IPv基礎(chǔ)知識簡介2023-12-09目錄contentsIPv基礎(chǔ)知識概述IPv協(xié)議基礎(chǔ)IPv數(shù)據(jù)報(bào)文格式IPv傳輸層協(xié)議IPv應(yīng)用層協(xié)議IPv安全性問題與防護(hù)措施IPv的發(fā)展趨勢與未來技術(shù)IPv基礎(chǔ)知識概述01什么是IPvIPv是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(InternetProtocol)的縮寫，是用于在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕緟f(xié)議。它定義了數(shù)據(jù)如何在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行傳輸，包括數(shù)據(jù)的格式、路由和地址等。IPv最早于1981年由RFC791引入，該協(xié)議規(guī)范了互聯(lián)網(wǎng)上數(shù)據(jù)包傳輸?shù)幕疽?guī)則。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，IPv經(jīng)歷了多次更新和改進(jìn)，包括IPv4和IPv6。IPv4是當(dāng)前最廣泛使用的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本，它提供了大約40億個全球唯一的IP地址。IPv6是下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，旨在解決IPv4地址耗盡的問題。IPv6提供了幾乎無限個全球唯一的IP地址。IPv的發(fā)展歷程IPv的應(yīng)用場景IPv廣泛應(yīng)用于各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，包括但不限于網(wǎng)頁瀏覽：通過HTTP(s)協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，使用IPv4或IPv6地址標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備。電子郵件：通過SMTP、POP3和IMAP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，使用IPv4或IPv6地址進(jìn)行通信。遠(yuǎn)程登錄：通過SSH、Telnet等協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，使用IPv4或IPv6地址進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問。文件傳輸：通過FTP、TFTP等協(xié)議傳輸文件，使用IPv4或IPv6地址進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。IPv協(xié)議基礎(chǔ)02包頭和報(bào)文IPv協(xié)議的包頭包含版本、首部長度、服務(wù)類型等信息，而報(bào)文部分則包含源IP地址、目的IP地址和上層協(xié)議信息等。分段和重組由于IP報(bào)文長度可能超過傳輸路徑中的最大傳輸單元(MTU)，因此IPv4需要對報(bào)文進(jìn)行分段，并在接收端進(jìn)行重組。IPv4和IPv6IPv是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議族的版本，目前使用的是IPv4和IPv6。IPv4使用32位地址，而IPv6使用128位地址。IPv協(xié)議結(jié)構(gòu)IPv地址公網(wǎng)IP和私網(wǎng)IPIPv4地址分為公網(wǎng)IP和私網(wǎng)IP。公網(wǎng)IP全球唯一，可進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)訪問；私網(wǎng)IP則在局域網(wǎng)內(nèi)使用，可進(jìn)行內(nèi)部通信。動態(tài)分配和靜態(tài)設(shè)置IPv4地址可以通過DHCP動態(tài)分配，也可以手動進(jìn)行靜態(tài)設(shè)置。用于標(biāo)識IP地址的網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分。在IPv4中，子網(wǎng)掩碼通常為。子網(wǎng)掩碼一種用于表示連續(xù)IP塊的技術(shù)，可以減少路由表的大小并提供更好的路由聚合。CIDR（無類域間路由）子網(wǎng)掩碼與CIDR路由選擇在IP網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)包根據(jù)路由表選擇路徑進(jìn)行傳輸。路由選擇基于目的IP地址和下一跳IP地址進(jìn)行。路由協(xié)議用于自動發(fā)現(xiàn)和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膮f(xié)議。常見的路由協(xié)議包括RIP、OSPF、BGP等。路由選擇與路由協(xié)議IPv數(shù)據(jù)報(bào)文格式03IPv數(shù)據(jù)報(bào)文結(jié)構(gòu)IPv4數(shù)據(jù)報(bào)文由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部包含版本、服務(wù)類型、總長度、標(biāo)識、標(biāo)志、片偏移和TTL等字段。IPv6數(shù)據(jù)報(bào)文包含版本、優(yōu)先級、流標(biāo)識、總長度、標(biāo)識、標(biāo)志、片偏移和TTL等字段。版本表示當(dāng)前使用的IP版本號，IPv4為0x4，IPv6為0x6。服務(wù)類型用于標(biāo)識數(shù)據(jù)報(bào)文所請求的服務(wù)質(zhì)量?？傞L度表示IP數(shù)據(jù)報(bào)文的長度，以字節(jié)為單位。數(shù)據(jù)報(bào)文中的字段含義標(biāo)識用于指示數(shù)據(jù)報(bào)文是否分片以及分片的處理方式。標(biāo)志片偏移TTL01020403表示數(shù)據(jù)報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中的生存時(shí)間。用于標(biāo)識數(shù)據(jù)報(bào)文的唯一標(biāo)識符。表示該片在整個數(shù)據(jù)報(bào)文中的位置。數(shù)據(jù)報(bào)文中的字段含義VSIPv4使用16位校驗(yàn)和字段來確保數(shù)據(jù)報(bào)文的完整性。校驗(yàn)和的計(jì)算方式是根據(jù)IP首部中的各個字段值以及偽首部（偽頭部包含源IP地址、目的IP地址、協(xié)議號和TCP/UDP的源端口號、目的端口號）的值進(jìn)行計(jì)算，得出一個16位的校驗(yàn)和值，添加到IP數(shù)據(jù)報(bào)文的末尾。當(dāng)接收端收到數(shù)據(jù)報(bào)文后，會重新計(jì)算校驗(yàn)和，如果計(jì)算結(jié)果與接收到的校驗(yàn)和一致，則認(rèn)為數(shù)據(jù)報(bào)文沒有錯誤。IPv6使用逐跳校驗(yàn)和來確保數(shù)據(jù)報(bào)文的完整性。逐跳校驗(yàn)和是在每個路由器上對數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行校驗(yàn)，以確保在傳輸過程中數(shù)據(jù)報(bào)文沒有發(fā)生錯誤。這種校驗(yàn)和方式可以減少因單個錯誤而導(dǎo)致的重傳次數(shù)，提高傳輸效率。IPv數(shù)據(jù)報(bào)文的校驗(yàn)和IPv傳輸層協(xié)議04面向連接的協(xié)議TCP協(xié)議需要在傳輸數(shù)據(jù)之前建立連接，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。傳輸控制TCP協(xié)議能夠控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁浚苊獍l(fā)送方和接收方之間的數(shù)據(jù)擁塞?？煽總鬏擳CP協(xié)議能夠確認(rèn)數(shù)據(jù)的接收，并重新發(fā)送未收到數(shù)據(jù)的包，確保數(shù)據(jù)的完整性。TCP協(xié)議030201UDP協(xié)議不需要建立連接，可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。無連接的協(xié)議簡單傳輸快速傳輸U(kuò)DP協(xié)議相對于TCP協(xié)議更為簡單，適用于不需要可靠傳輸?shù)膽?yīng)用。由于UDP協(xié)議較為簡單，因此可以更快地傳輸數(shù)據(jù)。030201UDP協(xié)議ICMP協(xié)議用于傳遞控制消息，例如ping和traceroute等。網(wǎng)絡(luò)控制消息ICMP協(xié)議可以報(bào)告錯誤消息，例如目的不可達(dá)和超時(shí)等。錯誤報(bào)告ICMP協(xié)議可以控制數(shù)據(jù)包的路徑，例如重定向和源路由等。路徑控制ICMP協(xié)議IPv應(yīng)用層協(xié)議05HTTP（HypertextTransferProtocol）是一種應(yīng)用層協(xié)議，用于在網(wǎng)絡(luò)中傳輸超文本（例如網(wǎng)頁）。定義HTTP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)上應(yīng)用最廣泛的一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，所有的www文件都必須遵守這個標(biāo)準(zhǔn)。作用HTTP協(xié)議的工作流程包括建立連接、發(fā)送請求、接收響應(yīng)和關(guān)閉連接。工作流程HTTP有兩個版本，分別是HTTP/1.0和HTTP/1.1，其中HTTP/1.1是目前使用最廣泛的版本。版本HTTP協(xié)議FTP（FileTransferProtocol）是一種應(yīng)用層協(xié)議，用于在網(wǎng)絡(luò)上傳輸文件。定義FTP協(xié)議使得用戶可以在互聯(lián)網(wǎng)上上傳和下載文件，是互聯(lián)網(wǎng)上最常用的文件傳輸方式之一。作用FTP協(xié)議的工作流程包括登錄、傳輸文件和退出登錄。工作流程FTP協(xié)議有兩種模式，分別是主動模式和被動模式。模式FTP協(xié)議定義DNS（DomainNameSystem）是一種應(yīng)用層協(xié)議，用于將域名解析為IP地址。工作過程DNS協(xié)議的工作過程包括查詢、響應(yīng)和更新。作用DNS協(xié)議使得用戶可以在瀏覽器中通過域名訪問網(wǎng)站，而不需要記住復(fù)雜的IP地址。版本DNS協(xié)議有兩個版本，分別是DNSv1和DNSv2，其中DNSv2是目前使用最廣泛的版本。DNS協(xié)議IPv安全性問題與防護(hù)措施062.ARP欺騙攻擊者通過欺騙網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)，使其將數(shù)據(jù)包發(fā)送到攻擊者控制的假冒地址，從而竊取數(shù)據(jù)或破壞通信。3.中間人攻擊攻擊者插入到通信鏈路中，竊取或篡改通信數(shù)據(jù)，如SSL/TLS中間人攻擊。1.IP欺騙攻擊者通過偽造IP地址和包頭信息，冒充合法用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訪問，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露、篡改或拒絕服務(wù)。常見的IPv安全性問題常見的IPv安全性問題4.DoS/DDoS攻擊通過發(fā)送大量無用的請求或數(shù)據(jù)包，使網(wǎng)絡(luò)擁堵或服務(wù)器過載，導(dǎo)致合法用戶無法訪問網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)。5.病毒和木馬惡意軟件感染主機(jī)后，可遠(yuǎn)程控制并竊取個人信息、破壞系統(tǒng)或傳播惡意代碼。6.嗅探攻擊通過截獲網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析，獲取敏感信息如用戶名、密碼等。7.協(xié)議漏洞某些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議存在設(shè)計(jì)缺陷或?qū)崿F(xiàn)漏洞，易受到攻擊。1.IP欺騙使用ARP防火墻、靜態(tài)ARP表、ARP服務(wù)器等技術(shù)防止ARP欺騙。2.ARP欺騙3.中間人攻擊使用SSL/TLS等加密通信協(xié)議，驗(yàn)證通信對端的身份，使用安全的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等。使用防火墻、入侵檢測系統(tǒng)（IDS）等防護(hù)措施，通過IP信譽(yù)庫限制與非法IP的通信。防護(hù)措施與解決方案4.DoS/DDoS攻擊使用防火墻、負(fù)載均衡器等設(shè)備防止網(wǎng)絡(luò)擁堵，使用DoS/DDoS防御服務(wù)等。安裝殺毒軟件、定期更新病毒庫、不打開未知來源的郵件和下載未知鏈接等。使用加密通信協(xié)議、訪問控制列表（ACL）限制網(wǎng)絡(luò)流量等。及時(shí)更新協(xié)議補(bǔ)丁，使用安全的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和設(shè)備等。5.病毒和木馬6.嗅探攻擊7.協(xié)議漏洞防護(hù)措施與解決方案IPv的發(fā)展趨勢與未來技術(shù)07地址空間巨大IPv6的地址空間由128位構(gòu)成，相比IPv4的32位地址空間要大得多，能夠?yàn)槊恳粋€互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備分配一個獨(dú)立的IP地址。簡化配置IPv6采用了無狀態(tài)地址自動配置（SLAAC）技術(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置更加簡單，無需手動設(shè)置IP地址。安全性更高IPv6在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了安全問題，采用了IPSec（IPSecurity）協(xié)議，提供了端到端的安全性保障。IPv6的發(fā)展與優(yōu)勢IPv6能夠?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)設(shè)備提供唯一的IP地址，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的廣泛連接。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接通過IPv6，可以對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和控制，提高設(shè)備的可維護(hù)性和可管理性。遠(yuǎn)程管理IPv6的應(yīng)用將推動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為智能家居、智慧城市等領(lǐng)域提供更多創(chuàng)新的可能性。促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展IPv與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合云服務(wù)提供商通常使用IPv6來提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，