第5章因特网与TCPIP安全.ppt

第5章因特网与TCP/IP安全5.1TCP/IP协议栈ISO/OSI参考模型将网络设计划分成七个功能层，但此模型只起到一个指导作用——它本身并不是一个规范。例如，TCP/IP网络只使用ISO/OSI模型的五层。图5-2显示了一个简单的五层网络模型，其中每层都采用了TCP/IP协议。网络层和相应的协议层组成了该模型，数据通过此模型在应用程序和网络硬件之间进行传递。图5-2中，有箭头的线表示不同的网络软件和硬件之间可能的通信信道。例如，为了和传输层通信，应用程序必须与用户数据报协议(UDP)或传输控制协议(TCP)模块对话；为了和网络层通信，应用程序必须与互联网控制报文协议(ICMP)或者互联网协议(IP)模块对话。但是，不管数据通过什么路径从应用层到网络层，数据都必须经过IP模块才能到达网络硬件。图5-1ISO/OSI模型与TCP/IP协议栈图5-2TCP/IP协议栈各相关协议在TCP/IP协议体系结构中，每层负责不同的网络通信功能：(1)链路层，有时也称作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。它们一起处理与电缆(或其它任何传输媒介)的物理接口细节以及数据帧(Frame)的组装。(2)网络层，有时也称作互联网层，处理分组(Packet)在网络中的活动，例如分组的选路。在TCP/IP协议族中，网络层协议包括IP协议、ICMP协议以及IGMP协议(因特网组管理协议)。(3)传输层主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在TCP/IP协议族中，有两个互不相同的传输协议：TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议)。TCP为两台主机提供高可靠性的数据通信。它所做的工作包括把应用程序交给它的数据分成合适的小块(段：Segment)交给下面的网络层、确认接收到的分组报文、设置发送的最后确认分组的超时时钟等。由于传输层提供了高可靠性的端到端的通信，因此应用层可以忽略所有这些细节。另一方面，UDP则为应用层提供一种非常简单的服务。它只是把称作数据报(Datagram)的分组从一台主机发送到另一台主机，但并不保证该数据报能到达另一端。任何必要的可靠性必须由应用层自己负责提供。这两种传输层协议在不同的应用程序中分别有不同的用途，这一点将在后面看到。(4)应用层负责处理特定的应用程序细节。几乎各种不同的TCP/IP实现都会提供下面这些通用的应用程序：①Telnet(远程登录)②FTP(文件传输协议)③SMTP(简单邮件传输协议)④SNMP(简单网络管理协议)5.2互联网地址图5-3五类互联网地址图5-4各类IP地址的范围这些32位的地址通常写成四个十进制的数，其中每个整数对应一个字节。这种表示方法称作“点分十进制表示法”(DottedDecimalNotation)。例如，作者的系统就是一个B类地址，它表示为：140.252.13.33。区分各类地址的最简单方法是看它的第一个十进制整数。图5-4列出了各类地址的起止范围，其中第一个十进制整数用加黑字体表示。需要注意的是，多接口主机(例如路由器)具有多个IP地址，其中每个接口都对应一个IP地址。5.3协议封装图5-5中帧头和帧尾下面所标注的数字是典型以太网帧头部的字节长度。以太网数据帧的物理特性是其长度必须在46～1500字节之间。有些TCP/IP协议文献也使用octet这个术语来表示字节。更准确地说，图5-5中IP和网络接口层之间传送的数据单元应该是包(Packet)。包既可以是一个IP数据报，也可以是IP数据报的一个片(Fragment)。我们将在下一节讨论IP数据报分片的详细情况。图5-5在以太网上使用TCP进行数据封装UDP数据与TCP数据基本一致。惟一的不同是UDP传给IP的信息单元称作UDP数据报(UDPDatagram)，而且UDP的首部长为8字节。回想前面的图5-2，由于TCP、UDP、ICMP和IGMP都要向IP传送数据，因此IP必须在生成的IP首部中加入某种标识，以表明数据属于哪一层。为此，IP在首部中存入一个长度为8比特的字段，称作协议域。1表示为ICMP协议，2表示为IGMP协议，6表示为TCP协议，17表示为UDP协议。类似地，许多应用程序都可以使用TCP或UDP来传送数据。传输层协议在生成报文首部时要存入一个应用程序的标识符。TCP和UDP都用一个16比特的端口号来表示不同的应用程序。TCP和UDP把源端口号和目的端口号分别存入传输层报文首部中。网络接口分别要发送和接收IP、ARP和RARP数据，因此也必须在以太网的帧首部中加入某种形式的标识，以指明生成数据的网络层协议。为此，以太网的帧首部也有一个16比特的帧类型域。以下简单介绍TCP/IP中的各协议具备的功能及其工作原理。5.4IP协议IP数据包的格式如图5-6所示。普