网络安全基础

如何将两个电脑连起来

通过网线，网卡

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网线不够长，数据丢失

中继器

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能够对信息进行中继，实现设备的放大，集线器，多口中继器，能够对信息进行中继和放大，会往其他所有接口泛洪，无法对终端主机进行隔离多个主机处于同一个**冲突域**中，采用集线器的网络，带宽利用率较低。

网桥

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链路层产品，能够记录终端至极mac地址能够进行冲突域隔离，提高网络带宽利用率，不同接口之间数据不会互相冲突，
接口有限，默认是两个接口，

交换机

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①交换机（Switch）是一种链路层产品，能够记录终端主机的MAC地址并生成MAC表（也称为CAM表），MAC表相当于"地图"，交换机根据MAC表转发主机之间的数据流。
②交换机是在网桥的基础上进行延伸和升级，相比网桥，主要有几个优势：接口数量更加密集（每个主机在独立的冲突域，带宽利用率大大提高）采用专用ASIC硬件芯片进行高速转发能够进行VLAN隔离（不仅仅可以隔离冲突域，而且通过VLAN隔离广播域）
③交换机是一种局域网产品（历史上有很多局域网技术，目前是以太网技术称霸），一般用于本地网络，无法实现远程广域网通信。

路由器

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采用路由表实现数据转发
路由器主要用于连接不同局域网（可以是不同介质，如令牌网和以太网可以互通），实现广播域隔离，也可以用于远程通信（广域网连接）
跨介质跨地理的网络大融合成为现实
IP协议等逻辑寻址机制是实现不同类型局域网连通的关键
路由器在实现局域网之间通信时，会进行"介质翻转"和"路由转发"

无线AC/AP

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无线AP（Access point）可以看成带有无线功能的交换机/路由器，随着无线城市、移动办公趋势，网络中无线产品的比例越来越多
胖AP,瘦AP，小型的无线网络（家用、小型企业）用胖AP即可解决，大型无线网络（无线城市、无线校园网）则需要用瘦AP方案）（AC+AP）来解决

防火墙

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防火墙（Firewall）是一种网络安全产品，用于对网络进行安全访问限制，一般用在互联网边缘，防止外部黑客攻击。
根据防火墙的技术特征，可以分为包过滤、应用代理、状态检测防火墙；根据产品形态，可以分为软件和硬件防火墙。
可以看到例如路由协议、访问控制列表、地址翻转技术
是否有了防火墙，就可以不用路由器了呢？网络边界的路由器是可以直接代替为防火墙，但是防火墙和路由器可以在网络里面同时存在，例如将防火墙放在路由器之前或者之后都可以，这样的话，路由器侧重地址翻转和路由策略，防火墙侧重安全隔离等功能。

流控

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网络中的流控（流量控制）产品主要分为上网行为管理、负载均衡器/应用交付、链路优化等
行为管理产品主要针对流量进行精细化区分控制；负载均衡/应用交付侧重流量的负载均衡（根据流量的特征、应用、地址等进行区分，然后分发到不同的链路和服务器上）；链路优化主要应用在广域网等低速链路边界，最大化利用链路

家庭网络

小型创业公司网络

园区网

政务网

数据中心

电信网

TCP/IP协议

概述

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现在电脑都是安装TCP/IP栈通信

协议栈

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OSI模型是一个理论框架，而TCP/IP协议栈是一个事实标准。
应用层：为用户提供软件接口，协议，HHTP,HTTPS,BT/P2P/QICQ
传输层，作用，用于实现数据可靠传输和不可靠传输，协议，TCP/UDP
网络层，提供IP地址和三层通信（路由器）功能，IP协议
链路层，提供MAC地址和二层通信（交换机）功能。Ethernet

封装和解封装

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数据封装是一个为数据包加入寻地址信息的过程
端口号用于标志不同的应用程序，面向最终用户
ip地址用于标志通信设备，面向路由器
mac地址用于标志唯一的局域网设备面向交换机

Etherpnet协议

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以太网协议，用于实现链路层的数据传输和地址封装

三个协议字段

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Destination 目的字段，表示通信方的mac地址
souce源字段，标识发送端的mac地址
type，类型值，标志上层的协议

mac地址（网卡）

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mac地址唯一的
mac16进制的
前半段是OUI代码，表示厂商，思科华为三星。。。

IP协议

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1.任何能联网的设备都有唯一IP地址
2.IP可以被追踪

原理

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通过IP协议栈实现网络通信，面向无连接和不可靠的传输功能
通信过程
	①PC1在请求数据包里面封装源目IP地址，并将带有IP地址的数据包发送到互联网；
    ②互联网有大量的网络通信设备（例如路由器），路由器根据数据包的IP地址查找路由表（地图），然后以接力棒的	方式逐跳转发直到目标服务器；
    ③服务器收到请求数据后，将源目IP地址翻转，并封装回应数据包发送到互联网。

模拟快递员收寄件

快递收寄件：

①寄快递的时候，需要先写快递单，快递单要求写入寄件方和收件方的姓名和联系信息 （电话号码、地址），写完之后，再将快递单贴在包裹上面。

②物流公司（或快递员）根据包裹的寄件地址，通过物流平台（飞机、长途货车、卡车）将包裹在省市中传输，直到收件方的城市。

③收快递的时候，快递员根据包裹收件地址，找到对应的街道或小区，然后通过电话联系并交付到我们手里。

总结：快递单相当于IP地址、快递包裹相当于数据包，物流公司/快递员相当于路由器/交换机。

实践内容

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打开wireshark软件实现抓包
命令：ping 8.8.8.8
抓包

ip协议字段解读

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【IP协议字段解读】
Version（版本号）：标识IP协议的版本，目前V4版本地址已经枯竭，V6慢慢成为主流。
Header Length（头部长度）：默认为20字节，最大为60字节。
Differentiated Services Field （服务区分符）：用于为不同的IP数据包定义不同的服务质量，一般应用在QoS技术中。
Total Length （总长度）：标识IP头部加上上层数据的数据包大小，IP包总长度最大为65535个字节。
Identification （标识符）：用来实现IP分片的重组，标识分片属于哪个进程，不同进程通过不同ID区分。
Flags（标志符）：用来确认是否还有IP分片或是否能执行分片。
Fragment offset （分片偏移量）：用于标识IP分片的位置，实现IP分片的重组。
Time to live （生存时间）：标识IP数据包还能生存多久，根据操作系统不同，TTL默认值不同，每经过一个三层设备如路由器的处理，则TTL减去1，当TTL=0时，则此数据包被丢弃。
Protocol （协议号）：标识IP协议上层应用。当上层协议为ICMP时，协议号为1，TCP协议号为6，UDP的协议号为17。
Header checksum （头部校验）：用于检验IP数据包是否完整或被修改，若校验失败则丢弃数据包。
Source（源IP地址）：标识发送者IP地址，占用32bit。
Destination （目的IP地址）：标识接收者IP地址，占用32bit。

我们可以看到IP头部默认有12个字段（后续会提到特殊字段），为了方便记忆，可以总结为7个核心知识点：
a.Source和Destination即IP源目地址字段，是IP协议最核心的字段；
b.Id+Flags+FO三个字段可以实现IP数据分片和重组；
c.Total Length和Header Length标记IP头部和上层数据的边界；
d.TTL生存时间字段可以实现通信防环；
e.DSCP服务区分符可以实现流量控制；
f.Checksum字段可以数据包完整性校验；
g.Protocol字段标记上层应用；
源目IP字段上面已经讲过，下面我们来对其他字段进行解读=>

TTL生存字段解读

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TTL（Time to live）即生存时间，用于标识IP数据包"还能存活多久"，这个生存值在发送方发送数据时便设置好了。不同电脑/操作系统的初始TTL是不同的，例如上图，便是我的Mac电脑发出的，默认值是64，其他一些系统是128或255。由于TTL值占用8个bit位，所以最大值是255（二进制11111111）。IP数据包每经过一个路由器或三层设备，TTL便会被减去1，而当TTL=0的时候，则代表此数据包"死亡"，此时路由器便会向源发送者返回一个"TTL Exceed"的ICMP报错包。上图中，如果我的电脑到目标服务器超过了64跳，则这个数据包会中途被丢弃，无法到达目标地。
TTL值除了标识IP数据包的生存值之外，另外一个特别重要的功能便是"防止数据包环路"，简称为"防环"。很多时候，由于工程师的疏忽，或者网络拓扑结构的复杂性，会出现一些有bug的网络环境，例如=>

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上面便是一个经典的"环路拓扑"，当电脑将数据包发送到互联网时，由于网络设备之间存在环路（Loop），所以数据包一直在里面绕起来，而不是发送到最右边的服务器。如果没有TTL，则这个数据包会一直存在于链路中，这样不仅占用网络带宽，并且浪费设备的处理器资源。若有大量的数据包存在网络中，则会拖垮其他人的正常通信。

DSCP字段解读

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DSCP（Differentiated Services Field） 即服务区分符，用于为不同的IP数据包定义不同的服务质量。DSCP的前身叫做TOS（Type of Service，服务类型）。不管是TOS还是DSCP，它们都是QoS服务质量里面的技术实现。
说白了就是给VIP提供专线服务，没开通就没有这个服务

Checksum字段

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用于校验数据的完整性
不同协议采取方法不同，IP协议中checksum只校验IP头部，没有数据部分
TCP/UDP校验头部和数据部分，校验没问题收并处理，有问题就丢弃

Protocol字段解读

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无论是IT协议的Protocol字段，还是Ethernet以太网协议里面的Type字段，又或者是TCP/UDP协议里面的Port字段，这些字段的功能都是用于标识上层协议或应用。例如，ICMP协议号为1，TCP协议号为6，UDP的协议号为17

对于很多初学者来而，虽然知道了哪些协议号对应哪些上层应用，毕竟只要背熟了就好，但是我们还需要更深入的思考？例如，在IP协议里面加入协议号标识传输层协议，意义何在？

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通过上面这张图我们可以看到，若PC1 PING PC2，则此时会采用ICMP协议，而ICMP协议对应的协议号是1。当PC2收到这个数据包时，拆开IP头部，则会看到协议号，根据协议号调用对应的上层协议或应用来进行上层数据处理。以这里例子来看，若PC2采用TCP或UDP来解开ICMP数据包，则无法正常解析，好比用word程序要打开一部mp4电影，肯定会有故障。而如果这里PC2根据协议号为1，调用ICMP协议来处理ICMP数据包，则可以正常解读并返回回应包。
所以，协议号（Protocol）、端口号（Port）、类型值（Type）这些的功能都是：标记上层协议/应用，告诉接收方，有正确的协议/应用来打开这个数据，功能相当于电脑文件的后缀名，告诉电脑用哪些应用程序来打开对应的文件。

ICMP协议

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互联网信息控制协议，Internet Control Message Protocol
用于实现链路连通性测试和链路追踪，可以实现链路差错报告。
ICMP运行在传输层协议，服务于IP协议。
ICMP工具（基于ICMP协议开发的软件）
①Ping
②Traceroute/Tracert 

2、PING：探测目的主机是否有问题，探测本地到目的的延迟等
Echo request 回显请求
Echo reply 回显应答

UDP协议

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用户数据报协议，user datagram protocol 用于实现面向无连接不可靠协议
2.特征：
数据包结构非常简洁
处理速度快
实时交互

源端口：发送者端口
目标端口：目标服务器端口
数据包长度
校验

扩展
源端口属于随机高端口
1-1023是知名端口号，已经被占用

DNS协议（域名解析协议）

总结一点就是IP地址是面向主机的，而域名则是面向用户的

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一个组织的系统管理机构, 维护系统内的每个主机的IP和主机名的对应关系
如果新计算机接入网络，将这个信息注册到数据库中
用户输入域名的时候，会自动查询DNS服务器，由DNS服务器检索数据库，得到对应的IP地址 
我们可以通过命令查看自己的hosts文件：

域名解析过程

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域名解析总体可分为一下过程： 
(1) 输入域名后, 先查找自己主机对应的域名服务器，域名服务器先查找自己的数据库中的数据. 
(2) 如果没有， 就向上级域名服务器进行查找， 依次类推 
(3) 最多回溯到根域名服务器, 肯定能找到这个域名的IP地址 
(4) 域名服务器自身也会进行一些缓存， 把曾经访问过的域名和对应的IP地址缓存起来, 可以加速查找过程 
具体可描述如下： 
1. 主机先向本地域名服务器进行递归查询 
2. 本地域名服务器采用迭代查询，向一个根域名服务器进行查询 
3. 根域名服务器告诉本地域名服务器，下一次应该查询的顶级域名服务器的IP地址 
4. 本地域名服务器向顶级域名服务器进行查询 
5. 顶级域名服务器告诉本地域名服务器，下一步查询权限服务器的IP地址 
6. 本地域名服务器向权限服务器进行查询 
7. 权限服务器告诉本地域名服务器所查询的主机的IP地址 
8. 本地域名服务器最后把查询结果告诉主机

DHCP协议

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动态主机配置协议，简单来说，DHCP就是一个不需要账号密码登录的、自动给内网机器分配IP地址等信息的协议。

原理

小结

DHCP报文种类

重点

发现包

提供包

请求包

回复包

TCP协议

功能

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面向连接（三次握手，四次挥手）
可靠传输（经典重传，超时重传，快速重传/选择性重传）
流量控制（滑动窗口，拥塞管理）
多路复用（套接字）

wireshark 过滤语法

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tcp.flags.syn == 1
tcp.flags.fin == 1
tcp.flags.ack == 1

可靠传输 SEQ序列号，ACK确认号，重传机制

流量控制

多路复用

一台机器上的应用可以有很多。但是实际的出口设备，比如说网卡、网线通常只有一份。因此这里需要用到一个叫作多路复用（Multiplex）的技术。多路复用，就是多个信号，复用一个信道。

tcp通过端口号(port)/套接(ip+port)实现多路复用

五元组

源目IP+源目Port+协议号 = 五元组