| title | author | output |
|---|---|---|
Linux系统与网络管理 |
黄玮 |
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本课特供无《计算机网络》基础同学
本课不能代替《计算机网络》课程
本课仅限服务于《Linux系统与网络管理》课程讲授所需的最小化《计算机网络》概念与技术
I. 分层模型
II. 查表寻址
III. 应用层协议
IV. 网络协议实现离不开操作系统
V. Virtualbox 虚拟网络实战
- 对等层通信
- 下层连通是上层连通的基础和保障
- 「连通性」是针对分层通信模型里具体哪一层的「连通性」，且需要考虑数据传输方向
| 应用层 | DHCP | DNS | FTP | NFS | Samba | HTTP |
| 传输层 | TCP | UDP |
| 网络层 | IP | ICMP* |
| 数据链路层/物理层 | IEEE 802.3 | IEEE 802.11 | IEEE 802.15 |
- IEEE 802.3 以太局域网的物理层和数据链路层标准。
- IEEE 802.11 无线局域网的物理层和数据链路层标准。
- IEEE 802.15 无线个人局域网（包含蓝牙协议）的物理层和数据链路层标准。
ICMP 是否属于「网络层」此处存在争议，我在本课程中如无特别说明一律将 ICMP 视为网络层连通性诊断工具。
- 本课程涉及到的网络服务配置，无一例外的都是「点对点」 通信 模型，即：
「客户端」-「服务器」模型，又称CS 模型。 - 本课程所指的网络服务配置，如无特别说明，都是主要工作在于配置
「服务器」。 HTTP协议使用的「客户端」我们通常又称为浏览器（Browser）。所以，HTTP应用的 软件架构 模型又称为BS 架构。- 典型
CS 模型通信流程：「客户端」发起 请求 ，「服务端」接收并处理 请求 后发回 响应 。
- 在一次通信过程中，
本地是相对于远程的成对出现概念。例如：- SSH 远程登录，运行
SSH 客户端的主机我们称为「本地主机」。SSH 服务器被称为「远程主机」。 - 使用 HTTP 协议的网站应用中的「文件上传」场景，用户选择「本地」文件上传到「远程」 Web 服务器。
- SSH 远程登录，运行
- 每一层的通信
负载（Payload）都指的是「相对于本层的上一层」协议数据。HTTP 协议数据就是通过 TCP 负载层承载的。
- 站在
本地看通信：「上行」或「出站」就是向远程发送 数据，「下行」或「入站」就是从远程接收 数据。
- 计算机网络通信的「行为模式」特征：
Packet-by-Packet - 物理层以上：没有「物理上」的「连接」，只有「逻辑上」的「连接」
- 每一层「连接」状态的定义存储在「报文」每一层的约定（协议规范）字段
- 研究「连接」的核心是搞懂
Packet（报文）分段定义
- 物理层不通，啥都不通。
- 网络层连通，应用层不一定连通。但网络层不连通，应用层一定也不连通。
- 底层自动「寻址」失败时，也会导致应用层连接失败。
- 物理层连通性判定：网卡是否「接入网线」
- 链路层连通性判定：
Virtualbox虚拟网络连通性矩阵 - 网络层连通性判定：
ping - 传输层连通性判定：
nc/ssh -vv - 应用层连通性判定：
ssh -vv
- 用浏览器访问一下网站，能打开已经能说明 HTTP 连接 OK
- 小心「浏览器缓存」误导
- SSH 已经可以访问目标 IP 所在主机，说明本地到目标 IP 网络层连通性 OK
ping一下比弯腰查网线更快捷
- DHCP
- ARP
- 路由
- DNS
- 解决网络中「新成员」加入后的通信身份标识自动分配问题
- 如果没有 DHCP ，那么需要「手工」配置通信身份标识
- 链路层：MAC 地址
- 网络层：IP
- 传输层：协议标识符(TCP/UDP) + 端口号 (1-1024, 1025-65535)
- 应用层：主机名、域名
DHCP 解决的就是「根据主机提供的 身份标识 」自动分配一个在局域网中「不会引起 身份冲突」的 IP 地址以及其他常用网络配置信息。
- 身份标识：DHCP 请求标识，由本地系统 DHCP 客户端自行决定，常见于直接使用「接入该网络的网卡」的 MAC 地址。也有例外，如 netplan 在大部分主机上使用主机唯一标识符。
- 身份冲突：MAC 地址冲突可能会导致局域网中的流量劫持，IP 地址冲突可能会触发操作系统级别的通信异常处理流程。
- 其他 DHCP 常用配置：局域网网关 IP、本地 DNS 服务器 IP、NTP 服务器 IP 等。
- ARP
- 路由
- DNS
- 根据目标 IP 地址「查找」目标 MAC 地址。
# 推荐命令
ip neigh
# ping 一下「局域网」内另一台 VM 后再执行以上命令
# 过时命令
arp -n- 根据目标 IP 地址「查找」转发「IP」地址。
# 推荐命令
ip route
# ⚠️ 删除虚拟机内默认路由后再执行以上命令 ⚠️
sudo ip route delete default
# 此时还可以 ping 通 www.baidu.com 吗？
# 把之前的默认网关再重新添加进路由表
# sudo ip route add default via 10.0.2.1
# 过时命令
route -n
netstat -rn- 根据目标「域名」地址「查找」目标「IP」地址。
# 执行域名解析
## 使用本地默认域名解析服务器
dig www.baidu.com
## 使用指定域名解析服务器 114.114.114.114 忽略 /etc/hosts
dig @1.1.1.1 www.baidu.com
- HTTP （本课程第 5 章：Web服务器）
- FTP / NFS / Samba （本课程第 6 章：网络资源共享）
- ARP 表：「目标 IP 地址 -> { 本地网卡标识 - 目标 MAC 地址 } 」映射关系表
- 交换机的 CAM 表：「目标 MAC 地址 - 交换机端口号」映射关系表
- 路由表：「目标 IP 地址段 -> { 本地网卡标识 - 下一跳 IP 地址 - 优先级}」映射关系表
- DHCP 分配记录：「DHCP 客户端身份标识 -> { 分配 IP 地址 - 租约 }」映射关系表
- DNS：「域名 -> { 地址 [ - 地址类型 - 有效期 ] }」映射关系表
hosts文件- 应用程序内置缓存，例如浏览器缓存
- dnsmasq / bind9 等配置文件
- 服务器配置中，指代「本机上的所有网卡可用 IPv4 地址」。例如虚拟机配置的 2 个虚拟网卡分配得到的 IP 分别是
10.0.2.15和192.168.56.101，则只要满足网络层连通性，这 2 个 IP 地址都可以被用来作为访问时的目的 IP 。 - 路由配置中，指代「默认路由」，表示目标 IP 地址为任意 IPv4 地址。
- 本地「回环（
loopback）」地址，常用于单机条件下模拟和调试网络程序时的服务端程序监听地址。
- 主机名，在主流操作系统
hosts文件中通常默认定义为解析到127.0.0.1或::1，但也可以定义指向其他 IP 地址。
Virtualbox 官网的虚拟网络配置详解文档 {id="vb-net-conn-graph"}
连通性总结
| 网卡模式 | VM ➡️ Host | VM ⬅️ Host | VM1<-->VM2 | VM ➡️ Net/LAN | VM ⬅️ Net/LAN | 典型应用场景 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Host-only | ✅ | ✅ | ✅ | ❌ | ❌ | Host 访问 VM 内网络服务 |
| NAT-网络 | ✅ | 端口转发 | ✅ | ✅ | 端口转发 | VM 上网且需要 VM 组网实验 |
| NAT | ✅ | 端口转发 | ❌ | ✅ | 端口转发 | VM 上网 |
| Internal | ❌ | ❌ | ✅ | ❌ | ❌ | 网络安全实验 |
| Bridged | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ | 借用 Host 物理网卡 |
# 查看可捕获的网卡名称
tcpdump --list-interfaces
# 对照系统中网卡信息
ip a
# 开始抓包
## -i 指定抓包网卡
## -w 抓包结果保存到文件
sudo tcpdump -i enp0s8 -w http.pcap- 查看抓包基本信息
- 查看数据包详情
- 查看「流」信息
- 从数据流中提取「载荷」