查IP位址/TCP/IP協議是什麼?

TCP/IP協議是什麼?

TCP/IP的通訊協定

  這部分簡要介紹一下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協定組之所以流行,部分原因是因為它可以用在各種各樣的通道和底層協定(例如T1和X.25、乙太網以及RS-232串列介面)之上。確切地說,TCP/IP協議是一組包括TCP協定和IP協定,UDP(User Datagram Protocol)協議、ICMP(Internet Control Message Protocol)協定和其他一些協定的協定組。

TCP/IP整體構架概述

  TCP/IP協定並不完全符合OSI的七層參考模型。傳統的開放式系統互連參考模型,是一種通信協定的7層抽象的參考模型,其中每一層執行某一特定任務。該模型的目的是使各種硬體在相同的層次上相互通信。這7層是:物理層、資料連結層、網路層、傳輸層、話路層、表示層和應用層。而TCP/IP通訊協定採用了4層的層級結構,每一層都呼叫它的下一層所提供的網路來完成自己的需求。這4層分別為:

  應用層:應用程式間溝通的層,如簡單電子郵件傳輸(SMTP)、檔傳輸協定(FTP)、網路遠端存取協定(Telnet)等。

  傳輸層:在此層中,它提供了節點間的資料傳送服務,如傳輸控制協定(TCP)、用戶資料報協定(UDP)等,TCP和UDP給資料包加入傳輸資料並把它傳輸到下一層中,這一層負責傳送資料,並且確定資料已被送達並接收。

  互連網路層:負責提供基本的資料封包傳送功能,讓每一塊資料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)。

  網路介面層:對實際的網路媒體的管理,定義如何使用實際網路(如Ethernet、Serial Line等)來傳送資料。

TCP/IP中的協議

  以下簡單介紹TCP/IP中的協議都具備什麼樣的功能,都是如何工作的:

  1. IP

  網際協定IP是TCP/IP的心臟,也是網路層中最重要的協定。

  IP層接收由更低層(網路介面層例如乙太網設備驅動程式)發來的資料包,並把該資料包發送到更高層---TCP或UDP層;相反,IP層也把從TCP或UDP層接收來的資料包傳送到更低層。IP資料包是不可靠的,因為IP並沒有做任何事情來確認資料包是按順序發送的或者沒有被破壞。IP資料包中含有發送它的主機的位址(源位址)和接收它的主機的位址(目的地址)。

  高層的TCP和UDP服務在接收資料包時,通常假設包中的源位址是有效的。也可以這樣說,IP位址形成了許多服務的認證基礎,這些服務相信資料包是從一個有效的主機發送來的。IP確認包含一個選項,叫作IP source routing,可以用來指定一條源位址和目的地址之間的直接路徑。對於一些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一個系統傳遞過來的,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。那麼,許多依靠IP源位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資料包中有已經封好的TCP資料包,那麼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資料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將它的資訊送到更高層的應用程式,例如Telnet的服務程式和客戶程式。應用程式輪流將資訊送回TCP層,TCP層便將它們向下傳送到IP層,設備驅動程式和物理介質,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(發送和接收功能變數名稱資料庫),但使用UDP傳送有關單個主機的資訊。

  3.UDP

  UDP與TCP位於同一層,但對於資料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(網落時間協定)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位於同一層,它被用來傳送IP的的控制資訊。它主要是用來提供有關通向目的地址的路徑資訊。ICMP的‘Redirect’資訊通知主機通向其他系統的更準確的路徑,而‘Unreachable’資訊則指出路徑有問題。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的埠結構

  TCP和UDP服務通常有一個客戶/伺服器的關係,例如,一個Telnet服務進程開始在系統上處於空閒狀態,等待著連接。用戶使用Telnet客戶程式與服務進程建立一個連接。客戶程式向服務進程寫入資訊,服務進程讀出資訊並發出回應,客戶程式讀出回應並向用戶報告。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一致呢?TCP或UDP連接唯一地使用每個資訊中的如下四項進行確認:

  源IP地址  發送包的IP地址。

  目的IP位址 接收包的IP位址。

  源埠   源系統上的連接的埠。

  目的埠  目的系統上的連接的埠。

  埠是一個軟體結構,被客戶程式或服務進程用來發送和接收資訊。一個埠對應一個16比特的數。服務進程通常使用一個固定的埠,例如,SMTP使用25、Xwindows使用6000。這些埠號是‘廣為人知’的,因為在建立與特定的主機或服務的連接時,需要這些位址和目的地址進行通訊。

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