Linux 第16天: (08月31日) Linux網絡管理

Linux 第16天: (08月31日) Linux網絡管理

 

 

本章內容

 

網絡概念
OSI模型
網絡設備
TCP/IP
IP地址

 

什麼是網絡

資源共享的功能和優勢
數據和應用程序
資源
網絡存儲
備份設備

常見的網絡物理組件

網絡應用程序
Web 瀏覽器（Chrome、IE、Firefox等）
即時消息（QQ、微信、釘釘等）
電子郵件（Outlook、foxmail 等）
協做（視頻會議、VNC、Netmeeting、WebEx 等）
web網絡服務（apache,nginx,IIS）
文件網絡服務（ftp,nfs,samba）
數據庫服務（MySQL,MariaDB, MongoDB)
中間件服務（Tomcat，JBoss）
安全服務（Netfilter）

用戶應用程序對網絡的影響
批處理應用程序
FTP、TFTP、庫存更新
無需直接人工交互
帶寬很重要，但並不是關鍵性因素
交互式應用程序
庫存查詢、數據庫更新。
人機交互。
由於用戶需等待響應，因此響應時間很重要，但並不是關鍵性因素，除非要等待很長時間。
實時應用程序
VoIP、視頻
人與人的交互
端到端的延時相當重要

網絡的特徵
速度
成本
安全性
可用性
可擴展性
可靠性
拓撲

物理拓撲分類

邏輯拓撲

總線拓撲
全部設備都可接收信號

星型拓撲
經過中心點傳輸
單一故障點

擴展星型拓撲
比星型拓撲的復原能力更強。

環拓撲
信號繞環傳輸
單一故障點

雙環拓撲
信號沿相反方向傳輸
比單環的復原能力更強

全網狀拓撲
容錯能力強
實施成本高

部分網狀拓撲
在容錯能力與成本之間尋求平衡

 

瞭解主機到主機通訊
舊模型
專有產品
由一個廠商控制應用程序和嵌入的軟件
基於標準的模型
多廠商軟件

分層方法

爲何要使用分層網絡模型
下降複雜性
標準化接口
簡化模塊化設計
確保技術的互操做性
加快發展速度
簡化教學

OSI 模型的七層結構

數據封裝

數據解封

對等通訊
DD單播單播

三種通信模式

局域網Local Area Network
LAN 組成
Computers
PCs
Servers
Interconnections
NICs
Media
Network devices
Hubs
Switches
Routers
Protocols
Ethernet
IP
ARP
DHCP

網絡線纜和接口
Coaxial
ThinNet
ThickNet
10Base2, 10Base5
Fiber-Optic
Twisted-Pair
Unshielded (UTP)
Shielded (STP)
10BaseT

非屏蔽式雙絞線UTP
Unshielded Twisted-Pair Cable
UTP
RJ-45 Connector和Jack
UTP直通線(Straight-Through)
Cable 10BASE-T/
100BASE-TX Straight-Through
Straight-Through Cable
Wires on cable endsare in same order.
Cable 10BASE-T or
100BASE-TX Straight-Through
Crossover Cable
Some wires on cableends are crossed.
EIA/TIA T568A
EIA/TIA T568B
UTP交叉線(Crossover)

UTP 直通線和交叉線

1000BASE-T GBIC
GBIC是Giga Bitrate Interface Converter的縮寫，是將千兆位電信號轉換爲光信號的接口器件。

Fiber-Optic GBICs
Short wavelength (1000BASE-SX)
Long wavelength/long haul (1000BASE-LX/LH)
Extended distance (1000BASE-ZX)

網絡適配器

Ethernet Evolution

LAN 標準

Ethernet Frame結構

數據鏈路層

MAC地址

MAC地址

衝突檢測的載波偵聽多路訪問CSMA/CD

Hub集線器
Hub：多端口中繼器
Hub並不記憶該信息包是由哪一個MAC地址發出，哪一個MAC地址在Hub的哪一個端口
Hub的特色：
共享帶寬
半雙工
集線器

以太網橋
交換式以太網的優點
擴展了網絡帶寬
分割了網絡衝突域，使網絡衝突被限制在最小的範圍內
交換機做爲更加智能的交換設備，可以提供更多用戶所要求的功能：優先級、虛擬網、遠程檢測……

以太網橋監聽數據幀中源MAC地址，學習MAC，創建MAC表
對於未知MAC地址，網橋將轉發到除接收該幀的端口以外的全部端口
當網橋接到一個數據幀時，若是該幀的目的位於接收端口所在網段上，它就過濾掉該數據幀；若是目的MAC地址在位於另一個端口，網橋就將該幀轉發到該端口
當網橋接到廣播幀時候，它當即轉發到除接收端口以外的全部其餘端口
以太網橋的工做原理

 

Hub和交換機比較
集線器屬於OSI的第一層物理層設備，而網橋屬於OSI的第二層數據鏈路層設備
從工做方式來看，集線器是一種廣播模式，全部端口在一個衝突域裏面。網橋的能夠經過端口隔離衝突
Hub是全部共享總線和共享帶寬。網橋每一個端口占一個帶寬

 

爲了實現路由,路由器須要作下列事情:
分隔廣播域
選擇路由表中到達目標最好的路徑
維護和檢查路由信息
鏈接廣域網

路由器

路由：把一個數據包從一個設備發送到不一樣網絡裏的另外一個設備上去。這些工做依靠路由器來完成。路由器只關心網絡的狀態和決定網絡中的最佳路徑。路由的實現依靠路由器中的路由表來完成路由

VLAN
VLAN = 廣播域= 邏輯網絡(Subnet)
分隔廣播域安全靈活管理

分層的網絡架構
分佈層DistributionLayer
廣播域，路由，安全，遠程接入，訪問層匯聚
核心層Core Layer
企業級應用快速轉發
訪問層AccessLayer
終端接入

Transmission Control Protocol/Internet Protocol
傳輸控制協議/因特網互聯協議
TCP/IP是一個Protocol Stack，包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNET、FTP、SMTP、ARP等許多協議
最先發源於美國國防部（縮寫爲DoD）的因特網的前身ARPA網項目，1983年1月1日，TCP/IP取代了舊的網絡控制協議NCP，成爲今天的互聯網和局域網的基石和標準。由互聯網工程任務組負責維護。
共定義了四層和ISO參考模型的分層有對應關係
TCP/IP 協議棧

TCP/IP 協議棧和OSI 模型

File transfer
–FTP
–TFTP
–Network File System
E-mail
–Simple Mail Transfer Protocol
Remote login
–Telnet
–rlogin
Network management
–Simple Network Management Protocol
Name management
–Domain Name System
TCP/IP 應用層

傳輸層
Session multiplexing
Segmentation
Flow control (when required)
Connection-oriented (when required)
Reliability (when required)

可靠性vs.高效性

TCP 特性
工做在傳輸層面向鏈接協議
雙工模式操做
錯誤檢查
數據包序列
確認機制
數據恢復特性

TCP 包頭

創建連接

三次握手
CTL = Which control bits in the TCP header are set to 1
TCP 確認
固定窗口
TCP滑動窗口
映射第四層到應用程序
TCP 端口號

工做在傳輸層
提供不可靠的網絡訪問
非面向鏈接協議
有限的錯誤檢查
傳輸性能高
無數據恢復特性

UDP 特性

UDP 包頭

 

Internet 層
Internet Protocol (IP)
Internet Control Message Protocol (ICMP)
Address Resolution Protocol (ARP)
Reverse Address
Resolution Protocol (RARP)
Application
Transport
Internet
Data Link
Physical

 

Internet Control Message Protocol
Application
Transport
Internet
Data Link
Physical
Destination Unreachable
Echo (Ping)
Other
ICMP

Address Resolution Protocol
Map IPEthernet
Local ARP

反向ARP
Map Ethernet IP
What is my IP address?
Ethernet: 0800.0020.1111
IP: 172.16.3.25
Ethernet: 0800.0020.1111 IP = ???
I heard that broadcast. Your IP address is 172.16.3.25.

 

Internet 協議特徵
運行於OSI 網絡層
面向無鏈接的協議
獨立處理數據包
分層編址
盡力而爲傳輸
無數據恢復功能

IP PDU 報頭

協議域
TransportLayer
InternetLayer
TCP
UDP
ProtocolNumbers
IP

IP地址
它們可惟一標識IP 網絡中的每臺設備
每臺主機（計算機、網絡設備、外圍設備）必須具備惟一的地址
IP地址由兩部分組成:
網絡ID：
標識網絡
每一個網段分配一個網絡ID
主機ID：
標識單個主機
由組織分配給各設備

IPv4地址格式：點分十進制記法

 

IP 地址分類

A類：
0 000 0000 -0 111 1111: 1-127
網絡數：126, 127
每一個網絡中的主機數：2^24-2
默認子網掩碼：255.0.0.0
私網地址：10.0.0.0

B類：
10 00 0000 -10 11 1111：128-191
網絡數：2^14
每一個網絡中的主機數：2^16-2
默認子網掩碼：255.255.0.0
私網地址：172.16.0.0-172.31.0.0

C類：
110 0 0000 -110 1 1111: 192-223
網絡數：2^21
每一個網絡中的主機數：2^8-2
默認子網掩碼：255.255.255.0
私網地址：192.168.0.0-192.168.255.0

D類：組播
1110 0000 -1110 1111: 224-239

E類：
240-255

 

 
私有地址範圍
A
10.0.0.0 到10.255.255.255
B
172.16.0.0 到172.31.255.255
C
192.168.0.0 到192.168.255.255

特殊地址
0.0.0.0
0.0.0.0不是一個真正意義上的IP地址。它表示一個集合：全部不清楚的主機和目的網絡。

255.255.255.255
限制廣播地址。對本機來講，這個地址指本網段內(同一廣播域)的全部主機

127.0.0.1～127.255.255.254
本機迴環地址，主要用於測試。在傳輸介質上永遠不該該出現目的地址爲「127.0.0.1」的數據包。

224.0.0.0到239.255.255.255
組播地址，224.0.0.1特指全部主機，224.0.0.2特指全部路由器。224.0.0.5指OSPF 路由器，地址多用於一些特定的程序以及多媒體程序

169.254.x.x
若是Windows主機使用了DHCP自動分配IP地址，而又沒法從DHCP服務器獲取地址，系統會爲主機分配這樣地址。

跨網絡通訊跨網絡通訊：路由路由分類：主機路由網絡路由默認路由優先級：精度越高，優先級越高