《IP以及DNS专题》课件

IP以及DNS专题本专题将深入探讨IP地址和DNS系统，并介绍它们在网络通信中的重要作用。我们将学习IP地址的分类和结构，以及DNS系统的运作机制和重要应用。专题大纲IP地址概述IP地址是网络设备在互联网上的唯一标识，用于识别网络中的每个设备。DNS服务简介DNS服务将域名解析为IP地址，使人们更容易访问网站和网络服务。DHCP服务概述DHCP服务为网络设备自动分配IP地址、子网掩码和其他网络配置参数。NAT技术概述NAT技术用于隐藏内部网络设备的IP地址，以提高网络安全性并节省IP地址资源。IP地址概述IP地址是互联网协议地址，用于识别网络中的计算机或设备。IP地址是网络层协议的重要组成部分，用于寻址和路由数据包。IP地址可以分为公网IP地址和私网IP地址，公网IP地址用于连接互联网，私网IP地址用于内部网络。IP地址分类IPv4地址分类IPv4地址分为五类，分别为A类、B类、C类、D类和E类，用于不同的网络规模和应用场景。A类地址用于大型网络，提供较大的主机地址空间。B类地址适用于中等规模网络，提供中等大小的主机地址空间。C类地址适用于小型网络，提供较小的主机地址空间。D类地址用于组播通信，允许将数据广播到多个接收者。E类地址保留用于未来使用，目前尚未被广泛采用。IPv6地址分类IPv6地址分类基于地址块的划分，每个块对应不同的网络类型和用途。全局唯一地址用于互联网上的通信，确保每个网络和设备拥有唯一的地址。本地链接地址用于同一个本地网络中的通信，避免与全局地址冲突。站点本地地址用于同一站点内的通信，提供更大的灵活性和安全性。特殊地址用于特定用途，例如组播、测试和网络管理。IP地址分配1地址空间分配互联网地址空间分配给各个国家和地区。2网络分配每个国家和地区分配的地址空间被进一步分配给各个网络。3主机分配每个网络分配的地址空间进一步分配给该网络中的主机。IP地址分配是一个复杂的流程，需要协调多个利益相关者，例如，互联网号码分配机构(IANA)、区域互联网注册管理机构(RIR)和互联网服务提供商(ISP)。IP路由基础1路由器路由器是网络的核心设备，它负责转发数据包，实现网络互联。2路由表路由表存储着路由信息，用于指导路由器选择最佳路径转发数据包。3路由协议路由协议用于更新路由表，确保路由信息准确无误。IP报文格式IP报文头部包含版本号、头部长度、总长度、标识、标志、分片偏移、生存时间、协议、头部校验和等信息。IP报文数据段承载着各种网络协议的数据，例如TCP、UDP、ICMP等。IP报文校验和用于检测数据传输过程中的错误，确保数据完整性。IP数据包转发流程1数据包到达数据包抵达路由器接口2查找路由表路由器根据目标IP地址查找路由表3选择下一跳选择下一跳路由器或目标网络4转发数据包将数据包转发到下一个网络节点IP数据包转发是网络通信的关键环节，路由器是数据包转发的核心设备。数据包从源主机出发，经过多个路由器，最终到达目标主机。IP数据包分片与重组分片目的当IP数据包大小超过网络传输的最大MTU时，需要将数据包分割成多个更小的片段，以适应网络的传输限制。分片过程源主机将IP数据包分成多个片段，并在每个片段中添加分片标识符和偏移量等信息，用于标识和重组。重组过程目的主机接收到所有片段后，根据分片标识符和偏移量等信息，将所有片段重新组装成完整的数据包。分片影响分片会增加IP数据包的处理和传输开销，降低网络效率。IP协议栈网络层IP协议属于网络层，负责数据包的路由和转发。传输层传输层协议如TCP和UDP，负责数据包的可靠传输和端到端通信。应用层应用层协议如HTTP、FTP、SMTP，负责网络应用的通信和数据交互。DNS服务简介DNS服务是域名系统(DomainNameSystem)的简称，是互联网中重要的基础服务之一。DNS服务将人们易于记忆的域名转换为计算机可识别的IP地址，使人们能够方便地访问互联网上的各种资源。DNS域名系统结构1根域名服务器位于世界各地，提供最顶层域名的信息，例如.com、.org、.net等。2顶级域名服务器负责管理特定顶级域的信息，例如com、org、net等，并将其委托给相应的二级域名服务器。3权威域名服务器管理特定域名及其子域名信息的服务器，负责响应DNS查询请求并提供有关该域的详细信息。4缓存域名服务器负责缓存解析过的域名信息，以加快后续的DNS查询速度，减少对权威域名服务器的访问压力。DNS域名解析过程查询请求客户端向本地DNS服务器发送域名解析请求，请求解析目标域名对应的IP地址。缓存查找本地DNS服务器首先检查缓存，看是否已经缓存了该域名的解析结果。递归查询如果本地DNS服务器没有缓存结果，则会向根域名服务器发送查询请求，开始递归查询过程。迭代查询根域名服务器会返回顶级域名服务器的地址，本地DNS服务器会向顶级域名服务器发送查询请求。返回解析结果最终，本地DNS服务器会收到目标域名的IP地址，并将结果缓存起来，然后将解析结果返回给客户端。DNS服务器类型递归服务器递归服务器负责响应来自客户端的域名解析请求。它会向其他DNS服务器发送请求并返回最终结果。权威服务器权威服务器存储了特定域名的DNS记录，并为其提供权威的解析结果。缓存服务器缓存服务器存储了最近的DNS解析结果，以提高解析速度，减少对权威服务器的访问。根服务器根服务器是DNS域名系统中的最高级服务器，它存储了根域名的DNS记录，并指向其他顶级域的服务器。常见DNS记录类型1A记录将域名映射到IPv4地址，是常见的记录类型。2AAAA记录将域名映射到IPv6地址，用于IPv6环境。3CNAME记录别名记录，将一个域名指向另一个域名。4MX记录邮件服务器记录，用于指定域名对应的邮件服务器。DNS安全机制DNS欺骗攻击者通过伪造DNS服务器，将受害者引向恶意网站。常见的DNS欺骗攻击包括缓存中毒和DNS劫持。DNS隧道攻击者利用DNS协议进行数据传输，绕过防火墙等安全措施。例如，使用DNS请求发送恶意代码，执行攻击。DNS污染攻击者向DNS服务器注入虚假信息，污染DNS缓存。导致受害者无法访问合法网站，或被引导到恶意网站。DNS安全措施DNSSEC：通过数字签名验证DNS数据，防止篡改。使用安全的DNS解析器，避免被欺骗攻击。DHCP服务概述DHCP(DynamicHostConfigurationProtocol)是一种网络协议，用于自动分配IP地址、子网掩码、默认网关和其他网络配置信息给网络设备。DHCP服务器会管理IP地址池，并根据请求动态地分配IP地址给客户端设备，例如计算机、手机和打印机。DHCP简化了网络管理，提高了网络效率，并使网络设备能够自动连接到网络。DHCP报文交互过程1DHCP发现客户端广播DHCP发现报文2DHCP提供服务器响应DHCP提供报文3DHCP请求客户端请求DHCP请求报文4DHCP确认服务器确认DHCP确认报文DHCP协议使用UDP协议进行通信，并使用端口号67和68进行通信。DHCP报文交互过程包括四个步骤：DHCP发现、DHCP提供、DHCP请求和DHCP确认。DHCP地址分配方式手动分配管理员手动配置IP地址、子网掩码、网关等信息，适用于规模较小的网络。自动分配DHCP服务器自动分配IP地址，无需手动配置，适用于规模较大的网络。动态分配DHCP服务器分配IP地址，但地址在一段时间后会失效，需要重新申请。保留分配DHCP服务器预留特定IP地址，用于分配给特定设备，确保这些设备始终使用相同的IP地址。DHCP配置参数IP地址池DHCP服务器分配给客户端的IP地址范围，以及分配策略。例如，使用哪些IP地址范围，分配的地址是否固定，以及地址租用时间等。子网掩码DHCP服务器用于配置客户端网络接口的子网掩码，以便客户端能够正确识别自己的网络范围。默认网关DHCP服务器用于设置客户端的默认网关，以便客户端能够访问网络外的资源。DNS服务器DHCP服务器可以向客户端提供DNS服务器地址，以便客户端能够进行域名解析。NAT技术概述NAT（NetworkAddressTranslation，网络地址转换）是一种网络技术，通过将私有IP地址转换为公有IP地址，实现多个私有网络主机共享一个公网IP地址访问互联网。NAT技术可以有效地节约公网IP资源，并提高网络安全性，防止外部攻击者直接访问内部网络。NAT转换方式静态NAT将内部网络中的一个IP地址映射到外部网络中的一个特定IP地址。动态NAT内部网络中的IP地址可以映射到外部网络中的多个IP地址之一。端口转发将来自外部网络的请求转发到内部网络中的特定主机或服务。NAT端口复用将多个内部网络IP地址映射到外部网络中的一个IP地址。NAT转换过程1源地址转换内网主机向外发送数据包时，NAT设备会将数据包的源IP地址替换为NAT设备的公网IP地址，同时记录源IP地址和端口号的映射关系。2目标地址转换当NAT设备接收到来自公网的针对内网主机的访问请求时，NAT设备会根据映射关系，将数据包的目标IP地址替换为内网主机的IP地址，并转发给目标主机。3端口号转换NAT设备还会将数据包的端口号进行转换，以确保不同内网主机之间的数据流不会相互干扰。NAT应用场景11.私有网络访问公网NAT允许内部网络使用私有IP地址访问公网资源，提高网络安全性。22.地址复用多个私有网络设备共享少量公网IP地址，节省公网IP资源。33.网络地址转换隐藏内部网络地址，增强安全性，防止外部攻击。44.提高网络效率NAT可以减少网络路由表的大小，提高路由效率。NAT常见问题安全隐患NAT可能导致网络安全问题，例如端口扫描和攻击。连接性问题NAT可能导致某些应用程序无法正常工作，例如无法连接到特定服务。配置复杂性NAT需要仔细配置，才能确保网络正常运行。故障排除难度NAT故障诊断可能比较困难，需要专业的知识和工具。IPV6地址体系结构IPv6是一种新的IP地址体系结构，旨在解决IPv4地址空间不足的问题。IPv6使用128位地址，提供更大的地址空间，可以满足未来互联网的快速发展。IPV6地址分类单播地址用于唯一标识网络中的一个特定设备。组播地址用于向同一组设备发送数据。任播地址用于向最近的一个设备发送数据。广播地址用于向网络中的所有设备发送数据。IPV6报文格式IPV6报文结构与IPV4报文结构相似，但包含更多信息。其头部长度固定为40字节，包含版本号、流量类别、流标签、有效载荷长度、下一层协议、跳数限制、源地址和目标地址等字段。IPV6报文格式更灵活，支持扩展头部，允许扩展字段用于特定功能，如安全、路由、隧道等。IPv6路由与转发1地址解析IPv6地址解析与IPv4相似，但使用不同的协议。2路由表路由器使用IPv6路由表来确定数据包的转发路径。3数据包转发IPv6数据包在网络中通过路由器进行转发。4地址转换IPv6网络使用NAT技术来转换IPv6地址。IPv6路由和转发遵循与IPv4相似的原则，但存在一些差异。IPv6路由表使用更复杂的地址解析机制来处理更长的IPv6地址。IPv6网络可以使用NAT技术来转换IPv6地址，以便将IPv6网络连接到IPv4网络。IPV6过渡机制隧道技术IPv6数据包通过IPv4网络进行封装传输，使IPv6网络能够与IPv4网络互通。双栈技术同时支持IPv4和IPv6协议栈，使设备能够同时处