低层协议安全性

IP协议

对于网络层，IP协议是其中一个非常重要的协议。网络层的IP地址相当于数据链路层的Mac地址。协议字段如下，每行4字节，总共4*5=20字节。

IP协议安全性：IP协议不能保证数据就是从数据包中给定的源地址发出的，你绝对不能靠对源地址的有效性检验来判断数据包的好坏。

ARP协议

接上文，Mac地址是电脑出场自带并不可更改的；而网络环境改变了IP地址也会改变，因此需要寻找设备的IP地址。假设主机A和B在同一个网段：

A的ARP缓存表中如果有B的表项，则对IP数据包进行帧封装，单播发送给B的Mac地址。

如果没有，则如下图形式进行广播，并将得到的信息存入ARP缓存表以便下次使用。所以ARP协议中文为地址解析协议。

当ARP在不同的局域网中进行运行的时候：

主机A先把自己的IP地址与目的主机的IP地址相与，发现不在同一个子网中。

主机A便运行ARP缓存表获取默认网关的MAC地址，与默认网关进行数据帧的传送。

当运行到路由器时，路由器查询转发表，看是否转发表中有目的IP地址，如果有的话便可以进行直接交付；没有则运行ARP协议获取下一跳路由器接口的Mac地址。

路由器接到分组后，查询转发表，将分组进行转发。

ARP协议的安全问题：一台不可信赖的主机会发出假冒的ARP查询或应答信息，并将所有流向它的数据流转移。这样，它就可以伪装成某台机器，或修改数据流。这种攻击叫做ARP欺骗攻击。

TCP协议

TCP消息格式：<localhost，localport,remotehost，remoteport>

TCP连接的建立需要3次握手，当服务器收到初始的SYN数据包后，该连接处于半开放状态。此后，服务器返回自己的序号，并等待确认。最后，客户机发送第3个数据包使TCP连接开放，在客户机和服务器之间建立连接。

 但处于半开放状态会消耗服务器的大量资源，所以诞生了泛洪攻击，即通过模拟IP或僵尸网络的方式大量发出第一次握手，而不回复第三次握手，大量占用服务资源。

 方法1(SYN Defender)：防火墙收到客户端的SYN包时，直接转发给服务器；防火墙收到服务器的SYN/ACK包后，一方面将SYN/ACK包转发给客户端，另一方面以客户端的名义给服务器回送一个ACK包，完成TCP的三次握手，让服务器端由半连接状态进入连接状态。当客户端真正的ACK包到达时，有数据则转发给服务器，否则丢弃该包。由于服务器能承受连接状态要比半连接状态高得多，所以这种方法能有效地减轻对服务器的攻击。

 方法2(SYN proxy)：防火墙在收到客户端的SYN包后，并不向服务器转发而是记录该状态信息然后主动给客户端回送SYN/ACK包，如果收到客户端的ACK包，表明是正常访问，由防火墙向服务器发送SYN包并完成三次握手。这样由防火墙做为代理来实现客户端和服务器端的连接，可以完全过滤不可用连接发往服务器。

NAT协议

NAT协议的诞生主要为了解决IPV4中IP地址不足的问题。NAT协议中文全称为网络地址转换，即将一大批主机由NAT路由器都封装在一个局域网内，并赋予一个内网IP和外网IP。内网通信随意，IP地址足够；当访问外网时步骤如下(内部主机(192.168.10.1)要向外部主机(地址为210.10.20.20)发送一个数据包)：

向NAT路由器发送数据包，源地址为19

2.168.10.1，目的地址为210.10.20.20。

NAT路由器在转换表中增添一个条目，内部地址192.168.10.1，外部地址210.

10.20.20。

NAT路由器用自己的地址(即201.26.

7.9)替换数据包中的源地址，并利用路由机制，将此数据包发送给Internet上的目标主机。此时源地址就变为了201.2

6.7.9。

目的地址收到信息并返回响应数据包，响应数据包的源地址为210.10.20.20，而目的地址为201.26.7.9。

该响应数据包到达NAT路由器。因为响应数据包中的目的地址与NAT路由器的地址匹配，所以NAT路由器查询转换表，以确认此转换表中是否含有外部地址为210.1

0.20.20的条目。于是就找到了内部主机192.168.10.1。

NAT路由器用内部主机地址(即192.16

8.10.1)替换数据包的目的地址，并将该分组发给该内部主机。

然而，如果有多个内网主机希望与外网的同一台主机通信怎么办？

那么需要修改NAT转换表，新加几列新的参数。

内部端口 外部端口 

NAT协议的安全问题：NAT最严重的问题是它不能与加密协调工作。第一，NAT不能对加密的数据流进行检查；第二，IPsec与NAT会产生冲突。