第19章IP安全性讲义
IP地址的网络安全与攻防技巧
IP地址的网络安全与攻防技巧网络安全一直是当今信息技术领域的重要议题之一。
而IP地址作为互联网通信的基本单位，其网络安全问题也备受关注。
本文将探讨IP地址的网络安全与攻防技巧，以帮助读者更好地了解和应对网络攻击。
一、IP地址的概念与作用IP地址，即Internet Protocol Address，是互联网上的设备进行通信所必须的唯一标识。
通过IP地址，互联网上的设备可以相互通信和数据传输。
IP地址由32位或128位的二进制数组成，通常以点分十进制的形式表示。
IP地址在网络中起到了承载和传输数据的作用，它使得网络中的设备能够找到彼此并进行通信。
正因如此，IP地址成为了网络攻击和入侵的目标，其安全性的重要性不容忽视。
二、IP地址的安全风险1. IP地址泄露：IP地址的泄露可能导致其所在网络被定位和攻击。
黑客可通过获取IP地址，从而发动各种网络攻击，如DDoS攻击、端口扫描等。
2. IP地址欺骗：黑客可以通过伪装、冒充或篡改IP地址的方式欺骗目标设备，实施网络钓鱼、中间人攻击等安全威胁。
3. IP地址劫持：黑客可以通过攻击DNS服务器或路由器，将合法的IP地址重新定向至恶意服务器，从而控制被劫持的设备或窃取用户的敏感信息。
4. IP地址阻断：黑客可以使用技术手段阻断目标IP地址的正常网络服务，导致网络瘫痪，造成经济损失甚至社会影响。
三、IP地址网络安全的防护技巧1. 防火墙保护：通过设置和配置防火墙，对IP地址进行保护和限制。
防火墙可以过滤和监控网络流量，防止恶意访问和侵略。
2. 加密通信：通过使用SSL或VPN等加密通信协议，对IP地址的数据传输进行加密保护。
这样，黑客将难以窃取和篡改数据。
3. IP伪装：通过使用代理服务器或网络地址转换（NAT）技术，对IP地址进行伪装，提高网络安全性和匿名性。
4. 定期更新设备：及时更新网络设备的固件和软件补丁，以修复已知的漏洞，并提升设备的安全性能。
5. 使用入侵检测系统（IDS）和入侵防御系统（IPS）：IDS和IPS可以检测和防御网络中的异常行为和攻击，有效保护IP地址的安全。
IP地址基础知识PPT课件
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三、信息安全员日常IP地址管理
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信息安全员日常IP地址管理
收集、保管和管理本科所的IP地址表
负责科所内的IP地址变更（新进职工、职 工调离、增加网络设备等）
当科所内的IP地址发生变化时要及时记录 并通过腾讯通发给信息科
当科所内IP地址快用完时及时与信息科联 系，由信息科来增加IP地址，严禁擅自添 加和使用非本科所的IP地址
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电脑IP地址栏各项含义
IP地址：电脑本身的IP地址 子网掩码：确定本机IP地址属于哪个网段 默认网关：电脑通向外部网段时的中转站 首选、备用DNS服务器：把域名转换为IP地址的
地方
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电脑IP地址栏内容类比
以身份证中的相关信息来理解IP地址栏： IP地址：对应姓名 子网掩码、默认网关：确定住址 DNS：把名字对应上身份证号码的地方
我们可以形象地理解为IP地址就类似于每 个人的姓名，姓名在现实中可以用于称呼 和指定不同的人，就像IP地址在互联网上 可以用于区分每个独立的网络设备一样。
（注意：IP地址和姓名一样，在不同的环 境中都不是唯一的）
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5
IP地址的格式
IP地址的正确写法为：X.X.X.X（仅指 IPv4）
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科所IP地址表示例
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谢 谢！
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主要内容
IP地址的定义和格式 电脑中IP地址栏的各项组成 信息安全员日常IP地址管理
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一、 IP地址的定义和格式
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IP的安全概述(PPT 59张)
Email:zhwwang@
2019/2/24
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课程内容
1 2 3 4 IP安全概述 IP安全体系结构 Windows 对IPSec的支持 小结
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2019/2/24
IP安全概述
目前TCP/IP协议面临的各种安全威胁主要包括 数据泄露
• 如用户名、密码都是以明文传输
数据源认证 无连接的完整性 可选的抗重放服务
不提供保密性
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AH头格式
0 8 16 31
下一个报头 (Next Header)
有效载荷长度 (Payload length)
保留
安全参数索引（Security Parameters Index, SPI） 系列号（Sequence Number Field, SN） 认证数据（Authentication Data）
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课程内容
1 2 3 4 IP安全概述 IP安全体系结构 Windows 对IPSec的支持 小结
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完美向前保密
完美向前保密PFS：Perfect Forward Secrecy 即使攻击者破解了一个密钥，也只能还原由这个 密钥所加密的数据，而不能还原其他的加密数据 要达到理想的PFS，一个密钥只能用于一种用途
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野蛮模式
在不需要保护身份信息时，用于协商阶段1的SA 这种交换模式允许同时传送与SA、密钥交换和认
证相关的载荷。将这些载荷组合到一条消息中减
少了消息的往返次数
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野蛮模式交换步骤
IP安全策略
根据审查结果，及时更新IP安全策略，以应对新的威胁和风险。
调整安全措施
根据策略更新，调整组织的安全措施，确保其与策略保持一致。
监控与评估
安全监控
建立安全监控机制，实时监测组织的网络、系统和应用程序的安全 状况。
安全评估
定期进行安全评估，检查组织的安全措施是否有效，是否存在漏洞 和风险。
应对威胁
根据监控和评估结果，及时应对安全威胁，采取相应的措施解决安全 问题。
04
IP安全策略的挑战与解决方案
应对网络威胁
恶意软件攻击
及时更新防病毒软件， 定期进行全盘扫描，隔 离受感染的计算机。
拒绝服务攻击
部署防火墙和入侵检测 系统，限制不必要的网 络流量，及时清理恶意 请求。
钓鱼攻击
加强员工安全意识培训 ，识别可疑邮件和链接 ，不轻易点击不明来源 的链接。
访问控制列表（ACLs）
01
访问控制列表用于限制对网络资 源的访问权限。
02
根据用户、角色或应用的需求， 配置ACLs以允许或拒绝访问特定
的网络资源和服务。
ACLs应基于最小权限原则，只授 予必要的访问权限，降低潜在的 安全风险。
03
定期审查和更新ACLs，以适应组 织结构和应用需求的变化。
04
安全审计与日志记录
02
IP安全策略的组成部分
防火墙配置
防火墙是IP安全策略的核心组 件，用于控制进出网络的数据 包，根据安全规则过滤掉恶意
流量。
配置防火墙时，需要合理设置 入站和出站规则，只允许必要 的通信流量通过，阻止未授权
访问。
防火墙应具备抗拒绝服务攻击 （DoS）和分布式拒绝服务攻 击（DDoS）的能力，能够识别 并过滤恶意流量。
IP安全
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IP安全
IPSec应用的一个典型场景
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IP安全
IPSec的应用方式
端到端（end-end)：实现主机到主机的安全通 信
端到路由（end-router)：实现主机到路由设备 之间的安全通信
路由到路由（router-router)：实现路由设备之 间的安全通信，常用于在两个网络之间建立虚拟 私有网（VPN）。
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IP安全
SA组合方式1
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通过多个SA进行通信的两个终端系统
IP安全
传输模式：端到端 隧道模式：端到中间节点
可以访问中间节点内部网络
端对端与端对中间节点认证的比较
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IP安全
IPv4环境下AH两种模式示意图
可变域包括TTL、校验和，要置0
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IP安全
IPv6环境下AH两种模式示意图
AH可以放到dest前面或者后面
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可变域包括流标签，要置0
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IP安全
安全策略数据库SPD
IPSec策略由安全策略数据库(Security Policy Database,SPD)加以维护。在每个条目中定义了要保 护什么样的通信、怎样保护它以及和谁共享这种保护
SPD：对于通过的数据的策略支持三种选择： discard, bypass IPSec和apply IPSec
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IP安全
6.1.2 IPSec的好处
在防火墙和路由器层面上实现IPSec，可以对所有跨越 网络边界的流量实施强安全性，而企业内部不必增加 与安全相关的处理开销。
IPSec位于传输层（TCP、UDP）之下，对应用程序透 明
IP安全概述
IP安全概述首先，保护IP地址免受攻击是IP安全的关键部分。
黑客和网络犯罪分子经常利用各种手段对IP地址进行攻击，例如DDoS（分布式拒绝服务）攻击、IP欺骗和IP欺诈等。
为了保护IP地址，网络管理员可以采取各种安全措施，如安装防火墙、入侵检测系统和入侵防御系统，以及定期更新安全补丁。
其次，保护数据传输的安全也是IP安全的重点。
在数据传输过程中，黑客可以利用网络嗅探和中间人攻击等手段窃取或篡改数据，从而导致信息泄露和数据损坏。
为了保护数据传输安全，网络管理员可以采用加密通信协议、VPN（虚拟私人网络）技术和安全套接字层（SSL）协议等方式加密数据，确保数据在传输过程中不被窃取或篡改。
最后，保护网络设备和应用程序的安全也是IP安全的重要组成部分。
网络设备和应用程序往往是黑客攻击的目标，因为它们作为网络的核心和关键组成部分，一旦遭受攻击就会影响整个网络的安全。
网络管理员可以通过加强设备安全配置、安装防病毒软件和进行定期安全审计等方式保护网络设备和应用程序的安全。
总之，IP安全是保护计算机网络中的IP地址和数据不受恶意攻击和非法访问的重要技术和程序。
通过采取各种安全措施，如保护IP地址免受攻击、保护数据传输的安全和保护网络设备和应用程序的安全，可以有效保障IP安全，确保计算机网络的安全和稳定运行。
IP安全是互联网安全的一个重要方面，随着网络的日益普及和互联网应用的不断发展，网络空间已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。
然而，随之而来的是各种网络安全威胁和风险，IP地址和数据的安全受到了严重挑战。
因此，加强IP安全保护，确保网络信息的安全和可靠传输成为了当务之急。
IP地址作为计算机在网络上的身份标识，其安全受到了来自黑客攻击和网络威胁的威胁。
恶意攻击者利用各种手段，如DDoS攻击、IP欺诈和IP劫持等来窃取、篡改或破坏IP地址，导致网络信息泄露和数据流失。
因此，保护IP地址的安全成为了IP安全中的首要任务。
网络与信息安全IP安全
网络与信息安全IP安全在当今数字化的时代，网络已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
从日常的社交娱乐到关键的商业运营，几乎所有的活动都依赖于网络进行。
然而，随着网络的普及和发展，网络与信息安全问题也日益凸显，其中 IP 安全是一个至关重要的方面。
IP 地址，就如同我们在网络世界中的“家庭住址”，它是网络设备在互联网上进行通信的标识。
通过 IP 地址，数据能够准确无误地在网络中传输和接收。
但正因为其重要性，IP 安全面临着诸多威胁和挑战。
首先，IP 地址的泄露可能导致个人隐私受到侵犯。
想象一下，如果您的 IP 地址被不法分子获取，他们就有可能追踪您的网络活动，了解您的上网习惯、访问的网站以及在线交流的内容。
这不仅会让您的个人信息暴露无遗，还可能给您带来骚扰甚至更严重的安全风险。
其次，IP 劫持是一种常见的 IP 安全威胁。
不法分子通过各种手段篡改网络中的 IP 数据包，将用户的网络流量引导到恶意网站或者服务器上。
这可能导致用户在不知情的情况下访问到虚假的网站，输入个人敏感信息，从而造成财产损失或者身份被盗用。
另外，分布式拒绝服务攻击（DDoS）也是利用 IP 地址进行的一种恶意攻击。
攻击者通过控制大量的僵尸网络，向目标服务器发送海量的请求，导致服务器因无法处理如此庞大的流量而瘫痪。
这种攻击不仅会影响正常的网络服务，还可能给企业和组织带来巨大的经济损失。
为了保障 IP 安全，我们采取了一系列的技术和措施。
防火墙是网络安全的第一道防线。
它可以根据预设的规则，对进出网络的 IP 数据包进行筛选和过滤。
只有符合规则的数据包才能通过，从而有效地阻止了来自外部的非法访问和攻击。
入侵检测系统（IDS）和入侵防御系统（IPS）则像是网络中的“监控摄像头”。
它们能够实时监测网络中的流量，发现异常的 IP 活动，并及时发出警报或者采取防御措施，阻止潜在的威胁进一步扩散。
虚拟专用网络（VPN）技术为用户提供了一种安全的通信方式。
网络安全IP地址详解
网络安全IP地址详解IP地址是Internet Protocol Address的缩写，即互联网协议地址。
它是用于在网络中唯一标识和定位设备的一串数字。
在网络安全中，IP地址被广泛用于追踪和识别网络活动，帮助实施网络安全策略和防御措施。
IP地址分为IPv4和IPv6两个版本。
IPv4地址是32位的二进制数，通常表示为点分十进制，如192.168.0.1。
IPv6地址是128位的二进制数，通常表示为八组十六进制数，如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。
在网络安全中，IP地址可以用于追踪和定位入侵者或攻击来源。
通过分析网络流量中的IP地址，可以识别出异常行为，比如大量的连接尝试、异常的数据流量等。
通过对IP地址进行记录和分析，安全团队可以及时采取相应的防御措施，以减少网络攻击的风险。
此外，IP地址还可以用于实施访问控制策略。
通过设置防火墙或访问控制列表（ACL），根据IP地址对网络流量进行过滤和控制。
管理员可以根据指定的IP地址允许或阻止特定的网络流量，从而加强网络的安全性。
同时，IP地址还可以用于实施身份验证和授权机制。
在网络应用程序中，可以使用IP地址作为识别用户身份和授权访问的依据之一。
例如，通过将特定的IP地址列入白名单，限制只有特定IP地址范围内的用户能够访问敏感数据或系统资源。
值得注意的是，IP地址并不能单独作为确定身份的凭证，因为IP地址可以被欺骗和伪造。
因此，在网络安全中，IP地址往往是与其他信息（如用户名、密码、其他身份验证因素）结合使用的，以提高安全性和防范网络攻击的风险。
总而言之，IP地址在网络安全中扮演着重要的角色。
它既可以用于追踪和定位网络活动，帮助防御网络攻击，又可以用于实施访问控制和身份认证，加强网络安全性。
对于网络安全工作者来说，熟悉和理解IP地址的工作原理和应用场景是至关重要的。
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安全关联（SA）
是IP的认证和保密机制中的核心概念 一个关联是一个发送方和接收方之间的单向关系，该
关联为双方的通信提供安全服务。即用来表示IPSec 如何为SA所承载的数据通信提供安全服务 如果需要双向安全交换，则需要建立两个安全关联 安全服务可以由AH或ESP提供，但不能两者都提供
共有两种协议提供安全性：
使用AH协议报头的认证协议 为数据包设计的加密/认证协议ESP
IPSec共提供以下六种服务：
访问控制、无连接完整性、数据源认证、拒绝重放 包、保密性、限制流量保密性
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IPSec服务
协
安 全
议
服
务
访问控制
无连接完整性
数据源认证
拒绝重放包
保密性
限制流量保密性
AH
ESP(仅加密) ESP(加密+认证)
安全协议标识符：说明SA使用的协议是AH协议还是ESP协 议
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IPSec的工作模式
AH和ESP均支持两种模式： 传输模式：
主要是为上层协议提供保护，同时增加了IP包载荷的保护 传输模式的ESP可以加密和认证（可选）IP载荷，但不包括
IP头 传输模式的AH可以认证IP载荷和IP头的选中部分
第19章 IP安全性
IP安全性
IP安全性：IP Security，简称IPSec 虽然我们已经有了一些应用层上的安全机制
电子邮件（PGP）、客户/服务器（Kerberos）， Web访问（SSL）等
但仍有与协议层相关的安全需求 通过实现IP级安全性，企业不仅可以保护各种
安全机制的应用程序，而且可以保护许多无安 全机制的应用
法 密钥管理：描述密钥管理模式的文档 解释域：包括与其他文档相关的一些参数，如被认可
的加密、认证算法标识和密钥生存周期的参数
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IPSec体系结构
华东理工大学计算机系
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IPSec服务
IPSec通过允许系统选择所需的安全协议、决 定服务所使用的算法和提供任何服务需要的密 钥来提供IP级的安全服务
隧道模式：
对整个IP包提供保护 ESP在隧道模式中加密和认证（可选）整个内部IP包，包括
内部IP头 AH在隧道模式中认证整个内部IP包和外部IP头中的选中部分
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传输模式和隧道模式的比较
华东理工大学计算机系
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IPSec的实施位置
路由器 实施方案：（1）IPSec功能集成在路由器软件中；（2）IPSec 功能在直接物理接入路由器的设备中实现，一般不运行路由算法， 只用来提供安全功能。 优点：（1）能对两个子网（私有网络）间通过公共网络（如 Internet）传输的数据提供安全保护；（2）能通过身份验证控制 授权用户从外部进入私有网络，而将非授权用户挡在私有网络的 外面。
2
IPSec的用途
IPSec提供了在LAN，WAN和互联网中安全通信的能力 分支机构通过互联网安全互联 远程安全访问互联网 与合作者建立外联网和内联网联系 加强电子贸易的安全性
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IP 安全性的应用场景
华东理工大学计算机系
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IPSec的优点
当防火墙或路由器使用IPSec时，它能对通过其边界的所有通 信提供安全保障。而公司或工作组内部的通信将不会导致与安 全处理相关的开销
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认证头（AH）
AH支持数据完整性和IP包的认证 为IP包提供数据完整性
防止传输过程中对数据包内容的修改
数据源身份认证
防止地址欺诈攻击
一些有限的反重放服务
防止重放攻击
不保证任何的机密性 认证基于MAC，双方必须共享同一个密钥
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AH的组成
邻接头（8位）：标识紧跟在此报文后面的头类型 载荷长度（8位）：字长为32位的认证头长度减2 保留（16位）：备用 安全参数索引（32位）：标识安全关联 序列号（32位）：单调递增计数值 认证数据（变量）：变长域（必须是整数个32位字），
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安全关联SA
一个安全关联（SA）由三个参数惟一确定：
安全参数索引（SPI）：分配给该SA的32位标识符，其位置 在AH和ESP的首部，作用是使接收实体在收到数据时能够确 定在哪个SA下进行处理，只具有本地意义
IP目的地址：即SA中接收实体的IP地址，该地址可以是终端 用户系统地址，也可以是防火墙或安全网关等网络设备的地 址。它决定了方向
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IPSec文档
体系结构：包括IPSec的一般概念、安全需求、定义 和机制
载荷安全性封装(ESP)：包括包格式和使用ESP加密/ 认证包的一些相关约定
认证头(AH)：包括包格式和使用AH认证包的一些相 关约定
加密算法：一系列描述各种ESP中使用的加密算法 认证算法：一系列描述各种AH和可选ESP的认证算
位于（TCP,UDP）之下的IPSec对所有的应用都是透明的。因 此，当防火墙或路由器使用IPSec时，不需要对用户系统或服 务系统做任何改变，即使在终端系统中使用IPSec，也不需要 改变上层的软件和应用
IPSec可以对终端用户透明，不需要对用户进行安全机制培训， 如对每个用户发布一个密钥，在用户离开组织时回收密钥等
包含完整性校验值（ICV）或包的MAC
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AH的组成格式
华东理工大学计算机系
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反重放服务
序列号字段
创建一个新的SA时，发送者会将序列号计数器初始化为0 每当在这一SA上发送一个数据包，序列号计数器的值就加1
并将序列号字段设置成计数器的值 当达到其最大值232-1时，就应建立一个新的SA
如果需要，IPSec可以为个体用户提供安全性。这对网上上班 族非常有用，它可以在进行敏感应用程序时为用户和企业之间 建立一个虚拟子网
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IPSec文档
RFC编号 RFC2401 RFC2402 RFC2406 RFC2408
RFC名称 安全结构概述 IP扩展的包认证描述 IP扩展的包加密描述 特定加密机制