013tcpip网络通信协议安全性研究样本
(样本只提供该系统的基本情况介绍,若需要完整的设计和论文,建议您购买本系统,凡是购买本站系统的,本站均根据您的要求,把系统上的开发信息,题目等修改成符合您的要求)

 

本设计包含内容：毕业论文+开题报告+答辩稿
论文大概：
 
TCP/IP协议安全性研究

【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 安全性 协议 实验
【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.

 

 

 

引言
  由于自身的缺陷、网络的开放性以及黑客的攻击是造成互联网络不安全的主要原因。TCP/IP作为Internet使用的标准协议集,是黑客实施网络攻击的重点目标。TCP-／IP协议组是目前使用最广泛的网络互连协议。但TCP／IP协议组本身存在着一些安全性问题。TCP/IP协议是建立在可信的环境之下,首先考虑网络互连缺乏对安全方面的考虑；这种基于地址的协议本身就会泄露口令,而且经常会运行一些无关的程序,这些都是网络本身的缺陷。互连网技术屏蔽了底层网络硬件细节,使得异种网络之间可以互相通信。这就给“黑客”们攻击网络以可乘之机。由于大量重要的应用程序都以TCP作为它们的传输层协议,因此TCP的安全性问题会给网络带来严重的后果。网络的开放性,TCP/IP协议完全公开,远程访问使许多攻击者无须到现场就能够得手,连接的主机基于互相信任的原则等等性质使网络更加不安全。因此,目前正在制定安全协议,在互连的基础上考虑了安全的因素,希望能对未来的信息社会中对安全网络环境的形成有所帮助。

TCP/IP是一组协议的集合,除了最常用的TCP和IP协议外,还包含许多其他的工具性协议、管理协议及应用协议。TCP/IP的协议结构如图所示。
其中,应用层向用户提供访问Internet的一些高层协议,使用最广泛的有TELNET、FTP、SMTP、DNS等,同时新的应用协议还在不断涌现。传送层的作用是提供应用程序(端 到端)的通信服务,该层有两个协议：传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。前者提供高可靠的面向连接的数据传送服务,后者提供无连接的高效率的数据传送服务。网间层负责相邻主机之间的通信,该层协议主要有IP和ICMP等。网络接口层是TCP/IP协议软件
的最低一层,其主要工作有：负责接收IP数据报,通过网络向外发送或者从网络上接收物理帧,抽出IP数据报向上层传送。对不同的物理网络配以相应的网络接口协议,如物 理网是以太网时,网络接口协议须使用IP－E(RFC894)。
协议安全性分析
1.TCP协议
TCP使用三次握手机制来建立一条连接,握手的第一个报文为SYN包；第二个报文为 SYN/ACK包,表明它应答第一个SYN包同时继续握手过程；第三个报文仅仅是一个应答,表示为ACK包。若A为连接方,B为响应方,其间可能的威胁有：
•攻击者监听B方发出的SYN/ACK报文。
•攻击者向B方发送RST包,接着发送SYN包,假冒A方发起新的连接。
•B方响应新连接,并发送连接响应报文SYN/ACK。
•攻击者再假冒A方对B方发送ACK包。
这样攻击者便达到了破坏连接的作用,若攻击者再趁机插入有害数据包,则后果更严重。
TCP协议把通过连接而传输的数据看成是字节流,用一个32位整数对传送的字节编号。初始序列号(ISN)在TCP握手时产生,产生机制与协议实现有关。攻击者只要向目标主机发送一个连接请求,即可获得上次连接的ISN,再通过多次测量来回传输路径,得到进攻主机到目标主机之间数据包传送的来回时间RTT。已知上次连接的ISN和RTT,很容易就能预测下一次连接的ISN。若攻击者假冒信任主机向目标主机发出TCP连接,并预测到目
标主机的TCP序列号,攻击者就能伪造有害数据包,使之被目标主机接受。
2.IP协议和ICMP协议
IP协议是TCP/IP中最重要的协议之一,提供无连接的数据包传输机制,其主要功能有：寻址、路由选择、分段和组装。传送层把报文分成若干个数据报,每个数据包在网关中进行路由选择,穿越一个个物理网络从源主机到达目标主机。在传输过程中数据包可能被分成若干小段,以满足物理网络中最大传输单元长度的要求,每一小段都当作一 个独立的数据包被传输,其中只有第一个数据报含有TCP层的端口信息。在包过滤防火墙
中根据数据包的端口号检查是否合法,这样后续数据包可以不经检查而直接通过。攻击 者若发送一系列有意设置的数据包,以非法端口号为数据的后续数据包覆盖前面的具有 合法端口号的数据包,那么该路由器防火墙上的过滤规则被旁路,从而攻击者便达到了 进攻目的。
ICMP是在网间层中与IP一起使用的协议。如果一个网关不为IP分组选择路由、不能 递交IP分组或者测试到某种不正常状态,如网络拥挤影响IP分组的传递,那么就需要IC MP来通知源端主机采取措施,避免或纠正这类问题。ICMP被认为是IP协议不可缺少的组 成部分,是IP协议正常工作的辅助协议。
ICMP协议存在的安全缺口有：
攻击者可利用ICMP重定向报文破坏路由,并以此增强其窃听能力。
攻击者可利用不可达报文对某用户节点发起拒绝服务攻击。
3.路由协议
Internet使用动态路由,通过路由器相互通信和传递路由信息,实现路由表的自动 更新。自治域内部采用的路由协议称为内部网关协议,常用的有路由信息协议RIP(Routing Information Protocol)、开放式最短路径优先协议OSPF(Open Shortest Path First)。外部网关协议主要用于多个自治域之间的路由选择,常用的是边界网关协议BGP(Border Gateway Protocol)。
路由协议存在的安全缺口有：
许多路由协议使用未加密的非一次性口令来证实数据中的路由信息,容易遭到非法窃听。
攻击者通过伪造一非法路由器或者其它手段发送伪造路由信息,扰乱合法路由器的路由,从而使本应到达目标主机的数据包转发至入侵主机。
由于BGP通过TCP传送数据,目前对TCP不断加剧的攻击也是影响BGP安全的一个重要因素。
4．域名系统
为了解决IP地址难于记忆的问题,TCP/IP设计了一种层次性命名协议,即域名系统 DNS,其作用是自动将主机域名转换成对应的IP地址。DNS也存在着一些安全缺口,主要有：
由于DNS缺乏密码认证机制,攻击者可通过假冒其它系统或截取发往其它系统的邮件等手段,对用户造成危害。
目前许多防火墙产品基于未证实的IP地址来作出有关网络外部存取的决策,其中若被插入假DNS信息,就会给攻击者造成便利。
针对DNS的攻击和针对路由机制的攻击如果被配合使用,将对网络造成灾难性的后果。
协议的改进和发展状况
Internet每天都在发生变化,作为被广泛使用的基础性协议,TCP/IP也在不断改善和发展之中。
5.IP协议的改进
1994年7月IETF(Internet Engineering Task Force,因特网工程任务组)确定了下一代IP协议的基础,开始了IPv6的研究实验工作。1995年12月,IETF公布了IPv6草案。目前有关IPv6的实用化研究开发工作正在进行。最近两种原本为IPv6设计的安全机制被 加进了IPv4。其中一种称为AH(Authentication Header)机制,提供证实和完整性服务, 但不提供保密服务；另一种称为ESP(Encapsulation Security payload)机制,提供完整
性服务、证实服务及保密服务。
6路由技术的改进
为保护RIP和OSPF报文的安全,目前已提出采用著名的Keyed MD5证实算法对发送路 由报文的结点进行证实。这种方法能够足以抵御目前使用的大部分攻击,但不能完全消 除重播可能。有些路由器内含了证实TCP会话过程的机制,从而能减少多个自治域之间通 过BGP所传输的路由信息遭受攻击的危险性。由于IPv6提供AH和ESP机制,与IPv6一起使 用的内部网关协议就可依赖这些机制获得安全保护。至于外部网关协议,内含证实过程 的IDRP(Inter－Domain Routing Protocol)将取代BGP。IDRP可和非IPv6的协议一起使用 ,比如IPv4。
7.DNS安全扩充
Eastlake和Kaufman对DNS设计了一种安全扩充。该安全扩充提供了DNS信息证实机制 ,并允许用户的公开密钥存储于DNS中,由请求方对其进行证实。当采用密钥管理协议产 生会话密钥时,需要有一种方法来证实参与密钥交互过程的各方,存于DNS中的用户签名 的公开密钥就可用于这样的证实过程。DNS安全扩充允许用户签名的公开密钥与地址记录 、姓名记录和邮箱一起进行认证分配,从而使动态密钥管理较易实现。DNS信息证实极大 地减少了非法者针对DNS或DNS使用者的攻击威胁。
8.密钥管理协议
在密钥管理方面,缺少动态密钥管理标准一直是一个最大的问题。IETF正在研究一 种采用Diffie－Hellman技术的密钥交换协议Oakley。作为协议的一部分,公开密钥证书 存储于DNS中,以抵御对Diffie－Hellman的man－in－the－middle攻击。使用该协议产 生的密钥与以往产生的任何密钥都无关,因此攻击都无法通过破获几个主密钥来导出会 话密钥。IETF还推出了一种ISAKMP(Internet Security Association And Key Managem ent Protocol)协议,允许就密钥生存期和敏感级等问题进行协商。Oakley和ISAKMP的配 合使用在几年后将很普遍,它们不仅能用于网间协议,还能用于传送层甚至低层,如ATM协议。

由于大量重要的应用程序都以TCP作为它们的传输层协议,因此TCP的安全性问题会给网络带来严重的后果。