程序数据
5
TCP报文段
H5
数据部分
UDP报文段
4
H4
IP数据报
数据部分
3
IP分组 H3
数 据 部分
尾部
帧
2
H2
数据部分
T2
比特
1
10100110100101 … 比 特 流 … 11 010111010
2.2 TCP/IP协议簇的安全缺陷
网络层的安全隐患
9 IP地址欺骗攻击 把源IP地址替换成—个错误的IP地址。接收主机不能判断源 IP地址是不正确的；
Smurf攻击：使用IP欺骗技术，是—种拒绝服务攻击。
2.2 TCP/IP协议簇的安全缺陷
网络层的安全隐患
9 IP地址欺骗攻击 Smurf攻击： 一个Smurf攻击向大量的远程主机发送一系列的ping请求命 令。黑客把源IP地址换成想要攻击目标主机的IP地址。所有 的远程计算机都响应这些ping请求，然后对目标地址进行回 复，而不是回复给攻击者的IP地址。目标IP地址将被大量的 ICMP包淹没而不能有效的工作。
及其他互联网应用 ¾ HTTP ¾ FTP ¾ Telnet ¾ Email ¾ SNMP（简单网络管理协议） ¾ RPC（远程过程呼叫等待）等
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2.1.6 TCP/IP基本协议
应用
程序
TCP 协议保证了 应用程序之间的可靠通信
应用 程序
因特网
IP 协议控制分组在因特网的传输 但因特网不保证可靠交付
使用物理 地址通信
2.1 TCP/IP协议簇概述
数据链路层
是最低一层，负责与物理网络的连接。 任何可用于IP数据报交换的分组传输的链路层
协议均包含在其中。 ¾ 定义了数据帧及其格式 ¾ 基于物理地址的网络寻址 ¾ 为发送到物理网络的数据提供差错控制
Ethernet、Token ring等
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2.1.6 TCP/IP基本协议
UDP协议（User Datagram Protocol）：UDP 只在 IP 的数 据报服务之上增加了很少一点的功能，即端口的功能和差 错检测的功能。
虽然 UDP 用户数据报只能提供不可靠的交付，但 UDP 在某些 方面有其特殊的优点。 发送数据之前不需要建立连接 UDP 的主机不需要维持复杂的连接状态表。 UDP 用户数据报只有8个字节的首部开销。 网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。这对某些
9 TCP协议的安全隐患： 三次握手机制：
主机 A
主机 B
主动打开 连接请求
SYN, SEQ = x
被动打开
SYN, ACK, SEQ = y, ACK= x + 1
确认
确认
ACK, SEQ = x + 1, ACK = y + 1
2.2 TCP/IP协议簇的安全缺陷
传输层的安全隐患
9 TCP协议的安全隐患： SYN FLOOD攻击：攻击的主要特征是在目标主机的网络上 出现大量的SYN包，而没有相应的应答包。服务器端就会为 了维持大量的半连接列表而耗费相当多的资源。如果已达到 TCP处理模块连接的上限时，TCP将拒绝所有连接请求来处 理部分链路，表现为服务器失去了响应。
2.1 TCP/IP协议簇概述
2.1.6 TCP/IP基本协议
IP（Internet Protocol）协议：
与 IP 协议配套使用的还有四个协议：
应用层
各种应用层协议 (TELNET, FTP, SMTP 等)
运输层
TCP, UDP
网际层
ICMP IGMP IP
网络接口层
RARP ARP 与各种网络接口
2.1 TCP/IP协议簇概述
网络层
网络层是异构网络互联的关键，负责相同或不同 网络中计算机的通信，主要处理来自传输层的分 组发送请求和路由选择。 ¾ 提供逻辑寻址 ¾ 提供路由选择和互联网上的数据发送服务 ¾ 处理网间网控制报文协议 ¾ 将物理地址和逻辑地址相关联
2.1 TCP/IP协议簇概述
实时应用是很重要的。
2.2 TCP/IP协议簇的安全缺陷
¾TCP/IP协议因其简单开放性而在Internet上得 到广泛的实施、开发和支持。但也正因为该协 议在实现上力求高效，而没有考虑安全因素， 使TCP/IP本身在设计上就是不安全的。
2.2 TCP/IP协议簇的安全缺陷
链路层的安全隐患
9 PPP协议的安全隐患：不提供对封装的数据的完整性和机 密性保护；
2.2 TCP/IP协议簇的安全缺陷
传输层的安全隐患
9 UDP协议的安全隐患：由于UDP协议是一种不可靠的传输层 协议，它依赖于IP协议传送报文，且不确认报文是否到达， 不对报文排序也不进行流量控制，对于顺序错误或丢失的 包，它不做纠错或重传。UDP协议没有建立初始化连接，因 此，欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易，与UDP相关的服务面 临着更大的危险。
第二章 TCP/IP协议簇 的安全架构