linux网络基础
Linux相关网络知识梳理
原文地址：https://www.cnblogs.com/chensiqiqi/p/6503278.html
一，前言
一个运维有时也要和网络打交道，所以具备最基本的网络知识，对一个运维人员来说是必要的。但，对于我们的工作来说这些并不是重点，因此，我不可能从最基础的网络知识开始讲起。本节内容更多是从一个梳理和总结的角度进行阐述。如若同学们遇到不懂，或不明白的地方，那么你要留心了，你有很多基础性的网络知识还不具备，我建议从网上有针对性的学习一下。
二，网络基础学习体系
思科课程体系的大致浏览（CCNA），虽然知识不多，培训周期一般在1周左右，但涵盖了大部分的知识内容，对于初步理解网络知识，掌握网络的相关配置，基本上已经非常满足了，特别是系统运维人员。
| 第1单元 | 第2单元 | 第3单元 | 第4单元 |
|---|---|---|---|
| 网络基础 | 路由协议 | 二层交换网络 | WAN网络和IPv6 |
| OSI七层模型 | IP路由原理 | VLAN | 串行点到点链路 |
| TCP／IP简介 | 静态路由 | VTP | 帧中继网络 |
| 子网划分 | 默认路由 | STP | IPv6简介 |
| Cisco IOS设备 | 动态路由 | 单臂路由 | |
| 管理网络环境 | 用户访问列表初步管理IP流量 |
说明：
对于系统运维人员，以上知识可以都学习一下，CCNA的学习难度不是很大，而且学习周期较短，对于快速成为一个系统运维工程师中，网络搞的最好的，就足够了。如果时间精力有限，建议学习以下知识，作为步入网络知识的基石
1）网络基础知识：涉及到网路的发展历程，网络一些名词概念，路由交换。
2）OSI七层模型的介绍
3）TCP／IP协议簇的简介，包含TCP／IP三次握手和四次挥手的过程
4）VLSM可变子网的概念
三，网络重点知识总结性梳理
3.1 OSI七层模型
| 层次 | 说明 | 功能/协议 |
|---|---|---|
| 应用层 | 应用程序及借口，类似于公司的老板 | 提供应用程序的借口FTP telnet http pop3等 |
| 表示层 | 对数据进行转换，加密和压缩 | 将上层的数据进行转换和编译压缩为标准的文件，如jpg，gif，ascii码等 |
| 会话层 | 建立，管理和终止会话 | |
| 传输层 | 提供可靠的端到端的报文传输和差错控制，实质上就是负责建立连接的 | TCP UDP 建立可靠和非可靠连接将上层的数据进行分段处理 |
| 网络层 | 将分组从源端传送到目的端，提供网络互联 | 实质上就是提供路由寻址（IP协议）将上层分段的数据进行打包 |
| 数据链路层 | 将分组数据封装成帧，提供节点到节点的传输 | 帧就是本地局域网中传输数据的一个单元，负责在局域网内部的点对点的寻址 |
| 物理层 | 在媒体上传输比特 | 就是底层的链路介质的规范 |
特点说明：
1，OSI模型每层都有自己的功能集
2，层与层之间相互独立又互相依靠
3，上层依赖于下层，下层为上层提供服务。
3.2TCP／IP三次握手和四次挥手
| 报文类型 | 含义 | 状态 |
|---|---|---|
| SYN | 发起一个新连接 | 1表示发起连接 |
| FIN | 释放一个连接 | 1表示结束连接 |
| ACK | 确认序号有效 | 1表示序号有效 |
| seq | 随机序号 | 随机数 |
| ack | 随机序号回复 | ack=seq+1 |
3.2.1 三次握手
1）第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个seq=x，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。
2）第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=x+1，随机产生一个值seq=y，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。
3）第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为x+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=y+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为y+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。
3.2.2 四次挥手
1)第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传输，同时发送一个seq=x的随机序号。Client进入FIN_wait_1状态
2）第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号）Server进入CLOSE_WAIT状态。
3）第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到CLient的数据传输，同时发送一个seq=y的随机数，Server进入LAST_ACK状态
4）第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次回挥手
3.3 DNS解析流程原理
- 在浏览器中输入www.qq.com域名，操作系统会先检查自己本地的hosts文件是否有这个网址映射关系，如果有，就先调用这个IP地址映射，完成域名解析。
- 如果hosts里没有这个域名的映射，则查找本地DNS解析器缓存，是否有这个网址映射关系，如果有，直接返回，完成域名解析。
- 如果hosts与本地DNS解析器缓存都没有相应的网址映射关系，首先会找TCP/ip参数中设置的首选DNS服务器，在此我们叫它本地DNS服务器，此服务器收到查询时，如果要查询的域名，包含在本地配置区域资源中，则返回解析结果给客户机，完成域名解析，此解析具有权威性。
- 如果要查询的域名，不由本地DNS服务器区域解析，但该服务器已缓存了此网址映射关系，则调用这个IP地址映射，完成域名解析，此解析不具有权威性。
- 如果本地DNS服务器本地区域文件与缓存解析都失效，则根据本地DNS服务器的设置（是否设置转发器）进行查询，如果未用转发模式，本地DNS就把请求发至13台根DNS，根DNS服务器收到请求后会判断这个域名（.com）是谁来授权管理，并会返回一个负责该顶级域名服务器的一个IP。本地DNS服务器收到IP信息后，将会联系负责.com域的这台服务器。这台负责.com域的服务器收到请求后，如果自己无法解析，它就会找一个管理.com域的下一级DNS服务器地址（qq.com）给本地DNS服务器。当本地DNS服务器收到这个地址后，就会找qq.com域服务器，重复上面动作，进行查询，直至找到www.qq.com主机。
- 如果用的是转发模式，此DNS服务器就会把请求转发至上一级DNS服务器，由上一级服务器进行解析，上一级服务器如果不能解析，或找根DNS或把转发请求转至上上级，以此循环。不管是本地DNS服务器用的是转发，还是根提示，最后都是把结果返回给本地DNS服务器，由此DNS服务器再返回给客户机。
3.5 http解析原理
1）地址解析
如用客户端浏览http://chensiqi:8080/index.html
协议名：http
主机名：chensiqi.com
端口：8080
对象路径：/index.html
在这一步需要域名系统DNS解析域名chensiqi.com得到主机的IP地址。
2）封装HTTP请求数据包
把第一步的解析结果在结合本机自己的信息，封装成一个HTTP请求数据包
3）封装成TCP包，建立TCP连接
TCP的三次握手
4）客户机发送请求命令
建立连接后，客户机发送一个请求给服务器，请求方式的格式为：统一资源标识符（URL），协议版本号，后边是MIME信息包括请求修饰符，客户机信息许可内容
5）服务器响应
- 服务器接到请求后，给予相应的响应信息，格式为一个状态行，包括信息的协议版本号，一个成功或错误的代码，后边是MIME信息包括服务器信息，实体信息何可能的内容。
- 实体消息是服务器向浏览器发送头信息后，它会发送一个空白行来表示头信息的发送到此为结束，接着，它就以Content-Type应答头信息所描述的格式发送用户所请求的实际数据
6）服务器关闭TCP连接
一般情况下，一旦Web服务器向浏览器发送了请求数据，它就要关闭TCP连接，然后如果浏览器或者服务器在其头信息加入了这行代码Connection：Keep-alive。TCP连接在发送后将仍然保持打开状态，于是，浏览器可以继续通过相同的连接发送请求。保持连接节省了为每个请求建立连接所需要的时间，还节约了网络带宽。
综上：
http解析的过程，虽然我写的比较具体，但其实大家只需要了解大概的过程就可以，如果建立URL请求，发起URL请求，处理及返回URL的过程。
3.5 同网段和跨网段数据传输原理
3.4.1 同网段下（同广播域），两台主机通信过程
我们知道两主机要通信传送数据时，就要把应用数据封装成IP包（因为我们的网络大多都是TCP/IP的以太网），然后再交给下一层数据链路层继续封装成帧；之后根据MAC地址才能把数据从一台主机，准确无误的传送到另一台主机。
当NO要和N1通信时，
1）假如NO知道N1的IP但却不知道它的MAC地址，那NO就会发送一个ARP的广播请求（里面源IP是NO目标IP是N1源MAC是N0目标MAC是12个F）给同一广播域中的所有成员。
2）当交换机SW0从自己的1接口上收到这个广播包，然后它会读取这个帧的源MAC地址和目标MAC地址，由于交换机SW0刚启动加电时，它的MAC表为空的。所以它会把NO的MAC地址与之相对应的接口1放到一张表里，这张表就是MAC地址表。
3）然后SW0再从别的接口广播这个数据帧，当别的主机收到这个广播时，查看目标IP不是自己的，就会丢弃此包。如果N1接收到这个数据帧，它检查目标IP和这个的IP是一样的，就会回应这个ARP请求，把自己的IP和MAC封装成源IP和源MAC，N0的IP和N0的MAC地址为目标IP与目标MAC，并记录N0的MAC与IP，放进自己的ARP缓存表中。
4）此时，这个应答包经过交换机SWO时，它又会检查源MAC，目标MAC，把N1的MAC和自己接口2放进MAC地址表中，再查看自己的MAC地址表，发现存在目标MAC与自己的1接口对应（由于刚开始有记录过N0的MAC），那它就会直接把这个应答包从接口1送出去了。
5）主机N0收到这个包后发现目标MAC是自己，就会处理这个包。并把N1的MAC与IP放进自己的ARP缓存表中。这时主机N0就知道N1的MAC地址了，
6）后续的发送数据任务，就会直接把N1的IP与MAC封装进帧中进行点对点的发送了。
3.4.2 跨路由（不同网段）数据传输过程
当N0要和N2通信时
1）N0会先检查N2的IP地址和自己是否处于同一网段，由于N2和自己处在不同网段，因此，N0会把数据包给它的网管，也就是R0上的F0/0接口了。
2）当这个数据包到达R0时，路由器R0会查看目标IP是否是自己的，由于目标不是自己，所以会查看自己的路由表，找出到达N2网段的路由；（如果找不到就会丢弃数据包）
3）当R0查看路由表发现到达N2网段的出接口是F0/1.于是，把数据包转到F0/1接口上，再由接口F0/1传给R1.这个过程，数据包的源IP是N0源MAC是F0/1目标IP是N2目标MAC是R1的F0/1接口IP
4）当R1收到这个数据包后，同样也要检查包的目标IP是否自己，它会主动查找自己的路由表，发现目标IP跟自己F0/0接口处在同一网段，于是就把包传到F0／0接口上去发给N2。）
四，linux网络相关配置
4.1 配置网卡
网卡：编辑配置文件 /et/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
[root@chensiqi ~]# cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
DEVICE=eth0 #第一块网卡逻辑设备名，第二块为eth1，有些系统也会以em等字符标识
TYPE=Ethernet #上网类型，目前基本都是以太网
ONBOOT=yes #这个地方要为yes，才能保证下次开机自动启动激活网卡设备
NM_CONTROLLED=yes #是否通过NetworkManager管理网卡设备
BOOTPROTO=dhcp #启动协议，获取配置方式，有none|bootp|dhcp三个选项
USERCTL=no
PEERDNS=yes
IPV6INIT=no #是否支持IPV6
HWADDR=00:0c:29:cb:f9:c0 #以太网硬件地址即MAC地址，如果是vmware克隆的虚拟机无法启动网卡可以毫不犹豫的删除此项
IPADDR=10.0.0.8 #这是虚拟机桥接模式，局域网linux服务器的固定IP
NETMASK=255.255.255.0 #子网掩码，用来规划网络位和主机位，一般为255.255.255.0
DNS1=202.106.0.20 #主DNS，这里默认会覆盖以及优先于/etc/resolv.conf
DNS2=8.8.8.8 #第二个DNS，这里默认会覆盖以及优先于/etc/resolv.conf通过软件修改网卡：
1)输入命令setup
2）Network configuration进入网卡配置文件
网卡生效
1）针对单一网卡
ifup eth0 启动eth0网卡
ifdown eth0 停掉eth0网卡
2）针对所有网卡重启
/etc/init.d/network restart
注意：
1，网卡配置里的DNS优先于/etc/resolv.conf配置的，并且重启网卡，会把/etc/resolv.conf里的覆盖
2，网络如果没有配置DNS，那么在/etc/resolv.conf里配置会生效，如果有多块网卡（DHCP获取方式）时候，可能会覆盖/etc/resolv.conf里已有配置
4.2 主机名变更
1）临时修改主机名(重启系统失效)
hostname 主机名
2）永久修改主机名
/etc/sysconfig/network
[root@chensiqi ~]# cat /etc/sysconfig/network
NETWORKING=yes
HOSTNAME=chensiqi #修改这个4.3 默认网关的更改
第一生效文件：
[root@chen ~]# grep -i gate /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
GATEWAY=202.106.0.20第二生效文件：
[root@chen ~]# grep -i gate /etc/sysconfig/network
GATEWAY=202.106.0.20第三：命令行优先，且临时生效
route -n 查看路由规则
route add default gw 10.0.0.254 #添加路由规则
route del default gw 10.0.0.254 #删除路由规则
route 功能很多，不仅仅配置默认网关，网络（静态）路由
4.4 命令行配置ip别名辅助
[root@chen ~]# ifconfig eth0:0 192.168.197.244 netmask 255.255.255.0 up
[root@chen ~]# ifconfig
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:0C:29:CB:F9:C0
inet addr:192.168.197.133 Bcast:192.168.197.255 Mask:255.255.255.0
inet6 addr: fe80::20c:29ff:fecb:f9c0/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:816 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:546 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:73249 (71.5 KiB) TX bytes:83087 (81.1 KiB)
eth0:0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:0C:29:CB:F9:C0
inet addr:192.168.197.244 Bcast:192.168.197.255 Mask:255.255.255.0
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
lo Link encap:Local Loopback
inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0
inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
UP LOOPBACK RUNNING MTU:65536 Metric:1
RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:0 (0.0 b) TX bytes:0 (0.0 b)
[root@chen ~]# linux一块网卡可以配置多个临时的IP地址
五，已知端口查服务的多种方法
方法一：lsof
[root@chen ~]# lsof -i:22
COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
sshd 1136 root 3u IPv4 12469 0t0 TCP *:ssh (LISTEN)
sshd 1136 root 4u IPv6 12478 0t0 TCP *:ssh (LISTEN)
sshd 1211 root 3r IPv4 13199 0t0 TCP www.test.com:ssh->localhost:51527 (ESTABLISHED)
知识扩展：文件已经被删除，但进程还在占用，导致磁盘空间不释放，怎么查找？
[root@chen ~]# lsof | grep del
php-fpm 1165 root 3u REG 8,3 0 132492 /tmp/ZCUDnCFFxq (deleted)
php-fpm 1166 nginx 3u REG 8,3 0 132492 /tmp/ZCUDnCFFxq (deleted)
php-fpm 1167 nginx 3u REG 8,3 0 132492 /tmp/ZCUDnCFFxq (deleted)
php-fpm 1168 nginx 3u REG 8,3 0 132492 /tmp/ZCUDnCFFxq (deleted)
php-fpm 1169 nginx 3u REG 8,3 0 132492 /tmp/ZCUDnCFFxq (deleted)
php-fpm 1170 nginx 3u REG 8,3 0 132492 /tmp/ZCUDnCFFxq (deleted)
方法二：netstat -lntup
[root@chen ~]# netstat -antup | grep 22
tcp 0 0 0.0.0.0:22 0.0.0.0:* LISTEN 1136/sshd
tcp 0 0 192.168.197.133:22 192.168.197.1:51527 ESTABLISHED 1211/sshd
tcp 0 0 :::22 :::* LISTEN 1136/sshd 六，网络及服务故障的排查思路
例：假如http://www.cnblogs.com/chensiqiqi/ 网址打不开
第一步：查一下看看通不通
ping -c3 -i2 -s512 www.cnblogs.com icmp协议是否被禁止
-c：次数
-i：时间间隔
-s：发包大小
traceroute www.cnblogs.com 查看各个节点是否畅通
telnet www.cnblogs.com 80
检查服务器WEB有没有开启，服务开没开，以及防火墙有没有挡住。
[root@chen ~]# telnet www.cnblogs.com 80
Trying 118.178.114.231...
Connected to www.cnblogs.com.
Escape character is '^]'.
#一直卡在这里就代表通的
[root@chen ~]# telnet www.cnblogs.com 800
Trying 118.178.114.231...
#一直处在连接中就代表不通综上：如果不通
1，80服务没开或端口不存在
2，服务被防火墙阻挡了
3，服务监听的端口不在连接的IP上（连接被限定了连接IP）
4，运营商默认不开，申请开端口
七，企业面试题两道
7.1 作为局域网网管，局域网的某个机器无法上网（网管角度）
基本检查思路：
（一）单机器无法上网
1）ping www.baidu.com
如果通，但不能上网，可能是浏览器，中毒等问题
2）ping 网关（目的是排除物理链路问题）
- 如果ping网关不通，则查看ip设置，然后ping自身ip或ping网内其他机器IP;如果ping自身不通：检查ip设置，网卡驱动，物理链路
- 如果ping网关通，则检查DNS的设置是否正确。pingDNS地址看看通不通或者nslookup进行公网的域名解析看看是否正常。
3）上网的路由器以及ISP线路问题
4）辅助排查：IP地址冲突，ARP病毒，核心交换机坏了，交换机环路，其他人能否上网
（二）大面积不能上网思路：
路由器，ISP，核心交换机，ARP病毒，核心交换机坏了，交换机环路。
7.2 作为linux运维，客户反应打开的网站慢，如何排查？（运维角度）
（一）用户个例还是全部都如此
模拟用户环境，进行访问测试，如果没有问题，就从客户角度思考，如果自己测试同样有问题，按下面思路排查
1，路是否通的问题
1）ping 网站地址，看看道路通不通
- 如果ping通，不丢包。就是服务有问题（服务宕机，服务过载）
- 如果ping通，但丢包。机房问题（带宽不稳定，各个线路不稳定）
- 如果ping不通，那么ping百度看看通不通，如果也不通，那还是机房问题。
2）路由追踪:看看从客户端到服务器的线路节点是否有问题
traceroute -d(linux)
tracert -d(windows)
-d禁止反向解析（速度快）
2，机房业务是否OK
3）telnet www.baidu.com 80 检查服务器WEB服务有没有开启以及防火墙有没有挡住
nmap www.baidu.com -p 80
curl www.baidu.com 或wget www.baidu.com #相当于浏览器访问
4）提供服务的服务器是否资源过载，服务器及服务连接数过多，负载高，CPU高，IO高等
3，外部问题
5）网站购买的带宽满了，通过流量监控服务查看
6）内链外链（调用外部网站网址有问题）
根据网站URL调式网站
a，google浏览器直接F12
b，火狐firebug等
