第2章 网络安全基础

网络安全基础概述本章将介绍最基本的网络安全参考模型，TCP/IP协议族、常用的网络服务和常用的网络命令等。这些都是信息安全的基础知识。目录一.OSI参考模型二.TCP/IP参考模型三.常用的网络服务四.常用的网络命令2.1OSI参考模型OSI参考模型分为7层，分别是物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层和应用层。如图2.1所示为OSI参考模型及通信协议。2.1OSI参考模型•1.物理层(PhysicalLayer)•要传递信息就要利用一些物理媒体，如双纽线、同轴电缆等，但具体的物理媒体并不在OSI的7层之内，有人把物理媒体当作第0层，物理层的任务就是为它的上一层提供一个物理连接，以及它们的机械、电气、功能和过程特性。如规定使用电缆和接头的类型，传送信号的电压等。在这一层，数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电气电压处理，单位是比特。2.1OSI参考模型•2.数据链路层(DataLinkLayer)•数据链路层负责在两个相邻结点间的线路上，无差错的传送以帧为单位的数据。每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息。和物理层相似，数据链路层要负责建立、维持和释放数据链路的连接。在传送数据时，如果接收点检测到所传数据中有差错，就要通知发方重发这一帧。2.1OSI参考模型•3.网络层(NetworkLayer)•在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点，确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息，包括源站点和目的站点地址的网络地址。2.1OSI参考模型•4.传输层(TransportLayer)•该层的任务时根据通信子网的特性最佳的利用网络资源，并以可靠和经济的方式，为两个端系统（也就是源站和目的站）的会话层之间，提供建立、维护和取消传输连接的功能，负责可靠地传输数据。在这一层，信息的传送单位是报文。2.1OSI参考模型•5.会话层(SessionLayer)•这一层也可以称为会晤层或对话层，在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位不再另外命名，统称为报文。会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。2.1OSI参考模型•6.表示层(PresentationLayer)•这一层主要解决拥护信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩，加密和解密等工作都由表示层负责。2.1OSI参考模型•7.应用层(ApplicationLayer)•应用层确定进程之间通信的性质以满足用户需要以及提供网络与用户应用软件之间的接口服务。2.2TCP/IP参考模型ISO制定的OSI参考模型的过于庞大、复杂招致了许多批评。与此对照，由技术人员自己开发的TCP/IP协议栈获得了更为广泛的应用。如图2.3所示，是TCP/IP参考模型和OSI参考模型的对比示意图。2.2TCP/IP参考模型TCP/IP参考模型分为四个层次：应用层、传输层、网络互连层和主机到网络层。如图2.4所示。2.2TCP/IP参考模型•1.主机到网络层•实际上TCP/IP参考模型没有真正描述这一层的实现，只是要求能够提供给其上层-网络互连层一个访问接口，以便在其上传递IP分组。由于这一层次未被定义，所以其具体的实现方法将随着网络类型的不同而不同。2.2TCP/IP参考模型•2.网络互连层•网络互连层是整个TCP/IP协议栈的核心。它的功能是把分组发往目标网络或主机。同时，为了尽快地发送分组，可能需要沿不同的路径同时进行分组传递。因此，分组到达的顺序和发送的顺序可能不同，这就需要上层必须对分组进行排序。2.2TCP/IP参考模型•3.传输层•在TCP/IP模型中，传输层的功能是使源端主机和目标端主机上的对等实体可以进行会话。在传输层定义了两种服务质量不同的协议。即：传输控制协议TCP（TransmissionControlProtocol）和用户数据报协议UDP（UserDatagramProtocol）。2.2TCP/IP参考模型•4.应用层•TCP/IP模型将OSI参考模型中的会话层和表示层的功能合并到应用层实现。应用层面向不同的网络应用引入了不同的应用层协议。其中，有基于TCP协议的，如文件传输协议（FileTransferProtocol，FTP）、虚拟终端协议（TELNET）、超文本链接协议（HyperTextTransferProtocol，HTTP），也有基于UDP协议的，如SNMP协议等。2.3常用的网络服务网络上的服务很多，这里介绍常用的四个服务即：Web服务、FTP服务、E-Mail服务和Telnet服务。2.3常用的网络服务WEB服务也称为(WorldWideWeb)服务，主要功能是提供网上信息浏览服务。，中文名字为“万维网”。2.3常用的网络服务•1.MicrosoftIIS•Microsoft的Web服务器产品为InternetInformationServer(IIS)，IIS是允许在公共Intranet或Internet上发布信息的Web服务器。2.3常用的网络服务•2.IBMWebSphere•WebSphereApplicationServer是一种功能完善、开放的Web应用程序服务器，是IBM电子商务计划的核心部分，它是基于Java的应用环境，用于建立、部署和管理Internet和IntranetWeb应用程序。2.3常用的网络服务•3.Apache•Apache仍然是世界上用的最多的Web服务器，市场占有率达60%左右。它源于NCSAhttpd服务器，当NCSA服务器项目停止后，那些使用NCSA服务器的人们开始交换用于此服务器的补丁，这也是Apache名称的由来(Pache补丁)2.3常用的网络服务•4.Tomcat•Tomcat是一个开放源代码、运行Servlet和JSPWeb应用软件的基于Java的Web应用软件容器。TomcatServer是根据Servlet和JSP规范进行执行的，因此我们就可以说TomcatServer也实行了Apache-Jakarta规范且比绝大多数商业应用软件服务器要好。图2.9Tomcat的图标如图所示。2.3常用的网络服务•2.3.2FTP服务•FTP（FileTransferProtocol）是文件传输协议的简称。正如其名所示：FTP的主要作用，就是让用户连接上一个远程计算机（这些计算机上运行着FTP服务器程序）察看远程计算机有哪些文件，然后把文件从远程计算机上拷到本地计算机，或把本地计算机的文件送到远程计算机去。2.3常用的网络服务•2.3.2FTP服务•常用的FTP工具有很多如CuteFTP、LeapFTP、FlashFXP、TurboFTP、ChinaFTP、AceFTP等。CuteFTP的界面如图2.10所示。2.3常用的网络服务•另外，微软也提供FTP服务，如图2.11所示。2.3常用的网络服务•电子邮件（E-mail，也被大家昵称为伊妹儿）是Internet应用最广的服务。具统计，每天80%上网的人都要使用这个服务。电子邮件地址的典型格式是abc@xyz，这里@之前是您自己选择代表您的字符组合或代码，@之后是为您提供电子邮件服务的服务商名称，如[e-mail]。常用的邮件系统包括OutlookExpress(如图2.12所示)和Foxmail(如图2.13所示)等。2.3常用的网络服务•Foxmail。2.3常用的网络服务•Foxmail软件上的邮件服务器的设置如图2.14所示。2.3常用的网络服务•Outlook中的SMTP和POP3设置2.3常用的网络服务•2.3.4Telnet服务•Telnet是TCP／IP网络的登录和仿真程序。它最初是由ARPANET开发的，现在它主要用于Internet会话。它的基本功能是，允许用户登录进入远程主机系统。起初，它只是让用户的本地计算机与远程计算机连接，从而成为远程主机的一个终端。Telnet的应用不仅方便了我们进行远程登录，也给hacker们提供了又一种入侵手段和后门。如图2.16所示为在DOS下使用Telnet进行登录。2.3常用的网络服务•使用Telnet协议进行远程登陆时需要满足以下条件：在本地计算机上必须装有包含Telnet协议的客户程序；必须知道远程主机的IP地址或域名；必须知道登录标识与口令。Telnet远程登录服务分为以下4个过程：•1.本地与远程主机建立连接。该过程实际上是建立一个TCP连接，用户必须知道远程主机的IP地址或域名。•2.将本地终端上输入的用户名和口令及以后输入的任何命令或字符以NVT（NetVirtualTerminal）格式传送到远程主机。该过程实际上是从本地主机向远程主机发送一个IP数据报。2.3常用的网络服务•3.将远程主机输出的NVT格式的数据转化为本地所接受的格式送回本地终端，包括输入命令回显和命令执行结果。•4.最后，本地终端对远程主机进行撤消连接。该过程是撤销一个TCP连接。2.4常用的网络命令•Windows是从简单的DOS字符界面发展过来的。虽然平时在使用Windows操作系统的时候，主要是对图形界面进行操作，但是DOS命令仍然非常有用，特别是在计算机安全故障诊断与排除过程中，这些命令就显得更为重要了。本小节介绍这些命令的作用，同时学习如何使用这些命令的技巧。2.4.1ping命令•1.pingIP•例如ping127.0.0.1，如图2.17所示。2.4.1ping命令•2.pingURL•如ping新浪网，如图2.18所示。2.4.1ping命令•3.pingIP-t•连续对IP地址执行ping命令，直到被用户以Ctrl+C中断。例如ping127.0.0.1-t，如图2.19所。中断如图2.20所示。2.4.1ping命令•图2.20使用Ctrl+C中断pingIP-t命令2.4.1ping命令•4.pingIP–l3000•指定ping命令中的数据长度为3000字节，而不是缺省的32字节。该命令的使用如图2.21所示。2.4.1ping命令•5.pingIP–ncount•执行特定次数(count次)的ping命令。如图2.22所示为执行100次的ping命令。2.4.2ipconfig命令•ipconfig可用于显示当前的TCP/IP配置的设置值。这些信息一般用来检验人工配置的TCP/IP设置是否正确。但是，如果计算机和所在的局域网使用了动态主机配置协议（DHCP），这个程序所显示的信息会更加实用。这时，ipconfig可以了解自己的计算机是否成功的租用到一个IP地址，如果租用到则可以了解它目前分配到的是什么地址。了解计算机当前的IP地址、子网掩码和缺省网关实际上是进行测试和故障分析的必要项目。2.4.2ipconfig命令•1.ipconfig•当使用ipconfig不带任何参数选项时，它为每个已经配置了的接口显示IP地址、子网掩码和缺省网关值。如图2.23所示，显示的IP地址为59.64.158.190，子网掩码为255.255.255.0，默认为59.64.156.1。2.4.2ipconfig命令•2.ipconfig/all•当使用all参数时，ipconfig能为DNS和WINS服务器显示它已配置且所要使用的附加信息（如IP地址等），并且显示内置于本地网卡中的物理地址（MAC）。如果IP地址是从DHCP服务器租用的，ipconfig将显示DHCP服务器的IP地址和租用地址预计失效的日期。如图2.24所示为ipconfig/all命令的使用。2.4.3netstat命令•1.netstat-a•本选项显示一个所有的有效连接信息列表，包括已建