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网络安全技术-TCP/IP协议族及其安全隐患

什么是计算机网络

计算机网络的概念

  1. 技术角度：由通信技术(实现计算机之间的互通、互连)+计算机技术(对信息的存储和处理)。
  2. 资源共享角度：能够相互共享资源的方式连起来的自治计算机系统的集合。

计算机网络的性质

  1. 分散性：计算机分布地理位置不同
  2. 异构性：计算机设备结构不同
  3. 自治性：计算机相互独立，自我管理

计算机网络分类

按传输技术分类

  • 广播式网络
  • 点对点网络

按覆盖范围与规模分类

  • 局域网
  • 城域网
  • 广域网

计算机组成结构

网络安全技术-TCP/IP协议族及其安全隐患_第1张图片

网络设备

第一层设备

计算机连网的基础，在这一层，数据还没被组织，例如：集线器。

第二层设备

控制网络层与物理层之间的通信。例如：交换机。

第三层设备

教网络地址翻译成对应的物理地址，例如：路由器，三层交换机。

设备简介

集线器

对数据传输起到同步、放大、整形的作用，对数据传输的短帧、碎片等无法有效处理，不能保证数据传输的完整性和正确性。

交换机

识别网络上节点的网卡mac地址，并把它们存入mac地址表。

三层交换机

即传统交换机与传统路由器的结合，既可以完成端口交换，又可以完成部分路由器的路由功能。

路由器

网络层互联设备，用于连接多个逻辑上分开的网络，有者自己的操作系统，允许者各种网络上层协议(IP IPX AppleTalk等)，用于实现网络层的功能。

计算机网络协议

网络协议的概念

  1. 为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。
  2. 网络上所有设备之间通信规则的集合，用来规定通信信息必须采用的格式。
  3. 网络上个节点之间的交流语言。

网络协议三要素

  1. 语法：信息格式
  2. 语义：信息每个部分的意义
  3. 时序：通信事件的先后顺序

OSI参考模型

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TCP/IP协议
网络安全技术-TCP/IP协议族及其安全隐患_第3张图片网络安全技术-TCP/IP协议族及其安全隐患_第4张图片封装过程

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计算机网络发展历程

网络的演变

  1. 理论基础研究阶段
  2. 新型分组交换技术的诞生(标志着计算机网络与通信技术的基本成型)
  3. TCP/IP协议的提出(通信与计算机技术的结合基本完成)

网络技术发展的两种观点

观点一

  1. 远程终端连接
  2. ARPNET
  3. LAN
  4. Internet
  5. 无线通信网络

观点二

  1. frame computer
  2. 胖c/s
  3. 瘦c/s
  4. b/s
  5. web service
  6. p2p computer
  7. blog twitter
  8. internet of ting(物联网)
  9. big data

ARP协议(地址解析协议)

概述

  • 根据ip地址获取物理地址的tcp/ip协议
  • 主机发送信息时将包含目标ip地址的arp请求广播到网络上所有主机，并接收返回的arp应答(广播请求 单播回应)，以此确定目标的物理地址。

地址协议缓存机制

为减少执行arp协议的通信开销和时间开销，主机一般会启用arp缓存机制。即存入不存在的ip地址和mac地址映射，在本地arp缓存不存在该ip地址和mac地址之间的映射时进行网络广播。

地址解析协议的消息构成

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arp主要存在的安全隐患

  1. arp窃听：由于arp请求将通过交换机或集线器以广播形式发送，因此网络行主机均可受到该请求，从而受到窃听，再进一步发动网络攻击(网络拓扑绘制 拒绝服务)
  2. arp欺骗：发送错误ip-mac映射对,以使得主机找不到正确的ip-mac地址映射 ·
  3. garp滥用攻击：攻击者利用garp技术，假冒某个ip-mac地址的映射，使得所有主机本地arp映射表混乱

针对arp安全隐患的防御技术

  1. 采取静态绑定防止arp欺骗：手工绑定ip-mac地址映射
  2. 采用arp代理服务器：引入可信arp代理服务器，当主机需要进行arp请求时，不是发送广播发送arp请求，而是向可信arp服务器发送该arp请求。
  3. 在网络设备上对arp消息进行检测和控制：
  • 交换机：通过端口绑定的方式，只允许满足特定条件的arp请求和arp响应数据包通过
  • 路由器：仅仅允许建立了ip-mac地址绑定的数据包通过
  • 防火墙：通过发送可信garp请求消息防止arp欺骗，即发现arp欺骗时，主动发送garp强制更新主机本地arp缓存

4.禁用garp功能：通过禁用garp功能或者忽略garp消息达到防御arp欺骗的目的

ip协议

概述
是tcp/ip协议族家族中一个至关重要的协议，使得互联网异构计算机能成为一个网络。

ip协议两个基本功能

  1. 寻址：根据数据报头重包括目的地址将数据包传送到目的地址
  2. 分段：如果有些网络只能传送小数据报，ip协议支持将数据包重新组装并在报头域内注明。

ip消息格式

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对应关键字含义
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ip协议安全威胁

  1. 窃听：ip协议传输过程中没有加密，ip头的信息可能被攻击者窃听
  2. ip碎片攻击：攻击者将ip包分为非常小的碎片，然后发给攻击目标，让对方由于重组这些极小的碎片而浪费大量计算机资源
  3. ip地址假冒：通过在传输的任意节点构造随机ip分组，顺利到达目的节点，再进行拒绝服务式攻击(随机源ip地址攻击目的地址而不被追踪)或认证服务攻击(假冒可信ip地址非法访问计算机资源)

防御方法

  1. 入口过滤：入口设置一个网关并配置过滤源ip地址非法的分组
  2. 出口过滤：出口设置一个网关并配置过滤源ip地址非法的分组
  3. ip回溯：回溯ip分组在网络中所经过的路径，追踪攻击者所在的地址和网络

tcp协议及其安全隐患

概述

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序列号/确认号(都为32位)

  1. 序列号：表示tcp分片在整个数据流位置，发送一个分片后加一
  2. 确认号：接收方期待发送方发送的分片

作用：解决可靠传输问题(注意与序列位和确认位的区别)

端口号

作用：表示进程(应用程序)
分配：由操作系统动态分配
公认端口号：大家所熟知的应用所用端口号（http ftp等）

tcp协议控制位

urg:紧急指针有效
psh：泛洪式攻击
rst：重置连接
syn：同步有效，协商序列号
ack：确认序列号有效
fin：释放连接

三次握手

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四次挥手

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特点

  1. 全双工：传出通道彼此独立，方向相反
  2. 面向连接
  3. 可靠
  4. 面向字节流

安全隐患

1.syn泛洪：反复发送syn请求，并忽略主机b确认
2. land攻击：将源目的地址都设置位服务器地址，服务器自我连接，达到小号服务器资源以达到拒绝服务攻击
3. 序列号预测攻击：攻击者猜中接收方序列号，发送rst消息达到拒绝服务攻击的目的
4. ack泛洪攻击：在建立连接后反复发送请求连接消息或伪造被攻击者ip地址进行访问，让对方忙于查表，从而达到拒绝式服务攻击

udp协议

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特点

  1. 不可靠
  2. 无连接
  3. 不保序

存在的威胁

假冒攻击

假冒某个ip地址使得服务器对其发送消息

泛洪攻击

多台主机发送udp请求消息

劫持攻击

劫持某主机的请求回应消息，并填充一个假消息给请求方

http协议

概述

  1. 基于请求与响应模式的、无状态的应用协议
  2. 常基于tcp连接
  3. 绝大多数web应用都基于http协议上

http的url
4. http url是一种特殊类型的url，包含了用于查找某个资源的信息
5. 格式：http//：host(定位网络资源)[:port (端口号)] [ path(请求资源url) ]

消息格式

网络安全技术-TCP/IP协议族及其安全隐患_第13张图片请求行
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协议方法

GET ：请求获取Request-URI所标识的资源
POST ：在Request-URI所标识的资源后附加新的数据
HEAD：请求获取由Request-URI所标识的资源的响应消息报头
PUT： 请求服务器存储一个资源，并用Request-URI作为其标识
DELETE：请求服务器删除Request-URI所标识的资源
TRACE：请求服务器回送收到的请求信息，主要用于测试或诊断
CONNECT：保留将来使用
OPTIONS：请求查询服务器的性能或查询与资源相关的选项等

状态码
“100” : Continue
“101” : witching Protocols
“200” : OK
“201” : Created
“202” : Accepted
“203” : Non-Authoritative Information
“204” : No Content
“205” : Reset Content
“206” : Partial Content
“300” : Multiple Choices
“301” : Moved Permanently
“302” : Found
“303” : See Other
“304” : Not Modified
“305” : Use Proxy
“307” : Temporary Redirect
“400” : Bad Request
“401” : Unauthorized
“402” : Payment Required
“403” : Forbidden
“404” : Not Found
“405” : Method Not Allowed
“406” : Not Acceptable
“407” : Proxy Authentication Required
“408” : Request Time-out
“409” : Conflict
“410” : Gone
“411” : Length Required
“412” : Precondition Failed
“413” : Request Entity Too Large
“414” : Request-URI Too Large
“415” : Unsupported Media Type
“416” : Requested range not satisfiable
“417” : Expectation Failed
“500” : Internal Server Error
“501” : Not Implemented

安全威胁

  1. 钓鱼攻击：伪造某个网站使得某种方式让访问者信任该假网站，以获取用户信息
  2. 跨站(会话)脚本攻击：攻击者向服务器发送攻击脚本(小程序，可以被浏览器解释执行)，从而获取用户数据或破坏系统。
    常发生在：论坛允许提交信息时，产品评论、售后评价等允许提交信息时、社交网络应用等允许用户发消息、讨论、评价时，攻击者将脚本发送的服务器中。
    攻击条件：允许用户输入信息的web应用，用户输入数据可用于动态生成的页面，用户输入未作合法性验证。
    分类：
  3. 持久性跨站：攻击数据存放于服务器，当用户正常访问网页时，服务端会将恶意指令夹杂在正常网页中传回给用户
  4. 非持久性跨站：恶意脚本程序在受害者请求http后得到一个即可响应时执行
  5. 文档对象攻击：客户端脚本(js)动态生成html时，若没有严格检查和过滤参数，则可以导致攻击者利用dom进行跨站攻击。

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