# TCP/IP协议安全

> **一、协议结构及安全问题**<br>
> &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<span style="color:green;">了解</span>TCP/IP协议的体系及每一层的作用；<br>
> &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<span style="color:green;">了解</span>网络接口层的作用及面临的网络安全问题；<br>
> &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<span style="color:green;">了解</span>IP协议的工作机制及面临的安全问题；<br>
> &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<span style="color:green;">了解</span>传输层协议TCP和UDP的工作机制及面临的安全问题；<br>
> &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<span style="color:green;">了解</span>应用层协议面临安全问题。
>
> **二、安全解决方案**<br>
> &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<span style="color:green;">了解</span>基于TCP/IP协议簇的安全架构；<br>
> &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<span style="color:green;">了解</span>IPv6对网络安全的价值。

### 一、协议结构及安全问题

#### 1、TCP/IP协议结构

![image-20241002161332575](https://picgo-noriu.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Images/image-20241002161332575.png) 

#### 2、网络接口层

1. **主要协议**
   - ARP：地址解析协议IP → MAC
     - 广播
     - 多播
     - 单播
   - RARP
2. **安全问题** 
   - 损坏：自然灾害、动物破坏、老化、误操作
   - 干扰：大功率电器/电源线路/电磁辐射
   - 电磁泄漏：传输线路电磁泄漏
   - 欺骗：ARP欺骗
   - 嗅探：常见二层协议是明文通信的
   - 拒绝服务：mac flooding， arp flooding等

#### 3、网络互联层

1. **<span style="background-color:yellow;">核心协议 - IP协议</span>**

   - IP是TCP/IP协议族中最为核心的协议
   - 目前广泛使用的IPv4提供<span style="color:red;">无连接</span><span style="color:blue;">不可靠</span>的服务

   ![image-20241003091733626](https://picgo-noriu.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Images/image-20241003091733626.png) 

2. **IP地址的分类**

   - A：1-126
   - B：128-191
   - C：192-223
   - D：224-239        多播通讯
   - E：240-254        科学研究
   - 公有IP地址：在Internet上使用的IP地址，A、B、C三类
     - A：10.\*.\*.\*  /8
     - B：172.16.\*.\* - 172.31.\*.\*  /16
     - C：192.168.\*.\*  /16
   - 私有IP地址：在Intranet上使用的IP地址
   - 127.\*.\*.\*：Loopback Address，回环测试地址
   - 169.254.\*.\*：APIPA，自动私有IP地址
   - DHCP：动态主机配置协议

3. **安全问题**

   - 拒绝服务：分片攻击（teardrop）／死亡之ping
   - 欺骗：IP源地址欺骗
   - 窃听：嗅探
   - 伪造：IP数据包伪造

#### 4、传输层协议

1. **TCP（传输控制协议）**

   > TCP：面向连接的协议、可靠的服务、三次握手机制

   - 提供面向连接的、可可靠的字节流服务

   - 提供可靠性服务

     - 数据包分块、发送接收确认、超时重发、数据校验、数据包排序、控制流量

     - ......

   ![image-20241003094008679](https://picgo-noriu.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Images/image-20241003094008679.png) 

2. **UDP（用户数据报协议）**

   - 提供面向事务的简单不可靠信息传送服务
   - 特点
     - 无连接、不可靠
     - 协议简单、占用资源少，效率高
     - ......

   ![image-20241003102138179](https://picgo-noriu.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Images/image-20241003102138179.png) 

3. **安全问题**

   - 拒绝服务：syn flood / udp flood / Smurf
   - 欺骗：TCP会话劫持
   - 窃听：嗅探
   - 伪造：数据包伪造

#### 5、应用层协议

- 应用层协议定义了运行在不同端系统上的应用程。序进程如何相互传递报文

1. **典型的应用层协议**

   - 域名解析：DNS

   - 电子邮件：SMTP/POP3

   - 文件传输：FTP

   - 网页浏览：HTTP

   - ......

2. **安全问题**
   - 拒绝服务：超长URL链接
   - 欺骗：跨站脚本、钓鱼式攻击、cookie欺骗
   - 窃听：数据泄漏
   - 伪造：应用数据篡改
   - 暴力破解：应用认证口令暴力破解等
   - ......

### 二、安全解决方案

#### 1、基于TCP/IP协议簇的安全架构

![image-20241003142923966](https://picgo-noriu.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Images/image-20241003142923966.png) 

- IPSec协议通过认证头协议（Authentication Header，AH）为IP数据报提供无连接完整性与数据源认证，并提供保护以避免重播情况。
- IPSec协议中通过封装安全载荷协议（Encapsulating Security Payload，ESP）加密需要保护的载荷数据，为这些数据提供机密性和完整性保护能力。 

#### 2、IPv6 协议

> 略