Linux学习运维基础网络知识

运维基础网络知识 NA --- 网络助手级别(6天) NP --- 网络专业级别(4个部分 4天) IE --- 网络专家级别 (2-3月)

  1. 运维基础网络知识概述

    1. 按照地址范围进行划分 C类

    2. 按照地址用途进行划分 私网地址 公网地址

    3. 按照地址通讯方式划分 单播地址 广播地址 组播地址
      c IP地址子网划分

    4. TCP协议概念知识
      TCP十一种状态集转换

    5. 网络重要协议原理
      DNS协议原理 网站服务 nginx tomcat apache
      ARP协议原理 负载服务 lvs

    6. IP协议概念介绍 NA
      a IP地址组成部分 二进制 --- 十进制
      b IP地址划分方式

    7. 企业上网原理介绍 路由器如何配置: OSPF NAT 交换机如何配置: vlan vtp trunk acl

    8. 虚拟主机上网原理
      a 虚拟主机远程连接问题
      b 虚拟主机访问外网问题

    9. linux操作系统网络路由配置
      a 系统默认路由配置
      b 系统静态网段路由
      c 系统静态主机路由

    1. 系统常用网络命令知识
      深入学习网络知识方法

    2. 综合架构组成部分

    1. 课程知识回顾部分

      1. 网络基本通讯原理
        满足三个条件: 通讯介质 网卡设备(调制和解调) 传输速率协商

      2. 网络基本硬件设备
        交换机: 实现相同网络内部,多台主机通讯的需求 标识主机身份:mac 全球唯一
        路由器: 实现不同网络之间,多台主机通讯的需求 标识主机身份:ip 可以重复的
        路由配置方法:
        a 静态路由配置方法:
        b 动态路由配置方法: rip
        c 静态默认路由配置:

      3. 网络拓扑结构规范:
        a 核心层网络规划
        b 汇聚层网络规划
        c 接入层网络规划

      4. 网络层次结构模型:
        OSI 7层模型: 组成部分 数据传输过程(数据封装和解封装)
        TCP/ip 4层模型: 组成部分 重要协议原理
        TCP协议: 传输控制协议 传输数据更加安全
        UDP协议: 用户报文协议 传输数据效率更高
        TCP协议: TCP三次握手过程/四次挥手


        Linux学习运维基础网络知识 第1张

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    Linux学习运维基础网络知识 第2张

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    Linux学习运维基础网络知识 第3张

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    1. TCP十一种状态集转换
      已知某个服务名称xxx, 此服务在运行时,对应服务端口号是多少?
      netstat --- 检查网络状态信息命令 检查端口信息 服务进程信息
      常用用法:
      netstat -lntup|grep xxx

      -l 列表显示网络详细状态信息
      -n 将IP地址或端口号信息以数字格式进行显示
      -t 只显示TCP协议网络信息
      -u 只显示UDP协议网络信息
      -p 显示网络服务进程名称和pid信息

      netstat -an

      三次握手过程: 涉及到5种状态变化
      closed listen syn_sent syn_rcvd established

      四次挥手过程: 涉及到6种状态变化
      fin_wait1 fin_wait2 close_wait last_ack time_wait closing


      Linux学习运维基础网络知识 第4张

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    Linux学习运维基础网络知识 第5张

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    问题一: 为什么建立过程是三次完成 断开过程要四次完成
    由会话层进行控制 网络连接是否建立或者是否断开
    
    问题二: 为什么状态集转换是需要有 time_wait
    TCP十一种状态集转换
    1. 网络基本协议原理:
      DNS协议原理: 域名解析系统 实现已知域名信息 --- 获得IP地址信息 访问网站服务
      DNS解析过程:
      参见图示

      1. 本地DNS解析过程

      2. DNS解析递归查询过程

      3. DNS解析迭代查询过程
        DNS域名结构:
        www bbs blog .baidu .com /.gov /.cn .
        主机记录 二级域名服务器 顶级域名服务器 根域名服务器
        授权dns服务器


        Linux学习运维基础网络知识 第6张

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    Linux学习运维基础网络知识 第7张

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    Linux学习运维基础网络知识 第8张

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    Linux学习运维基础网络知识 第9张

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    dig www.oldboyedu.com +trace
    
    ARP协议原理: 实现已知IP地址信息  --- 获得mac地址信息
    作用:
    01. 可以有效封装数据包信息
    02. 可以较少局域网中广播数据产生
    
    ARP实现生成IP和mac地址对应关系表方式
    方式一: 利用ARP静态协议  应用在机房环境 主机位置变更较少
    手工配置信息,将ARP表进行完善  检查广播风暴出现
    主机设备经常发生变化,配置管理工作会比较麻烦
    
    方式二: 领用ARP动态协议  应用在办公环境
    自动配置信息.将ARP表进行完善
    灵活获取主机mac地址信息, 可能会产生大量广播信息,影响通讯

    Linux学习运维基础网络知识 第10张

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    1. 网络IP地址概念说明
      IP地址组成部分: 由32位二进制数组成 10进制数表示IP地址
      建立0-20 二进制 - 十进制对应关系

      二进制 - 十进制 11101110.00001111.01010101.10101010
      求和运算: 238 15 85 170
      11101110
      10000000 128 224 + 14 =238
      01000000 64
      00100000 32
      00001000 8
      00000100 4
      00000010 2


      Linux学习运维基础网络知识 第11张

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    Linux学习运维基础网络知识 第12张

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    十进制 - 二进制   192.168.1.10 
    求差运算: 大于等于指定数值      11000000.10101000.00000001.00001010
    192 - 128 = 64 - 64 = 0
    168 - 128 = 40 - 32 = 8 - 8 =0   
    
    1  0  1  0  1  0  0  0

    128 64 32 16 8 4 2 1


    Linux学习运维基础网络知识 第13张

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    Linux学习运维基础网络知识 第14张

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    Linux学习运维基础网络知识 第15张

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    Linux学习运维基础网络知识 第16张

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    0.0.0.0 ~ 255.255.255.255 
    解决IP地址不够用问题
    
    方式一: 创建新的IP地址     IPv4 IPv6
    方式二: 按照规划使用IP地址 
    
    a 按照IP地址范围:  A B C D E
    简单的说,IP地址分5类,常见的地址是A、B、C类
    A   1.0.0.0     到   126.0.0.0         (0.0.0.0 和127.0.0.0保留)
        10.0.0.0    10.1.0.1 10.2.1.1
    B   128.0.0.0   到   191.254.0.0       (128.0.0.0和191.255.0.0保留)
        172.16.0.0  172.16.1.1 172.16.2.1  172.17.1.1
    C   192.0.1.0   到   223.255.254.0     (192.0.0.0和223.255.255.0保留)
        192.168.1.0  192.168.1.1 192.168.1.2 
    D   224.0.0.0   到   239.255.255.255    用于多点广播  组播
    E   240.0.0.0   到   255.255.255.254    保留(255.255.255.255用于广播)
    
    b 按照IP地址用途: 
      私网地址: 可以重复使用  缓解IPv4地址枯竭  私网地址不能出现在公网路由器路由表中
      公网地址: 全球唯一                        公网地址可以出现在公网路由器路由表中
      NAT技术: 宗旨就是为了实现让私网可以转换为公网地址进行通讯
      三种NAT地址映射技术:
      1) 静态NAT:         一个主机私网地址 --- 公网地址做1对1映射
      2) NAT映射池:       多个私网地址信息 --- 多个公网地址 3 4
      3) PAT地址复用映射: 私网地址01  --- 公网地址:端口编号01
                          私网地址02  --- 公网地址:端口编号02
                          私网地址03  --- 公网地址:端口编号03
                          
    c 按照IP通讯方式:
      单播地址: 每台终端主机网卡上配置的地址 
      广播地址: 主机位全为1的地址广播地址      
                192.168.1.255  不能出现在网卡上
                主机位全为0的地址网段地址
                192.168.1.0    不能出现在网卡上 
                
                网段中可用的主机地址数量: 2的n次方 - 2 
                n   表示占用的主机位数量
                -2  广播地址不能用 网络地址不能用
                2的8次方-2 = 256 - 2 = 254 - 1(网关) = 1 - 253
                
      组播地址: 网络类型为D类地址
                keepalived服务--高可用--vrrp(虚拟路由冗余协议)---实现主备切换
                主 -发送信息组播信息- 备01 备02 备03
    
    IP地址子网划分:
    A B C: 京东公司 运营商 172.16.0.0 B类
    
    不做子网划分:
    01. 容易造成公网地址浪费   60000 10000 10000 
    02. 容易产生广播风暴问题
    03. 容易造成路由负载压力
    
    如何进行子网划分:
    面试题: 华为 linux系统/网络知识
    公司有三个部门, 三个部门在不同网段中, 提供一个C类地址 192.168.10.0/24
    运维部门: 10台主机
    开发部门: 20台主机
    网络部门: 15台主机
    如何进行地址子网划分:
    
    可以划分20个IP地址=2的5次方 - 3 = 29
    192.168.10.0/27 
    
    运维部门: 
    网络地址: 192.168.10.0
    子网掩码: 255.255.255.224
    地址范围: 192.168.10.1 ~  192.168.10.30       000  00000
    
    开发部门: 
    网络地址: 192.168.10.32
    子网掩码: 255.255.255.224
    地址范围: 192.168.10.33 ~ 192.168.10.62       001 11111
    
    网络部门: 
    网络地址: 192.168.10.64
    子网掩码: 255.255.255.224
    地址范围: 192.168.10.65 ~ 192.168.10.94       010 11111
    
    
    什么是子网掩码:  决定网络中可以有多少个主机
    
    172.16.1.1   --- 172.16.0.0 路由表  掩码标识网络位信息
    
    A 类: 前八位都是网络位  后面三个八位都是主机位
      NNNNNNNN.HHHHHHHH.HHHHHHHH.HHHHHHHH
      11111111.00000000.00000000.00000000  255.0.0.0   -- /8 
    B 类: 255.255.0.0                                     /16 
    C 类: 255.255.255.0                                   /24
    
    子网划分: 172.16.0.0/16 B类地址
    
    172.16.0     0000000. 00000000
           子网位
           
    子网网络信息: 172.16.0  0000000. 00000000 == 172.16.0.0
    子网掩码信息: 255.255.128.0
    子网地址范围: 172.16.0.1 ~ 172.16.127.254
    
    子网网络信息: 172.16.1  0000000. 00000000 == 172.16.128.0
    子网掩码信息: 255.255.128.0
    子网地址范围: 172.16.128.1 ~ 172.16.255.254

    Linux学习运维基础网络知识 第17张

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    Linux学习运维基础网络知识 第18张

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    1. 企业上网原理介绍
      第一步: 合理网络拓扑规划
      第二步: 配置好路由设备
      配置路由器IP地址信息(拨号方式自动获取)
      配置路由器路由信息 (静态默认路由 知道运营商下一跳/配置BGP路由信息/对内配置OSPF路由)
      RIP vs OSPF 避免出现路由环路
      距离矢量路由协议 链路状态路由协议
      获得路由信息方式 听说 有主干区域获得
      配置路由NAT地址映射功能

      第三步: 配置交换机设备
      DHCP功能配置

      配置ACL访问控制功能

      1. 基本ACL控制方式: 策略控制比较笼统
        access-list 1 permit 172.16.0.0 0.0.255.255 --- 设置控制策略
        interface ethernet 0
        ip access-group 1 out
        interface ethernet 1
        ip access-group 1 out
        说明: 在eth0 和 eth1接口上 都允许172.16.0.0网段数据包出去, 默认阻止其他数据通讯
        ACL 1-99 基础访问控制

      2. 扩展ACL控制方式: 策略控制比较具体
        access-list 101 deny tcp 172.16.4.0 0.0.0.255 172.16.3.0 0.0.0.255 eq 21 --- 设置控制策略
        access-list 101 deny tcp 172.16.4.0 0.0.0.255 172.16.3.0 0.0.0.255 eq 20
        access-list 101 permit ip any any
        interface ethernet 0
        ip access-group 101 out --- 将策略应用到指定接口上
        ACL 100+ 扩展访问控制
        网络ACL == 系统iptables(filter表策略控制)

      3. 开启dhcp功能 地址池 网关信息 dns信息

      4. 配置接口信息
        路由器 eth0(dhcp01) 交换机01 192.168.1.0
        eth1(dhcp02) 交换机02 192.168.2.0
        配置vlan功能: 一个公司会有多个部门(不同基于网)
        配置trunk功能: 实现不同交换机之间,相同vlan主机之间的通讯
        配置vtp功能: 学习vlan信息,简化交互机vlan配置过程
        配置单臂路由: 可以实现不同vlan之间的通讯
        配置方法:

      5. 创建vlan
        配置模式: vlan 10 / vlan 20

      6. 划分接口到相应vlan
        接口模式: switch mode access
        switch access vlan10

      7. 配置trunk接口
        接口模式: switch mode trunk

    2. 虚拟环境网络问题
      虚拟主机无法访问外网:

      虚拟主机无法远程连接:

      1. 虚拟主机网卡设置:
        a 地址信息配置是否正确 参考虚拟网络编辑中的设置
        b 确认特殊网络管理服务必须关闭 NetworkManger stop
        c 确认将网卡UUID|HWADDR是否清除

      2. 确认宿主机虚拟网卡设置:
        a 确认宿主机上虚拟网卡是否开启 地址是否正确 10.0.0.1

      3. 确认服务是否启动/确认服务端口信息/确认防火墙

      4. 远程服务是否开启了禁止root用户远程连接功能

      5. 虚拟主机网卡设置
        a 地址信息配置是否正确 参考虚拟网络编辑中的设置
        b 确认特殊网络管理服务必须关闭 NetworkManger stop
        c 确认将网卡UUID|HWADDR是否清除

      6. 虚拟主机网络设置
        a 选择虚拟网络模式 NAT模式
        b 重置虚拟网络环境

      7. 重启虚拟网络服务
        service.msc--vmware nat服务

    3. 系统路由配置说明
      查看系统路由表信息
      [root@oldboy64-lnb ~]# route -n
      Kernel IP routing table
      Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
      0.0.0.0 10.0.0.254 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0
      10.0.0.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 eth0
      169.254.0.0 0.0.0.0 255.255.0.0 U 1002 0 0 eth0
      [root@oldboy64-lnb ~]# netstat -rn
      Kernel IP routing table
      Destination Gateway Genmask Flags MSS Window irtt Iface
      0.0.0.0 10.0.0.254 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0
      10.0.0.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 eth0
      169.254.0.0 0.0.0.0 255.255.0.0 U 0 0 0 eth0
      [root@oldboy64-lnb ~]# ip route show
      default via 10.0.0.254 dev eth0
      10.0.0.0/24 dev eth0 proto kernel scope link src 10.0.0.200
      169.254.0.0/16 dev eth0 scope link metric 1002

    静态默认路由:
    临时配置:
    centos6: route add/del default gw 10.0.0.254 
    centos7: ip route add/del default via 10.0.0.254 
    
    静态网段路由:
    临时配置: 
    centos6: route add -net 192.168.3.0 netmask 255.255.255.0 gw 192.168.2.254
    centos7: ip route add 192.168.3.0/24 via 192.168.2.254
    
    静态主机路由:
    centos6: route add -host 192.168.3.1 gw 192.168.2.254 
    centos7: ip route add 192.168.3.1/32 via 192.168.2.254
    
    网络抓包: 负载均衡
    
    学习网络方法: NA --- 6天 全天


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