tcpip安全性研究毕业设计论文.doc

目录

摘要 ................................................................................................................................................ I 英文摘要.......................................................................................................................................... II 1绪论 (1)

1.1课题的来由简介 (1)

1.2国内外网络与信息系统安全简介 (1)

2 TCP/IP协议栈简介 (4)

3 TCP/IP协议栈的安全问题 (7)

3.1ICMP攻击 (7)

3.2TCP的“SYN”攻击 (7)

3.3序列号攻击 (7)

3.4截取连接 (8)

4TCP/IP协议栈安全问题对策 (14)

4.1威胁网络安全的主要因素 (14)

4.2TCP/IP协议栈安全具体对策 (14)

4.2.1 认证问题 (14)

4.2.2 保密问题 (16)

4.2.3 截取连接问题 (17)

4.2.4 TCP会话劫持 (17)

4.2.5 “SYN”攻击 (17)

4.2.6 IP地址欺骗 (18)

4.2.7 IP碎片攻击 (18)

4.2.8 序列号攻击 (19)

4.2.9 用户名的问题 (19)

4.2.10 其他协议和工具 (19)

4.3入侵检测 (19)

4.3.1 安全防御体系 (19)

4.3.2 防火墙与入侵检测 (20)

4.3.3 入侵检测系统分类 (21)

4.3.4 实现方法分类 (21)

5 SYN FLOODING仿真实验 (23)

5.1相关技术介绍 (23)

5.1.1 Visual C++ 6.0的特色 (23)

5.1.2 Visual C++的开发环境 (23)

5.2SYN淹没 (25)

5.2.1 SYN Flood的基本原理 (26)

5.2.2 SYN Flooder源码解读 (27)

5.2.3 SYN Flood攻击的监测与防御初探 (32)

5.3实验结果及分析 (33)

5.4实验总结 (36)

结束语 (38)

参考文献 (39)

致谢 (40)

TCP/IP安全性研究

摘要:Internet的日益普及给人们的生活和工作方式带来了巨大的变革，人们在享受网络技术带来的便利的同时，安全问题也提上了议事日程，网络安全也成为计算机领域的研究热点之一。本文在介绍因特网中使用的TCP/IP协议的基础上，对TCP/IP协议的安全性进行了较为全面的讨论，从理论上分析了协议中几种主要的安全隐患，然后在分析有关安全协议的研究成果的基础上，提出了将数据包的数据部分加密传输并对报头部分加以认证的方法等以保障安全的观点。将网络安全理论与实践结合是提高网络安全性的有效途径。本文利用目前常用的协议分析工具对TCP/IP协议子过程进行了深入的分析，并针对TCP/IP协议存在的安全隐患做了大量的实际操作和实验。希望能对未来的信息社会中网络安全环境的形成有所帮助。

关键词：TCP/IP；安全；协议

The TCP/IP Security Research

Computer Science and Technology Cao Hua Teacher: Fu Kaiyao

Abstract:The increasingly popularization of Internet brings great changes to the manners of people's living and working. As people enjoy the convenience brought by network technology, security issues also come into consideration. Network security also becomes one of the research hotspots in the computer domain. This paper mainly focuses on the security of the TCP/IP protocol on the basis of introduction of the TCP/IP protocol. It also analyzes the several main hidden troubles in this protocol. By analyzing the achievements in the research of the related securce protocol，it draws such a view that the data field of a packet should be encrypted and the head field of the packet should be authenticated to ensure security. And it is an effective way to combine the theory of the network security with the practice. This paper studies deeply on the TCP/IP protocol’s sub-process, using the protocol analyzing tools that currently usually used. Many experiments have been done on the hidden troubles in the TCP/IP protocol, and hope to be helpful to form a network security environment in the coming information society.

Keywords:TCP/IP；Security；Protocol

1 绪论

1.1 课题的来由简介

随着计算机的发展，计算机网络技术也成熟起来，使得计算机网络和Internet得到了迅速的发展，它已经不仅仅具有共享信息的作用了。如今，网络，特别是Internet己经成为越来越多的人们工作、学习、生活中不可缺少的一部分。信息的共享和流动在为人们带来方便和高效的同时，也向人们提出了新的问题:如何保护信息?在电子商务时代即将到来的今天，这己经成为了必须解决的问题。任何计算机和网络，只要与Internet连接起来，就随时都有被攻击的危险，在Internet中，没有一台计算机是绝对安全、不受到攻击的。通过网络进行攻击的事件每年都在急剧增长，而且，“扫描”事件的次数还远远大于攻击发生的次数，即使是在学校中——我们的实验环境里，也检测到了多次对实验主机的扫描。随着攻击技术的发展和危险的增加，可以说，没有安全技术作保障，任何网络上的信息都是不可信的，甚至是有害的。如果不予以重视，甚至可能给国家、政府、企业和个人带来不可挽回的损失。

因此，如今安全技术的重要性日益突出，信息战、信息对抗技术已经是各个国家、政府、企业和个人越来越关心的问题，对此的研究也越来越多，并涉及了其各个方面。但由于历史的原因和安全技术本身的复杂性，而且安全技术的发展极其迅速，使得在安全领域还有大量的工作需要做，许多安全方面的协议和标准还在制定和讨论中，不少问题还没有得到解决，有待进一步的研究。

虽然安全问题早己引起了人们的重视，但计算机技术和网络技术的复杂性也给安全研究和实现带来了很大的困难。安全问题涉及到了计算机及其网络中的方方面面，甚至还包括人的管理因素，因此，信息对抗技术的研究，网络安全系统的解决是一个庞大而细致的工作。

本课题的研究是对信息战和信息对抗技术研究的一个组成部分，其目的是对现在广泛流行的TCP/IP网络中最常用的几个协议的安全性问题进行研究，并在此基础上提出了一些解决方法以及相关的攻击检测方法和技术。在明确和强调协议在信息对抗技术和安全技术的重要性基础上，通过攻击模型和入侵检测模型的建模，使之对TCP/IP的安全问题有更现实的意义。

目前使用最广泛的网络是TCP/IP网络，下层主要是以太网，因此本课题的研究主要是针对建立在共享以太网上的TCP/IP网络，分别讨论TCP, IP, TELNET,PTP, SMTP和HTTP等最常用的协议的安全问题。

1.2 国内外网络与信息系统安全简介

八十年代末、九十年代初以来，随着以微电了技术、计算机技术和通信技术为核心的信息技术的飞速发展，以高速计算机通信网为纽带的社会信息化进程加快了步伐。人们意识到，信息技术，特别是信息网络是一个国家综合国力强弱的重要标志，而未来社会，国与国的较量就是综合国力的较量，甚至战争也是以夺取信息优势为主要手段的所谓信息战。信息已经

成为一个国家的主要战略资源。

国外很早就认识到了计算机网络安全和信息安全的重要性，并开始了对信息战和信息对抗技术的研究。西方发达国家相继提出并加速实施了一系列发展信息技术和信息网络的国家级乃至全球信息基础设施计划，旨在抢占未来信息技术的制高

点，使他们在二十一世纪信息时代复杂的政治斗争、军事斗争、经济竞争、科技竞争中处于有利地位。

然而，网络化、信息化的程度越高，网络和信息系统的安全就越复杂，人们对此也就越关心和焦虑。美国国家安全局局长约翰，麦康奈尔在一次情报官员会上说:“我们比地球上任何一个国家更易遭到攻击，易受攻击的目标是美国的银行、整个金融界、股票市场、联邦贮备委员会、空中交通控制系统以及所有诸如此类的目标。”美国在名为“国防科学委员会夏季特别研究小组战场信息体系结构报告”出台后，人们更深刻地感受到了信息安全迫在眉睫，该报告认为，毁坏信息系统提供了破坏国家利益的“一种代价不大的外科手术式手段”，“是通过攻击计算机网络来设法收集情报的自然扩充，而这只是从开发一个系统向毁坏或甚至使其失去运转能力”迈出的一小步。事实上，虽然人们对安全问题越来越重视，但正是由于其复杂性使得安个问题一时不可能得到解决。安全漏洞不断被发现，对政府、企业、公共网站、个人的计算机的攻击事件连续不断，这也促进了安全方面的研究和实施。

以美国为首的西方发达国家早已开始了信息安全的标准化制定工作，90年代初期，美国总统克林顿一上台就提出信息高速公路施政纲领，美国政府发布国家信息基础设施(U11)行政计划，不久又提出全球信息基础设施(GII)，美国的主张获得大多数国家的响应。Internet 在信息化浪潮的推动下成为了公认的未来信息高速公路的雏形，它不仅用于教学、科研，也开始用于商务。但是，Internet采用的是TCP/IP体系，而不是开放系统互连的七层模型，它没有一个完整的安全体系和相应的安全标准，从开放系统互连概念导出的一系列安全体系结构、安全框架和安全机制不完全适应Internet的环境，且不能满足实际需要。若按国际标准化组织的程序来制定Internet的标准，又解决不了当前的急用，在此情况下，Internet上出现了标为“请求注释”(RFC)的文稿，内容广泛，经过网上讨论修改，被大家接受的就成了事实上的标准。“请求注释”中有不少是与安全有关的，涉及到了TCP/IP体系中的许多安全问题及其解决建议和标准。

此外，国外有很多公司从事安全方面的研究和开发，并对外提供安全咨询和帮助，各大计算机公司也经常把发现的安全漏洞及相应的补丁(patch)向外公布。

国内的计算机网络发展较晚，但近来计算机网络攻击的事件已有所发生，国内也意识到了网络和信息系统安全的重要性。

我国国家技术监督局十分重视信息安全的标准化工作，于1984年7月组建了数据加密分技术委员会，并根据现实情况，于1997年8月改组成信息技术安全保密分技术委员会，负责制定信息安全的国家标准。此外，“计算机网络安全产品评估中心”也己经成立。但总的来

说，我国现阶段计算机网络和信息系统安全研究还缺少专门性和系统性。人们对安全的意识还很薄弱，不仅大量的系统存在严重的安全隐患，在使用中也有许多安全问题(如配置不当、操作不当等)。

目前，我国在网络和信息系统安全方面与国外技术先进国家有不少差距，技术研究上如此安全产品也是这样。我国自主开发产品少，硬软件技术受制于人，这使我们的网络管理呈现出一种十分“虚弱”的健康状态。主要表现在:计算机网络的发展水平，安全技术和管理手段不配套；计算机从产品到技术严重依赖外国。我们虽然在操作系统的研制、国产数据库的开发上作过一些有益的工作，但是“杯水车薪”，难以形成体系。因此，在网络安全产品方面，中国同国外的差距至少有5-IO年，这一方面源于我国总体上应用技术开发落后:另一方面我国的网络在工商业中应用的范围和水平都还比较低，因而善良地希望黑客不光顾也是难以办到的。中国的古训早有:“害人之心不可有，防人之心不可无”。这也使得我国对此的重视和投入很有必要。

2 TCP/IP协议栈简介

TCP/IP是今天Internet的基础和核心，由于TCP(传输控制协议)和IP(网间网协议)的出现是在七十年代，标准制定完成于八十年代初期，那时的网络规模很小，用户之间相互信任，使用它们的目的就是为了将多个计算机连接起来以便信息共享，对安全问题没有足够的重视，因此使得这些标准缺少安全性措施。当网络得到广泛普及，Intenet遍布世界各地时，TCP/IP网络的安全问题就日益突出了，甚至成为了传统TCP/IP网络发展的障碍。虽然IPv6可以解决现在传统TCP/IP中的一些安全问题，但TCP/IP及其上的应用协议和各类应用的大量存在和使用使得传统的TCP/IP网络仍有相当长的生存期，因此对TCP/IP及其上层应用协议的安全性研究和总结是很有必要的。

由于TCP/IP协议栈成员较多，不可能一一研究，因此我们主要研究了几个典型的协议。其日的是通过对这些协议的安全问题的研究，引起对TCP/IP协议的安个问题的重视，以加强这方面的安全工作，增强信息的安全性。

从OSI的角度看，TCP/IP协议的层次结构并没有十分明确的划分，但大多数可分为四个层次：应用层、传输层、网间网层、网络接口层。该协议集包括许多协议，但一个系统具体使用何种协议取决于网络用户的需求和网络设计人员的要求。

TCP/IP协议由四个层次组成，如图2-1。

图2-1 TCP/IP协议分层结构

TCP/IP协议栈是多个协议的统称，包括从介于网络接口层与IP层之间的ARP/RARP到应用层的FTP, SMTP等等。整个协议栈中传输控制协议和网间网协议承上启下，是这些协议中最重要的两个协议。为了讨论方便，这一部分的TCP/IP协议栈主要是指传输层和网络层的协议，应用层的几个重要协议下一个部分讨论。

首先简单的介绍一下要讨论的几个协议[1]。

⏹IP(Internet Protocol)是网间网协议，它处于网络层，向上层提供的是不可靠的无连

接服务，主要功能是无连接数据报传送、数据报寻径和差错处理。也就是说，网间网协议的作用是尽量把IP包(数据报)通过适当的路径送到目的地，它不保证所有的包都能到达目的地，这由上层协议来处理。

⏹ICMP (Internet Control Message Protocol)是网间网控制报文协议。它是用于处理网

络层差错和控制报文传输的专用协议。ICMP报文封装在IP数据报的数据部分中进行传输。

TCP (Transport Control Protocol)，传输控制协议，是网间网协议上层的一个协议，它向上层提供可靠的面向连接的服务，即，它在传送信息的双方之间建立一个连接，所有的信息包通过这个连接由发送方到达接收方，传输控制协议保证所有的信息包都被接受方收到。

不妨假设一台TCP/IP网络上的主机有以下协议，其结构如图2-2所示通过它们可以说明系统内各种协议之间的关系。

由图2-2可见，在TCP/IP中，TCP、UDP、IP是协议集的核心，应用层协议FTP、TENET、SMIP等基本上是依赖于TCP的，而NFS, DNS等则基本上是依赖于UDP的，而有些应用型程序如EGP（外部网关协议)，它不使用传输层服务，而直接使用IP服务。IP则是整个协议集的纽带。

从总体上看，TCP/IP传输行为开始于应用层协议。在TCP的应用层中，要传输的信息称为“数据流（stream）”，由应用层传输到传输层。而在UDP的应用层中要传输的信息称为“报文(message)”，由应用层传输到传输层。在传输层，TCP/IP将它的用户数据按目的可接受的最大长度分成“段(segment)”传输到IP层，而UDP是基于分组交换的数据模式，它的数据结构以“分组(packet)”传送到IP层。无论是“段”还是“分组”，在网间层都被组织成IP“数据报(datagram)”交给网络链路层，网络链路层则将数据封装成“帧(frame)”，通过具体网络传送出去。

尽管如此，TCP/IP模型和协议也有一些缺点:

①该模型没有明确地区分服务、接口和协议的概念。好的软件工程实践要求区分规范和实现。因此，对于使用新技术来设计新网络，TCP/IP模型不是一个太好的模板。

② TCP/IP模型完全不是通用的，并且不适合描述除TCP/IP模型之外的任何协议栈。

③主机网络层在分层协议中根本不是通常意义下的层。它是一个接口，处于网络层和数据链路层之间。接口和层间的区别是很关键的，不能粗心大意.

④ TCP/IP模型不区分物理层和数据链路层。这两层完全不同。物理层必须处理媒质的传输特点。而数据链路层的工作是区分帧头和帧尾，并且以通信需要的可靠性把帧从一端传

到另一端。好的模型应该把它们作为分离的层。

⑤虽然TCP和IP协议被仔细地设计，并且很好地实现了，但是随着连入Internet的网络与主机数量的高速增长，IP 地址空间将面临耗尽的危险。

3 TCP/IP协议栈的安全问题

正是由于TCP/IP协议栈存在很多的不安因素，从而造成应用此协议的主机容易被网络黑客攻击，以下我们通过列举不同的网络攻击来阐述TCP/IP协议栈中的安全问题。

3.1 ICMP攻击

ICMP用于网络层的错误处理和交换控制信息，它本身是没有身份认证的，利用这一点可以进行拒绝服务攻击或使路径选择改变[2]。ICMP的“超时”消息表明的是IP包头中的“生存期(TTL)”已经为零，这通常是由于目的主机距离太远或寻径中出现循环路径导致的。“目的不可到达”消息则表明由于某种原因数据包不能到达目的主机。这两种消息都可以使主机立即关闭连接。由于ICMP没有身份认证，使得攻击者有可能伪造这两类消息发送给被攻击主机，使通信终止。

“重定向”消息可以用来截取数据包。ICMP的“重定向”消息通常是在主机A要将数据包通过错误的网关发送到目的地时用到，这时网关会发送“重定向”消息给主机A。如果攻击者伪造一个“重定向”消息发送给主机A，就能使被攻击的主机A发送到特定目的主机B的数据包路经攻击者的主机，使攻击者可以窃听到主机A发送给主机B的信息。要注意的是，进行这种攻击时，实施攻击的主机和被攻击主机必须在同一局域网上。

“回显”消息是ICMP用于判断主机是否连接在网络上，为此，可以向目标主机发送“回显”请求包，如果目标主机接受到了这个包，它会发送ICMP“回显”响应包。命令“ping”就是“回显”消息包的一个应用。如果路由器等网络设各不对发送到广播地址的ICMP包进行过滤，攻击者可以伪造源地址为受害主机A的ICMP “回显”广播包，目的网络中的主机就会发送大量的响应包到主机A，导致主机A所在的网络阻塞，甚至网络不可用。

3.2 TCP的“SYN”攻击

TCP连接的建立是通过“三次握手”完成的，“SYN”攻击是利用了“三次握手”机制本身实现的。假定连接由主机A发起，主机B(服务器端)允许接收到来自主机A的连接请求后(带“SYN”标志的包)，会发送一个响应(同样带“SYN”标志)，并等待主机A的确认。这时，主机B上的这个连接位于侦听队列中，直至收到主机A的确认。这个等待通常至少是75秒，这样使即使是有很大网络延迟的连接建立也可以完成。问题是侦听队列的长度是有限的，在有大量不能完成的连接请求时，这个队列会溢出，这时将不能接收和处理后续的连接请求。因此，攻击者可以在很短的时间内发送大量的连接请求，但不响应目的主机发送回来的连接确认包，导致目的主机的“侦听队列”溢出，不能处理其他的网络服务。

此攻击方法在后面章节我们将用实验进行仿真，具体分析其攻击步骤及原理。

3.3 序列号攻击

TCP提供的是可靠服务，它采用序列号来确认收到的数据。连接双方的初始序列号是在

连接建立过程中产生的，也就是说，是在“三次握手”过程中产生的。如果能知道或猜出服务器的初始序列号，则无需窃听技术和条件就可以对服务器进行攻击了。

这里有一个问题，假定主机X伪装成主机B，它要与主机A建立连接，当主机A接收到伪装的数据包后，它要发送一个带“SYN”和“ACK”标志的包到被伪装的主机B，而主机B会因为自己不是连接的发起者，它会拒绝这个包:发送一个带“RST”标志的包到主机A，由于“RST”标志表明重置连接，这样主机A就会放弃这个连接，使攻击失败。因此，要成功地实现此类攻击，主机X可以采用TCP的“SYN”攻击来使主机B不能响应网络上传来的数据包，也就收不到主机A发送的带“SYN”和“ACK”标志的连接确认包，使攻击不会终止。当然，如果主机B 正处于关机或是离线状态，则攻击就更容易了。

不难发现，这种攻击是利用了TCP的初始化序列号生成机制方面的问题而实施的。如果攻击者不能得到序列号的信息，攻击将不能成功。

3.4 截取连接

截取连接是IP地址欺骗的一个变种，也是IP地址欺骗的一个应用。它指的是攻击主机（主机X）在主机A和主机B之间的连接建立过程中或连接建立后的通信过程中将自己插入到连接中，以伪装成任意一方进行通信。这是非常危险的，因为使用截取连接攻击可以绕过一般的口令、Kerberos和一次性口令等身份认证，只要通信不是经过加密的和签名的，就可以在通信过程中获得连接的控制权[3]。

由于截取连接是极其危险的，也是攻击者常常使用的攻击手段，因此有必要对这一攻击方法作比较深入的研究。为此，我们定义:

SVR_SEQ:服务器端将要发送或正在发送的的首个字节的序列号。

SVR_ACK:服务器端要接收的下一字节的序列号。

SVR_WIND:服务器端的接收窗口。

SVR_DATA_LEN:服务器端发送的数据包中的数据的长度。

CLT_SEQ:客户端将要发送或正在发送的首个字节的序列号。

CLT_ACK:客户端要接收的下一字节的序列号。

CLT_WIND:客户端的接收窗口。

CLT_DATA_LEN:客户端发送的数据包中的数据的长度。

SEG_SEQ:正在传输的某个数据包中的数据的序列号。

SEG_ACK:正在传输的某个数据包中的确认序列号。

SEG_FLAG:正在传输的某个数据包的标志位信息。

SEG_DATA_LEN:正在传输的某个数据包中的数据的长度。

它们在正常情况下满足:

CLT_ACK<=SVR_SEQ<=CLT_ACK+CLT_WIND (滑动窗口内)

SVR_ACK<=CLT_SEQ<=SVR_ACK+SVR_WIND (滑动窗口内)

典型的没有重传的连接中，从客户端到服务器端的包满足：

SEG_SEQ=SVR_ACK

SEG_ACK=CLT_ACK

连接建立前客户端处于关闭(CLOSE)状态，服务器端处于侦听(LISTEN)状态，“三次握手”这时可以表示如图3-1,其中CLT_SEQ0为客户端初始序列号，SVR_SEQ0是服务器端的初始序列号。

图3-1 TCP连接:三次握手

在连接双方进入“连接建立”状态时，满足：

CLT_SEQ=CLT_SEQ0+1

CLT_ACK=SVR_SEQ0+1

SVR_SEQ=SVR_SEQ0+1

SVR_ACK=CLT_SEQ0+1

关闭连接是利用“FIN”标志或“RST”标志完成的。当接收到带“RST”标志的数据包时，主机进入关闭状态并释放这个连接所占有的资源，这个带“RST”标志的包无需确认，所有被释放的连接的后续包将被丢弃。当接收到带“FIN”标志的数据包时，主机进入等待关闭(CLOSE-WAIT)状态，进入关闭连接的一系列包交换并最终关闭连接。

在“连接”状态下，当一个数据包中的序列号处于接收方的滑动窗口范围之内时，它将被接受，如服务器端收到的包满足:

SEG_SEQ=CLT_SEQ ∈ [SVR_ACK，SVR_ACK+SVR_WIND]

客户端收到的包满足:

SEG_SEQ=SVR_SEQ ∈ [CLT_ACK，CLT_ACK+CLT_WIND]

否则这个包将被丢弃。

为了能更清楚攻击的过程，有必要先了解“被破坏的同步状态”，它指的是在连接双方处于连接建立(ESTABLISHED)状态，并且没有数据在交换时，有:

SVR_SEQ!=CLT_ACK

CLT_SEQ!=SVR_ACK

这时如果有数据交换，例如客户端发送数据包到服务器端，可能发生两种情况:

① SVR_ACK

这个包被服务器端接受，数据被保留，等待序列号更小且在接收窗口内的数据的到来。

② CLT_SEQSVR_ACK+SVR_WIND

包将被丢弃。

截取连接攻击的关键就是使连接双方进入“被破坏的同步状态”，使双方的数据交换不能正常进行，然后再伪造双方可接受的数据包使连接的会话继续进行，从而达到控制连接的目的。攻击分两步进行。

1)第一步，破坏TCP连接的同步，使连接进入“被破坏的同步状态”。这又分为连接建立中的攻击和连接建立后的攻击。

·连接建立过程中的破坏同步

这指在“三次握手”过程中破坏连接的同步，过程如下:

①攻击者X侦听服务器端发送的“SYN”/“ACK”包(PKG)。

②侦听到服务器端发送的“SYN”/“ACK”包后，攻击者立即向服务器端发送一个带“RST”标志的包，再立即发送到服务器端的用于连接建立的包，这个伪造的用于连接建立的数据包的五元组信息(<源IP地址:源端口;目的IP地址:目的端口;协议(TCP)>)与侦听到的包PKG中的五元组信息相同，只是客户端的初始序列号(定义这个伪造的序列号为:ATK_SEQ)与PKG中的确认序列号SVR_ACK(=CLT_SEQ+1)完全不同。

③客户端接收到服务器端发送的“SYN”/“ACK”包PKG后，进入连接建立状态。服务器端在接收到攻击者X发送的“RST”包后会关闭客户端发起的连接。由于又立即收到攻击者X的连接建立请求，它会在同样的端口打开一个新的连接，并使用新的初始化序列号SVR_SEQ0向客户端发送连接响应包(带“SYN”和“ACK”标志)。

④攻击者在侦听到服务器端的这个“SYN”/“ACK”包后，伪造发送客户端对此包的确认包。服务器端因此进入连接建立状态。

至此连接的双方已进入连接建立状态，但是被破坏了同步的连接建立状态。简化表示的全过程如图3-2。

·连接建立后，通信中的破坏同步

连接建立后的破坏同步可以使攻击者不受服务器端的一般性的身份认证制约，因为攻击者可以在身份认证结束之后破坏TCP连接的同步状态，获取连接控制权。以攻击者伪装成客户端为例，步骤如下:

①攻击者X侦听服务器端发送的任意数据包。

②攻击者侦听到服务器端到客户端的数据包PKG，取出包中的SVR_SEQ n和SVR_ACK n，并计算出PKG中数据段的长度SVR_DATA_LEN n。

图3-2 连接建立过程中的破坏同步

③攻击者伪造客户端到服务器端的数据包PKG n+1，,满足:

SEG_SEQ n+1=SVR_ACK

SEG_ACK n+1=SVR_SEQ n+SVR_BATA_LEN n

SEG_DATA_LEN n+1>0

服务器端在接收到数据包PKG n+1,后会进入被破坏的同步状态。因为这时有:

CLT_SEQ!=SVR_ACK

主要过程如图3-3。

图3-3 通信中的破坏同步

2)第二步，控制连接。

这需要伪造通信数据包来完成。假定TCP会话己进入如上的被破坏的同步状态，这时客户端发送一个数据包满足:

SEG_SEQ=CLT_SEQ

SEQ_ACK=CLT_ACK

因为这时连接双方处于被破坏的同步状态，有:

CLT_SEQ

因此这个包将被丢弃，攻击者可以将此数据包中的SEG_SEQ, SEG_ACK,数据部分的内容和校验和修改后发出:

SEG_SEQ=SVR_ACK

SEG_ACK=SVR_SEQ

这样的数据包就能被服务器端接收并处理。由于攻击者可以侦听和伪造IP数据包，因此它可以加入或删除通信双方交换的数据。根据应用层协议的不同，可以进行不同类型的攻击，造成不同程度的危害。

以下我们讨论几个常见的应用层协议的安全性。这几种应用层的协议都不同程度地存在安全问题，虽然其中某些问题己有标准予以讨论，但在实现和配置中仍存在大量这些安全问题。这些协议的安全问题既有共性，也有特殊性。

用户名和口令是广泛使用的身份认证机制，telnet、ftp等协议都是采用的这种认证方式。不幸的是，telnet和ftp的用户名和口令都是明文传输的，在没有附加的安全认证机制情况下，这是非常危险的。而smtp, http等更是在通常情况下没有身份认证。

这几个协议不仅仅是身份认证存在隐患，还有安全保密的问题:它们的通信内容是明文传输的。这对于不同的协议有不同的危害。窃听者可以通过窃听到的包的数据内容来获得应用层协议的通信内容。

由此可见，没有加密措施作保障，通信的内容和用户的个人隐私得不到保护。应用层的保密问题与TCP/IP的保密问题密切相关，如果在IP层采用了较好的、可用的保密措施，则通信的应用层协议内容将不再是明文传输，应用层协议的安全保密压力自然减少很多。反之，由于TCP/IP层没有安全保密措施，因此这些应用层协议有必要使用好的安全机制来保证数据的保密性。

截取连接攻击能够成功的关键是TCP和IP协议本身具备了进行截取连接攻击的条件，以及应用层的协议是内容是不加密的。但对于不同的应用层协议，采用这种攻击有不同的效果，危害也不同。因为攻击者所能做的就不仅仅是像窃听这样的被动攻击了，而是可以取得连接的控制权，发送自己想发送的内容，进行主动攻击了。

虽然TCP/IP中定义了校验和，TCP还利用序列号机制来保证数据的完整性,但这些信息在TCP/IP没有足够的安全措施时是很容易被攻击者改变的，而应用层的这些协议本身却没有足够的完整性验证措施。

因此，攻击者完全可以修改数据包中的数据部分的内容而不为上层协议所知。以telnet 为例，攻击者可以修改服务器返回的信息，但并不改变TCP中数据段的长度，客户端却仍然将这些信息正常处理，觉察不到已被攻击。如果有信息摘要、数字签名等安全措施作保障，就可以保证数据在传输过程中的完整性，当数据被改变(偶然或恶意)时，接收方能觉察到，以进行正确的处理(如重传)。

在此强调一下FTP协议的安全性，因为ftp有代理功能，其本身是意在支持两个ftp服务器之间的文件传输:由ftp的客户端主机A发送ftp的“PORT”命令到服务器端主机B，指定另一个ftp服务器的地址和端口(假定为主机C)，使得在主机B和主机C之间可以传送文件。这里，主机B就充当了代理。

不幸的是，利用代理功能，攻击者就可以进行间接攻击，从而隐蔽攻击者的真实身份和信息，并且可以对付基于网络地址的访问限制。实施这种攻击时，攻击者先建立到代理服务器的助连接，利用“PORT”命令指定被攻击主机的地址和欲攻击的端口，之后再传送指定文件到被攻击主机的被攻击端口，而文件的内容就是对响应端口的服务的攻击命令。例如对smtp的攻击，攻击者在主机X发起攻击，先在本地创建一个包含smtp命令的文件，文件的内容可以是传送一封恶意邮件，之后建立到代理服务器主机B的ftp连接，将这个文件传输到主机B上，再用“PORT”命令指定被攻击的主机C及其端口25，传送这个文件到主机C就实现了对主机C的隐藏身份的smtp访问和攻击。

4 TCP/IP协议栈安全问题对策

上面讨论的安全问题，不仅仅是协议标准制定的问题，实际上还关系到协议实现和实际应用中的可行性、配置等问题。而在信息对抗中涉及到的都是实实在在的应用中的问题，因此有必要针对应用中存在的这些问题采取适当的对策

要解决这些安全问题，既可以针对性地加强使用管理，合理配置，也可以利用其他的工具和协议来加强安全性，采用入侵检测技术也能很大程度上避免更大的损失。但这些都没有从根本上改变TCP/IP协议栈的模式，解决其安全问题。对目前广泛使用的TCP和IP来说，很多安全问题是无法彻底解决的，IPv6是新制定的网络层的网间网协议，与IPv4相比很大程度上解决了许多安全问题，但要广泛使用仍需一段时间。

4.1 威胁网络安全的主要因素

网络处于不安全的状况，Internet更加不安全，威胁网络安全的因素大致可以分为以下几类[4]:

1．因特网协议簇本身具有的先天不足，是网络不安全最基本的根源。

2．系统漏洞广泛传播，据统计，大概平均每千行代码就有一个缺陷。

3．黑客的攻击活动，黑客攻击活动越来越频繁，从昔日的小规模向有组织的方向发展。

4．攻击的工具随手可得。

5．病毒的泛滥也是网络不安全的很重要因素。

6．基础信息产业严重依靠国外。

4.2 TCP/IP协议栈安全具体对策

以下先讨论协议栈中的共同的安全问题的对策，再讨论特殊的问题的对策。

4.2.1 认证问题

①TCP/IP

TCP和IP本身没有什么认证机制，TCP连接双方对IP数据报的认可来自五元组:<原IP地址；源端口；目的IP地址；目的端口；协议(TCP)>，接收方取出IP数据报中的五元组信息，与本地五元组信息比较，匹配正确则表明此数据报来自匹配连接的另一方，再根据序列号信息判定包中的数据是否可用。这就使得恶意者可以伪造具有合法信息的数据报，进行防护地址欺骗，实施攻击。要解决这个问题，就必须在网络层协议IP中引入认证机制，例如实现IPsec(IP Security)。IPSec (Internet 协议安全)是一个工业标准网络安全协议，为IP 网络通信提供透明的安全服务，保护TCP/IP 通信免遭窃听和篡改，可以有效抵御网络攻击，同时保持易用性。IPSec有两个基本目标：1）保护IP数据包安全；2）为抵御网络攻击提供防护措施。IPSec结合密码保护服务、安全协议组和动态密钥管理三者来实现上述两个目标。IPSec 基于一种端对端的安全模式。这种模式有一个基本前提假设，就是假定数据通信的传输媒介

是不安全的，因此通信数据必须经过加密，而掌握加解密方法的只有数据流的发送端和接收端，两者各自负责相应的数据加解密处理，而网络中其他只负责转发数据的路由器或主机无须支持IPSec[5]。该特性有助于用户在下列方案中成功地配置IPSec：

·局域网：C/S模式，对等模式

·广域网：路由器对路由器模式，网关对网关模式

·远程访问：拨号客户机，专网对Internet的访问

设计IPsec的目的是为IPv4和IPv6提供互操作的高质量的、基于加密的安全性，包括访问控制，数据源身份认证，保密性等等，IPsec中有两个协议:

AH (Authentication Header)和ESP (Encapsulating Security Payload)。其中AH可以用于提供数据发送源的认证，而ESP则可以保护除数据报头以外的数据的安全。

② TELNET和FTP

TELNET和FTP的认证方法类似，都是口令认证，并且用户名和口令的传送是明文方式。加强认证的可用方法和协议很多，如:OTP (One-Tune-Password), TLS, PGP, Kerberos等等。以使用TLS为例，服务器端(S)应有服务器证书C(S),客户端(C)应有客户端证书C(C)，这两个证书不能同时都没有。服务器证书中有身份标识ID(S),服务器的公钥及公钥算法Ver S、CA(签证机关)的签名Sig CA (ID(S),Ver S)等信息，即:

C(S)=(ID(S),Ver S,Sig CA(ID(S),Ver s))

C(C)=(ID(C),Ver c,Sig CA(ID(C),Ver C))

其中CA是公正权威的第三方签证机关。如果需要对对方身份进行认证，则可要求对方传送证书，接收方可对证书进行验证，如服务器端对客户端的验证应是，在接收到客户端的证书C(C)后，利用CA的公开验证算法Ver CA计算:

Ver CA(Sig CA(ID(C), Ver C))=ID(C), Ver C

与C(C)中的ID(C), Ver C相符，表明对方身份与证书相符(证书合法)，这时就可用证书中的公钥进行会话密钥的协商和确定了。之后可以利用会话密钥加密的通信来进行普通的用户名(实际上用户名己经通过证书的合法性获得了)和口令的认证了。这使得即使是盗用了合法用户的证书，没有正确的口令也不能登录进入系统。攻击者这样就无法伪造信息进行身份欺骗，也不能窃听到通信的实际内容，使攻击不能成功。

此外，也可以使用SSH等工具替代TELNET和FTP。SSH是一个程序，用来登录到网络上的另一台主机上，在远端主机上运行命令，以及在两个主机之间传送文件。它提供了认证和安全通信的功能，其目的是用来替代login、rsh和rcp。 SSH可对付下列攻击:IP地址欺骗、lP 源路由、DNS欺骗、明文口令和中间人攻击等等。

③ SMTP

SMTP的应用场合与telnet和ftp有很大的不同，它主要的用途是邮件的传送。许多SMTP 服务器是纯服务型的，这时它必须支持原有的无身份认证的模式，这是为了不破坏现有的邮

件传送体系，保证公共邮件的可传送性。但在某些特定场合，需要邮件服务器确认SMTP客户端的身份，这时就必须有身份认证机制。理想情况下，所有邮件服务器都应能够支持身份认证，以保证邮件来自服务器认可的客户端。

在ESMTP (SMTP Service Extension)中，定义了“AUTH”命令用于身份认证，客户端用此命令向服务器指出认证的机制，在服务器认可(表明支持此命令)后进行认证协议交换，然后可选地协商出后续操作的安全层。

采用TLS、PGP等同样可实现SMTP中的身份认证。

④ HTTP

HTTP使用虽然极其普遍，但其安全问题并未得到足够的重视，由于WWW本身的开放性特点，使得HTTP的身份认证问题更易忽略。但这一情况正在逐渐改变，越来越多的情况需要身份认证和加密，比如WWW形式浏览免费邮箱中的私人信件，公司、团体的小范围服务开放等等，都需要引入身份认证和加密。

利用SSL (Secure Socket Layer)实现的SHTTP (Secure HTTP )满足了这种需要，SHTTP 是对HTTP的扩展，身份的认证是通过SSL协议来实现的，SSL是TLS的前身，TLSv1.O可以说是对SSL作很小改动后的Internet标准。以使用SHTTP访问Internet上的免费邮箱为例，服务器上有服务器的证书C(S)，对任意一个浏览者而言，私人证书可有可无，这取决于服务器是否需要验证浏览者的身份。在连接建立后，服务器将C(S)传送给浏览者，使浏览者可以对服务器的身份进行验证，并且可以利用C(S)中的公钥实现会话密钥的安全协商。此后就用会话密钥加密通信的内容。由此可见，利用SSL协议，通过证书实现了WEB服务器及浏览者的身份认证(单向或双向)。

4.2.2 保密问题

通信中的保密问题是保证信息安全的不可缺少的环节，即使有好的身份认证，如果没有加密会话，通信信息仍然会被窃取。不仅如此，类似截取连接攻击的攻击手段将仍然有效，使身份认证的最终效果达不到。因此进行加密通信是很有必要的，特别是对重要的、敏感的信息，更是有必要加密通信[6]。

IPsec中的ESP协议就提供了IP数据报负载的安全性，使窃听者不知道数据报中负载的内容，攻击也就无从下手。

应用层协议的加密通信也是保护信息安全的必要手段，是防止信息被窃，抵御截取连接攻击的有效防御手段。但通信加密应与身份认证相结合，在身份认证后立即进行安全的加密通信。由于通信中的加密要尽量提高效率，因此会话过程通常是采用对称加密算法，即加解密的密钥相同。这样，会话密钥的安全性直接影响到通信的安全性。以TLS为例，它可用于TELNET, FTP, SMTP, HTTP，会话密钥是在认证过程中协商确定的，利用公钥加密体制保证会话密钥的确定和传输过程是安全的，只有首先保证会话密钥的安全性，才能有效地保证会话的安全性。这样，即使是可以窃听到通信的数据包，窃听者仍然无法得知通信的内容。对截取连接来说，即使是使连接双方进入了被破坏的同步状态，也无法伪造加密后的攻击命令，

使截取连接攻击不能进行。

4.2.3 截取连接问题

截取连接攻击是利用了TCP/IP及其上的应用层协议的多个特点进行的，包括以判断IP 源地址作为身份认证的手段、序列号机制、应用层协议内容的明文传输等等。针对截取连接攻击的特点，可以采取以下措施防止此类攻击:

① 加强IP层次的身份认证

利用IPsec中的AH协议即可实现IP层次的身份认证，使IP地址欺骗不再可行。

②采用IP包级加密

利用ESP协议可以使IP数据报中上层协议的内容得到保护，窃听者得不到IP数据报中封装的上层协议信息，也就不可能计算正确的序列号，不可能伪造相应的IP数据报，无法破坏连接的同步状态。如果能实现端到端的IP包级加密，上层协议的内容自然在传送过程中是安全的了。

③应用层协议加密

在应用层协议使用会话密钥进行加密通信后，窃听者无法得知通信的内容也无法伪造命令的正确的加密后的密文，因此无法进行截取连接攻击。

4.2.4 TCP会话劫持

TCP会话劫持主要是针对基于TCP连接的协议(如Telnet,rlogin,FTP等)发起的攻击，在这种情况下,攻击者与被假冒主机和目标主机之一在同一个子网中,攻击者通过一个嗅探程序可以看到被假冒主机和目标主机之间通信的数据包[7]。

这种攻击方式可行的主要原因来自于TCP/IP协议本身的脆弱点,TCP协议并不对数据报进行加密和认证。确认数据包的主要根据就是判断序列号是否正确。目前有多种软件可以进行TCP会话劫持。

TCP会话劫持是很难防范的，攻击者与被假冒主机和目标主机之一在同一个子网中,它可以看到被假冒主机和目标主机之间通信的数据包,从而得到正确的序列号。

要防范这种攻击,最主要的方法是在传输层对数据进行加密。此外,把网络从共享媒体的网络(如10BASE-T)向交换式网络迁移,使攻击者看不到其它网络数据流,这也可以减少会话遭到劫持的可能性。在主要的网段中安装入侵检测系统(IDS)也可以及时发现并防范这种攻击。

4.2.5“SYN”攻击

“SYN”攻击通常是作为拒绝服务攻击使特定主机不可用，这一般是更复杂攻击的前奏曲。不幸的是，这种攻击要从根本上避免是非常困难的。

TCP作为面向连接的协议，它必须允许接受不同响应时间的连接，因为距离和网络性能等原因对数据传送的时间是有影响的，因此数据包的传送时间也各有不同，故服务器端必须

tcpip协议论文

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网络上反复复制的过程，其网络传输路径不确定，很容易遭到黑客的窃取、篡改、冒用甚至恶意破坏，给收发双方带来麻烦。进行信息加密。 pgp是目前最流行的一种加密软件，它是一个基于Rsa 及aes等加密算法的加密软件系列它包含资料公钥slifeeffectandpromptedthefurtherdevelopmentofthecom puternetwork.inrecentyearswiththerapiddevelopmentof internet,peopledemandconnectedtotheinternetismorean dmorestrong.tobetterunderstandthecomputernetworkand related technology.thispapermainlydiscussestheoriginanddeve lopmentofthenetwork,aswellasthenetworksystemstructu re,especiallythekeyoftcp/ipprotocolsystemstructure。alsointroducesnetworkprotocoltcp/iptechnologyinthef ieldofbasicanddevelopmentprocessandthedirection，especiallyinrecentyears,andthetrendofthedevelopment ofthelatestachievements.inadditionitalsoaddsown understandingandlearningexperience. keywords:tcp/ipprotocol;origin;relatedtechnology 1绪论

TCPIP架构、设计及应用(Linux版)

第1章 引言 利用Linux实现网络互联是开发人员最常使用的一种选择。Linux不仅在服务器市场占有一定的地位，而且在小型嵌入式网络操作系统市场中，Linux也是最常用的一种选择。所有这些都需要人们对TCP/IP代码有很好的理解。有些产品需要实现防火墙；有些产品需要实现IPSec；有些产品需要修改TCP连接代码，以实现集群运算环境中的负载均衡；有些产品则需要提高SMP机器的可扩展性。这些产品中大部分都是嵌入式系统，而互联是嵌入式系统必然要考虑的因素。实时嵌入式产品对互联有着非常独特的需求，这类产品需要考虑缓冲区管理的要求，或者性能的要求。所有这些都需要人们对协议栈实现以及相关支持框架有完整的了解。 如前所述，由于内存的限制，有些嵌入式互联产品只能编译很小一部分代码，这就要求人们对Linux源码组织结构有很好的理解，从而能够轻易地找出其中的相关代码。 几乎所有网络应用采用的都是非常基本的客户端-服务器技术。服务器在某保留端口监听连接请求，客户端则将连接请求发送到服务器，而导致该基本技术比较复杂的原因是人们对安全或者负载均衡的考虑，这些因素提高了客户端/服务器技术的复杂度。但是，该技术自身的基本实现非常简单，只需要实现客户端和服务器之间的简单对话即可。例如，telnet 和ftp服务都通过inet程序进行访问，隐藏了服务的全部细节。不过在调整TCP/IP连接时，有很多可供调整的参数，从而使开发人员能够在不进行系统范围调整的情况下，最好地实现对连接的微调。 大部分网络应用的主要目的是数据交换。一旦建立连接，客户端向服务器发送数据，或者服务器向客户端发送数据或者数据双向流动。通过连接接收和发送数据的方法有很多种，这些方法的不同之处在于套接字连接在接收或者发送数据后，网络应用的阻塞

基于Linux虚拟网卡技术构建数传电台TCPIP通信平台的研究

基于Linux虚拟网卡技术构建数传电台TCPIP通信平台的研 究 摘要数传电台组网技术是制约其进一步推广应用 的关键问题。本文参考Linux虚拟网卡技术设计实现了一个以数传电台为基础通信方式的网络通信平台，通过该平台的应用实现了多个数传电台的组网并向上层应用屏蔽了具体 的通信细节，使得基于TCP/IP协议开发应用可方便地移植于该电台网络之上。 【关键词】数传电台虚拟网卡Linux TCP/IP 1 引言 数传电台因其低成本、长距离通信的优势在石油、煤炭、环境等工业现场有着较为广泛的应用。然而，随着计算机技术的发展，基于网络编程实现的各类应用已逐渐成为主流，数传电台的组网通信问题便成为了限制其进一步推广应用 的关键瓶颈。 本文在充分借鉴Linux网卡虚拟化思想、成果的基础上，结合数传电台的通信特点，完成了一个专用TCP/IP网络通信平台的设计，并以该平台为基础，搭建了由两个网络节点组成的通信验证网络。经过测试，该通信平台的应用实现了数传电台间的有序组网通信，为基于网络编程开发的上层应

用程序的移植提供了良好的平台支持。 2 虚拟网卡基本原理 虚拟网卡目前多用于网络安全及构建虚拟网络等应用领域，在Linux平台上，虚拟网卡实际上就是一个网卡驱动程序。 2.1 虚拟网卡工作原理 虚拟网卡并不与真实的物理设备进行数据交互，而是提供了一种在操作系统内核态和用户态之间进行数据交互的机制。通常情况下虚拟网卡驱动并不是单纯的网卡驱动程序，其中还实现了部分字符设备驱动的功能。因此，应用程序通过访问用户态字符设备文件，即可实现数据在Linux操作系统两种运行状态下的交互。 2.2 虚拟网卡体系结构 依据标准虚拟网卡程序的体系结构，分为网络协议接口层、网络设备表示层、设备驱动功能层及设备接口层。 网络协议接口层为虚拟网卡与内核TCP/IP协议栈之间的接口，通过调用该层提供的函数，虚拟网卡可实现与TCP/IP协议栈的交互；网络设备表示层提供了统一的用于描述具体网络设备属性和操作的结构体；设备驱动功能层在具体实现了表示层中提到的各种操作的同时还可于该层实现一些定制化的功能；设备接口层为虚拟网卡与物理或虚拟设备之间的接口，提供了对设备的读写操作函数。

互联网之父【文顿？瑟夫：互联网之父】

与大多数默默无闻的开拓者相比，瑟夫无疑是最幸运的。他是绝大多数媒体谈到互联网起源时都要加以引用的人物。而且尊敬地称他为“互联网之父”。这顶帽子的分量可想而知。据说，在瑟夫任职的MCI公司，有人挂出了一幅标语“文顿?瑟夫是互联网之父，但我们却是让它发展起来的母亲！”瑟夫自己不安地说“你应该清楚这个头衔很不公平。互联网至少有两个父亲，更确切地讲，它有数千个父亲。我只是在最初1 0年做了些早期工作。” 这不是客套。个人电脑不是一个人的发明，互联网更是集体的力量。戴得上“互联网之父”这顶帽子的人不只瑟夫一人。起码，雷纳德?克兰罗克（Leonard Kleinrock）（设计出了名为包交换（Packet Switching）的关键互联网技术，1969年该技术发送了第一封有记载的电子邮件）、拉里?罗伯茨（Lawrence Roberts）（是他整合了美国高等专案研究署的ARPANet 网络，在过去25年中的大部分时间里，这就是互联网）、以及发明了互联网标准通讯协议TCP/IP的文顿?瑟夫和罗伯特?卡恩（Robert Kahn），四位杰出的科学家为催生互联网分别做出了关键性努力，都曾被媒体称作“互联网之父”。鉴于他们四人对互联网建设与发展的重大贡献，1997年12月，克林顿总统为他们颁发了“美国国家技术奖”。 2001年2月20日，当价值50万美元的Draper奖颁发时，长期以来有关谁是“互联网之父”的争论进一步降温。因为，奖金同样将在四位电脑界泰斗间分配。这四位大人物都是60~65岁左右，过去岁月中向来备受人们景仰，其中每人都获得了数十个奖项、荣誉学位和奖金。 D r a p e r奖是由美国国家工程学院（简称NAE）颁发的，由专家来评判。NAE对获奖的“四位互联网之父”的选择颇具信心。他们首先是确认发明成果，然后在科技杂志上和学术界广泛征集提名。获奖的四人是由13名专家组成的小组从约70名被提名者中精心挑选出来。 当然，可能有50多个人为成就今天的互联网起到了关键作用。但是根据无数书籍、学术论文以及人们如今渐已褪去的记忆，在互联网的混沌之初，他们的工作价值要小些。相对于由四位权威建立起来的互联网基石来说，他们的工作是锦上添花。 在回答一封有关Draper奖是否正式确认了“互联网之父”的电子邮件时，瑟夫回答得非常慎重“并非如此。许多人共同创建了互联网的各个部分。坦率地说，我认为此次Draper 奖象征着推动互联网发展的大量和持续的合作。” 卡恩同意瑟夫的观点，但对奖项的重要性有些许疑问，他认为如果没有获得承认，他们四人也会无所谓。他甚至认为，要是只能找出一位发明者的话，那可能就是他了。 当然，瑟夫戴着“互联网之父”这个桂冠，也可问心无愧。25年前，是他与鲍勃?卡恩共同发明了TCP/IP协议，是在他的推动下成为标准，从而打破了互联网政策的障碍，将网络从政府学术网转变成革命性的商业媒体，从此引爆了一场前所未有的革命。 “文顿扮演了许多角色，但他更像是2 1世纪的文艺复兴者。他部分是科学家，部分是工程师、哲学家、商人，但最重要的是一名伟大的启蒙者。”瑟夫多年的老板费里德?奇格（F r e dChggs）评价道。

基于TCPIP协议的网络通讯设计

基于TCPIP协议的网络通讯设计 一、服务器架构设计： 1. 服务器选择：选择适合的服务器系统作为主机，如Linux、Windows Server等。 2.网络拓扑结构：根据实际需求选择合适的网络拓扑结构，如星型、 树状、网状等。 3.服务器配置：按照需求配置服务器硬件，包括处理器、内存、硬盘、网卡等。 4.服务器部署：选择合适的部署策略，如单台服务器、主从服务器、 负载均衡服务器等。 二、通信过程设计： 1.服务器启动：服务器启动后，监听指定的端口，等待客户端的连接。 2.客户端连接：当有客户端请求连接时，服务器响应并与客户端建立TCP连接。 3.数据传输：通过TCP连接，服务器与客户端之间可以进行双向的数 据传输。 4.数据处理：服务器接收到客户端的数据后，进行相关的数据处理， 如解析数据包、验证身份等。 5.业务逻辑处理：根据业务需求，服务器进行相应的业务逻辑处理， 如数据库查询、文件读写等。

6.数据回传：服务器处理完业务逻辑后，将需要回传给客户端的数据发送回去。 7.连接断开：当客户端与服务器通信完成后，可以通过断开TCP连接来完成本次通信。 三、安全性措施设计： 1.认证机制：服务器与客户端之间的通信可以基于用户名、密码等进行认证，确保通信的双方的身份安全。 2.数据加密：可以采用SSL/TLS等加密协议对数据进行加密，防止数据泄露和篡改。 3.防火墙配置：服务器可以配置防火墙，限制只允许特定IP地址或端口进行访问，保护服务器的安全。 4.安全日志：服务器记录安全日志，对重要的操作和异常事件进行记录，便于后期审计和追踪。 5.定期更新：定期更新服务器的操作系统和应用程序版本，及时修补已知的安全漏洞。 6.入侵检测和防御：服务器可以配置入侵检测和防御系统，对异常的网络流量和攻击行为进行检测和防御。 7.备份和恢复：定期对服务器的数据进行备份，以防止数据丢失，同时也能够快速恢复服务器的状态。 综上所述，基于TCP/IP协议的网络通讯设计需要考虑服务器架构、通信过程和安全性措施等多个方面，以确保服务器的高可用性、安全性和稳定性。

基于TCPIP协议的网络通讯设计

基于TCPIP协议的网络通讯设计 引言: 随着互联网的快速发展，网络通信已经成为了现代社会中不可或缺的一部分。在网络通信中，TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 协议是最常用的协议之一、它提供了可靠的数据传输和有效的网络连接。 本文将介绍如何设计一个基于TCP/IP协议的网络通信服务器。该服务器具有以下主要特点：高可靠性、高扩展性和高安全性。 第一部分:服务器架构设计 1.架构模式：考虑到高可靠性和高扩展性的要求，可以采用基于多线程或多进程的服务器架构。这样可以实现并发处理客户端请求，并充分利用多核处理器的性能。 2.服务器类型：根据网络通信的需求，可以选择设计一个常驻服务器或迭代服务器。常驻服务器在启动后一直保持运行状态，并处理所有客户端请求。迭代服务器则在每次接收到客户端请求后生成一个新的进程或线程来处理。 3.连接管理：为了实现高可靠性和高扩展性，服务器需要管理客户端连接。可以使用一个连接管理模块来跟踪每个连接的状态，并释放已经断开的连接资源。连接管理模块可以基于时间或连接数进行连接的超时和回收。 第二部分:协议选择

1.使用TCP协议：TCP提供了可靠的数据传输机制，它通过序号和确 认机制确保数据的完整性和正确性。使用TCP协议可以确保数据的准确传递，保证网络通信的可靠性。 2. 选择合适的应用层协议：根据具体的应用需求，选择合适的应用 层协议。比如，使用HTTP协议进行Web服务通信，使用SMTP协议进行邮 件传输，或使用FTP协议进行文件传输。 第三部分:安全措施 1.数据加密：为了确保数据的安全性，在服务器与客户端之间进行数 据传输时，可以使用加密机制。可以采用SSL/TLS协议等加密协议来保护 数据的机密性和完整性。 2.认证和授权：为了验证客户端和服务器的身份，可以使用认证和授 权机制。可以使用数字证书或用户名密码进行认证，并实施访问控制策略 来限制访问资源的权限。 第四部分:连接池管理 为了提高服务器的性能和可扩展性，可以使用连接池来管理网络连接。连接池可以预先创建和维护一定数量的连接，供客户端使用。当客户端请 求到达时，可以从连接池中获取一个连接，并在使用完后将连接放回连接池。 第五部分:负载均衡和容错处理 为了提高服务器的容错性和可用性，可以使用负载均衡技术来均衡客 户端请求的分布。负载均衡器可以根据服务器的负载情况，将请求分发到 多台服务器上。同时，为了保证服务器的容错性，可以在多台服务器之间 实现数据同步和故障转移的机制。

毕业论文：局域网的组建与应用(终稿)

毕业论文：局域网的组建与应用（终稿） 局域网的组建与应用学生姓名学号专业班级计算机应用技术班指导教师

摘要本论文介绍如何将多台运行Red Hat Linux的计算机组建成本地局域网Local Area Network LAN及如何组建含有 Red Hat Linux 62 计算机的本地局域网 LAN 首先阐述一些基础知识其中包括TCPIPTransmission Control ProtocolInternet protocol 互联网传输控制协议的概述以及局域网中 IP 地址的分配其次介绍局域网的硬件以及如何在Red Hat Linux操作系统上使用LinuxConf进行局域网配置最后本文将引导你对局域网进行测试和故障排除计算机局域网是把分布在数公里范围内的不同物理位置的计算机设备连在一起在网络软件的支持下可以相互通讯和资源共享的网络系统1969年世界上最早的广域网Wais Area NetworkWANARPANET的研制成功展现了计算机网络的广阔应用前景 1976年美国Xerox公司Palo Alto研究中心利用夏威夷大学ALOHA无线电网络系统原理成功开发了以太网Ethernet使之成为第一个共享总线式局域网1980年美国DEC公司Intel公司和Xerox公司联合公布了局域网DIX标准即以太规范使局域网的典型代表以太网进入规范阶段 1980年2月IEEE学会下属的802局域网络标准委员会宣告成立并相继提出了若干802局域网络协议标准1984年IBM公司推出它的IBM PC NETWORK宽带局域网产品遵循以太规范可以用来连接已经有广泛用户的环形局域网产品 20世纪80年代中后期到90年代具有较高水平的局域网操作系统NOS也得到了很大发展进入20世纪90年代局域网技术主要朝着两个方面发展互联和高速多媒体信息局域网速度已经从共享式10Mbp升级到交换式100Mbps–1000Mbps目前最快的以太网交换机带宽可达到10Gbps 关键词TCPIP协议目录摘要 I 引言1 1局域网 2 11局域网的特点2 12局域网的现有拓扑结构 2 com 星型结构 2 com 环型结构 3 com 总线型结构 4 com 混合型拓扑结构 4 2局域网与广域网城域网的区

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论OSI网络参考模型与TCP/IP网络结构 的相同点和不同点 摘要：计算机之间要交换数据，就必须遵守一些事先约定好的规则，用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则，为了减少网络协议设计的复杂性，网络设计者并不是设计一个单一、巨大的协议来为所有形式的通信规定完整细节，而是将庞大为复杂的通信问题转化为若干个小问题，然后为每个小问题设计一个单独的协议，这些结构、协议之间有着相同和不同的地方来保障信息能后准确无误的输送、接收。 关键字：计算机网络； OSI网络参考模型； TCP/IP结构模型 (一)计算机网络 计算机网络是指将有独立功能的多台计算机，通过通信设备线路连接起来，在网络软件的支持下，实现彼此之间资源共享和数据通信的整个系统。计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物，是计算机与通信网络发展的高级阶段。 1.1.1计算机网络的定义 凡是利用通信设备和线路按不同的拓扑结构将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统连接起来，以功能完善的网络软件（网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等）实现网络中硬件、软件资源共享和信息传输的系统，成为计算机系统。

1.1.2计算机网路的功能 a)数据交换和通信 b)资源共享 c)提高系统的可靠性和可用性 d)均衡负荷，相互合作 e)分布式网络处理 1.1.3计算机网路的组成 计算机网路是由计算机系统、通信链路和网络节点组成的计算机群，他是计算机技术和通信技术紧密结合的产物，承担着数据处理通信两类工作。 a)资源子网 b)通信子网 (二)网络互连模型 1977年，国际标准化组织（ISO）为适应网络标准化发展的需求，制定了开放 系统互连参考模型，从而形成了网络体系结构的国际标准。 1.1.4 1. OSI结构与功能 开放系统互连参考模型为开放式互联信息系统提供了一种功能结构的框架， 他将整个网络划分成7个层次，如下图所示：

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TCPIP协议课程设计网络拓扑构建与协议分析毕业论文

课程设计（大作业）报告 课程名称：TCP/IP协议课程设计 设计题目：网络拓扑构建与协议分析

目录 1．题目分析3 1．1. 网络拓扑构建与协议跟踪3 1．2 .协议分析3 2．网络拓扑的构建5 2．1.调试过程与调试结果5 2．2.测试结果与分析9 2．3.协议的选择和分析10 3．协议分析11 3．1．协议分析平台的搭建与操作步骤11 3．2．各层次协议的数据分析13 3.2.1.网络接口层14 3.2.2.网络层14 3.2.3.传输层15 3.2. 4.应用层15 3．3．数据交换过程16 3．4.协议原理分析与协议间的协调过程分析17 3.4.1. ICMP原理 (17) 3.4.2. ICMP常用类型 (18) 3.4.3. Tracert 工作原理 (18) 3.4.3. 用 tracert 解决问题 (19) 4.试验心得19 5.参考文献20

课程设计（大作业）报告 1．题目分析 1．1. 网络拓扑构建与协议跟踪 1. 在S3550与S2126G两台设备创建相应的VLAN； a) S2126GG的VLAN20包含F0/3-5端口； b) S2126G的VLAN30包含F0/6-10； c) S3550的VLAN10包含F0/22； 2.S3550与S2126G两台设备利用F0/1与F0/2建立ACCESS链路； a) S2126G的F0/1和S3550的F0/1建立ACCESS链路； b) S2126G的F0/2和S3550的F0/2建立ACCESS链路； 3.S3550与S2126G两台设备通过交叉线相连； a) 利用802.3ad技术配置聚合链路，提高链路带宽； 4.在RA上配置接口IP地址； a) 根据拓扑要求为每个接口配置IP地址； b) 保证所有配置的接口状态为UP； 5. 配置二层交换机的路由功能； a) 配置S3550实现VLAN10、VLAN20、VLAN30、VLAN40之间的互通； b) S3550通过VLAN10中的F0/24接口和RA相连，在S3550上ping路由器A的F1/0地址。 6.配置静态路由 a) 在S3550、RA上分别配置静态路由，实现全网的互通； b) 在RA和S3550上对外网做默认路由； c) 利用ping命令，测试全网的连通性； 7.配置服务器的IP地址、子网掩码； 1．2 .协议分析 在本次试验中用到的协议有：ICMP、、TCP/IP、ARP、RIP。各协议的作用如下： 1. ICMP协议 a.ICMP协议的作用 ICMP是“Internet Control Message Protocol”（Internet控制消息协议）的缩写。它是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传

基于TCPIP的网络聊天工具的设计与实现—毕业设计论文

基于TCPIP的网络聊天工具的设计与 实现—毕业设计论文 本章将介绍网络聊天工具的背景和意义，并 概述论文的研究目的和方法。 网络聊天工具是一种实时通信工具，通过互联网连接用户，使 得用户可以在不同地点进行文字、语音和视频的交流。随着互联网 的发展和智能手机的普及，网络聊天工具变得越来越重要。它不仅 改变了人们的交流方式，也改变了社交模式。 本论文的研究目的是设计和实现一种基于TCPIP协议的网络聊天工具。TCPIP协议是互联网的基础协议之一，广泛应用于数据传 输和通信。通过基于TCPIP协议的设计，我们可以实现一个高效、稳定和安全的网络聊天工具。 论文的研究方法主要包括以下几个步骤： 确定网络聊天工具的功能需求：分析用户对网络聊天工具的需求，包括文字、语音和视频交流等功能。 设计系统架构：根据功能需求，设计网络聊天工具的系统架构，包括客户端和服务器端的设计。 编码实现：根据系统架构，使用合适的编程语言和工具，进行 网络聊天工具的编码实现。

测试和优化：对已实现的网络聊天工具进行测试，发现和修复 潜在的问题，并对系统进行优化以提高性能和用户体验。 结果分析和总结：对网络聊天工具的设计与实现进行结果分析 和总结，评估系统的优劣，并提出改进建议。 通过本论文的研究，我们将为用户提供一种高效、稳定和安全 的网络聊天工具，满足用户对实时通信的需求，推动互联网通信技 术的发展。 参考文献1 参考文献2 参考文献3 网络聊天工具在现实生活和工作中的需求十 分广泛。它可以作为人们交流的重要工具，方便 快捷地实现文字、语音和视频的沟通。在进行需 求分析时，我们需要深入调研和整理用户需求， 以确保设计出一款满足用户期望的网络聊天工具。 一、现实生活中的需求

计算机论文 TCPIP协议的安全与分析

计算机论文 TCPIP协议的安全与分析 一、引言 传输控制协议/互联网协议（TCP/IP）是互联网的核心协议，它提供了数据传输的标准和规则。然而，随着网络技术的快速发展和网络安全问题的日益突出，TCP/IP协议的安全性逐渐受到人们的。本文将深入探讨TCP/IP协议的安全性，并对相关的安全问题进行分析。二、TCP/IP协议概述 TCP/IP协议是一种分层结构的网络通信协议，它由四个层次组成：应用层、传输层、网络层和链路层。其中，传输层的主要功能是提供端到端的数据传输服务，它包括TCP和UDP两种协议。TCP协议是一种可靠的、面向连接的协议，它能够保证数据的准确性和顺序性。 三、TCP/IP协议的安全性 虽然TCP/IP协议在设计时考虑了多种安全机制，如数据包分割、错误检测和纠正等，但仍然存在一些安全问题。其中，最常见的问题包括： 1、拒绝服务攻击（DoS）：这种攻击利用TCP/IP协议的某些特性，

如SYN洪水攻击等，导致目标主机无法响应正常请求，从而造成服务瘫痪。 2、报文篡改：攻击者可以篡改网络中的TCP/IP报文，使其无法到达目标主机或被恶意程序利用。 3、窃听：攻击者可以通过网络监听的方式获取敏感信息，如用户密码、商业机密等。 4、IP欺骗：攻击者可以伪造IP，使目标主机无法正确识别真实来源，从而进行恶意攻击。 四、TCP/IP协议的安全分析 针对TCP/IP协议的安全性问题，我们可以从以下几个方面进行分析：1、强化防火墙设置：通过配置防火墙规则，可以有效地阻止外部攻击，如DoS攻击等。同时，防火墙还可以对进出网络的数据包进行过滤和监控，及时发现并阻止异常行为。 2、使用加密技术：对敏感数据进行加密处理，可以防止数据在传输过程中被窃取或篡改。常见的加密技术包括SSL、TLS等。 3、定期进行安全审计：通过对网络流量、系统日志等进行审计分析，

基于TCPIP协议的网络通信应用程序课程设计报告

基于TCPIP协议的网络通信应用程序课程设计报告

华南农业大学理学院 ( 计算机网络) 课程设计 实验时间：2010学年第二学期 专业年级：2008级应数2班 实验题目：基于TCP/IP协议的网络通信应 用程序 学生姓名：王晓珊学号_18_自评成绩_95教师评成绩___ 学生姓名：黄如萍_学号06_自评成绩_95_教师评成绩___

学生姓名______学号____自评成绩____教师评成绩___ 学生姓名______学号____自评成绩____教师评成绩___ 指导老师：黄小虎

基于TCP/IP协议的网络通信小应用程序 1.课程设计的题目及要求 1.1 课程设计题目 掌握基于TCP/IP协议实现网络通信，理解TCP与UDP的不同特性以及实现方式。课程设计要求建立一个基于TCP/IP协议的网络通信小应用程序，实验可采用UDP或TCP，建议基于WINDOWS平台。 1.1.1 功能要求 建立一个基于中心服务器方式即时数据通信平台（IM）。要求如下(*为选做内容)： 1. 能进行用户管理，所有用户必须登录到服务器，由服务器维护在线信息。 2. IM（Instant Message）功能:用户登录后能进行实时多方点到点短信息通 信，如聊天； 3. 能选择要求服务器进行转发服务； 4. 能保存通信记录到数据库（SQL Server或其他桌面型数据库）； 5. 能进行双方文件传输,能显示进度； 6. 支持断点重传。（检查时需有功能随时中断传送，并在下次启动能显示重 传状态）； *7. 数据包加密； 8.实时语音双向传送功能； *9.多方通话功能； 10.界面设计要求布局合理，信息清晰。 1.1.2 对于所有功能的要求 1)要求清晰描述所设计的应答机制，数据包格 式，所用数据结构及其相应算法，机密机制

基于64核下TCPIP协议栈的实现

学士学位论文 基于64核下TCP/IP 协议栈的实现 学生姓名耿魁 学科专业软件工程 指导教师杨淑群 福建师范大学 软件学院 二О一一年五月

Fujian Normal University Faculty of Software Implementation of the TCP/IP Protocol Stack Based on TILE64 Processor A Thesis in Software Engineering By Geng Kui Advised by Yang Shuqun Submitted in Partial Fulfillment Of the Requirements For the Degree of Bachelor of Engineering May, 2011

基于64核下TCP/IP协议栈的实现 软件学院软件工程专业 耿魁指导教师：杨淑群 【摘要】TCP/IP协议作为成熟的网际互联手段和标准，已成为嵌入式系统接入互联网的首选协议。但是在嵌入式系统中，硬件资源较少，难以支持整个TCP/IP协议。本文以TILExpress-64开发板作为硬件平台，根据网络开发应用的需求，对TCP/IP协议栈进行研究和改进，实现基于64核下的TCP/IP协议栈。 【关键字】多核处理器，TCP/IP，协议栈，嵌入式系统。

目录 1．引言 (1) 课题背景 (1) 课题介绍 (1) 在本课题中，硬件平台是由Tilera公司生产的TILExpress-64多核处理器开发板。TILExpress-64开发板具有64个相同的处理器内核，这些处理器内核既可以各自运行一个独立的操作系统，也可以几个内核合起来运行一个支持多进程的操作系统。该开发板同时也支持标准C/C++编程，对外提供了6个RJ45的网络接口。 (1) 2．Tilera硬件平台 (1) TILExpress-64开发板 (1) 2.1.1 TILE64多核处理器 (1) 2.1.2开发板结构 (2) Tilera系统的软件架构 (3) 3. TCP/IP协议 (4) 地址解析协议——ARP协议 (5) 网际协议——IP协议 (6) 传输控制协议——TCP协议 (6) 用户数据报协议——UDP协议 (6) 域名系统——DNS协议 (6) 4. 协议栈的设计与实现 (6) 协议栈本质及其分层架构 (7) 打开和关闭套接字——socket、close函数 (7) 4.2.1 socket函数 (7) 4.4.2 getsockopt函数 (8) 管理网络接口——ioctl函数 (9) 管理套接字——fcntl函数 (9) 监视套接字——select函数 (9) for(fd=0;fd

基于tcpip协议的计算机网络安全与防墙技术的研究毕业设计论文[管理资料]

摘要 计算机网络的飞速发展已经大大地改变我们的生活方式，通过计算机网络，我们可以很方便地存储、交换以及搜索信息，给工作、生活以及娱乐带来极大的方便。但是，由于TCP/IP协议自身在安全上的脆弱性，当前INTERNET上的信息无论系统信息、还是内容信息，都具有不安全因素，比如大量的网站被黑、用户个人帐号、银行帐号被盗用、国防机密档案失窃等等，说明网络的不安全因素它已经严重影响到它自身的发展，对计算机网络的使用造成不小的影响。计算机网络安全就是为了克服这些安全问题，使计算机网络的使用更有保障而诞生和发展起来的。防火墙是一套完整的（软、硬件）系统，它可以从TCP/IP的各个层次中提取、存储、记录并管理相关的信息，以便实施系统的访问安全决策控制。 如今，计算机网络安全已经受到人们的极大关注，网络安全正在成为一个发展非常迅速的领域。在很短的时间内，各种网络安全技术纷纷问世并在不断地发展，本课题也是基于提高网络安全而展开的。 关键字：计算机网络安全、TCP/IP、防火墙

SUMMARY The rapid development of computer networks has greatly changed the way we live, through the computer network, we can easily store, exchange and search information, to work, life and entertainment to bring great , because TCP / IP protocol itself in terms of security vulnerabilities, regardless of the current information on the INTERNET system information, or content of information, have unsafe factors, such as a large number of websites were black, the user personal account number, bank account numbers stolen, theft of confidential files on national defense, etc., indicating the network of insecurity that has severely affected the development of its own, caused by the use of computer networks is not a small network security is to overcome these security problems, so that the use of computer networks more secure born and developed. Firewall is a complete (hardware and software) system, which can be TCP / IP in all levels of extraction, storage, record and manage information related to the implementation of the system's access security policy control. Today, computer network security has been of great concern, network security is becoming a very fast-growing field. In a very short period of time, a variety of network security technology have come out and continue to develop, this issue is also based on improving network security and expanded. Keywords: computer network security, TCP / IP, firewall