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linux-network

2024-03-28

网络协议

网络协议是计算机网络的核心概念。

在计算机网络中，为了使计算机之间能正确传输信息，必须有一条相关的规则、标准，它们被称为网络协议。

TCP/IP网络协议标准，已经是Internet网络中的标准语言。

1.开放系统互联参考模型（OSI/RM）

为了提供一个统一的技术标准，国际标准化组织推出了OSI/RM体系结构，描述了一个较完整的网络体系结构，定义了系统的层次结构、每层提供的服务及层间接口。OSI/RM体系结构共包括七层，从低到高分别是物理层、链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

2.TCP/IP协议

互联网上的计算机之间进行通信最广泛实际使用的协议。

TCP/IP代表TCP协议（传输控制协议）和IP协议（互联网协议），但它实际上是Internet通信协议集的总称，除了TCP协议和IP协议外，还包括了上百个具有独特功能的协议，如：地址解析协议（ARP）、互联网控制报文协议（ICMP）、超文本传输协议（HTTP）、文件传输协议（FTP）等。

TCP/IP的四层结构：

  • 网络接口层：以二进制的数据形式在物理媒介上进行传输数据

  • 互联网层：为数据包选择路由

  • 传输层：提供端对端的接口 IP port

  • 应用层：提供文件传输、邮件、文件共享、数据加密等等

应用层

应用层的任务主要是通过进程间的数据交互来完成特定的网络应用。

对于不同的网络应用需要使用不同的网络协议：域名解析系统用DNS协议，web服务用万维网HTTP协议，邮件传输用SMTP协议。

应用层交互的数据成为报文。

DNS

域名解析系统（Domain Name System）是互联网的一个分布式数据库，主要存储IP和域名的对应关系，能够让普通用户更方便地使用互联网，而不必记住繁琐的IP地址号码。

HTTP

超文本传输协议（HyperText Transfer Protocol）是互联网上最为广泛应用的一种网络协议，所有的www万维网都要遵循这个标准，初衷是为了方便发布和接收HTML（前端的网页）文件。

传输层

传输层的作用是向两台主机之间的进程之间进行数据传输。

传输协议主要有：

TCP与UDP

TCP传输控制协议（Transmission Control Protocol），提供面向连接的、可靠的数据传输服务。

UDP用户数据协议（User Datagram Protocol），提供无连接的、尽最大努力的数据传输，但是不保证数据安全性。

两者的区别：

  • UDP是无连接的，TCP是面向连接的（好比打电话，通话前需要先拨号连接上对方，且对方接电话了才能通信，最后需要对方挂掉电话才会断开连接）。

  • UDP只尽力传输，不保证数据可靠性，TCP的安全性很高，有两个传输的端点，是点对点、一对一的形式。

  • UDP是没有报文的，TCP有可靠的报文交互，传输的数据无差错、不重复、不丢失。

  • UDP支持一对一、一对多、多对一、多对多的交互通信。

TCP适合文件传输和电子邮件等，UDP适合音频/视频流媒体和在线游戏。

常用网络命令

ifconfig

用于配置网卡IP地址信息等网络参数信息，或者查看网络接口信息，类似于Windows的ipconfig。还能临时性地配置IP地址、子网掩码、广播地址、网关信息等。

注意ifconfig命令只能用root操作，且可能要单独安装这个命令。

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yum install net-tools

查看网络地址信息

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ifconfig
ifconfig ens160

[root@center ~]# ifconfig ens160
ens160: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.26.140  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.26.255
        inet6 fe80::20c:29ff:fe70:bd54  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 00:0c:29:70:bd:54  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 22677  bytes 29076706 (27.7 MiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 12221  bytes 760043 (742.2 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
        device interrupt 48  memory 0x3fe00000-3fe20000

第一块网卡的信息，设备名是ens160，网卡配置文件路径是/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens160，红帽9之后在/etc/NetworkManager/system-connections/ens160.nmconnection。
ipv4地址：inet 192.168.26.140
广播地址：broadcast 192.168.26.255
子网掩码地址：netmask 255.255.255.0
RX/TX packets 代表网卡收发的流量数据包大小

指定开启或关闭网卡

关闭网卡，注意不得在服务器上执行

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ifconfig <device> up/down

修改、设置IP地址

添加一个新IP地址

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ifconfig ens160:0 192.168.26.188 netmask 255.255.255.0 up
ifconfig ens160:0 192.168.26.188/24 up

修改MAC地址

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ifconfig ens160 hw ether 00:0c:29:70:bd:54

ifconfig命令只是临时修改网络配置，要永久修改还得写入配置文件。

route

路由：计算机之间的数据传输必须经过网络，网络可以直接连接两台计算机，也可以通过一个个节点去连接。路由可以理解为互联网的中转站，网络中的数据包就是通过一个个路由器转发到目的地的。

route命令对Linux内核的路由表进行一个操作。

路由分为静态和动态路由。Linux机器上配置的都是静态路由，由运维人员通过route命令去管理；动态路由无需人为干预，由路由器、交换机自动分配规则而来。

查看路由表信息

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[root@center ~]# route
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
default         _gateway        0.0.0.0         UG    100    0        0 ens160
192.168.26.0    0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens160

[root@center ~]# route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.26.2    0.0.0.0         UG    100    0        0 ens160
192.168.26.0    0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens160

参数解析：

Destination：网络号，network的意思
Gateway：网关地址，网络是通过该IP出口，如果显示0.0.0.0的ip，表示该路由信息是从本机转发出去的
Genmask：子网掩码地址的表示，IP地址配合子网掩码，才是一个完整的网络信息
Flags：路由标记，标记当前的网络状态

  • U - Up运行的状态
  • G - 这是一个网关路由器
  • H - 这个网关是一个主机
  • ！- 表示当前这个路由已经禁止

添加删除网关信息

网关是连接两个不同网络的设备或软件，它能够实现数据在这两个网络之间的转发和转换。在互联网中，网关可以理解为连接内部局域网与外部互联网的出口，负责将内部主机的数据包转发到外部网络，并且将来自外部网络的数据包传递给内部主机。

网关是不经过任何的设定，由路由表最后经过的地址的关口。网络的关口，就好比家里的门一样，数据需要通过这个网关地址才能出外网。

删除default默认路由表

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route del default

添加一个网关地址

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route add default gw 192.268.26.2

ip

ip命令是iproute软件包中强大的网络管理工具，具有ifconfig和route命令的作用，查看系统路由、网络设备，设置策略等功能。

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[root@center ~]# ip --help
Usage: ip [ OPTIONS ] OBJECT { COMMAND | help }
       ip [ -force ] -batch filename
where  OBJECT := { address | addrlabel | amt | fou | help | ila | ioam | l2tp |
                   link | macsec | maddress | monitor | mptcp | mroute | mrule |
                   neighbor | neighbour | netconf | netns | nexthop | ntable |
                   ntbl | route | rule | sr | tap | tcpmetrics |
                   token | tunnel | tuntap | vrf | xfrm }
       OPTIONS := { -V[ersion] | -s[tatistics] | -d[etails] | -r[esolve] |
                    -h[uman-readable] | -iec | -j[son] | -p[retty] |
                    -f[amily] { inet | inet6 | mpls | bridge | link } |
                    -4 | -6 | -M | -B | -0 |
                    -l[oops] { maximum-addr-flush-attempts } | -br[ief] |
                    -o[neline] | -t[imestamp] | -ts[hort] | -b[atch] [filename] |
                    -rc[vbuf] [size] | -n[etns] name | -N[umeric] | -a[ll] |
                    -c[olor]}

ip命令可以操作的对象

OBJECT对象

link 网络设备

address 定义 ipv4 ipv6 的地址

neighbour 查看ARP缓存地址（ARP用于解析MAC地址）

route 路由表对象

madress 多播地址

tunel IP上的通道

ip针对对象要操作的动作，一般增删改查。

查看网络设备信息

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ip addr show
ip a  # 简写的 ip addr show
# 指定网络设备
ip link show dev ens160
# 显示网络设备详细的数据包统计信息
ip -s link show dev ens160

关闭、激活网络设备

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ip link set ens160 down/up  # 关闭/启动网卡

更改MAC

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ip link set ens160 address 00:0c:29:70:bd:54

添加、删除ip信息

一台主机在需要承担多个网络角色或者服务时，可能需要多个IP地址。比如，如果主机同时作为Web服务器、邮件服务器和数据库服务器，那么每个服务可能都需要独立的IP地址来进行通信。此外，在虚拟化环境中，一台物理主机上运行的多个虚拟机也可能会分配到不同的IP地址。

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ip address add 192.168.26.150/24 dev ens160
ip address del 192.168.26.150/24 dev ens160

给网卡添加别名

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ip address add 192.168.26.150/24 dev ens160 label ens160:1

查看路由表

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[root@center ~]# ip route
default via 192.168.26.2 dev ens160 proto static metric 100 
192.168.26.0/24 dev ens160 proto kernel scope link src 192.168.26.140 metric 100 
192.168.26.0/24 dev ens160 proto kernel scope link src 192.168.26.128 metric 100

检查ARP缓存（显示网络邻居的信息），检查MAC地址信息

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ip neighbour
arp -n  # 二者差不多

netstat

显示网络连接情况，路由表信息，端口状态等信息。

一个进程服务运行之后，会暴露一个端口号，以及产生响应的进程信息。

查看所有的网络连接情况

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netstat -an
# -a 显示所有的套接字信息
# -n 显示数字地址信息而非主机名

常见字段解释

proto 套接字（一个连接情况）使用的协议
Recv-Q 连接这个套接字的用户还未拷贝的字节数
Send-Q 远程主机还未确认的字节数
Local address 套接字本地的地址和端口号
Foreign address 套接字的远程主机地址和端口号
State 套接字的运行情况 LISTEN监听中

记住一些重要的套接字连接情况的参数
ESTABLISHED
套接字有一个有效连接。
SYN_SENT
套接字尝试建立一个连接。
SYN RECV
从网络上收到一个连接请求。
FIN_ WAIT1
套接字已关闭，连接正在断开。
FIN_WAIT2
连接已关闭，套接字等待远程方中止。
TIME_WAIT
在关闭之后，套接字等待处理仍然在网络中的分组
CLOSED
套接字未用。
CLOSE_ WAIT
远程方已关闭，等待套接字关闭。
LAST_ACK
远程方中止，套接字已关闭。等待确认。
LISTEN
套接字监听进来的连接。如果不设置–listening（-L）或者—-all（-a）选项，将不显示出来这些连接。
CLOSING
套接字都已关闭，而还未把所有数据发出。
UNKNOWN
套接字状态未知。

常用的参数组合

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netstat -tunlp  # 查看机器上正在运行的所有端口及其进程情况
# -t 显示出TCP的连接情况
# -u 显示出UDP的连接情况
# -n 不进行dns解析
# -l 只显示正在监听中的套接字情况
# -p 显示出套接字所属的进程和进程名情况
# 127.0.0.1  本地回环地址，用于机器间内部应用通信
# 0.0.0.0  绑定机器所有的网卡地址

检查服务器端口

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netstat -tunlp | grep 3306  # MySQL
netstat -tunlp | grep 80  # web服务
netstat -tunlp | grep 443  # https服务

检查路由表情况

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netstat -rn  # 等同于 route -n

显示网络接口情况

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[root@center ~]# netstat -i  # 显示出所有网络接口的列表情况
Kernel Interface table
Iface             MTU    RX-OK RX-ERR RX-DRP RX-OVR    TX-OK TX-ERR TX-DRP TX-OVR Flg
docker0          1500        0      0      0 0             0      0      0      0 BMU
ens160           1500    83567      0      0 0         23242      0      0      0 BMRU
lo              65536       31      0      0 0            31      0      0      0 LRU

字段解释：
Iface
网络设备的名字
MTU
最大的传输单元，单位是字节
RX-OK/TX-OK
正确接收了多少数据包，发送了多少数据包
RX-ERR/TX-ERR
接收、发送数据包的时候，丢弃了多少数据包
RX-OVR/TX-OVR 由于错误遗失了多少的数据包
Flg标记
L：回环地址
R：这个网络接口正在运行中
U：接口正在处于活动的状态
B：设置了广播地址
M：接收所有的数据包
O：在该接口上禁止arp
P：端对端的连接

CentOS 7 之后出现的网络查看工具 ss

如果没有要安装yum install iproute

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ss -an  # 显示所有的套接字连接情况
ss -tunlp  # 显示出所有正在监听中的套接字情况

本文作者：liyijie

本文链接：https://liyijie.cn/2024/linux-network/

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更新于 2024-03-28

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