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

1. 侦听线路是否有数据正在发送
2. 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 -nKernel 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 virbr0Iface	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-configconfig terminalexit

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 received0 forwarded0 incoming packets discarded184687 incoming packets delivered143917 requests sent out32 outgoing packets dropped30 dropped because of missing route
Icmp:676 ICMP messages received5 input ICMP message failed.ICMP input histogram:destination unreachable: 44echo 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 addr1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWNlink/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00inet 127.0.0.1/8 scope host loinet6 ::1/128 scope hostvalid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UNKNOWN qlen 1000link/ether 00:0c:29:84:0c:21 brd ff:ff:ff:ff:ff:ffinet 192.168.17.129/24 brd 192.168.17.255 scope global eth0inet 192.168.17.30/24 scope global secondary eth0inet6 fe80::20c:29ff:fe84:c21/64 scope linkvalid_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 show192.168.17.0/24 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 link1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWNlink/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00RX: bytes  packets  errors  dropped overrun mcast  0          0        0       0       0       0     TX: bytes  packets  errors  dropped carrier collsns0          0        0       0       0       0     
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UNKNOWN qlen 1000link/ether 00:0c:29:84:0c:21 brd ff:ff:ff:ff:ff:ffRX: bytes  packets  errors  dropped overrun mcast  135268     1134     0       0       0       0     TX: bytes  packets  errors  dropped carrier collsns134830     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 } SELECTORip 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 1000link/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 1000link/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 1000link/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 1000link/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

1. 访问层 Access Layer
   • 将设备接入网络的层级(终端接入)
   • 交换机设备
2. 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
3. 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 17328TCP    192.168.1.3:5369       61.129.7.17:443        CLOSE_WAIT      17328TCP    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.Z128-192.x.y.z10000000	12810111111	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.Z192-223.X.Y.Z11000000	19211011111	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

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:192.168.36.6/19A: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 	255.248.0.02. 10.0.0.1-10.7.255.254 
2^(32-13)-2
5242863. 10.00000 000.0.0/134. 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  111111.1111111010.79.192.1~10.79.255.254

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-bond0DEVICE=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 #CentOS7grub-mkconfig -o /etc/grun/grun.cfg	#Ubuntu# 重启系统
reboot

Centos7上修改主机名

hostnamectl set-hostname NEWNAMEhostnamectl 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: 2renderer: networkdethernets: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: 2renderer: networkdethernets:eth0:addresses:- 192.168.6.10/24- 10.10.10.10/24gateway4: 192.168.6.1nameservers: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.confsystemd-resolve –status

修改主机名

hostnamectl set-hostname ubuntu1804