• 了解OSI七层模型和TCP/IP四层模型

  • 理解TCP/IP的三次握手四次断开

    一、OSI七层模型

    1. OSI的七层介绍

    1.1 应用层

  • 为用户提供的服务和协议：FTP、SSH、网络管理服务等

  • 主要功能：

    • 用户接口：应用层是用户与网络，以及应用程序与网络间的直接接口，使得用户能够与网络进行交互式联系
    • 实现各种服务：该层具有的各种应用程序可以完成和实现用户请求的各种服务。

      1.2 表示层

  • 是对来自应用层的命令和数据进行解释，对各种语法赋予相应的含义，并按照一定的格式传送给会话层。

  • 主要功能是处理用户信息的标识问题，如编码、数据格式转换和加密解密等

  • 作用：

    • 数据的解码和编码
    • 数据的加密和解密
    • 数据的压缩解压缩

      1.3 会话层

  • 是用户应用程序和网络之间的接口，主要任务是：组织和协调两个会话进程之间的通信，并对数据交换进行管理。

  • 具体功能有：

    • 会话管理
    • 会话流量控制
    • 寻址
    • 差错控制

      1.4 传输层

  • OSI上3层：主要任务是数据处理 —资源子网

  • OSI下3层：主要任务是数据通讯 —通讯子网

  • 主要任务是：向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制，保证报文的正确传输

    • 报文：是网络中交换与传输的数据单元。

      1.5 网络层

  • 主要任务是：数据链路层的数据在这一层被转换为数据包，然后通过路径选择、分段组合、顺序、进/出路由等控制，将信息由一个网络设备传送到另一个网络设备。

  • 一般的，数据链路层解决的是同一网络（局域网）内节点之间的通信，而网络层主要解决不同子网之间的通信。

    1.6 数据链路层

    在计算机网络中由于各种干扰的存在，物理链路是不可靠的。因此，这一层主要功能：

  • 提供可靠的通过物理介质传输数据的方法。

  • 接收来自物理层的位流（比特流）形式的数据，并封装成帧，传送到上一次；同样，也将来自上层的数据帧，拆装为位流形式的数据转发到物理层；

    • 并且，还负责处理接收端发回的确认帧的信息，以便提供可靠的数据传输

      1.7 物理层

      主要功能是：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输。尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异

      2. 总结

  • 物理层、数据链路层、网络层：主要提供数据传输和交换功能，即以节点到节点之间的通信为主

  • 传输层：作为上下两部分的桥梁，是整个结构中最关键的部分

  • 会话层、表示层和应用层：以提供用户与应用程序之间的信息和数据处理功能为主

    二、TCP/IP协议模型

    1. 什么是TCP/IP模型

    2. TCP/IP的分层结构

    2.1 链路层

    OSI的物理层和数据链路层

  • ARP（地址解析协议IP-MAC）和RARP（逆地址解析协议），用来转换IP层和网络接口层使用的地址

    2.2 网络层

    OSI网络层

  • 在TCP/IP协议族中，网络层协议包括IP协议（网际协议），ICMP协议（internet互联网控制报文协议），以及IGMP协议（internet组管理协议）

    2.3 运输层

    主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在TCP/IP协议族中，有两个互不相同的传输协议：

  • TCP协议：为两台主机提供高可靠性的数据通信。只能用于端到端的通讯。才用“带重传的肯定确认”来实现传输的可靠性，也就是TCP数据包中包括序号（seq）和确认（ack）

  • UDP协议：为应用层提供一种非常简单的服务。可以实现广播发送。UDP数据包括目的端口号和源端口号信息。

    2.4 应用层

    OSI会话层、表示层、应用层
    应用层负责处理特定的应用程序细节。

    3. 数据封装过程

  • 数据格式
    TCP数据信息：TCP头部+实际数据（TCP头包括源和目标主机端口号、顺序号、确认号、校验字等）
    IP数据包：IP头部+TCP数据信息（IP头包括源和目标主机IP地址、类型、生存期等）
    数据帧：帧头+IP数据包+帧尾（帧头包括源和目标主机MAC初步地址及类型，帧尾是校验字）

  • 数据的封装与解封装
    封装：数据要通过网络进行传输，要从高层一层一层的向下传送，如果一个主机要传送数据到别的主机，先把数据装到一个特殊协议包头中，这个过程叫封装。
    解封装：上面的逆向过程

    三、TCP/IP协议三次握手四次断开

    序列号：seq序号
    确认序号：ack序号。只有ack标志位为1时，确认序号字段才有效。ack=seq+1
    常见的标志位：
    ACK：确认序号有效
    SYN：发起一个新连接
    FIN：释放一个连接

    1. 了解netstat中的网络状态

    2. TCP/IP三次握手

    三次握手过程如下：
  1. 客户机A（主动连接端）发送一个SYN包给服务器B（被动连接端）
  2. B收到SYN包后，发送一个带ACK和SYN标志的包给A
  3. A发送一个带ACK标志的包给B， 握手动作完成。

  4. EST状态，established

    3. TCP/IP四次断开

    四次断开过程如下：

  5. A发送一个FIN包给B，请求断开连接

  6. B收到FIN包后，发送一个ACK包给A
  7. B发送了ACK包后，再发送一个FIN包给A，确认断开
  8. A收到FIN包后，发送一个ACK包，当B收到ACK包后，四次断开动作完成，连接断开。

    四、查看路由表信息

    交换：是指同网络访问（两台机器连在同一个交换机上，配置同网段的不同ip就可以直接通讯）
    路由：是跨网络访问（路径选择）
    路由表：是记录路由信息的表
  • 查看路由表信息，route -n

注意事项：

  • 网关 gw，是一个ip
  • 加网关只能加你已经有的路由网段里的一个IP才行（此IP不一定存在）
  • 加网关可以不用指定子网掩码（因为是已有的一个网段的IP，所以掩码已经确认了）
  • 准确来说，一个路由表上可以加多个网关，但只有一个生效

如果两张网卡配置的是同网段的不同ip，那么当eth0网卡有问题时，路由表里匹配到第一条后，依然会走eth0网卡，而不会走eth1。可以解决（多路由表或者双网卡绑定）

五、IP路由选择实验

  • route -n 查看路由，显示ip，不解析
  • route del default 删除默认路由
  • route add default gw 192.168.1.110 添加一个默认网关，把所有不知道的网络都交给他来转发
  • route add -net 192.168.2.0/24 dev eth0 对一个网络添加一个新的路由（另一个网段）
  • route add -host 192.168.3.1 gw 192.168.1.110 对一个具体的ip添加路由

    1. 实验需求

    环境准备：
    node1：10.1.1.1和192.168.0.1 作为网关服务器，开启路由转发功能 /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
    node2：172.16.0.254
    node3：10.12.0.254
    要求：
    实现不同网络（10.12.0.0/24和172.16.0.254/24）之间的互通，使用第三方主机node1作为路由进行转发
    步骤：
  1. node2上配置172.16.0.254的静态IP地址
  • 略过
  1. 添加默认路由网关
  • 修改网卡的配置文件，重启网络后route -n 看不到，就只有手动添了
  • route add -net 10.1.1.0/24 dev eth0
  • route add default gw 10.1.1.1
  1. node3上配置10.12.0.254的静态IP地址
  • 修改网卡的配置文件，重启网络后，route -n 检查
  1. 在node1上开启路由转发的功能
  • 临时开启，echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
    • 注意：重启网络后，失效
  • 永久开启，修改参数， echo "net.ipv4.ip_forward = 1" >> /etc/sysctl.conf
    • 0代表不开启路由转发，1代表开启
  1. 在node1上增加2条分别到达node2和node3的路由信息
  • route add -net 172.16.0.0/24 dev eth0
  • route add -net 10.12.0.0/24 dev eth0
  1. 测试验证。三台主机互相ping