1、第二章 网络安全协议及常用网络命令一、ISO/OSI 参考模型物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层二、OSI 各层主要功能1物理层：负责传送比特流，它从第二层数据链路层接收数据帧，并将帧的结构和内容串行发送，即每次发送一个比特。物理层可能受到的安全威胁是搭线窃听和监听，可以利用数据加密、数据标签加密，数据标签，流量填充等方法保护物理层的安全。2数据链路层。与其他层一样，它肩负两个责任：发送和接收数据。提供数据有效传输的端到端连接。在发送方，数据链路层负责将指令、数据等包装到帧中，帧是该层的基本结构。3网络层（Network Layer）的主要功能是完成网络中主机间的报文传
2、输。在广域网中，这包括产生从源端到目的端的路由。当报文不得不跨越两个或多个网络时，又会产生很多新问题。例如第二个网络的寻址方法可能不同于第一个网络；第二个网络也可能因为第一个网络的报文太长而无法接收；两个网络使用的协议也可能不同等。网络层必须解决这些问题，使异构网络能够互连。在单个局域网中，网络层是冗余的，因为报文是直接从一台计算机传送到另一台计算机的。4传输层：完成网络中不同主机上的用户进程之间可靠的数据通信。最好的传输连接是一条无差错的、按顺序传送数据的管道，即传输层连接是真正端到端的。由于绝大多数主机都支持多用户操作，因而机器上有多道程序，这意味着多条连接将进出于这些主机，因此需要以某种
3、方式区别报文属于哪条连接。识别这些连接的信息可以放入传输层的报文头中。5会话层：允许不同机器上的用户之间建立会话关系。会话层允许进行类似传输层的普通数据的传送，在某些场合还提供了一些有用的增强型服务。允许用户利用一次会话在远端的分时系统上登录，或者在两台机器间传递文件。会话层提供的服务之一是管理对话控制。会话层允许信息同时双向传输，或限制只能单向传输。如果属于后者，类似于物理信道上的半双工模式，会话层将记录此时该轮到哪一方。一种与对话控制有关的服务是令牌管理（Token Management） 。有些协议保证双方不能同时进行同样的操作，这一点很重要。为了管理这些活动，会话层提供了令牌，令牌可以
4、在会话双方之间移动，只有持有令牌的一方可以执行某种操作。6表示层完成某些特定的功能，这些功能不必由每个用户自己来实现值得一提的是，表示层以下各层只关心从源端机到目标机可靠地传送比特，而表示层关心的是所传送的信息的语法和语义。表示层服务的一个典型例子是用一种一致选定的标准方法对数据进行编码。大多数用户程序之间并非交换随机的比特，而是交换诸如人名、日期、货币数量和发票之类的信息。这些对象是用字符串、整型数、浮点数的形式，以及由几种简单类型组成的数据结构来表示。7应用层包含大量人们普遍需要的协议。虽然，对于需要通信的不同应用来说，应用层的协议都是必须的例如，PC（Personal Computer）
5、机用户使用仿真终端软件通过网络仿真某个远程主机的终端并使用该远程主机的资源这个仿真终端程序使用虚拟终端协议将键盘输入的数据传送到主机的操作系统，并接收显示于屏幕的数据。三、TCP/IP 协议簇TCP/IP 协议的安全问题 ( 出处？)（1）TCP/IP 协议数据流采用明文传输（2）源地址欺骗（Source address spoofing）或 IP 欺骗(IP spoofing)（3）路由选择欺骗(Source Routing spoofing)（4）路由选择信息协议攻击(RIP Attacks)（5）鉴别攻击(Authentication Attacks)（6）TCP 序列号欺骗(TCP S
6、equence number spoofing)（7）TCP 序列号轰炸攻击(TCP SYN Flooding Attack)，简称 SYN 攻击四、数据报结构1TCP/IP 的整个数据报在数据链路层的结构2IP 头的结构数 据链路层网 络层传 输层物 理层会 话层表 示层应 用层低层网 络协议I P / I C M P / I G M P / A R P / R A R PT C P / U D PF T P / S M T P / T E L N E T / S N M P . . .应用 程序以太网数据包头 IP 头 TCP/UDP/ICMP/IGMP 头 数 据IP 头结构在所有协议中
7、都是固定的，说明如下：（1）字节和数字的存储顺序是从右到左，依次是从低位到高位，而网络存储顺序是从左到右，依次从低位到高位。（2）版本：占第一个字节的高四位。头长度：占第一个字节的低四位。（3）服务类型：前 3 位为优先字段权，现在已经被忽略。接着 4 位用来表示最小延迟、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。（4）封包总长度：整个 IP 报的长度，单位为字节。（5）存活时间：就是封包的生存时间。通常用通过的路由器的个数来衡量，比如初始值设置为32，则每通过一个路由器处理就会被减一，当这个值为 0 的时候就会丢掉这个包，并用 ICMP 消息通知源主机。（6）协议：定义了数据的协议，分别为：TCP、
8、UDP 、ICMP 和 IGMP。定义为：define PROTOCOL_TCP 0x06define PROTOCOL_UDP 0x11define PROTOCOL_ICMP 0x06define PROTOCOL_IGMP 0x06（7）检验和：校验的首先将该字段设置为 0，然后将 IP 头的每 16 位进行二进制取反求和，将结果保存在校验和字段。（8）来源 IP 地址：将 IP 地址看作是 32 位数值则需要将网络字节顺序转化位主机字节顺序。转化的方法是：将每 4 个字节首尾互换，将 2、3 字节互换。（9）目的 IP 地址：转换方法和来源 IP 地址一样。在网络协议中，IP 是面向非
9、连接的，所谓的非连接就是传递数据的时候，不检测网络是否连通。所以是不可靠的数据报协议，IP 协议主要负责在主机之间寻址和选择数据包路由。 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 0255 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
10、、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。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 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（Look Back）测试之用而不能分配给一个网络。A 类地址后
11、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。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
12、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 65,534 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。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
13、，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，这一位为 0 限制了地址空间的上界。不能使用第三位限制了此 8 位组的最大值为 255-32 等于 223。因此 C 类网络地址范围从 192.0.1.0 至 223.255.254.0。最后一个 8 位组用于主机寻址。每一个 C 类地址理论上可支持最大 2 5 6 个主机地址(0255)，但是仅有 254 个可用，因为 0 和 255 不是有效的主机地址。可以有 2,097,150 个不同的 C 类网络地址。在 IP 地址中，0 和 255 是保留的主机地址。IP 地址中所有的主机地址为 0 用于
14、标识局域网。同样，全为 1 表示在此网段中的广播地址。D 类地：D 类地址用于在 IP 网络中的组播（Multicasting） 。D 类组播地址机制仅有有限的用处。一个组播地址是一个惟一的网络地址。它能指导报文到达预定义的 IP 地址组。因此，一台机器可以把数据流同时发送到多个接收端，这比为每个接收端创建一个不同的流有效得多。组播长期以来被认为是 IP 网络最理想的特性，因为它有效地减小了网络流量。D 类地址空间，和其他地址空间一样，有其数学限制，D 类地址的前 4 位恒为 1110，预置前 3位为 1 意味着 D 类地址开始于 128+64+32 等于 224。第 4 位为 0 意味着 D
15、 类地址的最大值为128+64+32+8+4+2+1 为 239，因此 D 类地址空间的范围从 224.0.0.0 到 239.255.2 55.254。E 类地址：E 类地址虽被定义为保留研究之用。因此 Internet 上没有可用的 E 类地址。E 类地址的前 4 位为 1，因此有效的地址范围从 240.0.0.0 至 255.255.255.255。子网掩码：子网掩码是用来判断任意两台计算机的 IP 地址是否属于同一子网络的根据。最为简单的理解就是两台计算机各自的 IP 地址与子网掩码进行二进制“与” （AND）运算后，如果得出的结果是相同的，则说明这两台计算机是处于同一个子网络上的，可
16、以进行直接的通讯。计算机 A 的 IP 地址为 192.168.0.1，子网掩码为 255.255.255.0，将转化为二进制进行“与”运算，运算过程如下表所示。计算机 B 的 IP 地址为 192.168.0.254，子网掩码为 255.255.255.0，将转化为二进制进行“与”运算。运算过程如下表所示。3TCP 头结构（1）TCP 源端口（Source Port）：16 位的源端口包含初始化通信的端口号。源端口和 IP 地址的作用是标识报文的返回地址。（2）TCP 目的端口（Destination Port）：16 位的目的端口域定义传输的目的。这个端口指明报文接收计算机上的应用程序地址
17、接口。（3）序列号（Sequence Number）：TCP 连线发送方向接收方的封包顺序号。（4）确认序号（Acknowledge Number）：接收方回发的应答顺序号。（5）头长度（Header Length）：表示 TCP 头的双四字节数，如果转化为字节个数需要乘以 4。（6）URG：是否使用紧急指针，0 为不使用，1 为使用。（7）ACK：请求/应答状态。0 为请求，1 为应答。（8）PSH：以最快的速度传输数据。（9）RST：连线复位，首先断开连接，然后重建。（10）SYN：同步连线序号，用来建立连线。（11）FIN ：结束连线。如果 FIN 为 0 是结束连线请求，FIN 为 1
18、 表示结束连线。（12）窗口大小（ Window）：目的机使用 16 位的域告诉源主机，它想收到的每个 TCP 数据段大小。（13）校验和（ Check Sum）：这个校验和和 IP 的校验和有所不同，不仅对头数据进行校验还对封包内容校验。（14）紧急指针（ Urgent Pointer）：当 URG 为 1 的时候才有效。TCP 的紧急方式是发送紧急数据的一种方式。4UDP 的结构UDP 的报头结构（1）源端口（Source Port）：16 位的源端口域包含初始化通信的端口号。源端口和 IP 地址的作用是标识报文的返回地址。（2）目的端口（Destination Port）：6 位的目的端
19、口域定义传输的目的。这个端口指明报文接收计算机上的应用程序地址接口。（3）封包长度（Length）：UDP 头和数据的总长度。（4）校验和（Check Sum）：和 TCP 和校验和一样，不仅对头数据进行校验，还对包的内容进行校验5互联网控制消息协议 ICMP 通过 ICMP 协议，主机和路由器可以报告错误并交换相关的状态信息。在下列情况中，通常自动发送 ICMP 消息：IP 数据报无法访问目标。IP 路由器（网关）无法按当前的传输速率转发数据报。IP 路由器将发送主机重定向为使用更好的到达目标的路由。ICMP 协议的结构ICMP 头结构五、常用网络命令1判断主机是否连通的 ping 指令语法
20、：ping 对方计算机名或者 IP 地址2查看 IP 地址配置情况的 ipconfig 指令ipconfig 指令显示所有 TCP/IP 网络配置信息、刷新动态主机配置协议（DHCP, Dynamic Host Configuration Protocol）和域名系统（ DNS）设置。使用不带参数的 ipconfig 可以显示所有适配器的 IP 地址、子网掩码和默认网关。在 DOS 命令行下输入 ipconfig 指令3查看网络连接状态的 netstat 指令netstat 指令显示活动的连接、计算机监听的端口、以太网统计信息、IP 路由表、IPv4 统计信息（IP、 ICMP、TCP 和 U
21、DP 协议）使用“netstat -an”命令可以查看目前活动的连接和开放的端口，是网络管理员查看网络是否被入侵的最简单方法。4进行网络操作的 net 指令net 指令的功能非常的强大，net 指令在网络安全领域通常用来查看计算机上的用户列表、添加和删除用户、和对方计算机建立连接、启动或者停止某网络服务等利用“net user”查看计算机上的用户列表，如图所示。利用“net user 用户名 密码” 给某用户修改密码，比如把管理员的密码修改成“123456”添加用户到管理员组：net user jack 123456 /addnet localgroup administrators jack
22、 /addnet user和对方计算机建立信任连接：只要拥有某主机的用户名和密码，就可以用“IPC$（Internet Protocol Control） ”建立信任连接，建立完信任连接后，可以在命令行下完全控制对方计算机比如得到 IP 为 172.18.25.109 计算机的管理员密码为 123456，可以利用指令“net use 172.18.25.109ipc$ 123456 /user:administrator”，如图所示建立完毕后，就可以操作对方的计算机，比如查看对方计算机上的文件。5进行定时器操作的 at 指令创建定时器net use * /delnet use 172.18.25.109ipc$ 123456 /user:administratornet time 172.18.25.109at 8:40 notepad.exe
