Linux网络基础

网络就是把分布在不同地理位置上的主机，通过传输介质(网线、卫星等)连接起来，实现主机之间数据传输共享的目的。

OSI 7层网络模型传输过程

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数据从一个主机A发送到主机B时候，每一层都会包住一个头部信息，从应用层（如手机或电脑）应用设备开始，数据打包到物理层，最后发给主机B
主机B接收到数据后，通过网卡，接收到在物理层，然后分别在每一次在进行拆包拿数据，最后到主机B的应用层，当然数据发送和接收都是可以的。
具体每一层详细信息可以参考之前写的：网络协议介绍

TCP协议

传输控制协议，简称TCP协议，在IP协议基础上，增加了确认重发、滑动窗口和复用 等机制。
TCP协议提供了稳定、安全、面向连接的字节流服务。
TCP是基于OSI 7层网络模型定义出的4层网络模型

  • 应用层 = OSI的 应用层 + 表示层 + 会话层
  • 传输层 和OSI的传输层一样
  • 网络层 和OSI的网络层一样
  • 数据链路层 = OSI的 数据链路层 + 物理层

TCP/IP体系结构的优点：

  1. 简化了计算机网络的结构，从原来的七层模型变成了现在的四层，但是功能却没有减少
  2. 每一层即独立又有联系，独立是因为如果那一层出现问题了不会影响其他层的工作，联系是因为上层协议又使用下层协议提供的服务。

TCP协议是面向连接的单播协议。

  • 单播 一对一服务，有来有回，数据发送和接收前，双发必须建立一条连接。
  • 广播 通常用在交换机，一对多的服务。

TCP传输数据的3个阶段：

  1. 建立连接
  2. 数据传输
  3. 断开连接

TCP采用3次握手4次挥手
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TCP协议数据传输过程
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TCP报文格式

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  • ACK：表示确认号有效
  • SYN：用于发起TCP连接
  • FIN：用户断开TCP连接
  • PSH：表示接收方需要尽快数据交给应用层
  • RST：重新连接

TCP3次握手抓包分析

通过使用wreshark工具抓包总结了TCP3次握手的原理
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  1. 刚开始，客户端发送SYN，并且发送了Seq(这是ISN码，是用于一个识别码)，这时的Seq是0
  2. 服务端收到连接，发送了SYN 还发送了ACK确认，并且也给客户端发送了一个Seq，这个Seq也是0
    这个Seq 和客户端第1次握手时候发送的Seq没有任何关系，是两个端各自发送的。
    但第2次握手服务端发送的ACK的值 和第1次握手客户端发送的Seq的值有关系，这个ACK的值是在客户端发送的Seq的值基础上+1
  3. 客户端接收到了服务端发送的ACK以后，也发送了一个ACK，这个ACK也是等于Seq + 1，这个Seq是第2次握手时候服务端发送的Seq。
    发送ACK同时，还会再发送一个Seq，这个Seq等于是客户端第2次发送Seq了，这个Seq的值是客户端第1次握手时发送的Seq + 1

断开连接4次挥手

断开连接的基础上首先肯定是已经建立了连接
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断开连接伴随着7种状态要知道
如图：如果客户端先要断开连接，先发送FIN命令，服务端收到后回应ACK确认命令，然后再次回应了FIN命令，客户端收到了2个服务端回应的命令，发送ACK确认断开连接

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  1. 客户端第1次发送FIN码 + Seq 想要断开连接，这个Seq是之前建立好连接后的Seq的值
  2. 服务端接收到了FIN后，回应一个ACK，这个ACK是Seq + 1，就是客户端第1次挥手时候的Seq
  3. 服务端还会再发送一个FIN码，并且也给了一个新的Seq给客户端，这个Seq和之前客户端第1次挥手时候发送的Seq没有关系
  4. 客户端回应给服务端一个ACK，这个ACK是刚刚接到的服务端第3次挥手时候给的Seq + 1
    至此4次挥手完成，断开连接。

IP协议介绍

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如图：
一个主机通过交换机的连接到达另一个网段主机它们就可以通信。
IP是TCP模型中最重要的协议。
主要作用：

  • 数据传输 将数据从一个主机传送另一个主机
  • 寻址 根据子网划分和IP地址，找到正确目的主机地址
  • 路由选择 选择数据在互联网上的传送路径
  • 数据报文分段 传送数据大于MTU时，将数据分段发送和接受，并重新组装。

IP地址分类

常见应用端口：

  • 21 FTP
  • 22 SSH
  • 23 Telnet
  • 25 SMTP邮件
  • 53 DNS默认端口
  • 80 HTTP
  • 443 HTTPS

IP地址：是逻辑地址，是可变的。标识网络种的主机，原则上一个网络中主机的IP地址是唯一的，目的是为了防止冲突。

IP地址的构成分3部分：

  • 类别：用来区分IP地址的类型，比如A、B、C、D 等级分类
  • 网络标识：网络位，也就是Network ID，表示主机所在的网络
  • 主机标识：主机位，也就是Host ID，表示主机再网络中的表示

IPv4 和 IPv6 介绍

  • IPv4：32位，10进制数以.隔开分4部分表示，就是点分二进制。每一个部分是8位，最大的表示256个，也就是 0 ~ 255

    • IPv4地址分类：
      • A类：网络标识占前1个字节，最高位是0，后面3个字节表示主机标识。A类的网络地址有128个，允许支持127个网络，每个网络大约允许有1670万台主机的存在。通常用于网络运行商的大公司的主干网络。
      • B类：前2个字节表示网络标识，后2个字节表示主机标识。用于节点比较多的网络，区域网络等。B类地址允许有16000个网络，每个网络大约有66000台主机。
      • C类：是最常见的地址。高3位标识类型，110表示。网络表示占3个字节，主机标识占1个字节。C类地址支持约20万个网络，最后一个字节主机，最大值256，实际能表示254个。通常0和255不能分配给主机。0表示网段，255表示广播地址。
      • D类：多播地址，高4位表示网络标识，后24位表示多播地址。
      • E类：保留地址。
    • IP地址分类开始字段：
      • A类：000 ~ 127
      • B类：128 ~ 191
      • C类：192 ~ 233
      • D类：224 ~ 239
      • E类：240 ~ 255
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  • IPv6：相比IPv4来说简化了报文头格式，字段只有8个，加快报文转发提高数据吞吐量，提高安全性，身份认证和隐私权是IPv6的关键特性。
    IP地址和传统的IPv4有很大区别，一般采用冒号16进制表示法，如这样的：fe80::143d:685e:34b0:3073%24，分8个字段，用冒号:隔开，IPv6是128位，IPv4是32位，所以就比IPv4的地址空间增大了296倍

常见的特殊的IP地址
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子网掩码

子网掩码定义：
子网掩码是一个32位字段的一个数值，利用这个字段来屏蔽原来网络地址的划分情况，从而能获得一个范围较小的可以实际使用的网络。

子网掩码好处：

  • 节约IP地址资源
  • 减少广播域
  • 减少寻址空间

子网掩码分类：

  • A类：255.0.0.0
  • B类：255.255.0.0
  • C类：255.255.255.0

子网掩码计算方法

通过子网掩码可以确定网段，计算主机。

一般最常用的C类网的一个网段最多有254个IP地址：从192.168.0.1到192.168.0.254，通常会用这两个里面其中一个作为网关地址。
198.168.0.0表示一个网络，不能用来表示一个主机地址，192.168.0.255表示系统的网络广播地址。

IP地址与子网掩码进行与操作，如果两个IP地址计算结果相同，就说明它们在一个网络中。
实例：
有两个IP地址192.168.1.150 和 192.168.1.151，假设子网掩码是255.255.255.128
计算结果一样：
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子网划分

划分子网IP地址段必须是2的幂次数范围，就可以推算出 子网掩码 = 主机位 - IP地址段广播地址(就是最大的那个地址)
如图：
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如果表示192.168.1.0这个网段的64大小的子网，因为64满足2的幂次数，所有是64大小。
64个的话用 0 ~ 63来表示，192.168.1.0是网段标识，192.168.1.63这个最大的IP就用来标识广播地址，那么这个子网IP地址段可用的IP是192.168.1.1 到 192.168.1.62
子网掩码的计算就是通过主机位的最大二进制数(刚好是192.168.1.63这个IP)来得出，63用2进制表示是0011 1111，255就是1111 1111，那255 - 63 就是1100 0000刚好是十进制的192

可以得出结论：划分子网时，随着子网地址借用了主机位数增多，子网的数目就随之增加，但是子网中的可用主机IP逐渐减少。

写出所有子网IP地址段：
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route 命令

route -n命令查看路由列表信息，如果没有就安装：yum install -y net-tools
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如上图：

  • Gateway 路由网关
  • Genmask 子网掩码

route 其他命令：

操作 命令说明
添加网关 route add -net 【如：192.168.0.0】 gw 【如：10.0.0.2】
删除网关 route del -net 【如：192.168.0.0】 gw 【，如：10.0.0.2】
添加网段 route add -net 【如：192.168.0.0】 netmask 【如：255.255.255.0】 dev 【如：ens33】

IP 命令
使用IP命令也可以操作路由，比如不能连接网络的虚拟机，不能使用route命令，就可以使用IP命令。

使用ip r查看路由：
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使用ip命令添加网关：
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静态路由
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如图：
主机A可以和主机B相互ping通，主机B和主机C可以相互ping通，但是主机A不能直接ping通主机C
使用配置路由就可以让主机A连通到主机C

  1. 给主机A添加路由：设置成主机C的网段，网关配置成和主机B连接的ip
  2. 给主机C添加路由：同理，设置成主机A的网段，网关配置成和主机B连接的ip
  3. 在主机B中开启内核转发：在/etc/sysctl.conf中添加net.ipv4.ip_forward=1设置ip转发，然后使用sysctl -p使其生效
    这样就可以让主机A和主机C直接ping通
posted @ 2022-12-25 11:21  aBiu--  阅读(76)  评论(0)  编辑  收藏  举报