网络安全-基础网络概念2

4.IP地址

IPv4地址结构

IPv4地址是一个32位的二进制数，通常以点分十进制表示，如192.168.0.1。每个IPv4地址分为网络部分和主机部分，通过子网掩码来确定其划分。以下是详细介绍：

1. 结构：

• • 32位二进制数：例如，11000000.10101000.00000000.00000001。
  • 点分十进制表示：将32位二进制数分为四个8位部分，每部分转换为十进制，用点分隔，如192.168.0.1。

1. 网络部分和主机部分：

• • 网络部分：标识所在的网络。
  • 主机部分：标识网络中的具体设备。

子网掩码

子网掩码是一种32位的二进制数，用于区分IPv4地址的网络部分和主机部分。它通常用点分十进制表示，如255.255.255.0。子网掩码中的1表示网络部分，0表示主机部分。

1. 示例：

• • 子网掩码：255.255.255.0，二进制形式为11111111.11111111.11111111.00000000。
  • 解释：前24位为网络部分（1），后8位为主机部分（0）。

IPv6地址结构

IPv6地址是一个128位的二进制数，通常以冒号分隔的十六进制表示，如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。IPv6地址具有更大的地址空间，解决了IPv4地址枯竭的问题。

1. 结构：

• • 128位二进制数：例如，00100000 00000001 00001101 10111000 10000101 10100011 00000000 00000000 00000000 10001010 00101110 00000011 01110000 01110011 00110100。
  • 冒号分隔的十六进制表示：如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。

IP地址分配方法

1. 静态IP：

• • 定义：手动配置的IP地址，不会改变。
  • 适用场景：服务器、打印机等需要稳定地址的设备。
  • 优点：稳定性高，适合需要固定地址的服务。
  • 缺点：管理复杂，容易产生地址冲突。

1. 动态IP：

• • 定义：由DHCP服务器自动分配的IP地址。
  • 适用场景：大多数客户端设备，如计算机、手机等。
  • 优点：管理方便，自动分配地址，减少冲突。
  • 缺点：地址会变化，不适合需要固定地址的服务。

总结

• IPv4地址：32位，点分十进制表示，包含网络和主机部分，通过子网掩码区分。
• IPv6地址：128位，冒号分隔的十六进制表示，提供更大的地址空间。
• IP地址分配：静态IP适用于需要固定地址的设备，动态IP适用于大多数客户端设备，通过DHCP服务器自动分配。

5.子网划分和CIDR

什么是子网

子网（Subnet）是指一个IP网络中的子网络，通过子网划分可以将一个大的网络分成若干个小的网络。每个子网有自己的子网掩码和网络地址，子网划分有助于提高网络的管理和安全性。

1. 定义：

• • 子网：一个较大的IP网络被划分成的多个小型网络。
  • 子网掩码：用于区分IP地址的网络部分和主机部分。

1. 示例：

• • 网络地址：192.168.1.0
  • 子网掩码：255.255.255.0
  • 子网：192.168.1.0/24

子网划分的必要性

子网划分对网络管理和优化有重要作用，主要体现在以下几个方面：

1. 提高网络性能：

• • 减少广播流量：通过划分子网，可以限制广播的范围，减少广播风暴的影响，提高网络整体性能。

1. 提高网络安全：

• • 限制子网之间的访问：通过子网划分，可以在不同子网之间设置访问控制策略，提高网络的安全性。例如，企业内网可以划分为员工子网和访客子网，限制访客访问企业内部资源。

1. 更好地管理IP地址：

• • 提高地址利用率：通过子网划分，可以更精确地分配IP地址，避免地址浪费。例如，一个大网络可以根据部门或区域划分为多个子网，每个子网分配适当数量的IP地址。

CIDR（无类别域间路由）

CIDR（Classless Inter-Domain Routing）是一种灵活的IP地址分配和路由方法，通过前缀长度表示网络部分和主机部分。

1. 定义：

• • CIDR表示法：使用IP地址和斜杠后的前缀长度来表示，例如192.168.0.0/24。
  • 前缀长度：表示网络部分的位数，剩余部分为主机位。

1. 优势：

• • 更有效地分配IP地址空间：通过灵活的前缀长度，CIDR可以分配不同大小的子网，避免传统A类、B类、C类网络地址空间的浪费。
  • 减少路由表的大小：通过聚合路由前缀，CIDR可以减少路由器的路由表条目，提高路由效率。例如，多个连续的子网可以用一个CIDR前缀表示，减少路由表的条目数。

1. 示例：

• • 传统划分：192.168.0.0（C类，255.255.255.0）
  • CIDR划分：192.168.0.0/23，可以表示192.168.0.0 - 192.168.1.255两个C类网络。

总结

• 子网：将一个大的IP网络划分成多个小的网络，有助于提高网络性能、安全性和IP地址利用率。
• 子网划分的必要性：减少广播流量，提高网络安全性，优化IP地址管理。
• CIDR：通过灵活的前缀长度表示网络部分和主机部分，更有效地分配IP地址空间和减少路由表的大小。

6.DNS域名系统

DNS的工作原理

DNS（域名系统）是一种将人类可读的域名转换为计算机可读的IP地址的系统，使用户可以使用易记的域名访问网站，而不需要记住复杂的IP地址。DNS服务器通过层次结构存储域名和IP地址的映射关系。

DNS解析过程

以下是DNS解析的详细过程：

1. 用户在浏览器中输入域名：

• • 用户在浏览器地址栏中输入要访问的域名，例如www.example.com。

1. 浏览器向本地DNS服务器查询域名：

• • 浏览器首先检查本地缓存是否有该域名的IP地址。如果没有，则向配置的本地DNS服务器（通常是ISP提供的DNS服务器）发起查询请求。

1. 本地DNS服务器查询缓存：

• • 本地DNS服务器检查自己的缓存，看是否有该域名的解析记录。如果缓存中有记录，直接返回IP地址。

1. 本地DNS服务器向根DNS服务器查询：

• • 如果本地DNS服务器缓存中没有记录，则向根DNS服务器发起查询。根DNS服务器是DNS层次结构的顶端，知道所有顶级域的DNS服务器地址。

1. 根DNS服务器返回顶级域（如.com）的DNS服务器地址：

• • 根DNS服务器收到查询后，会返回对应顶级域（例如.com）的顶级域DNS服务器（TLD DNS服务器）的地址。

1. 本地DNS服务器向顶级域DNS服务器查询：

• • 本地DNS服务器向顶级域DNS服务器发起查询，询问目标域名（例如example.com）的权威DNS服务器地址。

1. 顶级域DNS服务器返回权威DNS服务器地址：

• • 顶级域DNS服务器收到查询后，会返回负责该域名的权威DNS服务器地址。

1. 本地DNS服务器向权威DNS服务器查询：

• • 本地DNS服务器向权威DNS服务器发起查询，询问目标域名（例如www.example.com）的具体IP地址。

1. 权威DNS服务器返回目标IP地址：

• • 权威DNS服务器收到查询后，会返回该域名的IP地址。

1. 本地DNS服务器缓存结果并返回给浏览器：

• • 本地DNS服务器将IP地址缓存一段时间，以便将来更快响应相同的查询请求，并将IP地址返回给浏览器。

1. 浏览器使用IP地址访问目标网站：

• • 浏览器接收到IP地址后，向该IP地址发起HTTP或HTTPS请求，最终访问目标网站。

常见的DNS记录类型

DNS记录类型用于指定域名与其相关资源的具体关系。以下是常见的DNS记录类型及其作用：

1. A记录（Address Record）：

• • 作用：将域名映射到IPv4地址。
  • 示例：www.example.com -> 192.0.2.1

1. AAAA记录（IPv6 Address Record）：

• • 作用：将域名映射到IPv6地址。
  • 示例：www.example.com -> 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

1. CNAME记录（Canonical Name Record）：

• • 作用：将一个域名别名映射到另一个域名。
  • 示例：alias.example.com -> www.example.com

1. MX记录（Mail Exchange Record）：

• • 作用：指定邮件服务器的域名，用于邮件路由。
  • 示例：example.com -> mail.example.com

1. TXT记录（Text Record）：

• • 作用：存储任意文本信息，常用于验证和安全用途，如域名所有权验证和防垃圾邮件。
  • 示例：example.com -> "v=spf1 include:_spf.example.com ~all"

总结

• DNS工作原理：通过分层结构，将域名解析为IP地址，用户可以通过易记的域名访问网站。
• DNS解析过程：涉及从浏览器到本地DNS服务器、根DNS服务器、顶级域DNS服务器和权威DNS服务器的一系列查询和响应。
• 常见DNS记录类型：包括A记录、AAAA记录、CNAME记录、MX记录和TXT记录，用于不同的域名与IP地址、邮件服务器等资源的映射和管理。

7.MAC地址

MAC地址的定义和作用

MAC地址（Media Access Control Address）是网络设备的物理地址，由制造商在设备出厂时分配。MAC地址是一个48位的二进制数，通常以十六进制表示，格式如00:1A:2B:3C:4D:5E。每个网络接口控制器（NIC）都有唯一的MAC地址，用于数据链路层的通信，确保数据帧在局域网中的正确传输。

1. 定义：

• • 48位二进制数：例如，00000000:00011010:00101011:00111100:01001101:01011110。
  • 十六进制表示：如00:1A:2B:3C:4D:5E。

1. 作用：

• • 数据链路层通信：MAC地址在数据链路层（OSI模型的第二层）用于标识网络设备。
  • 局域网内的唯一标识：在局域网中，每个设备都有唯一的MAC地址，用于确保数据帧能够正确地传输到目标设备。

MAC地址与IP地址的区别

1. 层次不同：

• • MAC地址：用于数据链路层（OSI模型的第二层）。
  • IP地址：用于网络层（OSI模型的第三层）。

1. 作用不同：

• • MAC地址：标识网络接口控制器，用于局域网内的数据帧传输。
  • IP地址：标识网络位置，用于跨网络的数据包传输。

1. 范围不同：

• • MAC地址：在局域网内唯一，由制造商分配。
  • IP地址：在整个互联网中唯一，由网络管理员分配。

ARP协议

**ARP（地址解析协议）**用于将IP地址解析为MAC地址。在局域网中，当一个设备需要与另一个设备通信时，需要知道对方的MAC地址。ARP协议通过广播请求和单播响应来完成这一解析过程。

1. ARP请求：

• • 设备A需要与设备B通信，设备A只知道设备B的IP地址。
  • 设备A发送一个ARP请求广播到局域网，包含设备B的IP地址，询问"谁是这个IP地址的拥有者？"

1. ARP响应：

• • 局域网中的所有设备接收到ARP请求，只有设备B会回应。
  • 设备B发送一个ARP响应，包含其MAC地址，回复给设备A。

1. 完成解析：

• • 设备A接收到设备B的ARP响应后，获得设备B的MAC地址。
  • 设备A使用设备B的MAC地址进行数据帧的传输。

总结

• MAC地址：网络设备的物理地址，用于数据链路层通信，确保数据帧在局域网中的正确传输。
• MAC地址与IP地址的区别：MAC地址用于数据链路层，标识网络接口；IP地址用于网络层，标识网络位置。
• ARP协议：用于将IP地址解析为MAC地址，通过广播请求和单播响应完成解析过程，使设备能够在局域网内正确通信。