《運(yùn)輸層及高層》課件

運(yùn)輸層及高層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層模型中，運(yùn)輸層位于網(wǎng)絡(luò)層之上，應(yīng)用程序?qū)又隆＿\(yùn)輸層提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，保證數(shù)據(jù)可靠傳輸和流量控制。本課件將重點(diǎn)介紹運(yùn)輸層和應(yīng)用程序?qū)拥南嚓P(guān)知識(shí)。課程目標(biāo)掌握網(wǎng)絡(luò)協(xié)議知識(shí)理解TCP/IP協(xié)議族的工作原理，掌握網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制。掌握網(wǎng)絡(luò)安全知識(shí)了解常見的網(wǎng)絡(luò)攻擊和防御技術(shù)，保障網(wǎng)絡(luò)安全。掌握網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)，能夠設(shè)計(jì)和開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。運(yùn)輸層概述運(yùn)輸層是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧中的一個(gè)重要層，負(fù)責(zé)為應(yīng)用程序提供端到端的通信服務(wù)。運(yùn)輸層屏蔽了網(wǎng)絡(luò)層細(xì)節(jié)，為應(yīng)用程序提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸、流量控制和錯(cuò)誤控制等功能。運(yùn)輸層主要包含兩種協(xié)議：TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）。運(yùn)輸層協(xié)議TCP協(xié)議面向連接可靠數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)流傳輸U(kuò)DP協(xié)議無連接不可靠數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)報(bào)傳輸TCP協(xié)議簡介面向連接TCP是一種面向連接的協(xié)議，這意味著在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，必須先建立連接?？煽繑?shù)據(jù)傳輸TCP提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸，確保數(shù)據(jù)按順序到達(dá)目的地，并處理數(shù)據(jù)丟失或錯(cuò)誤。流量控制TCP通過流量控制機(jī)制來防止接收方被過多的數(shù)據(jù)淹沒。擁塞控制TCP通過擁塞控制機(jī)制來避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，并提高網(wǎng)絡(luò)效率。TCP連接建立與釋放1三次握手建立TCP連接需要三次握手，確保雙方都準(zhǔn)備就緒，防止無效連接。SYN：連接請(qǐng)求SYN-ACK：確認(rèn)請(qǐng)求ACK：確認(rèn)連接2四次揮手釋放TCP連接需要四次揮手，確保數(shù)據(jù)傳輸完成，防止數(shù)據(jù)丟失。FIN：關(guān)閉連接請(qǐng)求FIN-ACK：確認(rèn)關(guān)閉請(qǐng)求ACK：確認(rèn)關(guān)閉連接FIN：關(guān)閉連接3連接管理TCP連接建立和釋放過程確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院陀行蛐?，同時(shí)提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。TCP可靠數(shù)據(jù)傳輸序號(hào)TCP使用序號(hào)來標(biāo)識(shí)每個(gè)數(shù)據(jù)段，確保按順序接收數(shù)據(jù)。序號(hào)在連接建立時(shí)協(xié)商，并隨著傳輸數(shù)據(jù)遞增。確認(rèn)機(jī)制接收方在收到數(shù)據(jù)段后發(fā)送確認(rèn)信息(ACK)給發(fā)送方，確認(rèn)已接收到的數(shù)據(jù)。ACK包含序號(hào)，表示接收到的最后一個(gè)數(shù)據(jù)段序號(hào)。超時(shí)重傳發(fā)送方設(shè)置計(jì)時(shí)器，如果在一定時(shí)間內(nèi)未收到確認(rèn)，則重傳未確認(rèn)的數(shù)據(jù)段。超時(shí)時(shí)間根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整。流量控制接收方使用窗口大小來控制發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速度，避免接收方緩沖區(qū)溢出。TCP擁塞控制1避免網(wǎng)絡(luò)擁塞TCP通過擁塞控制機(jī)制，防止網(wǎng)絡(luò)過載，確保數(shù)據(jù)傳輸效率。2慢啟動(dòng)算法初始階段，TCP緩慢增加發(fā)送窗口的大小，探測(cè)網(wǎng)絡(luò)容量。3擁塞避免算法一旦網(wǎng)絡(luò)擁塞，TCP會(huì)降低發(fā)送速率，避免進(jìn)一步加劇擁塞。4快速重傳機(jī)制快速重傳機(jī)制有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞，并快速恢復(fù)數(shù)據(jù)傳輸。UDP協(xié)議簡介無連接UDP是一種無連接的協(xié)議，它不建立連接，而是直接發(fā)送數(shù)據(jù)包。不可靠UDP協(xié)議不保證數(shù)據(jù)包的順序和完整性，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失或重復(fù)。效率高UDP協(xié)議的傳輸效率很高，因?yàn)樗恍枰⑦B接和進(jìn)行數(shù)據(jù)包確認(rèn)。應(yīng)用場(chǎng)景UDP協(xié)議常用于實(shí)時(shí)應(yīng)用，例如視頻通話、網(wǎng)絡(luò)游戲和DNS解析。應(yīng)用層概述應(yīng)用層是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的最高層，它直接與用戶交互。應(yīng)用層負(fù)責(zé)提供用戶與網(wǎng)絡(luò)之間的接口，以及各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的通信協(xié)議。常見的應(yīng)用層協(xié)議包括HTTP、FTP、SMTP、DNS等等。DNS協(xié)議域名服務(wù)器DNS服務(wù)器存儲(chǔ)域名與IP地址之間的映射關(guān)系，負(fù)責(zé)將域名解析為IP地址。域名解析過程當(dāng)用戶輸入域名時(shí)，瀏覽器會(huì)向DNS服務(wù)器發(fā)送查詢請(qǐng)求，DNS服務(wù)器根據(jù)域名查找對(duì)應(yīng)的IP地址，并將IP地址返回給瀏覽器。DNS層次結(jié)構(gòu)DNS采用分層結(jié)構(gòu)，包括根域名服務(wù)器、頂級(jí)域名服務(wù)器、權(quán)威域名服務(wù)器等，保證了域名解析的效率和可靠性。HTTP協(xié)議超文本傳輸協(xié)議HTTP是一種應(yīng)用層協(xié)議，用于在Web瀏覽器和Web服務(wù)器之間傳輸數(shù)據(jù)。無狀態(tài)協(xié)議HTTP是一個(gè)無狀態(tài)協(xié)議，這意味著服務(wù)器不保留任何有關(guān)客戶端的信息。請(qǐng)求/響應(yīng)模型HTTP使用請(qǐng)求/響應(yīng)模型，客戶端向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)器返回響應(yīng)。HTTP方法HTTP定義了一系列方法，例如GET、POST、PUT、DELETE，用于執(zhí)行不同的操作。FTP協(xié)議1文件傳輸協(xié)議FTP協(xié)議用于在網(wǎng)絡(luò)之間傳輸文件，支持多種文件類型。2兩種模式FTP協(xié)議提供了兩種模式：主動(dòng)模式和被動(dòng)模式，用于建立連接。3安全問題由于FTP協(xié)議使用明文傳輸數(shù)據(jù)，容易遭受攻擊，安全性較低。4應(yīng)用場(chǎng)景FTP協(xié)議常用于網(wǎng)站文件上傳、下載、備份和文件共享等場(chǎng)景。SMTP協(xié)議簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP是應(yīng)用層協(xié)議，負(fù)責(zé)發(fā)送電子郵件。通過TCP連接將郵件從發(fā)送者傳輸?shù)浇邮照?。SMTP僅用于傳輸郵件，不負(fù)責(zé)郵件存儲(chǔ)和用戶界面。工作流程建立TCP連接發(fā)送郵件信息接收者回復(fù)確認(rèn)信息斷開TCP連接P2P網(wǎng)絡(luò)去中心化P2P網(wǎng)絡(luò)不依賴于中心服務(wù)器，節(jié)點(diǎn)之間直接通信。提高了系統(tǒng)容錯(cuò)能力，減少了單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)。CDN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)CDN將內(nèi)容復(fù)制到靠近用戶的服務(wù)器上，減少延遲和流量。服務(wù)器集群CDN使用多個(gè)服務(wù)器組成的集群，提供高可用性和可擴(kuò)展性。性能提升CDN可以顯著提高網(wǎng)站和應(yīng)用程序的加載速度和用戶體驗(yàn)。全球覆蓋CDN擁有全球部署的服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)，為全球用戶提供服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議家庭自動(dòng)化通過傳感器和執(zhí)行器控制家用電器，例如燈光、溫度和安全系統(tǒng)。智慧城市連接城市基礎(chǔ)設(shè)施，例如交通、照明和廢物管理系統(tǒng)。工業(yè)自動(dòng)化監(jiān)控和控制工業(yè)過程，例如制造、農(nóng)業(yè)和能源。虛擬專用網(wǎng)絡(luò)私有網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展VPN將私有網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到公共網(wǎng)絡(luò)，例如互聯(lián)網(wǎng)，為遠(yuǎn)程用戶提供安全訪問。數(shù)據(jù)加密VPN通過加密數(shù)據(jù)包來保護(hù)敏感信息，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問。身份驗(yàn)證VPN使用用戶名和密碼或數(shù)字證書驗(yàn)證用戶身份，確保只有授權(quán)用戶可以訪問網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)安全VPN提供了一個(gè)安全的隧道，防止數(shù)據(jù)被攔截或竊取，提高網(wǎng)絡(luò)安全性和隱私保護(hù)。軟件定義網(wǎng)絡(luò)靈活性和可編程性SDN允許網(wǎng)絡(luò)管理員以編程方式控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)，提高網(wǎng)絡(luò)配置和管理的靈活性。集中式控制SDN將網(wǎng)絡(luò)控制功能集中到一個(gè)中央控制器，簡化網(wǎng)絡(luò)管理和故障排除，提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。自動(dòng)化和編排SDN支持自動(dòng)化和編排，可以根據(jù)需求動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)配置，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能和資源利用率。應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)SDN使網(wǎng)絡(luò)更緊密地與應(yīng)用需求相結(jié)合，為各種應(yīng)用提供更好的支持，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新。網(wǎng)絡(luò)安全概述網(wǎng)絡(luò)安全是保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全，防止信息泄露、數(shù)據(jù)丟失、系統(tǒng)崩潰等問題。網(wǎng)絡(luò)安全已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)的重要組成部分，對(duì)于個(gè)人、企業(yè)、政府等各個(gè)方面都至關(guān)重要。網(wǎng)絡(luò)安全威脅惡意軟件病毒、蠕蟲和木馬等惡意軟件會(huì)損害系統(tǒng)，竊取數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)攻擊拒絕服務(wù)攻擊、SQL注入和跨站腳本攻擊等，破壞網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行。身份盜竊竊取個(gè)人信息，如銀行賬號(hào)、密碼，用于欺詐和非法活動(dòng)。數(shù)據(jù)泄露攻擊者竊取敏感數(shù)據(jù)，如客戶信息、商業(yè)機(jī)密，造成重大損失。網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)防火墻防火墻可以阻止來自不受信任網(wǎng)絡(luò)的訪問，并阻止攻擊者訪問敏感數(shù)據(jù)。入侵檢測(cè)系統(tǒng)入侵檢測(cè)系統(tǒng)可以監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)流量和系統(tǒng)活動(dòng)，并檢測(cè)可能表明攻擊的活動(dòng)。加密加密可以保護(hù)數(shù)據(jù)在傳輸和存儲(chǔ)過程中的安全性，即使數(shù)據(jù)被攔截，攻擊者也無法讀取數(shù)據(jù)。身份驗(yàn)證身份驗(yàn)證可以驗(yàn)證用戶的身份，確保只有授權(quán)人員才能訪問系統(tǒng)和數(shù)據(jù)。密碼學(xué)基礎(chǔ)加密與解密使用密鑰將明文轉(zhuǎn)換為密文，并使用密鑰將密文轉(zhuǎn)換為明文。密鑰管理安全地生成、存儲(chǔ)、分發(fā)和管理密鑰是密碼學(xué)的重要組成部分。數(shù)學(xué)原理密碼學(xué)基于數(shù)學(xué)原理，如數(shù)論、代數(shù)和概率論。身份認(rèn)證技術(shù)11.密碼認(rèn)證最傳統(tǒng)的認(rèn)證方式，用戶提供密碼驗(yàn)證身份。22.生物識(shí)別通過指紋、人臉、虹膜等生物特征識(shí)別用戶身份。33.雙重身份驗(yàn)證結(jié)合兩種或更多認(rèn)證方式，提高安全系數(shù)。44.多因素認(rèn)證使用多種認(rèn)證因素，例如密碼、短信驗(yàn)證碼、設(shè)備信息等。訪問控制技術(shù)訪問控制列表（ACL）ACL是訪問控制技術(shù)的基礎(chǔ)。它定義了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或應(yīng)用程序允許或禁止訪問哪些資源?；诮巧脑L問控制（RBAC）RBAC根據(jù)用戶在組織中的角色分配權(quán)限。每個(gè)角色都關(guān)聯(lián)了特定的權(quán)限集。防火墻技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全邊界防火墻作為網(wǎng)絡(luò)安全的第一道防線，通過設(shè)置規(guī)則過濾進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)的流量，保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)不受攻擊。訪問控制根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則，防火墻控制哪些用戶或設(shè)備可以訪問哪些資源，防止未授權(quán)訪問。數(shù)據(jù)保護(hù)防火墻可以阻止惡意軟件和病毒進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)內(nèi)部數(shù)據(jù)安全。安全日志防火墻記錄網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)，幫助識(shí)別攻擊行為，追蹤安全事件。入侵檢測(cè)與預(yù)防1入侵檢測(cè)系統(tǒng)IDS監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量，識(shí)別惡意活動(dòng)，并發(fā)出警報(bào)。2入侵防御系統(tǒng)IPS采取主動(dòng)措施阻止攻擊，如封鎖可疑連接或更改網(wǎng)絡(luò)規(guī)則。3行為分析監(jiān)控用戶和應(yīng)用程序的行為，識(shí)別異常模式，例如可疑登錄嘗試。4安全信息和事件管理SIEM收集、分析和關(guān)聯(lián)來自不同來源的安全事件，提供全面視圖。密碼管理安全策略密碼管理策略是確保密碼安全性的基礎(chǔ)。它定義了密碼強(qiáng)度、過期時(shí)間、復(fù)