信息安全概述-第四章 4.5传输层
传输层的协议
传输层的协议传输层协议是计算机网络中的一个重要组成部分，它负责在网络中不同主机之间提供可靠的数据传输服务。
在传输层的主要协议有TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）两种。
TCP是一种面向连接的传输层协议，它能够为应用程序提供高可靠性的数据传输。
TCP使用三次握手的过程建立连接，并通过序列号、确认机制和重传机制保证数据的可靠性。
当数据包到达目的主机时，TCP会发送确认信息给发送方，以确保数据的成功接收。
如果某个数据包丢失或损坏，TCP会自动重传丢失的数据包，保证数据的完整性。
此外，TCP还实现了流量控制和拥塞控制的机制，能够动态调整传输速率，确保网络的稳定性。
UDP是一种无连接的传输层协议，它提供了一种简单的数据传输服务。
与TCP不同，UDP不需要建立连接，发送方直接将数据包发送给目的主机，接收方也无需发送确认信息。
由于没有连接建立和确认机制的开销，UDP传输效率较高。
但是UDP不保证数据的可靠性，一旦数据包丢失或损坏，UDP不会进行重传，可能会导致部分丢失的数据。
因此，UDP更适用于一些对传输效率要求较高，但数据完整性要求较低的应用，如实时视频和音频传输。
除了TCP和UDP这两种主要的传输层协议之外，还有一些其他的传输层协议，如SCTP（Stream Control Transmission Protocol）和DCCP（Datagram Congestion Control Protocol）等。
SCTP是一种面向连接的协议，类似于TCP，但它支持多路复用和多个数据流的传输，适用于一些对并发连接和高可靠性要求较高的应用。
DCCP是一种基于UDP的传输层协议，它为应用程序提供了可靠性控制和拥塞控制的机制，适用于实时流媒体等对传输延迟要求较高的应用。
总之，传输层协议在计算机网络中起到了至关重要的作用。
TCP和UDP是最常用的传输层协议，它们分别提供了可靠性的数据传输和高效率的数据传输。
传输层协议包括
传输层协议包括传输层协议是计算机网络体系结构中的一个重要组成部分，它负责在网络中的不同主机之间提供端到端的数据传输服务。
传输层协议包括TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）两种主要协议，它们在网络通信中起着至关重要的作用。
TCP是一种面向连接的可靠的传输协议，它通过数据包的重传、校验和等机制来保证数据的可靠传输。
TCP还负责对数据包进行排序和流量控制，以确保数据的顺利传输。
由于TCP的可靠性和稳定性，它被广泛应用在对数据传输要求较高的场景，如文件传输、网页浏览等。
与TCP不同，UDP是一种无连接的传输协议，它不保证数据的可靠传输。
UDP的优势在于传输效率高，适用于对实时性要求较高的场景，如视频会议、在线游戏等。
由于UDP不需要维护连接状态，因此在网络负载较高时，UDP表现更加灵活。
除了TCP和UDP之外，传输层协议还包括一些其他的协议，如SCTP（流控制传输协议）、DCCP（数据报拥塞控制协议）等。
这些协议在特定的网络环境和应用场景中发挥着重要作用。
传输层协议的选择取决于具体的应用需求。
在对数据传输的可靠性要求较高时，可以选择使用TCP协议；而在对传输效率和实时性要求较高时，可以选择使用UDP协议。
此外，还可以根据具体的应用场景选择其他的传输层协议，以满足不同的需求。
总的来说，传输层协议在计算机网络中起着至关重要的作用，它们为不同类型的应用提供了灵活的数据传输解决方案。
在实际应用中，我们需要根据具体的需求选择合适的传输层协议，以确保数据的安全、稳定和高效传输。
传输层协议的不断发展和完善也将进一步推动网络通信技术的进步，为人们的生活和工作带来更多便利和可能性。
信息安全(马建峰)第1-4章章 (4)
第４章 网络基本安全防护
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保证系统高度的可用性是网络安全的重要内容之一，许多 针对网络和系统的攻击都是破坏系统的可用性，而不一定损害
数据的完整性与保密性。目前，保证系统可用性的研究还不够 充分，许多拒绝服务类型的攻击还很难防范。抗抵赖服务在许 多应用(如电子商务)中非常关键，它和数据源认证、数据完整 性紧密相关。
进程)既是主体又是客体，这都是导致传统操作系统的访问控 制模型很难用于网络环境。
第４章 网络基本安全防护
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数据存储于传输的完整性是认证和访问控制有效性的重要 保证，比如，认证协议的设计一定要考虑认证信息在传输过程
中不被篡改；同时，访问控制又常常是实现数据存储完整性的 手段之一。与数据保密性相比，数据完整性的需求更为普遍。 数据保密性一般也要和数据完整性结合才能保证保密机制的有 效性。
实 体
管物 理
计算机安全 应用系统安全
安 全 管 理
Z 实体单元
图4-1 网络安全防护体系的三维框架结构
第４章 网络基本安全防护
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(3) 实体单元平面给出了计算机网络系统的基本组成单元， 各种高单元安全技术或安全系统也可以划分成这几个层次。
(4) 安全管理涉及所有协议层次、所有实体单元的安全服 务和安全机制管理。安全管理操作不是正常的通信业务，但为 正常通信所需的安全服务提供控制与管理机制，是各种安全机 制有效性的重要保证。
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(2) 控制访问网点系统。防火墙还有能力控制对网点系统 的访问。例如，除了邮件服务器或信息服务器等特殊情况外，
网点可以防止外部对其主系统的访问。 (3) 集中安全性。防火墙闭合的安全边界保证可信网络和
不可信网络之间的流量只有通过防火墙才有可能实现，因此， 可以在防火墙设置唯一的策略管理，而不是分散到每个主机中。
第四章计算机网络
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1 计算机网络的组成与分类
广域网的组成 运行用户程序的主机
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1 计算机网络的组成与分类
计算机网络的组成 若干个主机(host) 一个通信子网 一系列的通信协议及相关的网络软件 通信协议是为主机与主机、主机与通信子网或通信子网中各 结点之间通信用的。 计算机组网的目的 数据通信 资源共享 实现分布式的信息处理 提高计算机系统的可靠性和可用性 5
1 计算机网络的组成 与分类
头 部 数 据 区 版本号 31 头部长度 数据报总长 服务类型 发送数据报的计算机的 IP 地址（源 IP 地址） 度 数据开始 接收数据报的计算机的 IP 地址 （目的地 IP 地址）
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异构网络互连的关键设备——路 由器
• 路由器的作用： • 路由器是多个端口的、高速率的数据交换设备 • 路由器是一台高性能的专用计算机 • 连网的路由器有多个IP地址 B 223.240.129.5
• 使用交换式集线器(以太网交换器)构建
– 每一个结点都独享一定的带宽（10Mb/s或100 Mb/s），多对节点可同时通信（星形拓扑） 可按层次方式互相连接起来，构成多层次的局域网
–
• 与总线式以太网完全同构
以太网 交换器
部门服务器 部门交换器 1000Mbps 至中央服务器 工作组交换器 2 10Mbps/100Mbps 至桌面
类 型
发送结点 同步码 接收结点 MAC 地址 MAC 地址 8B 6B 4B 帧头部
信息安全的层次划分
信息安全的层次划分随着信息技术的迅猛发展，信息安全问题日益突显。
信息安全的层次划分是实现全面防护的重要手段。
本文将从物理层、网络层、系统层和应用层四个方面进行信息安全的层次划分。
一、物理层信息安全的第一层是物理层，也称为硬件层。
物理层主要包括网络设备、服务器和通信线路等。
物理层的安全主要涉及以下几个方面：1. 保护服务器和网络设备：对服务器和网络设备进行安全配置，设置强密码并定期更新，限制物理访问权限，防止未经授权的人员操作和数据泄露。
2. 保护通信线路：使用加密技术对通信线路进行保护，防止数据在传输过程中被窃听或篡改。
同时，及时检测并修复线路中的安全漏洞，确保通信的稳定和安全。
二、网络层网络层是信息安全的第二层，主要涉及网络设备之间的通信和数据传输。
在网络层进行信息安全的划分时，可采取以下措施：1. 防火墙设置：设置有效的防火墙来保护网络系统不受未经授权的外部访问和攻击。
2. VPN技术：通过虚拟专用网络（VPN）技术，确保远程访问和数据传输的安全性。
3. IDS/IPS系统：建立入侵检测系统（IDS）和入侵防御系统（IPS），实时监控网络流量，及时发现并阻止潜在的攻击行为。
三、系统层系统层是信息安全的第三层，主要涉及操作系统、数据库和系统软件等。
在系统层进行信息安全的划分时，可以考虑以下几个方面：1. 系统安全配置：对操作系统和数据库进行安全配置，关闭不需要的服务和端口，限制用户权限，防止恶意攻击和未经授权的操作。
2. 强化认证与访问控制：采用多层次的认证授权机制，如密码、指纹、令牌等，确保用户身份合法并控制其访问权限。
3. 定期更新与维护：及时安装操作系统和应用程序的安全补丁，修复已知的漏洞，提高系统的稳定性和安全性。
四、应用层应用层是信息安全的最高层，主要涉及各种应用软件和业务系统。
在应用层进行信息安全的划分时，应重点考虑以下几个方面：1. 安全编码开发：在开发过程中要注重安全编码，避免常见的漏洞，如SQL注入、跨站点脚本等。
osi各层的安全协议
osi各层的安全协议OSI（Open Systems Interconnection）模型是一种将计算机网络体系结构分为七个不同层次的参考模型。
每个层次负责不同的功能，使得网络通信能够高效、可靠地进行。
在网络通信过程中，安全协议起着保护数据和信息安全的重要作用。
下面将分别介绍OSI模型的每一层及其对应的安全协议。
第一层：物理层（Physical Layer）物理层是OSI模型中最底层的层次，它负责在物理媒介上传输比特流。
在物理层中，保护数据安全的主要问题是防止数据泄露和窃听。
为了解决这个问题，可以使用加密技术来对传输的数据进行加密，从而保证数据的机密性。
第二层：数据链路层（Data Link Layer）数据链路层负责将物理层传输的比特流划分为数据帧，并通过数据链路进行传输。
在数据链路层中，主要的安全问题是数据的完整性和可靠性。
为了解决这个问题，可以使用帧校验序列（FCS）来检测数据是否被篡改。
此外，还可以使用MAC地址过滤来限制网络访问，从而提高网络的安全性。
第三层：网络层（Network Layer）网络层负责将数据包从源主机传输到目标主机。
在网络层中，主要的安全问题是数据包的路由和转发安全。
为了解决这个问题，可以使用IPSec（Internet Protocol Security）协议来对传输的数据包进行加密和认证，从而保证数据传输的安全性。
第四层：传输层（Transport Layer）传输层负责提供端到端的可靠数据传输。
在传输层中，主要的安全问题是数据的完整性和可靠性。
为了解决这个问题，可以使用传输层安全协议（TLS/SSL）来对传输的数据进行加密和认证，从而保证数据传输的安全性。
第五层：会话层（Session Layer）会话层负责建立、管理和终止会话。
在会话层中，主要的安全问题是会话的安全性和保密性。
为了解决这个问题，可以使用会话层安全协议（SSH）来对会话进行加密和认证，从而保证会话的安全性。
计算机网络中的网络层与传输层
计算机网络中的网络层与传输层在计算机网络中，网络层和传输层是两个重要的组成部分。
它们分别负责不同的功能和任务，并且在整个网络通信过程中发挥着不可或缺的作用。
一、网络层网络层是计算机网络中的第三层，它主要负责实现数据包在网络中的传输。
网络层使用IP协议来进行数据包的传输和路由选择。
1. IP协议IP协议是网络层中最重要的协议，它定义了数据包在网络中的传输规则和格式。
IP协议使用IP地址来确定源和目的主机，并且利用路由算法选择最佳路径进行数据传输。
2. 路由选择路由选择是网络层的核心任务之一，它通过路由器来实现。
路由器是网络中负责转发数据包的设备，它通过查看数据包的目的IP地址，并根据预先配置的路由表来选择下一跳路径，最终将数据包发送到目的主机。
3. IP地址IP地址用于标识主机在网络中的唯一性。
IP地址由32位二进制数表示，通常用四个十进制数表示，例如192.168.1.1。
IP地址分为公网IP和私网IP，公网IP由互联网管理机构分配，而私网IP则在组织内部使用。
二、传输层传输层是计算机网络中的第四层，它主要负责实现端到端的可靠传输和数据分段等功能。
1. TCP协议TCP协议是传输层中最常用的协议，它提供可靠的、面向连接的传输服务。
TCP协议通过建立连接、分段和重传等机制来保证数据的可靠传输。
2. UDP协议UDP协议是传输层中另一种常用的协议，它提供无连接的传输服务。
UDP协议没有建立连接和重传等机制，因此传输速度更快，但不保证数据的可靠传输。
3. 分段与重组传输层通过将数据分段来适应网络传输的需求。
发送端将较大的数据拆分成多个较小的数据段，并在接收端进行重组。
这样可以提高数据传输的效率和可靠性。
4. 端口与套接字传输层使用端口号来标识不同的应用程序。
端口号是一个16位的整数，范围从0到65535。
传输层还使用套接字来实现数据的发送和接收，套接字是网络编程中的一种抽象概念。
结论网络层和传输层在计算机网络中扮演着重要的角色。
传输层基本功能
传输层基本功能传输层是计算机网络体系结构中的一层，负责在源主机和目的主机之间提供可靠的数据传输服务。
它的基本功能主要包括连接建立、数据分割与重组、流量控制和拥塞控制。
一、连接建立传输层通过建立连接来确保数据的可靠传输。
在传输层中，常用的连接是面向连接的TCP（Transmission Control Protocol）连接。
TCP连接是一种可靠的、有序的、全双工的连接，它通过三次握手的方式在源主机和目的主机之间建立起连接。
首先，源主机向目的主机发送一个连接请求报文，目的主机收到请求后向源主机发送一个确认报文，最后源主机再向目的主机发送一个确认报文，完成连接的建立。
二、数据分割与重组传输层负责将应用层发送的数据分割成适合传输的报文段，并在目的主机上将接收到的报文段重新组装成完整的数据。
这是因为应用层发送的数据往往是大于网络传输的最大单元（MTU）的，因此传输层需要将数据进行分割，以便在网络中进行传输。
在接收端，传输层根据报文段的序号和确认号进行重组，确保数据的完整性。
三、流量控制传输层通过流量控制机制来控制发送方向接收方发送数据的速率，以保证接收方能够及时处理接收到的数据。
流量控制主要基于滑动窗口协议，发送方和接收方各自维护一个窗口，用来控制发送和接收的数据量。
发送方根据接收方返回的确认信息来调整发送数据的速率，以避免接收方因为处理不过来而丢弃数据。
四、拥塞控制拥塞控制是传输层的重要功能之一，它用来控制网络中的拥塞程度，避免过多的数据注入到网络中而导致网络性能下降。
拥塞控制采取的措施包括减少发送方的发送速率、丢弃一部分数据、延迟发送等。
传输层通过使用拥塞窗口来控制发送方的发送速率，当网络拥塞时，发送方会减小拥塞窗口的大小，以减少发送的数据量。
总结：传输层作为计算机网络体系结构中的一层，承担着连接建立、数据分割与重组、流量控制和拥塞控制等基本功能。
通过建立连接，传输层确保了数据的可靠传输；通过数据分割与重组，传输层实现了大数据的分割和重组；通过流量控制，传输层控制了发送方向接收方发送数据的速率；通过拥塞控制，传输层避免了网络拥塞导致的性能下降。
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信息安全工程师----第四章 4.5传输层
第四章 4.5传输层
传输层相关知识点是TCP协议和UDP协议
网络服务分为面向连接和无连接服务
面向连接服务
无连接服务
TCP
传输控制协议（TCP）是一种可靠的、面向连接的字节流服务。
源主机在传递数据前需要先和目标主机建立连接。
然后在此连接上，被编号的数据段按序收发。
同时要求对每个数据段
进行确认，这样保证了可靠性。
如果在指定的时间内没有收到目标主机对所发数据段的确认，源主机将再次发送该数据段。
TCP建立连接的三次握手
TCP连接过程：
（1）服务端通过socket，bind和listen准备好接受外来的连接，此时服务端状态为Listen
（2）客户端通过调用connect来发起主动连接，导致客户端TCP发送一个SYN（同步）字节，告诉服务器客户将在（待建立的）连接中发送的数据的初始序列号，客户端状态为SYN_SENT。
（3）服务器确认（ACK）客户的SYN，并自己也发送一个SYN，它包含服务器将在同一连接中发送数据的初始序列号。
（4）客户端确认服务的ACK和SYN，向服务器发送ACK，客户端状态ESTABLISHED
（5）服务器接收ACK,服务器状态ESABLISHED。
TCP释放连接
在这里插入图片描述
TCP连接中止过程：
（1）某端首先调用close，成为主动关闭端，向另一端发送FIN分节，表示数据发送完毕，此时主动关闭端状态FIN_WAIT_1；
（2）接收到FIN的是被动关闭端，FIN由TCP确认，先向主动关闭端发送ACK，作为一个文件结束符传递给接收端应用进程（放在已排队等候该应用进程接收到的任何其他数据之后），因为FIN的接收意味着接收端应用进程在相应连接无额外数据可接收，接收端状态CLOSE_WAIT；主动关闭端接收到ACK状态变为FIN_WAIT_2；
（3）一段时间后，接收端接收到这个文件结束符的应用进程调用close关闭套接字，向主动关闭端发送FIN，接收端状态为LAST_ACK；
（4）主动关闭端确认FIN，状态变为TIME_WAIT，并向接收端发送ACK，接收端接收到ACK关闭TCP，而主动关闭端一段时间后也关闭TCP；
慢开始与拥塞避免慢开始的原理是：如果发送数据一开始，就将较大数据都有注入到网络中，有可能引起拥塞。
而经验证明，较好的方法是试探一下，即由小到大逐渐增大发送端的拥塞窗口数值。
拥塞避免的原理是：让拥塞窗口cwnd缓慢增加
为了防止cwnd增长过大引起网络拥塞，还需设置一个慢开始门限ssthresh状态变量。
ssthresh的用法如下：
当cwndssthresh时，改用拥塞避免算法。
当cwnd=ssthresh时，慢开始与拥塞避免算法任意。
快重传与快恢复快重传与快恢复算法是为了进一步提高网络的性能
快重传要求接收方在收到一个时失序的报文段后就立即发出重复确认（这样发送方能及早知道报文段是否到达对方），而不要等待发送方发送数据时捎带确认。
快重传算法规定，发送方只要收到3个重复确认就应当立即重传对方尚未收到的报文段，而不必继续等待设置的冲茶un计时器时间到期
快恢复算法是和快重传算法相配合的算法。
慢开始算法只是在TCP连接建立时和网络出现超时才使用。
在采用快恢复算法时，其工作要点为：当发送方连续收到3个重复的报文段确认时，就把慢开始门限值ssthresh缩小一半，并执行拥塞避免算法-----线性增加拥塞窗口。
UDP
用户数据报协议（UDP）是一种不可靠的、无连接的数据报服务。
源主机在传送数据前不需要和目标主机建立连接。
数据附加了源端口号和目标端口号等UDP报头字段后直接发往主机目的地。
这时，每个数据段的可靠性依靠上层协议来保证。
在传送数据较少且较小的情况下，UDP比TCP更加高效。