《網絡層-IP協(xié)議》課件

網絡層-IP協(xié)議目錄CONTENTS網絡層概述IP協(xié)議概述IP地址IP路由IP數(shù)據(jù)報傳輸IP協(xié)議的安全性01CHAPTER網絡層概述網絡層是通信協(xié)議的第三層，負責處理數(shù)據(jù)包的路由和轉發(fā)。提供數(shù)據(jù)包的傳輸和尋址功能，確保數(shù)據(jù)能夠在不同的網絡之間正確傳輸。網絡層的定義和功能功能定義實現(xiàn)不同網絡之間的互聯(lián)互通網絡層協(xié)議使得不同的網絡能夠相互連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和共享。保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性通過路由選擇和流量控制等機制，網絡層協(xié)議能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。提高網絡性能和資源利用率通過合理的數(shù)據(jù)包路由和流量控制，網絡層協(xié)議能夠提高網絡性能和資源利用率。網絡層協(xié)議的重要性030201靜態(tài)路由協(xié)議如RIP、IGRP等，需要手動配置路由表。動態(tài)路由協(xié)議如OSPF、BGP等，能夠自動學習路由表。內部網關協(xié)議用于一個自治系統(tǒng)內的路由選擇，如RIP、OSPF。外部網關協(xié)議用于不同自治系統(tǒng)之間的路由選擇，如BGP。網絡層協(xié)議的分類02CHAPTERIP協(xié)議概述IP協(xié)議的定義和功能定義IP（InternetProtocol）協(xié)議是TCP/IP協(xié)議族中最為核心的協(xié)議，負責傳輸數(shù)據(jù)包在整個網絡中的路由。功能提供了一種不可靠、無連接的數(shù)據(jù)報傳輸服務，用于在網絡中唯一標識主機，并確保數(shù)據(jù)報在傳輸過程中能夠正確地到達目的地。VS目前廣泛使用的版本，由32位地址組成，地址空間有限，面臨地址耗盡的問題。IPv6解決IPv4地址耗盡問題的新版本，使用128位地址，提供了更大的地址空間和更高的安全性。IPv4IP協(xié)議的版本封裝在發(fā)送數(shù)據(jù)時，將數(shù)據(jù)放入IP數(shù)據(jù)報中，加上IP頭部，形成完整的IP數(shù)據(jù)報，以便在網絡中進行傳輸。解封裝在接收數(shù)據(jù)時，去掉IP頭部，將數(shù)據(jù)從IP數(shù)據(jù)報中提取出來，還原為原始數(shù)據(jù)。IP協(xié)議的封裝與解封裝03CHAPTERIP地址IPv6地址由8個16位字節(jié)組成，通常以冒號分隔的十六進制表示，如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。私有地址專供組織內部使用的IP地址，如192.168.x.x、10.x.x.x等。IPv4地址由4個字節(jié)組成，通常以點分十進制表示，如192.168.1.1。IP地址的分類手動配置IP地址給特定設備或用戶。靜態(tài)分配通過DHCP協(xié)議自動分配IP地址給設備或用戶。動態(tài)分配將多個連續(xù)的IP地址塊合并為一個較小的地址塊，用于簡化網絡管理和路由。IP聚合IP地址的分配與聚合將IP地址轉換為易于理解的文本形式，如域名。IP地址解析將域名轉換為IP地址。反向解析IP地址的解析與反向解析04CHAPTERIP路由路由表的組成掩碼長度輸出接口用于標識目的網絡地址的子網掩碼長度。用于標識數(shù)據(jù)包從哪個網絡接口發(fā)送出去。目的網絡地址下一跳地址路由協(xié)議類型用于標識目標網絡或主機的IP地址。用于標識下一跳路由器或網關的IP地址。用于標識該路由是通過哪種路由協(xié)議學習到的。線性查找算法按照順序逐條匹配路由表中的條目，直到找到匹配的路由或遍歷完整個路由表。二分查找算法將路由表按照目的網絡地址進行排序，然后使用二分查找算法快速定位到目標路由。哈希查找算法將目的網絡地址進行哈希運算，將結果作為索引在路由表中查找對應的路由條目。路由表的查找算法內部網關協(xié)議（IGP）用于在同一個自治系統(tǒng)內部進行路由選擇，如RIP、OSPF等。外部網關協(xié)議（EGP）用于在不同自治系統(tǒng)之間進行路由選擇，如BGP等。路由協(xié)議的分類05CHAPTERIP數(shù)據(jù)報傳輸標識IP協(xié)議的版本，用于不同版本的IP協(xié)議之間進行兼容性處理。版本號標識IP數(shù)據(jù)報頭部長度，以便接收端能夠正確解析數(shù)據(jù)報。頭部長度用于防止數(shù)據(jù)報在網絡中無限循環(huán)，每經過一個路由器，TTL值減1，當TTL值為0時，數(shù)據(jù)報被丟棄。生存時間（TTL）標識上層協(xié)議類型，以便接收端知道如何處理接收到的數(shù)據(jù)。協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的格式IP數(shù)據(jù)報的分段與重組當IP數(shù)據(jù)報長度超過傳輸層最大傳輸單元（MTU）時，需要將其分段傳輸。每個分段頭部包含一個片段偏移量字段，用于標識該分段在原始IP數(shù)據(jù)報中的位置。分段在接收端，IP協(xié)議需要將收到的分段重新組合成完整的IP數(shù)據(jù)報。通過檢查每個分段的片段偏移量和頭部中的標識字段，可以重新組合原始IP數(shù)據(jù)報。重組當目的主機與源主機在同一個網絡中時，IP協(xié)議可以直接將IP數(shù)據(jù)報交付給目的主機。當目的主機與源主機不在同一個網絡中時，IP協(xié)議需要通過路由器進行路由選擇，將IP數(shù)據(jù)報交付給目的主機。直接交付路由交付IP數(shù)據(jù)報的傳輸方式06CHAPTERIP協(xié)議的安全性數(shù)據(jù)篡改由于IP協(xié)議缺乏數(shù)據(jù)完整性的保護機制，數(shù)據(jù)在傳輸過程中可能被篡改或損壞。拒絕服務攻擊通過大量發(fā)送無用數(shù)據(jù)包，攻擊者可以導致目標主機無法正常響應，實現(xiàn)拒絕服務攻擊。假冒攻擊攻擊者可以偽造IP地址，進行網絡欺騙攻擊。未經授權的訪問IP協(xié)議在設計時并未考慮安全問題，因此存在著未經授權訪問網絡資源的風險。IP協(xié)議的安全問題采用IPSec等加密技術，對IP數(shù)據(jù)包進行加密，保護數(shù)據(jù)的安全性。加密技術通過設置IP地址過濾和防火墻規(guī)則，限制未經授權的訪問。訪問控制采用校驗和等機制，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不被篡改或損壞。數(shù)據(jù)完整性保護采用IP源驗證等機制，驗證IP地址的真實性，防止網絡欺騙攻擊。防止假冒攻擊IP協(xié)議的安全措施IPSecIPSec是一種標準的網絡安全協(xié)議，提供了數(shù)據(jù)加