Linux相关网络知识梳理

Posted 时间暂停

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Linux相关网络知识梳理相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

一,前言

一个运维有时也要和网络打交道,所以具备最基本的网络知识,对一个运维人员来说是必要的。但,对于我们的工作来说这些并不是重点,因此,我不可能从最基础的网络知识开始讲起。本节内容更多是从一个梳理和总结的角度进行阐述。如若同学们遇到不懂,或不明白的地方,那么你要留心了,你有很多基础性的网络知识还不具备,我建议从网上有针对性的学习一下。

二,网络基础学习体系

思科课程体系的大致浏览(CCNA),虽然知识不多,培训周期一般在1周左右,但涵盖了大部分的知识内容,对于初步理解网络知识,掌握网络的相关配置,基本上已经非常满足了,特别是系统运维人员。

第1单元第2单元第3单元第4单元
网络基础 路由协议 二层交换网络 WAN网络和IPv6
OSI七层模型 IP路由原理 VLAN 串行点到点链路
TCP/IP简介 静态路由 VTP 帧中继网络
子网划分 默认路由 STP IPv6简介
Cisco ios设备 动态路由 单臂路由  
管理网络环境   用户访问列表初步管理IP流量  

说明:
对于系统运维人员,以上知识可以都学习一下,CCNA的学习难度不是很大,而且学习周期较短,对于快速成为一个系统运维工程师中,网络搞的最好的,就足够了。如果时间精力有限,建议学习以下知识,作为步入网络知识的基石
1)网络基础知识:涉及到网路的发展历程,网络一些名词概念,路由交换。
2)OSI七层模型的介绍
3)TCP/IP协议簇的简介,包含TCP/IP三次握手和四次挥手的过程
4)VLSM可变子网的概念

三,网络重点知识总结性梳理

3.1 OSI七层模型

屏幕快照 2017-03-04 上午8.03.50.png-561.7kB

层次说明功能/协议
应用层 应用程序及借口,类似于公司的老板 提供应用程序的借口FTP telnet http pop3等
表示层 对数据进行转换,加密和压缩 将上层的数据进行转换和编译压缩为标准的文件,如jpg,gif,ascii码等
会话层 建立,管理和终止会话  
传输层 提供可靠的端到端的报文传输和差错控制,实质上就是负责建立连接的 TCP UDP 建立可靠和非可靠连接将上层的数据进行分段处理
网络层 将分组从源端传送到目的端,提供网络互联 实质上就是提供路由寻址(IP协议)将上层分段的数据进行打包
数据链路层 将分组数据封装成帧,提供节点到节点的传输 帧就是本地局域网中传输数据的一个单元,负责在局域网内部的点对点的寻址
物理层 在媒体上传输比特 就是底层的链路介质的规范

特点说明:
1,OSI模型每层都有自己的功能集
2,层与层之间相互独立又互相依靠
3,上层依赖于下层,下层为上层提供服务。

3.2TCP/IP三次握手和四次挥手

1e7dabc397095fcfe46ffa71296e4dc6.png.jpeg-54.7kB

报文类型含义状态
SYN 发起一个新连接 1表示发起连接
FIN 释放一个连接 1表示结束连接
ACK 确认序号有效 1表示序号有效
seq 随机序号 随机数
ack 随机序号回复 ack=seq+1

3.2.1 三次握手

1)第一次握手:Client将标志位SYN置为1,随机产生一个seq=x,并将该数据包发送给Server,Client进入SYN_SENT状态,等待Server确认。

2)第二次握手:Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接,Server将标志位SYN和ACK都置为1,ack=x+1,随机产生一个值seq=y,并将该数据包发送给Client以确认连接请求,Server进入SYN_RCVD状态。

3)第三次握手:Client收到确认后,检查ack是否为x+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=y+1,并将该数据包发送给Server,Server检查ack是否为y+1,ACK是否为1,如果正确则连接建立成功,Client和Server进入ESTABLISHED状态,完成三次握手,随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

3.2.2 四次挥手

1)第一次挥手:Client发送一个FIN,用来关闭Client到Server的数据传输,同时发送一个seq=x的随机序号。Client进入FIN_wait_1状态

2)第二次挥手:Server收到FIN后,发送一个ACK给Client,确认序号为收到序号+1(与SYN相同,一个FIN占用一个序号)Server进入CLOSE_WAIT状态。

3)第三次挥手:Server发送一个FIN,用来关闭Server到CLient的数据传输,同时发送一个seq=y的随机数,Server进入LAST_ACK状态

4)第四次挥手:Client收到FIN后,Client进入TIME_WAIT状态,接着发送一个ACK给Server,确认序号为收到序号+1,Server进入CLOSED状态,完成四次回挥手

3.3 DNS解析流程原理

屏幕快照 2017-03-04 下午11.15.17.png-142.9kB

  1. 在浏览器中输入www.qq.com域名,操作系统会先检查自己本地的hosts文件是否有这个网址映射关系,如果有,就先调用这个IP地址映射,完成域名解析。
  2. 如果hosts里没有这个域名的映射,则查找本地DNS解析器缓存,是否有这个网址映射关系,如果有,直接返回,完成域名解析。
  3. 如果hosts与本地DNS解析器缓存都没有相应的网址映射关系,首先会找TCP/ip参数中设置的首选DNS服务器,在此我们叫它本地DNS服务器,此服务器收到查询时,如果要查询的域名,包含在本地配置区域资源中,则返回解析结果给客户机,完成域名解析,此解析具有权威性。
  4. 如果要查询的域名,不由本地DNS服务器区域解析,但该服务器已缓存了此网址映射关系,则调用这个IP地址映射,完成域名解析,此解析不具有权威性。
  5. 如果本地DNS服务器本地区域文件与缓存解析都失效,则根据本地DNS服务器的设置(是否设置转发器)进行查询,如果未用转发模式,本地DNS就把请求发至13台根DNS,根DNS服务器收到请求后会判断这个域名(.com)是谁来授权管理,并会返回一个负责该顶级域名服务器的一个IP。本地DNS服务器收到IP信息后,将会联系负责.com域的这台服务器。这台负责.com域的服务器收到请求后,如果自己无法解析,它就会找一个管理.com域的下一级DNS服务器地址(qq.com)给本地DNS服务器。当本地DNS服务器收到这个地址后,就会找qq.com域服务器,重复上面动作,进行查询,直至找到www.qq.com主机。
  6. 如果用的是转发模式,此DNS服务器就会把请求转发至上一级DNS服务器,由上一级服务器进行解析,上一级服务器如果不能解析,或找根DNS或把转发请求转至上上级,以此循环。不管是本地DNS服务器用的是转发,还是根提示,最后都是把结果返回给本地DNS服务器,由此DNS服务器再返回给客户机。

3.5 http解析原理

1)地址解析

如用客户端浏览http://chensiqi:8080/index.html
协议名:http
主机名:chensiqi.com
端口:8080
对象路径:/index.html

在这一步需要域名系统DNS解析域名chensiqi.com得到主机的IP地址。

2)封装HTTP请求数据包

把第一步的解析结果在结合本机自己的信息,封装成一个HTTP请求数据包

3)封装成TCP包,建立TCP连接

TCP的三次握手

4)客户机发送请求命令

建立连接后,客户机发送一个请求给服务器,请求方式的格式为:统一资源标识符(URL),协议版本号,后边是MIME信息包括请求修饰符,客户机信息许可内容

5)服务器响应

  • 服务器接到请求后,给予相应的响应信息,格式为一个状态行,包括信息的协议版本号,一个成功或错误的代码,后边是MIME信息包括服务器信息,实体信息何可能的内容。
  • 实体消息是服务器向浏览器发送头信息后,它会发送一个空白行来表示头信息的发送到此为结束,接着,它就以Content-Type应答头信息所描述的格式发送用户所请求的实际数据

6)服务器关闭TCP连接

一般情况下,一旦Web服务器向浏览器发送了请求数据,它就要关闭TCP连接,然后如果浏览器或者服务器在其头信息加入了这行代码Connection:Keep-alive。TCP连接在发送后将仍然保持打开状态,于是,浏览器可以继续通过相同的连接发送请求。保持连接节省了为每个请求建立连接所需要的时间,还节约了网络带宽。

综上:
http解析的过程,虽然我写的比较具体,但其实大家只需要了解大概的过程就可以,如果建立URL请求,发起URL请求,处理及返回URL的过程。

3.5 同网段和跨网段数据传输原理

屏幕快照 2017-03-04 下午3.52.01.png-298.5kB

3.4.1 同网段下(同广播域),两台主机通信过程

我们知道两主机要通信传送数据时,就要把应用数据封装成IP包(因为我们的网络大多都是TCP/IP的以太网),然后再交给下一层数据链路层继续封装成帧;之后根据MAC地址才能把数据从一台主机,准确无误的传送到另一台主机。

当NO要和N1通信时,

1)假如NO知道N1的IP但却不知道它的MAC地址,那NO就会发送一个ARP的广播请求(里面源IP是NO目标IP是N1源MAC是N0目标MAC是12个F)给同一广播域中的所有成员。

2)当交换机SW0从自己的1接口上收到这个广播包,然后它会读取这个帧的源MAC地址和目标MAC地址,由于交换机SW0刚启动加电时,它的MAC表为空的。所以它会把NO的MAC地址与之相对应的接口1放到一张表里,这张表就是MAC地址表。

3)然后SW0再从别的接口广播这个数据帧,当别的主机收到这个广播时,查看目标IP不是自己的,就会丢弃此包。如果N1接收到这个数据帧,它检查目标IP和这个的IP是一样的,就会回应这个ARP请求,把自己的IP和MAC封装成源IP和源MAC,N0的IP和N0的MAC地址为目标IP与目标MAC,并记录N0的MAC与IP,放进自己的ARP缓存表中。

4)此时,这个应答包经过交换机SWO时,它又会检查源MAC,目标MAC,把N1的MAC和自己接口2放进MAC地址表中,再查看自己的MAC地址表,发现存在目标MAC与自己的1接口对应(由于刚开始有记录过N0的MAC),那它就会直接把这个应答包从接口1送出去了。

5)主机N0收到这个包后发现目标MAC是自己,就会处理这个包。并把N1的MAC与IP放进自己的ARP缓存表中。这时主机N0就知道N1的MAC地址了,
6)后续的发送数据任务,就会直接把N1的IP与MAC封装进帧中进行点对点的发送了。

3.4.2 跨路由(不同网段)数据传输过程

当N0要和N2通信时

1)N0会先检查N2的IP地址和自己是否处于同一网段,由于N2和自己处在不同网段,因此,N0会把数据包给它的网管,也就是R0上的F0/0接口了。

2)当这个数据包到达R0时,路由器R0会查看目标IP是否是自己的,由于目标不是自己,所以会查看自己的路由表,找出到达N2网段的路由;(如果找不到就会丢弃数据包)

3)当R0查看路由表发现到达N2网段的出接口是F0/1.于是,把数据包转到F0/1接口上,再由接口F0/1传给R1.这个过程,数据包的源IP是N0源MAC是F0/1目标IP是N2目标MAC是R1的F0/1接口IP

4)当R1收到这个数据包后,同样也要检查包的目标IP是否自己,它会主动查找自己的路由表,发现目标IP跟自己F0/0接口处在同一网段,于是就把包传到F0/0接口上去发给N2。)

四,linux网络相关配置

4.1 配置网卡

网卡:编辑配置文件 /et/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0

[root@chensiqi ~]# cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
DEVICE=eth0   #第一块网卡逻辑设备名,第二块为eth1,有些系统也会以em等字符标识
TYPE=Ethernet  #上网类型,目前基本都是以太网
ONBOOT=yes  #这个地方要为yes,才能保证下次开机自动启动激活网卡设备
NM_CONTROLLED=yes  #是否通过NetworkManager管理网卡设备
BOOTPROTO=dhcp   #启动协议,获取配置方式,有none|bootp|dhcp三个选项
USERCTL=no
PEERDNS=yes
IPV6INIT=no     #是否支持IPV6
HWADDR=00:0c:29:cb:f9:c0  #以太网硬件地址即MAC地址,如果是vmware克隆的虚拟机无法启动网卡可以毫不犹豫的删除此项
IPADDR=10.0.0.8 #这是虚拟机桥接模式,局域网linux服务器的固定IP
NETMASK=255.255.255.0  #子网掩码,用来规划网络位和主机位,一般为255.255.255.0
DNS1=202.106.0.20  #主DNS,这里默认会覆盖以及优先于/etc/resolv.conf
DNS2=8.8.8.8  #第二个DNS,这里默认会覆盖以及优先于/etc/resolv.conf

通过软件修改网卡:
1)输入命令setup
2)Network configuration进入网卡配置文件

网卡生效

1)针对单一网卡
ifup eth0 启动eth0网卡
ifdown eth0 停掉eth0网卡

2)针对所有网卡重启
/etc/init.d/network restart

注意:
1,网卡配置里的DNS优先于/etc/resolv.conf配置的,并且重启网卡,会把/etc/resolv.conf里的覆盖
2,网络如果没有配置DNS,那么在/etc/resolv.conf里配置会生效,如果有多块网卡(DHCP获取方式)时候,可能会覆盖/etc/resolv.conf里已有配置

4.2 主机名变更

1)临时修改主机名(重启系统失效)
hostname 主机名

2)永久修改主机名
/etc/sysconfig/network

[root@chensiqi ~]# cat /etc/sysconfig/network
NETWORKING=yes
HOSTNAME=chensiqi    #修改这个

4.3 默认网关的更改

第一生效文件:

[root@chen ~]# grep -i gate /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 
GATEWAY=202.106.0.20

第二生效文件:

[root@chen ~]# grep -i gate /etc/sysconfig/network
GATEWAY=202.106.0.20

第三:命令行优先,且临时生效
route -n 查看路由规则
route add default gw 10.0.0.254 #添加路由规则
route del default gw 10.0.0.254 #删除路由规则
route 功能很多,不仅仅配置默认网关,网络(静态)路由

4.4 命令行配置ip别名辅助

[root@chen ~]# ifconfig eth0:0 192.168.197.244 netmask 255.255.255.0 up
[root@chen ~]# ifconfig 
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 00:0C:29:CB:F9:C0  
          inet addr:192.168.197.133  Bcast:192.168.197.255  Mask:255.255.255.0
          inet6 addr: fe80::20c:29ff:fecb:f9c0/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:816 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:546 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:73249 (71.5 KiB)  TX bytes:83087 (81.1 KiB)

eth0:0    Link encap:Ethernet  HWaddr 00:0C:29:CB:F9:C0  
          inet addr:192.168.197.244  Bcast:192.168.197.255  Mask:255.255.255.0
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1

lo        Link encap:Local Loopback  
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0
          inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:0 (0.0 b)  TX bytes:0 (0.0 b)

[root@chen ~]# 

linux一块网卡可以配置多个临时的IP地址

五,已知端口查服务的多种方法

方法一:lsof

[root@chen ~]# lsof -i:22
COMMAND  PID USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
sshd    1136 root    3u  IPv4  12469      0t0  TCP *:ssh (LISTEN)
sshd    1136 root    4u  IPv6  12478      0t0  TCP *:ssh (LISTEN)
sshd    1211 root    3r  IPv4  13199      0t0  TCP www.test.com:ssh->localhost:51527 (ESTABLISHED)

知识扩展:文件已经被删除,但进程还在占用,导致磁盘空间不释放,怎么查找?

[root@chen ~]# lsof | grep del
php-fpm   1165  root    3u      REG                8,3        0     132492 /tmp/ZCUDnCFFxq (deleted)
php-fpm   1166 nginx    3u      REG                8,3        0     132492 /tmp/ZCUDnCFFxq (deleted)
php-fpm   1167 nginx    3u      REG                8,3        0     132492 /tmp/ZCUDnCFFxq (deleted)
php-fpm   1168 nginx    3u      REG                8,3        0     132492 /tmp/ZCUDnCFFxq (deleted)
php-fpm   1169 nginx    3u      REG                8,3        0     132492 /tmp/ZCUDnCFFxq (deleted)
php-fpm   1170 nginx    3u      REG                8,3        0     132492 /tmp/ZCUDnCFFxq (deleted)

方法二:netstat -lntup

[root@chen ~]# netstat -antup | grep 22
tcp        0      0 0.0.0.0:22                  0.0.0.0:*                   LISTEN      1136/sshd           
tcp        0      0 192.168.197.133:22          192.168.197.1:51527         ESTABLISHED 1211/sshd           
tcp        0      0 :::22                       :::*                        LISTEN      1136/sshd  

六,网络及服务故障的排查思路

例:假如http://www.cnblogs.com/chensiqiqi/ 网址打不开

第一步:查一下看看通不通
ping -c3 -i2 -s512 www.cnblogs.com icmp协议是否被禁止

-c:次数
-i:时间间隔
-s:发包大小

traceroute www.cnblogs.com 查看各个节点是否畅通

telnet www.cnblogs.com 80
检查服务器WEB有没有开启,服务开没开,以及防火墙有没有挡住。

[root@chen ~]# telnet www.cnblogs.com 80
Trying 118.178.114.231...
Connected to www.cnblogs.com.
Escape character is \'^]\'.
#一直卡在这里就代表通的


[root@chen ~]# telnet www.cnblogs.com 800
Trying 118.178.114.231...
#一直处在连接中就代表不通

综上:如果不通
1,80服务没开或端口不存在
2,服务被防火墙阻挡了
3,服务监听的端口不在连接的IP上(连接被限定了连接IP)
QQ20170304-204610@2x.png-92.5kB
4,运营商默认不开,申请开端口

七,企业面试题两道

7.1 作为局域网网管,局域网的某个机器无法上网(网管角度)

基本检查思路:
(一)单机器无法上网
1)ping www.baidu.com
如果通,但不能上网,可能是浏览器,中毒等问题
2)ping 网关(目的是排除物理链路问题)

  • 如果ping网关不通,则查看ip设置,然后ping自身ip或ping网内其他机器IP;如果ping自身不通:检查ip设置,网卡驱动,物理链路
  • 如果ping网关通,则检查DNS的设置是否正确。pingDNS地址看看通不通或者nslookup进行公网的域名解析看看是否正常。

3)上网的路由器以及ISP线路问题

4)辅助排查:IP地址冲突,ARP病毒,核心交换机坏了,交换机环路,其他人能否上网

(二)大面积不能上网思路:
路由器,ISP,核心交换机,ARP病毒,核心交换机坏了,交换机环路。

7.2 作为linux运维,客户反应打开的网站慢,如何排查?(运维角度)

(一)用户个例还是全部都如此

模拟用户环境,进行访问测试,如果没有问题,就从客户角度思考,如果自己测试同样有问题,按下面思路排查

1,路是否通的问题
1)ping 网站地址,看看道路通不通

  • 如果ping通,不丢包。就是服务有问题(服务宕机,服务过载)
  • 如果ping通,但丢包。机房问题(带宽不稳定,各个线路不稳定)
  • 如果ping不通,那么ping百度看看通不通,如果也不通,那还是机房问题。

2)路由追踪:看看从客户端到服务器的线路节点是否有问题
traceroute -d(linux)
tracert -d(windows)
-d禁止反向解析(速度快)

2,机房业务是否OK

3)telnet www.baidu.com 80 检查服务器WEB服务有没有开启以及防火墙有没有挡住
nmap www.baidu.com -p 80
curl www.baidu.com 或wget www.baidu.com #相当于浏览器访问

4)提供服务的服务器是否资源过载,服务器及服务连接数过多,负载高,CPU高,IO高等

3,外部问题

5)网站购买的带宽满了,通过流量监控服务查看
6)内链外链(调用外部网站网址有问题)
根据网站URL调式网站
a,google浏览器直接F12
b,火狐firebug等

以上是关于Linux相关网络知识梳理的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Linux基础增强与辅助知识梳理

Linux基础知识点

Linux驱动实践:一起来梳理中断的前世今生(附代码)

Linux驱动实践:一起来梳理中断的前世今生(附代码)

Linux驱动实践:一起来梳理中断的前世今生(附代码)

日志相关知识梳理