9、網絡知識(路由交換和ARP協議)+配置單網卡多ip和配置默認路由
提問：網絡到底是什麽?
我們在電纜中傳輸的都是電信號(高電壓或者是低電壓)，所以高電壓就是1，低電壓就是0，所以規定一定的時間傳輸固定的高低電壓來當做是接收的數據
我們所謂的10Mbps：每秒中可以傳輸10M個bit
所以別人說你的是4M的帶寬，指的就是4Mbps，要除以8才是實際的速率
那就是4Mbps=4/8MBs=0.5MBs=0.51024KBs=（41024）Kbps=512KB/s的下載速率
我們平時說的下載速度就是以KB/s為單位的
1KB/S=8Kbps 512KB/S=8K*512bps=4096Kbps=4Mbps
信號傳輸遵循的一種規定,叫做協議
協議：protocol 
網絡類型
1.總線型網絡（上圖就是一個總線型網絡）：
要想實現線路仲裁，就要知道以下的知識點
CSMA/CD:Carrier Sense Mutil Access Collision Detection載波偵聽多路訪問，沖突檢測
檢測有數據，就退出不發了，邊發送邊偵聽，這樣的一種機制就是以太網
以太網最核心的標識就是上面這個東西
MAC：Media Access Control
我們給每一個主機一個識別碼，一種標示，在發送信號的時候，這個信號的首部就放著接收方的mac地址，接收的時候根據mac去匹配這個數據是不是發給你的，不是你的就不接收
2.環形網絡(IBM的專用技術)：
令牌在不斷的環形網絡中遊走，誰要發送信息的時候，只要抓住這個令牌就可以了
令牌環網：只有持有令牌的人才能發信息
所以他也是解決一種網絡仲裁的
3.星型網絡
(從邏輯上來講，他還是一個總線型的網絡，只是更方便接線的，當A發送B的時候，C也是可以收到信號的)：
提問：電壓是什麽？
在電源的兩極間產生了電位差，也就是我們常說的電壓;一加壓，電子是從負極流向正極的。
中繼器：我們電壓如果在傳輸的過程中，線路太長，他會因為電阻，線纜質量，等因素，電信號是會不斷的衰減的，所以引入一個新的概念，就是中繼器，她能將縮減的信號，重新放大，再進行傳送。
提問：網橋的作用？
網橋就是來連接兩岸的，所以當A和C需要通信的時候，而B的鏈路是收不到的（如果A不知道C在哪裏，那B會收到A發過來的廣播包，而之後網橋形成了自己的MAC地址表的時候下一次A和C的通信B就不會收到了），而A要和B通信的時候，也是通過網橋來進行傳輸的
那麽網橋是怎麽知道A要發給B的呢？
其實它本身就有一個表，通過廣播之後就會形成MAC地址表在網橋內。
就是根據MAC地址表來發送的
那麽表中的數據從何而來？
提問：假如網橋中沒有任何信息，那是怎麽通信的呢？
其實通信的開始就是通過廣播機制的方式得知的，就是通過不斷的學習，然後交換機不斷的強大自己的MAC地址表，然後就得知所有的內部網絡了，外部的當然被路由器給隔絕了
那我們假如每一臺主機都接到網橋的一個接口，如下圖所示
全雙工和半雙工
A可以發信號給B，但是同一時刻B不能發送數據。就是：半雙工（如對講機設備；）
A可以發信號給B，同一時刻B也能發送數據給A就是：全雙工（如電話設備；）
網線，其實有用的只有4根，絞線的原因是防止幹擾的
而我們的這個網橋設備，能夠用自己的MAC地址表識別整個網絡，就是叫做交換機
交換機：隔絕了沖突域，不能隔離廣播域
路由器：可以隔絕廣播域，
沖突域：
廣播域：
我們原來用的是物理地址去通信，通過MAC地址去廣播，這樣就能廣播所有的主機，萬一整個網絡很大，那所有的主機都要被廣播，而且鏈路中也充滿了廣播，所以大大的加大了鏈路的負載
為了不用廣播到所有網絡中，要的就是一個邏輯地址去通信，指定要通信的對方，而這個邏輯地址就是我們所謂的IP地址
廣義上的IP包不再看MAC地址是什麽，只看我們的ip地址是什麽，這樣來傳輸
比如說1.1->2.1（這是兩個網段）的時候就是跨網絡的傳播，到了對端，也不會和MAC地址一樣，到了對端還廣播找設備，而有一個設備就有專門的表，他記載的是不同接口的ip地址，而這種跨網段的數據連接，主機都是交給自己的網關去處理，而到了其他網段的時候，就根據這個表去將數據包發給指定的網段的主機，而這個設備就是路由器，這個表就是路由器的路由表
當然第一次的時候也是需要廣播的，廣播之後，就記載了所有網段之間的對應的網段的
網絡通信過程(路由器和交換機)
網絡早先就是一個總線型網絡，雖然用了網橋集合了所有端口，也改變不了實質是總線型的概念
當我們的AB通信，整個鏈路都沒辦法通信的，因為傳輸的是電信號，整個線路都充斥著這個電信號所以CD也是不能通信的（總線型的缺點）
那我們就需要的是隔離這種沖突，我們用一種設備將他們隔離開來（就是網橋）
用了網橋，如果AC需要通信的話，如果A是剛接入網絡中來的，第一次想發送數據給C的話，A首先發送的報文是這樣的（廣播包）(MA|MBrodcost)（也就是記錄了本地的MAC地址和發送一個廣播地址的包），因為A壓根不知道C的MAC地址是什麽，所以首個報文的目的就是廣播的，而網橋也是無條件去轉發這一種廣播包的，也同時讓所有設備知道有A的存在，也讓網橋在MAC地址表記載A的信息
本地通信的話是一定要依賴於廣播的，不然怎麽內部通信?
網橋在以前就只接多個網絡的，而現在是有多端口的網橋，命名就叫做交換機
其中廣播和交換機沒有什麽關系，就看主機發送的是不是廣播包，而交換機是無條件發送廣播的
所以如果整個網絡都無條件接收廣播的話，那整個網絡鏈路會有多麽的混亂和增大鏈路負載
這就引入了一個新的設備：
路由器（隔絕廣播域）
路由器區分不同區域的話，如果用MAC地址，他根本不知道怎麽區分MAC地址屬於哪一個區域，因為MAC地址在記載到網卡上，網卡上的辨識是不同的廠商提供的，所以辨別不同的區域用的是邏輯地址，也就是ip地址和子網掩碼合起來去區分。
所以有了路由器發的報文就是這樣子的
只要發現目標主機和當前主機不是同一個網段，就把包交給路由器（用來轉換非本地通訊的，本地通訊依賴於廣播包）
邏輯地址是附加上主機上的，其實最終通訊的話，還是要根據MAC地址去通訊的
我們ping的是ip地址，但是在進程中是靠MAC地址去通信的
我們不通過路由器的內部網絡，無論如何，本地通訊都是先通過廣播先進行通信的，然後將對應的MAC地址和主機的ip地址記載到了交換機的MAC地址表，而我們本地通訊依靠的廣播，就是依靠ARP協議進行ip地址和MAC地址之間查詢的
ARP協議
第一次的找目標主機發送的是廣播，而是通過就是邏輯地址找MAC地址的，就是ARP協議，而反過來的通過MAC地址找邏輯地址的就是RARP協議我們區分1.0和2.0是不同網絡的是子網掩碼（判斷哪一部分是指網絡的，哪一部分是取的主機的）
像192.168.1.0和192.168.2.0的話，如果子網掩碼是24的話，就是不同網絡，
而如果子網掩碼是22的話，那這兩個就是同一個子網
因為22就是255.255.252.0，則網絡就是192.168.0.0-192.168.3.255都是同一個網絡
不在同一網絡的話，就是通過網關去轉發
如果網關不跟自己內部的地址在同一個網絡是不行的，一定要在同一個網絡，這個是常識
理解下圖的邏輯（如主機是192.168.1.1/24,網關肯定是屬於192.168.1.0/24的網絡）
從1.1到2.1的通訊，MAC地址先用的是路由器的1.1的網關的MAC
到了路由器的時候，再重新封裝成目標2.1的MAC地址,目標ip是不會變化的
所以說數據包在傳輸的過程中，MAC地址都是一直變化的，而變化的範圍就是本網段的源MAC和目的MAC之間的轉換，目的MAC就是下一跳的設備的MAC
之後到了2.1就去掉MAC了，然後查看是到自己的網絡IP，就繼續解包，最後就可以得到數據了
所以為什麽我們發報文的是時候，要有ip首部地址和MAC首部地址了
路由器的路由表
IP和路由器端口號
交換機的MAC地址表
IP和MAC地址
深度去理解互聯網中多個路由器的概念：要指定網絡到路由表去
1是使用指定靜態路由（做這個的話要做雙向的指定，不然去的了目的網絡，卻回不來的）
2是采取協議來實行(如ospf，rip，eigrp這些路由協議這些去學習)
這是屬於思科的網絡知識
假如一個信息由一個口告訴另外一個口，那這個口不能告訴我告訴你的網絡，不然的話會形成環路的，（水平分割）；所以動態學習的機制，還是需要更多的去配置，這裏的話就是一個水平分割的知識點
在通信過程中
MAC地址是用來標記本地網絡的地址通信（所以一個數據包，MAC地址是不斷的變化的）
而ip地址呢？是從源主機到目標主機都不會改變的
我們來通過端口來識別
同一臺主機上的不同進程
端口都是0-65536之間的
端口和進程之間是沒有必然的關系
比如http服務器是80端口，而在客戶機上的是隨意的端口去辨識http的進程
而這個http的80端口，是專門分配給web服務的
某一些著名的服務，必須用固定的端口的，ssh是22，dns是53，你更換成其他是可以使用，但是必須要加上你指定的端口去訪問，而默認的不用指定，內部就指定了，比如打開網址，默認就是80端口
實際上客戶機來講自己打開的端口是隨機的。
我們著名的服務，端口必須一致打開，這叫做監聽（監聽就是必須要打開一個端口）
一個端口只能屬於一個進程
所以有人訪問，就隨時可以訪問
客戶端是主動打開，服務器是被動打開
要理解什麽叫監聽
端口和ip其實還是有關聯關系的
ip：port綁定起來就叫做一個套接字：Socket
協議的分層（這是因為數據報文必須交給對應的層去解析的）：
有專門管理MAC的
裝專門管理IP的
有專門管理端口的
也就是osi七層模型
應用層
表示層
會話層
傳輸層
網絡層
數據鏈路層
物理層
學網絡最核心的就是傳輸層（解析端口的）和網絡層(解析IP地址的)
實際每一個都是非常難的
就比如說網絡層的ip，一個IP Header(ip首部)如下圖所示
4位的版本號
4位的標識首部長度
服務類型（TOS）
Total Length整體長度
Identification(Fragment ID)：標記符（片標識符）
Fragment Offser：片偏移量，一共有13位
DF：標識不分片(不準分片)
MF:標識有更多的分片
Time-to-Live：存活時間
Protocol：由於標記在data當中的上一個協議標識（常見的是TCP,UDP）
Header Checksum：首部校驗和
Source IP：邏輯源ip地址
上圖是學習網絡的基礎知識
當然TCP首部會比這個IP首部還要麻煩
OSI7層參考模型，而現在都是以TCP/IP這種協議來學習,而且反而這種TCP/IP、是現在現實中正在使用的模型
IP層首部有20個字節
4位的版本號 4位的標識首部長度 8位服務類型（TOS） Total Length整體長度
Identification(Fragment ID)：標記符（片標識符）
Fragment Offser：片偏移量，一共有13位
DF：標識不分片(不準分片)
MF:標識有更多的分片
Time-to-Live：存活時間
Protocol：由於標記在data當中的上一個協議標識（常見的是TCP,UDP）
Header Checksum：首部校驗和
Source IP：邏輯源ip地址
IPv4點分十進制學習(網絡基礎)
一個ip地址是分為網絡地址和主機地址
A類的是首位是0，其他7位可變化
127個A類，127用於回環，有用的就是1-126，2^7-1個A類
（實際設計用127的A類做回環，是非常浪費的）
B類是以10開頭，後面7位隨意變化
64個B類網絡，2^14個B類網絡
C類是以110開頭，後面隨意變化
32個C類地址，2^21個C類網絡
D類：
224-239
E類：
所有的IP地址都由
國際組織NIC（Network Information Center）負責統一分配.
目前全世界共有三個這樣的網絡信息中心。
InterNIC：負責美國及其他地區；
ENIC：負責歐洲地區；
APNIC：負責亞太地區。
我國申請IP地址要通過APNIC，APNIC的總部設在日本東京大學。申請時要考慮申請哪一類的IP地址，然後向國內的代理機構提出
私有地址（這些地址也是不能被路由的，作為源地址是可以的，作為目標地址在互聯網中是不會傳送的）：
路由（選擇路徑的，有很多考慮的因素：如cost值，跳數之類的）
目標是一個主機的就是主機路由(如7.1主機)
目標是一個網絡的就是網絡路由（如到達7.0的網絡）
最佳匹配我們默認是選擇主機路由優先的（默認選擇會覺得主機路由是為我專用鋪設的，而網絡範圍大的次選）
一個路由器如果沒有匹配的條目，一般都會設置一個默認路由0.0.0.0/0
劃分子網：簡單來說就是把主機位拿過來給網絡位來用
TCP詳解
TCP也是沙漏的模型
無論底層的傳輸介質什麽不同，到了第三層的ip就都是一樣的，如下
底下是以太網的，或者是點對點的撥號網絡：ppp，ATM的
這些底層機制都不一樣，但是到了IP都服服帖帖都變成可識別的了
TCP: Transmission Control Protocol
有連接可靠的協議
試探性的找到對方，然後在進行連接，然後才進行報文發送的
經典的三次握手
雙向通道，雙向斷開的
（斷開需要四次握手（比如模擬斷開：tom說分手（主動斷開），對方同意，等一下對方也要說一次分手，tom同意）
tom提出分手的就是主動關閉，提出之後，time-wait1等待對方說同意，time-wait2等待對方說一次分手）
下面我們來看一下TCP的首部
TCP首部 4個字節
源端口和目標端口
序列號
確認號
首部長度（4bit） 3位Reserved URG（緊急位）ACK（確認位）PSH(不在緩沖區停留，而是趕緊的發送出去)RST(連接重置（不需要像三次握手這樣做）)SYN(追求的)FIN(說分手的) Window Size窗口大小（接收方可接受的緩沖區的報文的個數，所以數據報文傳送多少要取決於接收方的窗口大小）
TCP的校驗和
緊急指針
Options
我們現在看一下三次握手和四次斷開，如下圖
TCP的有限狀態機，而且TCP就是在這些狀態裏不斷的轉換的，他一定屬於上面的某一次握手或者斷開，所以在抓包的時候就可以看到了.
資源子網：資源的共享或者是子網的獲取.
網絡功能是內核的層次
路由器（其實就是扁平化的一臺電腦而已，只是系統和硬件專門對網絡轉發等做了優化而已，一般底層也都是Linux來的）
網卡的綁定機制：bonding
我們作為系統管理員，完全可以將兩塊網卡同時工作（負載也好，主備也好）
UDP:User Datagram Protocol
無連接不可靠的協議
直接把報文丟到網絡去，對方能不能收到不理會
QQ用的就是UDP（他會返回對方未收到之類的信息是在應用層的部署，他在傳輸層就是UDP的協議）
要知道哪一些是TCP的，哪一些是UDP的
點對點的撥號網絡：ppp
網絡配置與管理：
在2013年這個網絡基礎有詳細的筆記
沖突域：老的總線型網絡是各個終端處在一個沖突域的
網橋：
多接口：交換機
學習：
廣播域：
8位2進制數據：0-255
0-255.0-255
Hub有MAC地址（各個Host處在同一個廣播域）
路由器有路由表
在2013年的教程中有詳細的學習
1.1 --> 2.2
1111 1111. 0000 0000
1.0
2.0
IP: 4段
1.1.1.1
32位：
大：0 000 0000 - 0 111 1111：0-127
中：10 00 0000 - 10 11 1111：128-191
小：110 0 0000 - 110 1 1111：192-223
d1110 0000 - 1110 1111：224-239
e1111 0000 - 1111 1111：240-255
全0：網絡地址
全1：廣播地址
A：1-126
126個網絡
每個網絡中的主機：2^24-2
B：128-191
2^14個網絡
每個網絡中的主機：2^16-2
C：192-223
2^21個網絡
每個網絡中的主機：2^8-2
172.16.0.0
255.255.0.0
子網劃分
172.16.0.0/255.255.255.0
172.16.255.0/255.255.255.0
172.16.255.255
子網匯聚；超網
192.168.0.0/255.255.255.0 --> 192.168.255.0/255.255.255.0
192.168.0.0/255.255.0.0
ip地址劃分
A類：
1-126個網絡，127用於回環，2^7-1（127網段用作回環地址其實是非常浪費的，當時肯定劃分的時候一定是非常多地址，其實我們ping回環地址不只是127.0.0.1，其實是127網段的可用地址都是通的，比如127.0.0.5）
容納的主機數：2^24-2
默認掩碼：255.0.0.0
主機位全0：網絡地址
主機位全1：廣播地址
B類：
2^14個網絡
容納的主機數：2^16-2
默認掩碼：255.255.0.0
C類：
2^21個網絡
容納的主機數：2^8-2
默認掩碼：255.255.255.0
私有地址
A類：
1個：10.0.0.0/255.0.0.0
B類：
16個：172.16.0.0/255.255.0.0-172.31.0.0/255.255.0.0
C類：
256個：192.168.0.0/255.255.255.0-192.168.255.0/255.255.255.0
路由表生產方法：
1、靜態設置
2、動態生成(rip,ospf,eigrp之類的)
cost: 成本
rip特性：經過的跳數越少就越小
時長
路由協議：RIP2, OSPF, EIGRP（生產路由條路，對路由進行匹配傳輸的）
可路由協議：IP協議
其實是進程與進程之間的交互（有一個概念就是叫做進程監聽器）
ip是真正實現主機到主機之間的通信的，目的地址是不會變的
物理介質：物理層，物理層協議
鏈路層：數據幀，鏈接層協議（PPP等等）；只能完成同層的設備之間進行通信
網絡層：數據包，IP協議
傳輸層：傳輸層 （TCP,UDP）
TCP：0-65535
UDP：0-65535
應用層：標記資源
端口：用於標記進程
0-65535：
Socket: IP:port（套接字就是IP和端口的組合）進程之間通信是通過套接字的
172.16.100.7:80
172.16.100.8:80
協議棧：內核
TCP/IP協議簇
主機名：FQDN完全合格；完全限定的域名
Full Qulified Domain Name
www.magedu.com
名稱解析：DNS
理解其中一些概念？
Fragment: IP分片（分開傳輸，到達時候再合並）
我們本地傳輸這麽快，和遠程傳輸這麽慢
源於幀，源於MTU：Maximum Translate Unit（最大傳輸單元）
我們發送的本地是1500的傳輸單元，而路由器有一些還有一些不支持這麽大的MTU，就必須再分片去傳輸
Fragment: IP分片（分開傳輸，到達時候再合並）
所以分片的會非常的小去傳輸，而且中間很多路由器，會不斷拆和不斷去封裝
合並的話要怎麽去合呢？
TCP Header
FIN結束關系，SYN建立關系
ACK確認號，URG緊急位
下圖是三次握手和四次斷開
TCP被稱為：有限狀態機
FSM: Finite State Machine
Bonding的模式一共有7種：
#define BOND_MODE_ROUNDROBIN 0 （balance-rr模式）網卡的負載均衡模式
#define BOND_MODE_ACTIVEBACKUP 1 （active-backup模式）網卡的容錯模式
#define BOND_MODE_XOR 2 （balance-xor模式）需要交換機支持
#define BOND_MODE_BROADCAST 3 （broadcast模式）
#define BOND_MODE_8023AD 4 （IEEE 802.3ad動態鏈路聚合模式）需要交換機支持
#define BOND_MODE_TLB 5 自適應傳輸負載均衡模式
#define BOND_MODE_ALB 6 網卡虛擬化方式
bonding模塊的所有工作模式可以分為兩類：多主型工作模式和主備型工作模式，balance-rr 和broadcast屬於多主型工作模式而active-backup屬於主備型工作模式。（balance-xor、自適應傳輸負載均衡模式（balance-tlb）和自適應負載均衡模式（balance-alb）也屬於多主型工作模式，IEEE 802.3ad動態鏈路聚合模式（802.3ad）屬於主備型工作模式.
回顧：網絡基礎知識
ARP：協議
本地通信必須要通過MAC地址來通信
在一個局域網內，A需要知道B的MAC地址，A就需要發送一個廣播,然後通過ARP協議知道B端的MAC地址
涉及到了一個ARP欺騙.
比如在一個局域網內，A要和B通信，A要獲取B的mac地址，但是是C主機作為攻擊主機，他截取收到，給A發送了一個回去的包，A以為C就是B，而這時候A需要回包給B的時候，就回包給了C，然後C再回包給B，整個流程就形成了一個ARP欺騙，每一次數據A到B的時候，C都會收到一份
Hostname: 主機名
ifconfig route
ifconfig ethX IP/Mask {up}
ifconfig ethX IP netmask Mask
ip addr add dev ethX IP/Mask [label LABEL]
以上是立即生效，但不會永久有效，而下面的是不會立即生效重啟有效
/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ethX
配置主機名的方法：FQDN（Fully Qualified Domain Name 正式域名）
hostname HOSTNAME
/etc/sysconfig/network
NETWORKING={yes|no}
HOSTNAME=
GATEWAY=這裏也可以配置網關的，（作用範圍越小，有效性越高）
[root@www ~]# cat /etc/sysconfig/network
NETWORKING=yes 網絡開關
HOSTNAME=www 主機名
默認網關只有一個，但是路由可以有很多條
路由：
route add {-host|-net} gw GATEWAY 添加主機路由或者是網絡路由
route add default gw GATEWAY 添加默認路由
ip route add DEST [via NEXT_HOP|dev DEVICE] [src SOURCE]
常用的網絡狀態的選項是-tan
netstat -tan （t表示tcp，a表示的是ESTABLISHED和LISTEN都顯示出來，一般我們顯示LISTEN就好，因為顯示建立連接的可能會很多，n表示以數字顯示）
netstat -untlp 常用這個（沒有顯示ESTABLISHED）
ss -untlp
proc是偽文件系統，所以很多proc的都是不能直接vim編輯器去編輯的
所以是通過sys接口去修改內核參數的
我們的主機名是保存在內核文件中的/proc/sys/kernel/hostname
9、網絡知識(路由交換和ARP協議)+配置單網卡多ip和配置默認路由