Linux 网络协议和管理

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所属分类:linux技术
摘要

计算机网络:一组计算机或网络设备通过媒介(有线或无线)相连,按照一定的规则进行通信的集合。


网络的概念:

计算机网络:一组计算机或网络设备通过媒介(有线或无线)相连,按照一定的规则进行通信的集合。

网络作用范围分类:

广域网:WAN--Wide Area Network
城域网:MAN---Metropolitan Area Network
局域网:LAN---Local Area Network

网络线缆:

目前比较流行的就是双绞线(双绞线(Twisted-Pair)的缩写:T),因为两根两根绞在一起,所以叫双绞线。这样做的目的是为了抵消彼此的电磁干扰。

  • 五类线:速度可以达到百兆(很少用了)

  • 超五类线:速度可以达到千兆---目前主流使用的

  • 六类线:速度也可以达到千兆,但是这种线的中间会加一个十字骨架,让线更结实

T568B线序:

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直通线:两头的线序一样
交叉线:两头的线序不一样(例如用于两台计算机直接相连)

RJ-45 Connector 和 Jack

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光纤接口

要求更高的环境,采用光纤连接。两个头成对出现,一个发送一个收,利用光信号来发送数据,这样不受电磁干扰。
需要配置光纤专门的网卡和光纤模块。
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网络设备:

中继器 repeater

作用:方法信号的效果,让数据传输得更远 --- 基于物理层的

集线器 hub(一层设备,不能识别mac地址):

作用:相当于多接口的中继器,上面可以接很多网线。集线器共享带宽,且是一个半双工的设备。

网桥和交换机(二层设备,能识别mac地址)

网桥和交换机的工作原理是一样的。只能隔离冲突域,不能隔离广播域。交换机可支持全双工传送
是通过判断数据帧的目的MAC地址,从而将数据帧从合适端口发送出去.交换机是通过MAC地址的学习和维护更新机制来实现数据帧的转发

路由器(三层设备)

负责解决跨网段的通信,实现通信路径的选择。
家用路由器就即成了交换机的功能。
PC

网络的特性:

  • 宽带:接入广域网的线路(相当于一条公路)

  • 网速:实际传输速率(8bit=1byte),单位是每秒钟传输多少个字节(Byte/s --- B/s)

  • 带宽:接入宽带的理论网速上限(可以理解为公路的宽度),每秒钟能传输多少比特(bit)数据,单位:bit/s --bps(比特每秒)

网络运营商对下行速度的单位和系统对下行速度的单位不一样(我们的文件是以字节为单位的),就造成了网速和带宽不一样。

网络标准

  • 旧模型:网络的软件硬件都由一家厂商开发,不是公开的标准。

  • 基于标准的模型:所有厂商都遵守这个标准,相互之间就实现了兼容。

分层:

把网络分成多层,每一层都有对应的标准规范。
这样就实现了不同厂商这件产品的兼容。

开放系统互联 OSI

国际标准组织(ISO),在1985年发布的。分为7层。
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  • 物理层:和物理连接的相关规范标准。

  • 数据链路层:实现链路内部的通讯(源地址、目标地址等信息)。通讯单位:帧

  • 网络层:链路层可以实现两个主机在一个网络里面通信。网络层可以实现路径的选择,(选择一条最佳的通信路径),实现多个网络之间的远程通信。

  • 传输层:负责两个节点之间数据传输的确认(网络层将数据送过去以后,通过传输层给我方一个回复,确认数据是否收到)

  • 会话层:实现两个节点之间的会话通信

  • 表示层:信息格式的编码、转换、压缩加密等

  • 应用层:不同应用之间的通信

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网络的通信过程

相当于邮递包裹,

数据发送方(添加外包装) --- 封装:

首先把数据拆成小块来进行传送。应用层将数据封装(加了个包裹)---> 然后一层一层加,加到数据连句层会添加一个CRC校验,然后通过物理层以bit流的方式进行传送出去。

数据接收方(拆包装)--- 解封装:

物理层收到数据后交给数据链路层(用同样的方式计算CRC,比较两个CRC值是否一致。数据校验),不一样则表示数据损坏。然后向上每层开始拆包装,最后就看到了原始数据了

报文头:每一层都给数据添加一个头
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协议数据单元 PDU

PDU: Protocol Data Unit,把一个数据拆成指定大小的小块(PDU),这个小块在不同的层有不同的称呼。

  • 物理层的 PDU是数据位 bit

  • 数据链路层的 PDU是数据帧 frame

  • 网络层的PDU是数据包 packet

  • 传输层的 PDU是数据段 segment

  • 其他更高层次的PDU是消息 message

三种通讯模式

  • unicast: 单播,目标设备是一个

  • broadcast: 广播,目标设备是所有

  • multicast: 多播,组播,目标设备是多个

冲突域和广播域

  • 冲突域:两个网络设备同时发送数据,如果发生了冲突,则两个设备处于同一个冲突域

  • 广播域:一个网络设备发送广播,另一个设备收到了,则两个设备处于同一个广播域

三种通信机制

  • 单工:单向传输

  • 半双工:同一时间只能发送或者接收

  • 双工:同一时间可以双向通信

范例:判断网线是通的还是断的
mii-tool工具或者ethtool工具: mii-tool 网卡名
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网络不通一般是物理连接或者网络配置有问题。

局域网

局域网标准:主要定义了数据链路层和物理层的标准

以太网

以太网(Ethernet)是一种产生较早且使用相当广泛的局域网(局域网使用的标准就是以太网)。

以太网MAC帧格式

帧是数据链路层的单位,

MAC帧的组成部分:

  • 前导信息:

  • 目标地址:

  • 源地址:

  • Type:协议的类型

  • 数据:

  • FCS:校验位
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MAC地址

在局域网中,硬件地址又称为物理地址或MAC地址(因为这种地址用在MAC帧中)。
每个网卡的MAC地址唯一,网卡出厂的时候烧录进去的。网卡前一半的内容由国际组织约定好,后一半内容由厂商自己约定。

虚拟局域网 VLAN

TCP/IP 协议栈

Transmission Control Protocol/Internet Protocol 传输控制协议/因特网互联协议
TCP/IP是许多协议簇的一个集合。

TCP/IP 分层

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TCP/IP 应用层

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TCP/IP 通信过程

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transport 层

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TCP和UDP