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Linux 网络管理

协议模型​

OSI 七层模型​

这七层仅仅只是模型。而实际使用当中使用的是 TPC/IP 四层协议。

  1. 应用层
  2. 表示层
  3. 会话层
  4. 传输层
  5. 网络层
  6. 数据链路层
  7. 物理层

TCP/IP 四层协议​

  1. 应用层
  2. 传输层
  3. 网际互联层
  4. 网络接口层

该协议中的应用层包含应用层、表示层、会话层；传输层还是传输层；网际互联层就是网络层；而网络接口层包括数据链路层和物理层。

网络接口层​

网络接入层与OSI参考模型中的物理层和数据链路层相对应。他负责监视数据在主机和网络中的交换。事实上，TCP/IP本身并未定义该层的协议，而由参与互联的各网络使用自己的物理层和数据链路层协议，然后与TCP/IP的网络接入层进行连接。 地址解析协议（ARP） 工作在此层，即OSI参考模型的数据链路层。

网际互联层​

网际互联层对应于OSI参考模型的网络层。主要负责主机到主机的通信问题。它所包含的协议设计数据包在整个网络上的逻辑传输。该层有三个主要协议： 网际协议（IP） 、 互联网组管理协议（IGMP） 和 互联网控制报文协议（ICMP） 。

在终端中，可以使用 ping 命令用于测试网络连接量的程序。ping 命令就属于互联网控制报文协议（ICMP）。

传输层​

传输层对应于 OSI 模型的传输层。为应用层实体提供端到端的通信功能。保证了数据包的顺序传送和数据的完整性。该层协议定义了两个主要的协议： 传输控制协议（TCP） 和 用户数据报协议（UDP）。

应用层​

应用层为用户提供所需要的各种服务。例如：FTP、Telnet、DNS、SMTP 等。
当在应用层发送文件数据后，会经过一下过程（从应用层到数据链路层，这叫封装数据）。传到接收端后，开始进行解封装（将数据包从数据链路层传递到应用层）。

数据封装过程

IP 协议​

IP地址有三十二位，因为太长，可以每八位一组，每一组用点（.）隔开，并将二进制转成十进制。这样就比较好记了（从 0.0.0.0 到 255.255.255.255。也就是从 00000000 00000000 00000000 00000000 到 11111111 11111111 11111111 11111111）。

IP 地址分类​

IP地址分为五大类：A、B、C、D、E。常见的是 A、B、C三类。

网络类型最大网络数IP地址范围最大主机数私有IP地址范围
A126（2^7 - 2）1.0.0.0--126.255.255.2552^24-210.0.0.0--10.255.255.255
B16384（2^14）128.0.0.0--191.255.255.2552^16-2172.16.0.0--172.31.255.255
C2097152（2^21）192.0.0.0--223.255.255.2552^8-2192.168.0.0--192.168.255.255

如何判断IP地址是哪一类？就是看IP地址范围的第一位。比如：如果IP地址的第一位在1~126之间，则该网络类别是A类。

网段​

两个IP地址的网段不同时代表这两个IP地址不是同一个网络，想要进行通信，就需要路由器。

在A类网络中，开头的第一个数（1~126）代表不同的网段，其他数表示网段中的不同主机（主机数实际上是靠子网掩码来决定的），也就是说 1.2.0.0 和 2.2.0.0 不是同一个网段（而 1.2.0.0 与 1.1.0.1 是一个网段）。

B类网络的前两个数代表一个网段。也就是说 191.222.0.0 与 191.211.0.0 不是同一个网络（191.222.xx.xx 与 191.22.xx.xx 才是同一个网络）。

C类网络的前三个数带代表同一个网段。

IP地址范围中没有 127 开头的地址，这是因为127开头的网段只有一个IP可以用，就是127.0.0.1 这个地址代表当前计算机自己。而可用的IP地址实际只有1~223。

最大主机数为什么都减了2？这是因为每个网络（注意是网络，不是网络类型）的第一个IP地址代表这个网络本身（比如A类网络中的 1.0.0.0），该地址不能分配。而每个网络（网段）的最后一个地址（比如 1.255.255.255）代表当前网络的广播地址，也不能分配。

私有IP地址是不需要花钱买的。这些IP是为了做内网IP的，比如学校、政府部门、企业等会使用这些IP。好处是可以有效地节约公网IP，私有IP不能直接访问公网。

子网掩码​

子网掩码不能和IP地址分开查看（两个必须一块使用）。子网掩码的标准写法是 255.0.0.0 也可以是 255.255.0.0 或者 255.255.255.0，亦或是非标准子网掩码。

255.x.x.x 格式表示A类网络的子网掩码（255是固定的，其他三位随便变，代表不同的主机），同理，255.255.x.x 格式表示B类的子网掩码（后两位数代表不同的主机）；255.255.255.x 格式代表C类网络的子网掩码（最后一位数代表不同的的主机，因此C类地址只有254个可用主机（首地址和广播地址不可用））。

一个B类的IP地址，如果给它分配了一个C类的的子网掩码。比如：

IP地址：172.16.2.121
子网掩码：255.255.255.0

则这个网络的换算方式就会跟C类网络一样（前三位变代表不同的网段，后一位变代表一个网段中不同的主机）。

网络地址和广播地址计算方法​

比较简单的方法是将IP地址和子网掩码都化为二进制数， IP地址与子网掩码“相与”代表网络地址；广播地址是把子网掩码的全部是零的位换算成一 （这里的每一位是指 . 与 . 之间的十进制数是一位）。广播地址

比如上面的 IP地址：172.16.2.121 和它的子网掩码：255.255.255.0 进行计算。

IP地址&子网掩码网络位网络位子网位主机位
172.16.2.12110101100000100000000001001111001
255.255.255.011111111111111111111111100000000
网络地址10101100000100000000001000000000
广播地址10101100000100000000001011111111

因此：网络地址就是：172.16.2.0；主机地址是：172.16.2.1-172.16.2.254；广播地址是：172.16.2.255。

端口号​

端口号存在于 TCP/UDP 传输协议层,常见的端口号

  • FTP（文件传输协议）：端口号 20（进行数据传递）、21（用于登录传输命令）；
  • SSH（安全shell协议）：端口号 22；
  • Telnet（远程登录协议）：端口号 23（该协议明文传输信息，不安全，不推荐使用）；
  • DNS（域名系统）：端口号 53；
  • HTTP（超文本传输协议）：端口号 80；
  • SMTP（简单邮件传输协议）：端口号 25（发信）；
  • POP3（邮局协议3代）：端口号 110（收信）;

在 Linux 中查看本机启用的端口命令​

netstat -an

选项：

  • -a: 查看所有连接和监听端口；
  • -n: 显示 IP 地址和端口号，而不是显示域名和服务名。

DNS 解析​

当访问一个网址时，电脑会先在本地域名服务器当中查找有没有该网址的IP地址，有的话直接返回给客户端，没有的话本地域名服务器就需要进行迭代查询，一步一步的去获知。最后将获取到的网址信息缓存到本地域名服务器当中（缓存时间大约是三天）。

DNS查询过程

DNS 查询类型​

从查询方式上来分

  • 递归查询
    要么做出查询成功响应，要么做出查询失败的响应。一般客户机和服务器之间属于递归查询，即当客户机向DNS服务器发出请求后，若DNS服务器本身不能解析，则会向另外的DNS服务器发起请求，得到结果后转交给客户机。
  • 迭代查询
    服务器收到一次迭代查询回复一次结果，这个结果不一定是目标IP与域名的映射关系，也可以是其他DNS服务器的地址。

从查询上分

  • 正向查询由域名查找IP地址；
  • 反向查询由IP地址查找域名；

网关​

网关又称网间连接器、协议转换器。

网关的作用​

  1. 网关在网络层以上实现网络互联，是最复杂的网络互连设备。仅用于两个高层协议不同的网络互连。
  2. 网关既可以用于广域网互联，也可以用于局域网互联。
  3. 网关是一种充当转换重任的服务器或路由器。

MAC 地址​

MAC地址是电脑的硬件地址（网卡硬件地址），主要进行局域网的通信。在OSI模型中，第三层网络层负责IP地址，第二层数据链路层则负责MAC位址。MAC地址用于在网络中唯一标示一个网卡，一台设备若有一或多个网卡，则每个网卡都需要并会有一个唯一的MAC地址。MAC地址的长度为48位（6个字节）。

交换机与路由器​

交换机是在一个局域网（相同网段）内实现数据交互的设备（交换机能识别MAC地址）。而路由器是在不同网段之间进行数据交互的设备。路由器就是网关。

交换机与路由器

因此要想访问公网，网关是必不可少的。

Linux 网络配置​

配置 IP 地址​

四种配置：

  1. 使用 ifconfig 命令临时查看或配置 IP 地址；设置时的格式：ifconfig eth0 192.168.0.200 netmask 255.255.255.0 其中的 eth0 表示网卡设备名称，后面的是 IP 地址，netmask 表示子网掩码，它后面跟的的就是子网掩码，这种配置方式很少用。
  2. setup 工具永久配置 IP 地址（setup 工具是 redhat 提供的，有些Linux发行版可能没有）使用 setup 很简单，只需要在命令中键入 setup 然后回车，这时会出现一个窗口，选择网络配置，然后选择设备配置，设置完退出后，在命令行输入 service network restart 让服务重启；
  3. 修改网络配置文件；
  4. 图形界面配置 IP 地址；

网络配置文件​

  1. 网卡配置文件该文件在 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 路径中。

    网卡配置信息

  2. 主机名配置文件在 /etc/sysconfig/network 里面（该文件有两个配置信息，第一个表示当前网络服务是否工作，如果是 no,则网络服务将不能工作，因此这个配置最好不要动它。第二个配置项表示主机名，你可以修改主机名，默认是 localhost.localdomain）使用 hostname <主机名> 命令可以查看或者修改主机名，当后面写主机名时表示修改，但是临时修改。

  3. DNS 配置文件。该文件在 /etc/resolv.conf 打开该文件后，有两个配置项：nameserver 和 search。前者表示名称服务器，后者表示自动补全域名（默认是 localhost）。

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