Огляд внутрішнього устройства TCP/IP

Цей розділ містить короткий опис TCP/IP в об'ємі, достатньому для подальшого обговорення проблем безпеки, пов'язаних з Інтернетом. [Com91a],[Com91b],[Hunt92] і [Bel89] містять набагато докладніший опис; читачі, які хочуть одержати глибше уявлення, повинні звернутися до цих джерел.

Частково популярність стека протоколів TCP/IP пояснюється можливістю його реалізації на базі великого числа різноманітних каналів і протоколів канального рівня, таких як T1 і Х.25, Ethernet і лінії RS-232. Більшість організацій використовує в своїх ЛВС Ethernet для об'єднання хостов і клієнтських систем, а потім приєднує ці мережі за допомогою T1 до регіональної мережі (наприклад, регіональної магістральної мережі TCP/IP), яка сполучає в свою чергу з мережами інших організацій і іншими магістральними каналами. Як правило, організації мають одне з'єднання з Інтернетом, але великі організації можуть мати два і більш з'єднань. Швидкості модемів збільшуються у міру появи нових комунікаційних стандартів, тому версії TCP/IP, які працюють в середовищі комутованих телефонних каналів, стають все більш популярними. Багато організацій і просто окремі люди використовують PPP (Point-to-Point Protocol) і SLIP (Serial Line IP) для підключення своїх мереж і робочих станцій до інших мереж, використовуючи телефонні канали.

Якщо говорити строго, то TCP/IP - це стек протоколів, включаючий TCP, IP, UDP (User Datagram Protocol), ICMP (Internet Control Message Protocol), і ряд інших протоколів. Стек протоколів TCP/IP не відповідає моделі взаємодії відкритих систем (ВОС), і його структура показана на малюнку 1.1

1.2 IP

Рівень IP одержує пакети, що доставляються нижніми рівнями, наприклад драйвером інтерфейсу з ЛВС, і передає їх лежачим вище рівням TCP або UDP. І навпаки, IP передає пакети, одержані від рівнів TCP і UDP до ніжележащим рівнів.

Пакети IP є дейтаграмамі з негарантованою доставкою, тому що IP нічого не робить для забезпечення гарантії доставки пакетів IP по порядку і без помилок. Пакети IP містять адресу хоста, з якого був посланий пакет, званий адресою відправника, і адреса хоста, яка повинна одержати пакет, званий адресою одержувача.

Високорівневі сервіси TCP і UDP при прийомі пакету припускають, що адреса відправника, вказаний в пакеті, є істинною. Іншими словами, адреса IP є основою для аутентифікації в багатьох сервісах; сервіси припускають, що пакет був посланий від існуючого хоста, і саме від того хоста, чия адреса вказана в пакеті. IP має опцію, звану опція маршрутизації джерела, яка може бути використана для для вказівки точного прямого і зворотного шляху між відправником і одержувачем. Цей шлях може задіювати для передачі пакету маршрутизатори або хости, що звичайно не використовуються для передачі пакетів до даного хосту-одержувача. Для деяких сервісів TCP і UDP пакет IP з такою опцією здається тим, що прийшов від останньої системи у вказаному шляху, а не від свого істинного відправника. Ця опція з'явилася в протоколі для його тестування, але [Bel89] відзначає, що маршрутизація джерела може використовуватися для обману систем з метою встановлення з'єднання з ними тих хостов, яким заборонено з ними з'єднуватися. Тому, те, що ряд сервісів довіряє вказаній IP-адресі відправника і покладається на нього при аутентифікації, дуже небезпечно і може привести до проникнення в систему.

1.2.2 TCP

Якщо IP-пакети містять інкапсульовані пакети TCP, програми IP передадуть їх вгору рівню TCP. TCP послідовно нумерує всі пакети і виконує виправлення помилок, і реалізує, таким чином, віртуальні з'єднання між хостамі. Пакети TCP містять послідовні номери і підтвердження про прийом пакетів, тому пакети, прийняті не в порядку передачі, можуть бути переупорядковані, а зіпсовані пакети повторно послані.

TCP передає одержану інформацію додаткам верхнього рівня, наприклад клієнту або серверу TELNETа. Додатки, у свою чергу, передають інформацію назад рівню TCP, який передає її нижче рівню IP, після чого вона потрапляє до драйверів пристроїв, у фізичне середовище і по ній передається до хоста-одержувача. Сервіси зі встановленням з'єднання, такі як TELNET, FTP, rlogin, X Windows і SMTP вимагають надійності і тому використовують TCP. DNS використовує TCP тільки у ряді випадків( для передачі і прийому баз даних доменних імен), а для передачі інформації про окремих хостах використовує UDP .

1.2.3 UDP

Як показано на малюнку 1.1, UDP взаємодіє з прикладними програмами на тому ж рівні, що і TCP. Проте, він не виконує функції виправлення помилок або повторної передачі втрачених пакетів. Тому UDP не використовується в сервісах зі встановленням з'єднання, яким потрібне створення віртуального каналу. Він застосовується в сервісах типу запит-відповідь, таких як NFS, де число повідомлень в ході взаємодії набагато менше, ніж в TELNET і FTP. У число сервісів, що використовують UDP, входять сервіси на базі RPC, такі як NIS і NFS, NTP(протокол мережевого часу) і DNS(також DNS використовує TCP).

Пакети UDP набагато простіше підроблювати, ніж пакети TCP, оскільки немає етапу встановлення з'єднання (рукостискання).[Ches94]. Тому з використанням сервісів на базі UDP зв'язаний більший ризик.

1.2.4 ICMP

ICMP (Протокол міжмережевих управляючих повідомлень) знаходиться на тому ж рівні, що і IP; його призначення - передавати інформацію, що вимагається для управління трафіком IP. В-основном, він використовується для надання інформації про шляхи до хостам-одержувачів. Повідомлення ICMP redirect інформують хости про існування більш коротких маршрутів до інших систем, а повідомлення ICMP unreachable указує на наявність проблем із знаходженням шляху до одержувача пакету. Крім того, ICMP може допомогти коректно завершити з'єднання TCP, якщо шлях став недоступний. PING є широко поширеним сервісом на