网络协议和管理

网络概念：

常见的网络物理组建

RJ-45连接器、路由器、交换机、网络接口卡等…

VPN（虚拟私有网络）

openVPN

网络协议

网络模型

网络拓扑

总线拓扑
- 所有设备均可接收信息
星型拓扑
- 通过中心点传输
- 单一故障点(缺点)
扩展星型拓扑结构
环形拓扑
- 信号绕环传输
- 单一故障点
双环拓扑
- 信号沿相反方向传输
- 比单环的复原能力更强
- 同一台网络设备连接有两条链路
全网状拓扑
- 容错能力强
- 实施成本高
部分网状拓扑
- 在容错能力与成本之间寻求平衡

逻辑拓扑

hub		集线器
bridge	网桥
switch	交换机
router	路由器

OSI标准

OSI英文名称

application
presention
session
transport
network
data link
physical

特点

降低复杂性
标准化接口
简化模块化设计
确保技术的互操作性
加快发展速度
简化教学

通讯模式

单工
半双工 HALF Duplex,HD
全双工 FULL Duplex,FD
单播UNICAST、广播BROADCAST、组播或多播MULTCAST

查看网卡的属性

ethtool eth0
# or
mii-tool -v eth0

局域网Local Area Network

WAN Wide

LAN Local

LAN组成

computer
interconnections
Network devices
Protocols（协议）
- Ethernet
- IP
- ARP
- DHCP

网络线缆和接口

Twisted-Pair，双绞线
Coaxial，同轴电缆
Fiber-Optic，光纤

UTP

橙白、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕

100M实际用到12/36两组线

1、2用来发送 TX

3、6用来接收 RX

1000M实际用到12/36/45/78四祖线

GBICs

光纤转换器

Ethernet Evolution

MAC地址

MAC地址，物理地址，每个网络设备都有独立的MAC地址

6个字节bytes，前三个标明生产厂家，后三个是厂家独立自由设置的地址

前3个字节中的第一个1字节中的第8位：

0：unicast单播
1：multicast多播组播
当所有字节都为1时，即ff:ff:ff:ff 代表广播BROADCAST

冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD

侦听线路是否有数据正在发送
有冲突时利用算法后延若干毫秒，直至传输成功

特点：

不适合太多网络设备

冲突域

广播域

wireshark

安装

使用

以太网

数据链路层设备

拨号网络PPP

拨号网络PPPOE

属于数据链路层

Hub集线器

多端口中继器

flow泛洪：Hub并不记忆该信息包发给哪个MAC而是广播的形式

特点：

共享带宽
半双工

工作在数据链路层

第一层(物理层)设备

网卡是工作在数据链路层

网桥

简介：

网桥中有CAM功能，内存记录连接网桥内的Port和MAC

CAM：内容可寻址存储器CAM（Coment-Addressable Memo-ry）

包含MAC和port
隔断冲突域
不能隔断广播

镜像端口：

可以监听所有的数据报文
数据链路层设备

Switch交换机

交换机每个端口便是一个冲突域

连接wifi后扫描网路中的设备，可以截获信息

交换器是第二层设备

Router路由器

隔断广播域，路由器隔开的便是一个网段
选择路由表中到达目标的最好路径，路由器只记录最优的路径
维护和检查路由信息，每个电脑主机
连接局域网与广域网，一般认为路由器是广域网设备
标准路由器是第三层(网络层)设备

window查看路由表

route print

linux查看路由表

[root@localhost ~]# route -n

Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.1.1     0.0.0.0         UG    100    0        0 ens33
192.168.1.0     0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens33
192.168.122.0   0.0.0.0         255.255.255.0   U     0      0        0 virbr0


Iface	接口：信息从哪个口发出去
Gateway	网络关口：下一个路由器临近我的接口的IP，下一跳的地址

添加路由

route add -net IP gw netmask dev eth0

删除路由

route del....

默认路由

route add -net 0.0.0.0/0 gw ip
#or
route add default  gw 192.168.37.123

全部路由都不匹配时才走该路由,未知网络都走默认路由
当删除默认路由时，则连不了外网

抓包

tcpdump -i dev icmp -nn

通过写文件的方式永久保存网络设置信息

网卡配置文件

[root@localhost ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
# 网络配置文件
[root@localhost network-scripts]# ls
ifcfg-ens33  ifdown-ipv6    ifdown-TeamPort  ifup-ippp   ifup-routes       network-functions
ifcfg-lo     ifdown-isdn    ifdown-tunnel    ifup-ipv6   ifup-sit          network-functions-ipv6
ifdown       ifdown-post    ifup             ifup-isdn   ifup-Team
ifdown-bnep  ifdown-ppp     ifup-aliases     ifup-plip   ifup-TeamPort
ifdown-eth   ifdown-routes  ifup-bnep        ifup-plusb  ifup-tunnel
ifdown-ib    ifdown-sit     ifup-eth         ifup-post   ifup-wireless
ifdown-ippp  ifdown-Team    ifup-ib          ifup-ppp    init.ipv6-global

# 该文件下的内容都是脚本文件，开启时会自动运行


[root@localhost network-scripts]# vim ifcfg-ens33 

TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=dhcp	# 更改为DHCP后之后的IP设置会无效 需要设置为none或static
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=ens33	# 图形上显示的名称
UUID=4406dfba-d1de-401b-8837-28ab4d9524e9
DEVICE=ens33	# 配置的目标网卡
ONBOOT=no	# 是否禁用该网卡

#IPADDR=
#NETMASK=
#PREFIX=

#########################

service NetworkManager restart
# 重新启动服务，或
service Network restart
#在CentOS7中
systemctl restart network
# 该服务经常会和Network冲突

Linux启用路由功能：路由转发

cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
0
# 开启路由转发功能
echo 1 > /proc/sys/ney/ipv4/ip_forward

禁用防火墙

chkconfig iptables off
service iptables stop

跟踪路由

traceroute DESTIP

#or
tracepath DESTIP

#or 
mtr DESTIP
#q退出

路由表

即使两台机器在同一个网段中，没有路由表的话依然无法通讯

回环网卡上的路由是没有路由表的，不能网络通讯，所以只能自己连自己

直连网络路由是直接生成的

NETID目标网络	INTERFACE接口	GATEWAY网关

配置动态路由

用数学算法编写数学协议运行在路由器上自动生成路由表

RIP
OSPF
BGP

quagga软件包

包内含有多种动态路由协议

开启ospf协议

service ospfd start

配置路由器

vtysh

操作语句

show running-config

config terminal

exit

学习判断最佳路径的方法

RIP

经过路径最少判断为最优

OSPF

区别带宽

netstate命令与ss命令

netstate

Linux netstat 命令用于显示网络状态。

利用 netstat 指令可让你得知整个 Linux 系统的网络情况。

语法

netstat [-acCeFghilMnNoprstuvVwx][-A<网络类型>][--ip]

参数说明：

-a或–all 显示所有连线中的Socket。
-A<网络类型>或–<网络类型> 列出该网络类型连线中的相关地址。
-c或–continuous 持续列出网络状态。
-C或–cache 显示路由器配置的快取信息。
-e或–extend 显示网络其他相关信息。
-F或–fib 显示FIB。
-g或–groups 显示多重广播功能群组组员名单。
-h或–help 在线帮助。
-i或–interfaces 显示网络界面信息表单。
-l或–listening 显示监控中的服务器的Socket。
-M或–masquerade 显示伪装的网络连线。
-n或–numeric 直接使用IP地址，而不通过域名服务器。
-N或–netlink或–symbolic 显示网络硬件外围设备的符号连接名称。
-o或–timers 显示计时器。
-p或–programs 显示正在使用Socket的程序识别码和程序名称。
-r或–route 显示Routing Table。
-s或–statistics 显示网络工作信息统计表。
-t或–tcp 显示TCP传输协议的连线状况。
-u或–udp 显示UDP传输协议的连线状况。
-v或–verbose 显示指令执行过程。
-V或–version 显示版本信息。
-w或–raw 显示RAW传输协议的连线状况。
-x或–unix 此参数的效果和指定"-A unix"参数相同。
–ip或–inet 此参数的效果和指定"-A inet"参数相同。

netstate -n
netstate -nt	#tcp
netstate -ntu	#udp
netstate -ntul	#显示监听端口

显示详细的网络状况

# netstat -a

显示当前户籍UDP连接状况

# netstat -nu

显示UDP端口号的使用情况

# netstat -apu
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address        Foreign Address       State    PID/Program name  
udp    0   0 *:32768           *:*                   -          
udp    0   0 *:nfs            *:*                   -          
udp    0   0 *:641            *:*                   3006/rpc.statd   
udp    0   0 192.168.0.3:netbios-ns   *:*                   3537/nmbd      
udp    0   0 *:netbios-ns        *:*                   3537/nmbd

查询监听端口的程序

lsof -i :6000

netstate -ntulpe

显示网卡列表

# netstat -i
Kernel Interface table
Iface    MTU Met  RX-OK RX-ERR RX-DRP RX-OVR  TX-OK TX-ERR TX-DRP TX-OVR Flg
eth0    1500  0  181864   0   0   0  141278   0   0   0 BMRU
lo    16436  0   3362   0   0   0   3362   0   0   0 LRU

显示组播组的关系

# netstat -g
IPv6/IPv4 Group Memberships
Interface    RefCnt Group
--------------- ------ ---------------------
lo       1   ALL-SYSTEMS.MCAST.NET
eth0      1   ALL-SYSTEMS.MCAST.NET
lo       1   ff02::1

显示网络统计信息

# netstat -s
Ip:
  184695 total packets received
  0 forwarded
  0 incoming packets discarded
  184687 incoming packets delivered
  143917 requests sent out
  32 outgoing packets dropped
  30 dropped because of missing route
Icmp:
  676 ICMP messages received
  5 input ICMP message failed.
  ICMP input histogram:
    destination unreachable: 44
    echo requests: 287

显示监听的套接口

# netstat -l
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address        Foreign Address       State   
tcp    0   0 *:32769           *:*             LISTEN   
tcp    0   0 *:nfs            *:*             LISTEN   
tcp    0   0 *:644            *:*             LISTEN   
tcp    0   0 *:1002           *:*             LISTEN   
tcp    0   0 *:netbios-ssn        *:*             LISTEN   
tcp    0   0 *:sunrpc          *:*             LISTEN   
tcp    0   0 vm-dev:ipp         *:*             LISTEN

查看网卡吞吐量

netstate -I=eth1
netstate -Ieth1

每秒观察吞吐量

watch -n1 netstate -Ieth1
# watch方法，每秒观察一次

watch

watch可以帮你监测一个命令的运行结果，来监测你想要的一切命令的结果变化

常见命令参数

Usage: watch [-dhntv] [--differences[=cumulative]] [--help] [--interval=<n>] [--no-title] [--version] <command>
  -d, --differences[=cumulative]        highlight changes between updates
                (cumulative means highlighting is cumulative)
  -h, --help                            print a summary of the options
  -n, --interval=<seconds>              seconds to wait between updates
  -v, --version                         print the version number
  -t, --no-title                        turns off showing the header

每隔一秒高亮显示网络链接数的变化情况

watch -n 1 -d netstat -ant 【-n 设置间隔，-d,difference，高亮显示不同】
 
   watch -d 'ls /home/omd'       【-d 高亮显示】
 
   watch -t 'ls /home/omd'       【-t会关闭watch命令在顶部的时间间隔】
 
说明： 切换终端： Ctrl+x     退出watch：Ctrl+g

每隔一秒高亮显示http链接数的变化情况

watch -n 1 -d 'pstree|grep http'
 
实时查看模拟攻击客户机建立起来的连接数
 
watch -n 1 -d 'netstat -an | grep "21" | egrep "192.168.25.100"| wc -l'
 
监测当前目录中 scf' 的文件的变化
 
watch -d 'ls -l|grep scf'
 
10秒一次输出系统的平均负载
 
watch -n 1 -d "uptime"

ip命令

在Centos6中安装bash-completion包来支持ip命令的参数补全

用ip命令来代替ifconfig

设置和删除Ip地址

要给你的机器设置一个IP地址，可以使用下列ip命令：

# ip addr add 192.168.17.30/24 dev eth0
# ip addr

1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
    inet6 ::1/128 scope host
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UNKNOWN qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:84:0c:21 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.17.129/24 brd 192.168.17.255 scope global eth0
    inet 192.168.17.30/24 scope global secondary eth0
    inet6 fe80::20c:29ff:fe84:c21/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever

你也可以使用相同的方式来删除IP地址，只需用del代替add

列出路由表条目

# ip route show

192.168.17.0/24 dev eth0  proto kernel  scope link  src 192.168.17.129
169.254.0.0/16 dev eth0  scope link  metric 1002
default via 192.168.17.2 dev eth0

更改默认路由

# ip route add default via 192.168.17.3

显示网络统计数据

# ip -s link

1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    RX: bytes  packets  errors  dropped overrun mcast  
    0          0        0       0       0       0     
    TX: bytes  packets  errors  dropped carrier collsns
    0          0        0       0       0       0     
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UNKNOWN qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:84:0c:21 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    RX: bytes  packets  errors  dropped overrun mcast  
    135268     1134     0       0       0       0     
    TX: bytes  packets  errors  dropped carrier collsns
    134830     960      0       0       0       0

当你需要获取一个特定网络接口的信息时，在网络接口名字后面添加选项ls即可。使用多个选项-s会给你这个特定接口更详细的信息。特别是在排除网络连接故障时，这会非常有用。

ip -s -s link ls p2p1

ARP条目

# ip neighbour

激活和停止网卡

# ip link set eth0 down
  
# ip link set eth0 up

获取帮助

# ip route help
Usage: ip route { list | flush } SELECTOR
       ip route get ADDRESS [ from ADDRESS iif STRING ]
                            [ oif STRING ]  [ tos TOS ]
       ip route { add | del | change | append | replace | monitor } ROUTE
SELECTOR := [ root PREFIX ] [ match PREFIX ] [ exact PREFIX ]
            [ table TABLE_ID ] [ proto RTPROTO ]
            [ type TYPE ] [ scope SCOPE ]
ROUTE := NODE_SPEC [ INFO_SPEC ]
NODE_SPEC := [ TYPE ] PREFIX [ tos TOS ]
             [ table TABLE_ID ] [ proto RTPROTO ]
             [ scope SCOPE ] [ metric METRIC ]
INFO_SPEC := NH OPTIONS FLAGS [ nexthop NH ]...
NH := [ via ADDRESS ] [ dev STRING ] [ weight NUMBER ] NHFLAGS
OPTIONS := FLAGS [ mtu NUMBER ] [ advmss NUMBER ]
           [ rtt TIME ] [ rttvar TIME ] [reordering NUMBER ]
           [ window NUMBER] [ cwnd NUMBER ] [ initcwnd NUMBER ]
           [ ssthresh NUMBER ] [ realms REALM ] [ src ADDRESS ]
           [ rto_min TIME ] [ hoplimit NUMBER ] [ initrwnd NUMBER ]
TYPE := [ unicast | local | broadcast | multicast | throw |
          unreachable | prohibit | blackhole | nat ]
TABLE_ID := [ local | main | default | all | NUMBER ]
SCOPE := [ host | link | global | NUMBER ]
FLAGS := [ equalize ]
MP_ALGO := { rr | drr | random | wrandom }
NHFLAGS := [ onlink | pervasive ]
RTPROTO := [ kernel | boot | static | NUMBER ]
TIME := NUMBER[s|ms]

修改物理地址(逻辑上)

查看MAC地址信息

[root@localhost ~]# ip link
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:85:00:0e brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
3: virbr0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether 52:54:00:55:45:d1 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
4: virbr0-nic: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master virbr0 state DOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether 52:54:00:55:45:d1 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

打开网卡配置文件

[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33 

TYPE="Ethernet"
PROXY_METHOD="none"
BROWSER_ONLY="no"
BOOTPROTO="dhcp"
DEFROUTE="yes"
IPV4_FAILURE_FATAL="no"
IPV6INIT="yes"
IPV6_AUTOCONF="yes"
IPV6_DEFROUTE="yes"
IPV6_FAILURE_FATAL="no"
IPV6_ADDR_GEN_MODE="stable-privacy"
NAME="eth1"
UUID="205b51bf-479e-4f00-8b6a-39703c79e967"
DEVICE="ens33"
ONBOOT="yes"
MACADDR=11:33:44:55:66
~

socket套接字

通过写入与读取socket套接字文件来实现数据传输的效果

WIFI简介

无限局域网标准：WIFI

国内无限局域网络标准：WAPI

WLAN：无线局域网统称

包括WIFI、WAPI等

VLAN

虚拟局域网，隔断广播域

trunk链路：所有广播域共用的端口线路

trunk协议：IEEE 802.1Q 帧结构

以太网帧需要加一个VLAN片段：

该片段4个字节
其中12bit内容为VLAN变化(理论4096(2^12)个vlan网络)
- 但当云技术出现，需要的网络数大于4096个vlan网络时，这时候需要的新的虚拟化技术解决——vxlan
- vxlan介绍
单臂路由、带路由功能交换机，可以解决跨vlan通讯
事实上的网络拓扑与逻辑上的网络拓扑可能有区别
通过物理上的MAC加上逻辑上的IP网段区别不同VLAN
属于数据链路层

分层的网络架构

访问层 Access Layer
- 将设备接入网络的层级(终端接入)
- 交换机设备
分布层 Distribution Layer
- 隔断广播域，路由，安全，远程接入，访问层汇聚
- 路由器设备、VLAN
核心层 Core Layer
- 企业级应用快速转发
- 存储服务器、磁盘整列、核心层交换机：背板宽带要求非常高(每个网口都是万兆的)

TCP/IP协议栈

TCP/IP协议栈

TCP协议

面向连接协议
确认机制
将数据打包成段、排序
工作在传输层
半关闭
错误检查
数据恢复、重传
流量控制、滑动窗口
拥塞控制、慢启动和拥塞避免算法
man 7 tcp

应用

E-mail
File sharing
Downloading

TCP报文头

)]

常见服务及其使用的端口号

cat /etc/services

可用端口号范围为

0-65535

IANA:互联网数字分配机构(负责域名、数字资源、协议分配)

0-1023
# 系统端口或特权端口(仅管理员可用)，众所周知，永久分配给固定的系统应用使用：22/tcp(ssh)	80/tcp(http)	433/tcp(https)

1024-49151
# 用户端口或注册端口，但要求并不严格，分配给程序注册为某应用使用:1433/tcp(SqlServer), 1521/tcp(oracle),3306/tcp(mysql),11211/tcp/udp (memcached)

49152-65535
# 动态端口或私有端口，客户端程序随机使用的端口
其范围的定义：/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range

显示主机上正在使用的端口号

ss -ntul

显示主机上正在使用的端口号和使用该端口的程序

ss -ntulp

lsof -i :6010

window中

C:\Users\Administrator>tasklist | findstr TIM
TIM.exe                      17328 Console                    1    217,088 K

查询该端口对应信息

C:\Users\Administrator>netstat -no | findstr 17328
  TCP    192.168.1.3:5369       61.129.7.17:443        CLOSE_WAIT      17328
  TCP    192.168.1.3:13637      117.41.243.27:80       ESTABLISHED     17328
  
  # 17328是进程编号

TCP滑动窗口

ACK：希望下次发几号包
Window Size=Window size value * Window size scaling factor(固定的，64)

窗口大小决定通讯效率,窗口大小会随时变化

六个标记位

URG：0表示紧急指针无效
ACK：1则表示确认字号段有效
PSH：1则不经过缓存直接交给应用
- 默认：网卡缓冲区buffer——>内核缓存区buffer——>应用
RST：1说明主机连接出现严重错误，必须重新链接
SYN：同步
- SYN=1 seq=x，第一次握手标志
FIN：结束

sync半连接和accept全连接队列

sync queue：sync半连接队列，队列长度是有限的
- 查看未完成连接队列大小，建议调整大小为1024以上
  - cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog
- 查看完成队列大小，建议调整大小为1024以上
  - cat /proc/sys/net/core/somaxconn
- 当连接数满时，访问将被拒绝（黑客攻击方式）

STP生成树协议

spaining tree protocol

避免网络回环出现网络风暴
选择一个链路进行禁用，逻辑上禁用；当其他路断开时，此链路重新启用。

TCP四次挥手

FIN=1，seq=u
ACK=1，seq=v，ack=u+1
FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1
ACK=1，seq=u+1，ack=w+1

有限状态机FSM

粗实线箭头表示对客户进程的正常变迁。
粗虚线箭头表示对服务器进程的正常变迁。
另一种细线箭头表示异常变迁。

MSL

数据生存时间

孤儿连接状态

连接长时间地停留在FIN_WAIT_2状态，即服务器不发送关闭连接，客户端执行半关闭。此时客户端连接由内核接管

Linux在内核中定义了两个内核参数：

# 指定内核能接管的孤儿连接数目
/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_orphans

# 指定孤儿连接在内核中生存的时间
/proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout

TCP超时重传

tcp超时重传功能使得连接会更加可靠

实验

模拟网络连接中断

# 将收到192.168.37.7 的包直接丢弃，造成网络连接中断现象
iptables -A INPUT -s 192.168.37.7 -j DROP

# 监听http服务的80端口
tcpdump -i eth0 -nn port 80

连接测试

# 使用curl命令
curl 192.168.37.8

与TCP超时重传相关的两个内核参数

# 指定在底层IP接管之前TCP最少执行的重传次数，默认为3
/pro/sys/net/ipv4/tcp_retries1

# 指定连接放弃前TCP最多可以执行重传次数，默认值15(对应13~30min)
/pro/sys/net/ipv4/tcp_retires2

拥塞控制

TCP拥塞控制的标准文档是RFC 5681，其中详细介绍了拥塞控制的四个部分：慢启动（slow start）、拥塞避免（congestion avoidance）、快速重传（fast retransmit）和快速恢复（fast recovery）。拥塞控制算法在Linux下有多种实现，比如reno算法、vegas算法和cubic算法等。它们或者部分或者全部实现了上述四个部分

# 当前所使用的拥塞控制算法
/proc/sys/net/ipv4/tcp_congestion_control

UDP协议

工作在传输层
提供不可靠的网络访问
非面向连接协议
有限的错误检查
传输性能高
无数据恢复特性
man 7 udp

应用场景

vioce streaming
video streaming

Internet层

协议：

IP协议

PDU报头

注意：标志有3位，只有后两位才有意义

DF(不允许分片)：Don’t Fragment 中间的一位，只有当DF=0 时才允许分片
MF(有分片)：More Fragment 最后一位，MF=1表示后面还有分片，MF=0表示最后一个分片

IP地址

他们可唯一标识IP网络中的每台设备
每台主机、网络设备、外围设备必须具有唯一地址
IP地址由两部分组成
- 网络ID
  - 标识网络
  - 每个网段分配一个网络ID
- 主机ID
  - 标识单个主机
  - 由组织分配给各设备
- 网络数：
  - 2^可变的网络ID位
- 主机数：
  - 2^主机ID位-2
  - 10.0.0.0与10.255.255.255不能要
A类：前8位是网络ID，后24位是主机ID
- 0XXXXXXX.X.Y.Z
- 1-126.X.Y.Z
- 0开头，初始地址
- 127开头：回环地址
- 2^24-2=16777214台主机
B类：前16位网络ID，后16位是主机ID
```
10XXXXXX.X.Y.Z

128-192.x.y.z

10000000	128

10111111	192
```
- 网络数：
  - 2^14=16384
- 主机数：
  - 2^16-2=65534
C类：前24位网络ID，后8位是主机ID
```
110XXXXX.X.Y.Z

192-223.X.Y.Z

11000000	192

11011111	223
```
- 网络数：
  - 2^21=2097152
- 主机数：
  - 2^8-2=254
D类：多播、组播
```
224-239.X.Y.Z
```
E类：科研用
```
240-254.X.Y.Z
```
无类：
- 网络ID、主机ID任意位
- CIDR表示法：无类域间路由
  - IP/网络ID位数
```
10.0.0.0/8
172.16.0.100/16
```

netmask:子网掩码

在这里插入图片描述

功能：确定网络ID位数，32位的二进制数据，对应IP网络ID位为1，对应IP中主机ID为0

202.123.180.200/20 求netmask

ICMP 协议

网络层。在该层中ip的上层

# 可以查看数据链路层协议
tcpdump -i eth0 -nn icmp -e -X

禁用ICMP协议内核参数

/proc/sys/net/ipv4/icmp_echo_ignore_all
# 改完立即生效

网络ID=iP 与 netmask

0与任何都是0 ，1与任何数都是其原值

203.110.200.123/21
1.netmask？
2.网络ID
3.网络中最多主机数？

200的二进制为：11001 000
123的二进制位：01111011
1. 255.255.248.0
2. 203.110.200.0
3. 2^(32-21)-2 = 2046

########

222.100.140.1/19
1.netmask？255.255.224.0
2.网络ID	222.100.128.0
3.网络中最多主机数？ 2^(32-19)-2 = 8190
4.此网络中最小IP与最大IP
222.100.10000000.1~222.100.10011111.254
222.100.128.1~222.100.159.254

判断网络ID是否相同，即是否在同一个网段

用自己的IP和自己的子网掩码相与
再用自己的子网掩码和对方的IP相与
再比较是否相同

A:192.168.37.7/16
B:192.168.36.6/19

A:172.16.129.100/16
B:178.16.128.100/17

私有IP地址

只在局域网中使用

非唯一

公有地址

查看公有地址

[root@localhost ~]# curl ipinfo.io/ip

要上网必须要用公有地址

划分子网

将一个大网络（主机多，主机ID位多）分割成多个小网络（主机少，主机ID位少），所以，原有的网络ID位变少，网络ID向主机ID借位

子网数：2^网络ID向主机ID借的位数

问题1：10.0.0.0/8 给32个省，每个省分配独立的子网
1. 每个省的子网络对应netmask?
2. 每个省的子网络主机多少
3. 最小的子网络的网络ID
4. 最大的子网络的IP范围


1. 2^n=32;n=5
即：10.00000 000.0.0/13 
10.11111 000.0.0 	255.248.0.0

2. 10.0.0.1-10.7.255.254 
2^(32-13)-2
524286

3. 10.00000 000.0.0/13

4. 10.11111 000.0.1/13 ~ 10.11111 111.255.254

#############################################
问题2：将第10个子网分配河南省，河南省再次分18个子网给各个地市使用。
1. 每个地市的子网络对应netmask?
2. 每个地市的子网络主机多少
3. 最小的子网络的网络ID
4. 最大的子网络的IP范围

1. 10.01001 000.00 (借5位) 000000.0/18 255.255.192.0
2. 2^14-2 = 16382
3. 10.01001 000.00 000000.00000000/18
4. 10.01001 111.11 000000.00000001/18~10.01001 111.11  111111.11111110
	10.79.192.1~10.79.255.254

合并网络

将多个子网合并成一个大网，也称超网；即主机ID向网络ID借位

220.78.168.0/24
220.78.169.0
220.78.170.0
220.78.171.0
220.78.172.0
220.78.173.0
220.78.174.0
220.78.175.0

# 
220.78.10101 000.0
220.78.10101 001.0
220.78.10101 010.0
220.78.10101 011.0
...
220.78.10101 111.0

# 借位合并后
220.78.168.0/21

跨网络通信

路由：

主机路由
网络路由
默认路由

优先级：精度越高、优先级越高

动态主机配置协议DHCP自动获取IP

需要DHCP服务器

获取：IP、网关、租期

基本网络配置

主机名
IP
netmask
路由：默认网关
DNS服务器
- 主DNS服务器
- 次DNS服务器
- 第三DNS服务器

CentOS6网卡名称

网卡名控制

[root@localhost ~]# ls /etc/udev/rules.d/
60-fprint-autosuspend.rules  90-hal.rules
60-pcmcia.rules              97-bluetooth-serial.rules
60-raw.rules                 98-kexec.rules
70-persistent-cd.rules       99-fuse.rules
70-persistent-net.rules      99-vmware-scsi-udev.rules
90-alsa.rules

[root@localhost ~]# cat /etc/udev/rules.d/70-persistent-net.rules 
# This file was automatically generated by the /lib/udev/write_net_rules
# program, run by the persistent-net-generator.rules rules file.
#
# You can modify it, as long as you keep each rule on a single
# line, and change only the value of the NAME= key.

# PCI device 0x8086:0x100f (e1000)
SUBSYSTEM=="net", ACTION=="add", DRIVERS=="?*", ATTR{address}=="00:0c:29:e5:c3:0b", ATTR{type}=="1", KERNEL=="eth*", NAME="eth0"

卸载网卡驱动、再重新加载

rmmod e1000
#or
modprobe -r e1000

加载

modprobe e1000

ip命令设置网卡

# CentOS7
[root@centos7 ~]# ip 
address      help         link         monitor      neigh        ntable       tcp_metrics  tuntap
addrlabel    ila          macsec       mroute       netconf      route        token        vrf
fou          l2tp         maddress     mrule        netns        rule         tunnel       xfrm

ipv6

fe80::97cf:b445:cc42:aa08/64

ipv6 是128位，128/16=8 有8块16进制字符组成
其中::中的内容都是0

广播

正常情况下个主机是不响应广播ping的，将下方内容该为0则相应广播ping

cat /proc/sys/net/ipv4/icmp_echo_ignore_broadcasts

ARP协议

arp先于三次握手

第一次通讯会发送一次广播，并将响应记录在广播表中
arp缓存表：arp -n
- 记录缓存地址的时间默认一般为10min
- 假冒机器网关
- ARP欺骗
- 解决方案，手工绑定网关
```
arp -s IP MAC
```
不能跨网段(路由器)通讯，解决方案：通过网关
- 跨网关通讯中IP地址始终不变
- MAC地址会与网关MAC互换

RARP协议

反向ARP：通过MAC找寻IP
确认网络中不会有相同的IP地址
自问自答形式，当其他主机回复时，自答的IP将会

IGMP数据包

当对方系统是较老的系统时。发送大量的IGMP数据包，系统会崩溃

网关Gateway

路由器接口地址

查看网关：

route -n

修改主机名

vim /etc/sysconfig/network

DNS

利用dns服务器进行名词解析

dns配置文件

[root@localhost ~]# cat /etc/resolv.conf 
# Generated by NetworkManager
search localdomain
nameserver 192.168.247.2

排错顺序

主机网络故障的排查思路

# ping网关 rounte -n
# 	如果网关无法ping通，说明与网关之间通信中断，检查路由表、网卡、是否添加了2条默认路由

# ping另一个网段主机
#	如果ping不同，说明路由器转发问题

# 查看dns

抓包工具查看：wireshark

多网卡绑定bonding

冗余、高可用及负载均衡

工作模式

Mode 0：balance-rr

轮转策略Round-robin：从头到尾顺序的在每一个slave接口上面发送数据表，本模式提供负载均衡和容错能力

Mode 1：active-backup

活动-备份（主备）策略：只有一个slave被激活，当且仅当活动的slave接口失败时才会激活其他slave，为了避免交换机发生混乱，此绑定的MAC地址只有一个外部端口可见

Mode 3：broadcast

广播策略：在所有的slave接口上传送所有的报文，提供容错能力

配置

加一个bond虚拟网卡的配置文件

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-bond0

DEVICE=bond0
BOOTPROTO=none
BONDING_OPTS="miimon=100 mode=0" #mode是上述中的3种模式

在被绑定网卡配置文件中加入

MASTER=bond0
SLAVE=yes

查看配置信息

cat /proc/net/bond/bond0

更改网卡名

# 修改文件
vim /etc/default/grub
...
GRUB_CMDLINE_LINUX="rhgb quiet net.ifnames=0"
...


#之后运行命令，生成配置文件
grub2-mkconfig -o /etc/grub2/grub.cfg #CentOS7

grub-mkconfig -o /etc/grun/grun.cfg	#Ubuntu

# 重启系统
reboot

Centos7上修改主机名

hostnamectl set-hostname NEWNAME

hostnamectl status

Centos7网络配置工具

图形工具
	nm-connection-editor
字符配置tui工具
	nmtui
命令行工具
	nmcli（推荐）

nmcli命令详解

为网卡设置多套配置文件

需要哪个就启用哪个

创建

nmcli connection add con-name eth1-test ifname eth1 type ethernet ipv4.method manual ipv4.addresses 1.1.1.1/24

启用配置文件

nmcli connection up eth1-test

如果是直接复制并修改文件的方式需要reload

nmcli connetcion reload

删除配置文件

nmcli connection delete eth1-test2

网桥实现

桥接：

创建软件网桥

nmcli con add con-name mybr0 type bridge con-name br0 ifname br0
nmcli con modify mybr0 ipv4.addresses 192.168.0.100/24 ipv4.method manual
nmcli con add con-name br0-port0 type bridge-slave ifname eth0 master br0

查看配置文件

cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-br0
cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-br0-port0

工具包

yum install bridge-utils

查看网桥

brctl show

查看CAM表

brctl showmacs br0

添加和删除网桥

brctl addbr | delbr br0

添加和删除网桥中网卡

brctl addif | delif eth0

注意：NetworkManager只支持以太网接口接口连接到网桥，不支持聚合接口

Ubuntu网络配置

官网文档

网卡名称

默认ubuntu的网卡名称和CentOS 7类似，如：ens33，ens38等

修改工卡名称为传统命名方式:

修改配置文件为下面形式

vi /etc/default/grub
GRUB_CMDLINE_LINUX="net.ifnames=0"

生效新的grub.cfg文件

grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

reboot

配置自动获取IP

cat /etc/netplan/01-netcfg.yaml
network:
	version: 2
	renderer: networkd
	ethernets:
	ens33:
		dhcp4: yes

# 严格缩进
修改网卡配置文件后需执行命令生效：netplan apply

配置静态IP

cat /etc/netplan/01-netcfg.yaml
network:
	version: 2
	renderer: networkd
	ethernets:
	eth0:
		addresses:
			- 192.168.6.10/24
			- 10.10.10.10/24
		gateway4: 192.168.6.1
		nameservers:
			search: [mydomain, otherdomain]# 自动补全
			addresses: [223.5.5.5, 8.8.8.8, 1.1.1.1]# DNS

查看ip和gateway

ip addr
route -n

查看DNS

ls -l /etc/resolv.conf
lrwxrwxrwx 1 root root 39 Dec 12 11:36 /etc/resolv.conf -> ../run/systemd/resolve/stub-resolv.conf


systemd-resolve –status

修改主机名

hostnamectl set-hostname ubuntu1804

网络相关知识笔记

网络协议和管理

网络概念：

网络模型

OSI标准

局域网Local Area Network

LAN组成

网络线缆和接口

UTP

MAC地址

冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD

特点：

冲突域

广播域

wireshark

以太网

拨号网络PPP

拨号网络PPPOE

Hub集线器

网桥

简介：

Switch交换机

Router路由器

通过写文件的方式永久保存网络设置信息

Linux启用路由功能：路由转发

禁用防火墙

跟踪路由

路由表

配置动态路由

quagga软件包

学习判断最佳路径的方法

RIP

OSPF

netstate命令与ss命令

netstate

语法

watch

常见命令参数

ip命令

用ip命令来代替ifconfig

修改物理地址(逻辑上)

socket套接字

WIFI简介

VLAN

分层的网络架构

TCP/IP协议栈

TCP协议

应用

TCP报文头

TCP滑动窗口

六个标记位

sync半连接和accept全连接队列

STP生成树协议

TCP四次挥手

有限状态机FSM

MSL

孤儿连接状态

Linux在内核中定义了两个内核参数：

TCP超时重传

实验

与TCP超时重传相关的两个内核参数

拥塞控制

UDP协议

应用场景

Internet层

IP协议

IP地址

netmask:子网掩码

ICMP 协议

判断网络ID是否相同，即是否在同一个网段

私有IP地址

公有地址

划分子网

合并网络

跨网络通信

动态主机配置协议DHCP自动获取IP

基本网络配置

CentOS6网卡名称

ipv6

广播