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IP 與TCPIP的關系?

TCP/IP是網絡通訊協議

這部分簡要介紹壹下TCP/IP的內部結構,為討論與互聯網有關的安全問題打下基礎。TCP/IP協議組之所以流行,部分原因是因為它可以用在各種各樣的信道和底層協議(例如T1和X.25、以太網以及RS-232串行接口)之上。確切地說,TCP/IP協議是壹組包括TCP協議和IP協議,UDP (User Datagram Protocol)協議、ICMP(Internet Control Message Protocol)協議和其他壹些協議的協議組。

TCP/IP整體構架概述

TCP/IP協議並不完全符合OSI的七層參考模型。傳統的開放式系統互連參考模型,是壹種通信協議的7層抽象的參考模型,其中每壹層執行某壹特定任務。該模型的目的是使各種硬件在相同的層次上相互通信。這7層是:物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層、話路層、表示層和應用層。而TCP/IP通訊協議采用了4層的層級結構,每壹層都呼叫它的下壹層所提供的網絡來完成自己的需求。這4層分別為:

應用層:應用程序間溝通的層,如簡單電子郵件傳輸(SMTP)、文件傳輸協議(FTP)、網絡遠程訪問協議(Telnet)等。

傳輸層:在此層中,它提供了節點間的數據傳送服務,如傳輸控制協議(TCP)、用戶數據報協議(UDP)等,TCP和UDP給數據包加入傳輸數據並把它傳輸到下壹層中,這壹層負責傳送數據,並且確定數據已被送達並接收。

互連網絡層:負責提供基本的數據封包傳送功能,讓每壹塊數據包都能夠到達目的主機(但不檢查是否被正確接收),如網際協議(IP)。

網絡接口層:對實際的網絡媒體的管理,定義如何使用實際網絡(如Ethernet、Serial Line等)來傳送數據。

TCP/IP中的協議

以下簡單介紹TCP/IP中的協議都具備什麽樣的功能,都是如何工作的:

1. IP

網際協議IP是TCP/IP的心臟,也是網絡層中最重要的協議。

IP層接收由更低層(網絡接口層例如以太網設備驅動程序)發來的數據包,並把該數據包發送到更高層---TCP或UDP層;相反,IP層也把從TCP或 UDP層接收來的數據包傳送到更低層。IP數據包是不可靠的,因為IP並沒有做任何事情來確認數據包是按順序發送的或者沒有被破壞。IP數據包中含有發送它的主機的地址(源地址)和接收它的主機的地址(目的地址)。

高層的TCP和UDP服務在接收數據包時,通常假設包中的源地址是有效的。也可以這樣說,IP地址形成了許多服務的認證基礎,這些服務相信數據包是從壹個有效的主機發送來的。IP確認包含壹個選項,叫作IP source routing,可以用來指定壹條源地址和目的地址之間的直接路徑。對於壹些TCP和UDP的服務來說,使用了該選項的IP包好象是從路徑上的最後壹個系統傳遞過來的,而不是來自於它的真實地點。這個選項是為了測試而存在的,說明了它可以被用來欺騙系統來進行平常是被禁止的連接。那麽,許多依靠IP源地址做確認的服務將產生問題並且會被非法入侵。

2. TCP

如果IP數據包中有已經封好的TCP數據包,那麽IP將把它們向‘上’傳送到TCP層。TCP將包排序並進行錯誤檢查,同時實現虛電路間的連接。TCP數據包中包括序號和確認,所以未按照順序收到的包可以被排序,而損壞的包可以被重傳。

TCP將它的信息送到更高層的應用程序,例如Telnet的服務程序和客戶程序。應用程序輪流將信息送回TCP層,TCP層便將它們向下傳送到IP層,設備驅動程序和物理介質,最後到接收方。

面向連接的服務(例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP)需要高度的可靠性,所以它們使用了TCP。DNS在某些情況下使用TCP(發送和接收域名數據庫),但使用UDP傳送有關單個主機的信息。

3.UDP

UDP與TCP位於同壹層,但對於數據包的順序錯誤或重發。因此,UDP不被應用於那些使用虛電路的面向連接的服務,UDP主要用於那些面向查詢---應答的服務,例如NFS。相對於FTP或Telnet,這些服務需要交換的信息量較小。使用UDP的服務包括NTP(網落時間協議)和DNS(DNS也使用 TCP)。

欺騙UDP包比欺騙TCP包更容易,因為UDP沒有建立初始化連接(也可以稱為握手)(因為在兩個系統間沒有虛電路),也就是說,與UDP相關的服務面臨著更大的危險。

4.ICMP

ICMP與IP位於同壹層,它被用來傳送IP的的控制信息。它主要是用來提供有關通向目的地址的路徑信息。ICMP的‘Redirect’信息通知主機通向其他系統的更準確的路徑,而‘Unreachable’信息則指出路徑有問題。另外,如果路徑不可用了,ICMP可以使TCP連接‘體面地’終止。 PING是最常用的基於ICMP的服務。

5. TCP和UDP的端口結構

TCP和UDP服務通常有壹個客戶/服務器的關系,例如,壹個Telnet服務進程開始在系統上處於空閑狀態,等待著連接。用戶使用Telnet客戶程序與服務進程建立壹個連接。客戶程序向服務進程寫入信息,服務進程讀出信息並發出響應,客戶程序讀出響應並向用戶報告。因而,這個連接是雙工的,可以用來進行讀寫。

兩個系統間的多重Telnet連接是如何相互確認並協調壹致呢?TCP或UDP連接唯壹地使用每個信息中的如下四項進行確認:

源IP地址 發送包的IP地址。

目的IP地址 接收包的IP地址。

源端口 源系統上的連接的端口。

目的端口 目的系統上的連接的端口。

端口是壹個軟件結構,被客戶程序或服務進程用來發送和接收信息。壹個端口對應壹個16比特的數。服務進程通常使用壹個固定的端口,例如,SMTP使用 25、Xwindows使用6000。這些端口號是‘廣為人知’的,因為在建立與特定的主機或服務的連接時,需要這些地址和目的地址進行通訊。

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