网络安全原理与应用 戚文静 刘学 第2章 网络体系结构及协议

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1、第2章网络体系结构及协议基础学习目标l了解OSI模型及安全体系l了解TCP/IP网络模型及安全体系结构l掌握常用的网络协议和网络命令l掌握协议分析工具的使用方法2.1网络的体系结构2.1.1网络的层次结构分层就是系统分解的最好方法之一。层次结构的好处在于使每一层实现一种相对独立的功能，每一层向上一层提供服务，同时接受下一层提供的服务。每一层不必知道下面一层是如何实现的，只要知道下层通过层间接口提供的服务是什么，以及本层向上层提供什么样的服务，就能独立地设计，这就是常说的网络层次结构2.1.2服务、接口和协议在某

2、层上进行通信所使用的规则、标准或约定的集合就称为协议(Protocol)。各层协议按层次顺序排列而成的协议序列称为协议栈。协议主要由下列三个要素组成：(1)语义(Semantics)。涉及用于协调与差错处理的控制信息。(2)语法(Syntax)。涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。(3)定时(Timing)。涉及速度匹配和排序等。不同系统中的对等实体是没有直接通信能力的，它们间的通信必须通过其下各层的通信间接完成。第N层实体向第N+1层实体提供的在第N层上的通信能力称为第N层的服务。在接口处规定了下层向

3、上层提供的服务，以及上下层实体请求或提供服务所使用的形式规范语句（服务原语）。2.2OSI模型及其安全体系1．OSI-RM的层次结构2．OSI-RM的数据格式2.2.2OSI模型的安全服务1．认证2．访问控制3．数据机密性4．数据完整性5．抗否认2.2.3OSI模型的安全机制1．加密机制2．数字签名机制3．访问控制机制4．数据完整性机制5．鉴别交换机制6．通信流量填充机制7．路由选择控制机制8．公证机制2.3TCP/IP模型及其安全体系1．TCP/IP参考模型的层次结构2.3.2TCP/IP的安全体系1．链路层

4、安全2．网络层安全3．传输层保护的网络4．应用层安全性2.4常用网络协议和服务2.4.1常用网络协议1．IP协议2．TCP协议3．UDP协议4．ICMP协议IP头的结构版本（4位）头长度（4位）服务类型（8位）封包总长度（16位）封包标识（16位）标志（3位）片断偏移地址（13位）存活时间（8位）协议（8位）校验和（16位）来源IP地址（32位）目的IP地址（32位）选项（可选）填充（可选）数据IPv4的IP地址分类IPv4地址在1981年9月实现标准化的。基本的IP地址是8位一个单元的32位二进制数。为了方便

5、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。IP地址中的每一个8位组用0～255之间的一个十进制数表示。这些数之间用点“.”隔开，因此，最小的IPv4地址值为0.0.0.0，最大的地址值为255.255.255.255，然而这两个值是保留的，没有分配给任何系统。IP地址分成五类：A类地址、B类地址、C类地址、D类地址和E类地址。每一个IP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组合。1、A类地址一个A类IP地址仅使用第一个8位组表示网络地址。剩下的3个

6、8位组表示主机地址。A类地址的第一个位总为0，这一点在数学上限制了A类地址的范围小于127，因此理论上仅有127个可能的A类网络，而0.0.0.0地址又没有分配，所以实际上只有126个A类网。技术上讲，127.0.0.0也是一个A类地址，但是它已被保留作闭环（LookBack）测试之用而不能分配给一个网络。A类地址后面的24位表示可能的主机地址，A类网络地址的范围从1.0.0.0到126.0.0.0。每一个A类地址能支持16,777,214个不同的主机地址，这个数是由2的24次方再减去2得到的。减2是必要的，因

7、为IP把全0保留为表示网络而全1表示网络内的广播地址。2、B类地址设计B类地址的目的是支持中到大型的网络。B类网络地址范围从128.1.0.0到191.254.0.0。B类地址蕴含的数学逻辑是相当简单的。一个B类IP地址使用两个8位组表示网络号，另外两个8位组表示主机号。B类地址的第1个8位组的前两位总是设置为1和0，剩下的6位既可以是0也可以是1，这样就限制其范围小于等于191，这里的191由128+32+16+8+4+2+1得到。最后的16位（2个8位组）标识可能的主机地址。每一个B类地址能支持64,534

8、个惟一的主机地址，这个数由2的16次方减2得到，B类网络有16,382个。3、C类地址C类地址用于支持大量的小型网络。这类地址可以认为与A类地址正好相反。A类地址使用第一个8位组表示网络号，剩下的3个表示主机号，而C类地址使用三个8位组表示网络地址，仅用一个8位组表示主机号。C类地址的前3位数为110，前两位和为192(128+64)，这形成了C类地址空间的下界。第三位等于十进制数32