《网络层-IP协议》课件

网络层-IP协议目录CONTENTS网络层概述IP协议概述IP地址IP路由IP数据报传输IP协议的安全性01CHAPTER网络层概述网络层是通信协议的第三层，负责处理数据包的路由和转发。提供数据包的传输和寻址功能，确保数据能够在不同的网络之间正确传输。网络层的定义和功能功能定义实现不同网络之间的互联互通网络层协议使得不同的网络能够相互连接，实现数据的传输和共享。保证数据传输的可靠性和稳定性通过路由选择和流量控制等机制，网络层协议能够保证数据传输的可靠性和稳定性。提高网络性能和资源利用率通过合理的数据包路由和流量控制，网络层协议能够提高网络性能和资源利用率。网络层协议的重要性030201静态路由协议如RIP、IGRP等，需要手动配置路由表。动态路由协议如OSPF、BGP等，能够自动学习路由表。内部网关协议用于一个自治系统内的路由选择，如RIP、OSPF。外部网关协议用于不同自治系统之间的路由选择，如BGP。网络层协议的分类02CHAPTERIP协议概述IP协议的定义和功能定义IP（InternetProtocol）协议是TCP/IP协议族中最为核心的协议，负责传输数据包在整个网络中的路由。功能提供了一种不可靠、无连接的数据报传输服务，用于在网络中唯一标识主机，并确保数据报在传输过程中能够正确地到达目的地。VS目前广泛使用的版本，由32位地址组成，地址空间有限，面临地址耗尽的问题。IPv6解决IPv4地址耗尽问题的新版本，使用128位地址，提供了更大的地址空间和更高的安全性。IPv4IP协议的版本封装在发送数据时，将数据放入IP数据报中，加上IP头部，形成完整的IP数据报，以便在网络中进行传输。解封装在接收数据时，去掉IP头部，将数据从IP数据报中提取出来，还原为原始数据。IP协议的封装与解封装03CHAPTERIP地址IPv6地址由8个16位字节组成，通常以冒号分隔的十六进制表示，如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。私有地址专供组织内部使用的IP地址，如192.168.x.x、10.x.x.x等。IPv4地址由4个字节组成，通常以点分十进制表示，如192.168.1.1。IP地址的分类手动配置IP地址给特定设备或用户。静态分配通过DHCP协议自动分配IP地址给设备或用户。动态分配将多个连续的IP地址块合并为一个较小的地址块，用于简化网络管理和路由。IP聚合IP地址的分配与聚合将IP地址转换为易于理解的文本形式，如域名。IP地址解析将域名转换为IP地址。反向解析IP地址的解析与反向解析04CHAPTERIP路由路由表的组成掩码长度输出接口用于标识目的网络地址的子网掩码长度。用于标识数据包从哪个网络接口发送出去。目的网络地址下一跳地址路由协议类型用于标识目标网络或主机的IP地址。用于标识下一跳路由器或网关的IP地址。用于标识该路由是通过哪种路由协议学习到的。线性查找算法按照顺序逐条匹配路由表中的条目，直到找到匹配的路由或遍历完整个路由表。二分查找算法将路由表按照目的网络地址进行排序，然后使用二分查找算法快速定位到目标路由。哈希查找算法将目的网络地址进行哈希运算，将结果作为索引在路由表中查找对应的路由条目。路由表的查找算法内部网关协议（IGP）用于在同一个自治系统内部进行路由选择，如RIP、OSPF等。外部网关协议（EGP）用于在不同自治系统之间进行路由选择，如BGP等。路由协议的分类05CHAPTERIP数据报传输标识IP协议的版本，用于不同版本的IP协议之间进行兼容性处理。版本号标识IP数据报头部长度，以便接收端能够正确解析数据报。头部长度用于防止数据报在网络中无限循环，每经过一个路由器，TTL值减1，当TTL值为0时，数据报被丢弃。生存时间（TTL）标识上层协议类型，以便接收端知道如何处理接收到的数据。协议IP数据报的格式IP数据报的分段与重组当IP数据报长度超过传输层最大传输单元（MTU）时，需要将其分段传输。每个分段头部包含一个片段偏移量字段，用于标识该分段在原始IP数据报中的位置。分段在接收端，IP协议需要将收到的分段重新组合成完整的IP数据报。通过检查每个分段的片段偏移量和头部中的标识字段，可以重新组合原始IP数据报。重组当目的主机与源主机在同一个网络中时，IP协议可以直接将IP数据报交付给目的主机。当目的主机与源主机不在同一个网络中时，IP协议需要通过路由器进行路由选择，将IP数据报交付给目的主机。直接交付路由交付IP数据报的传输方式06CHAPTERIP协议的安全性数据篡改由于IP协议缺乏数据完整性的保护机制，数据在传输过程中可能被篡改或损坏。拒绝服务攻击通过大量发送无用数据包，攻击者可以导致目标主机无法正常响应，实现拒绝服务攻击。假冒攻击攻击者可以伪造IP地址，进行网络欺骗攻击。未经授权的访问IP协议在设计时并未考虑安全问题，因此存在着未经授权访问网络资源的风险。IP协议的安全问题采用IPSec等加密技术，对IP数据包进行加密，保护数据的安全性。加密技术通过设置IP地址过滤和防火墙规则，限制未经授权的访问。访问控制采用校验和等机制，确保数据在传输过程中不被篡改或损坏。数据完整性保护采用IP源验证等机制，验证IP地址的真实性，防止网络欺骗攻击。防止假冒攻击IP协议的安全措施IPSecIPSec是一种标准的网络安全协议，提供了数据加