Linux基础_网络协议和管理

讲师_@王晓春

本章命令：ip ifconfig route nmcli ifup ifdown ss

网络基础

以下为个人简单的笔记，如需详细了解网络相关的知识，推荐计算机专业教材：《计算机网络（第7版）-谢希仁》

OSI 模型

冲突域和广播域

TCP/IP协议栈

TCP的三次握手和四次挥手

有限状态机FSM	注释
CLOSED	没有任何连接状态
LISTEN	侦听状态
SYN-SENT	在发送连接请求后，等待对方确认
SYN-RECEIVED	在收到和发送一个连接请求后，等待对方确认
ESTABLISHED	代表传输连接建立，双方进入数据传送状态
FIN-WAIT-1	主动关闭，主机已改善关闭连接请求，挂靠对方确认
FIN-WAIT-2	主动关闭，主机已收到对方关闭传输连接确认，等待对方发送关闭传输连接请求
TIME-WAIT	完成双向传输连接关闭，等待所有分组消失
CLOSE-WAIT	被动关闭，收到对方发来的关闭连接请求，并已确认
LAST-ACK	被支关闭，等待最后一个关闭传输连接确认，并等待所有分组消失
CLOSING	双方同时尝试关闭传输连接，等待对方确认

• TCP协议中相关的文件：
  /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_orphans指定内核能接管的孤儿连接数
  /proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout指定孤儿连接在内核中的生存时间
  /proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range动态端口使用范围
  /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog 未完成连接队列大小，建议调整大小为1024以上
  /proc/sys/net/core/somaxconn 完成连接队列大小，建议调整大小为1024以上
  /proc/sys/net/ipv4/tcp_retries1 指定在底层IP接管之前TCP最少执行的重传次数，默认值是3
  /proc/sys/net/ipv4/tcp_retries2 指定连接放弃前TCP最多可以执行的重传次数，默认值15（一般对应13～30min）
  /proc/sys/net/ipv4/tcp_congestion_control 当前所使用的拥塞控制算法

tcpdump 抓包工具

UDP

• UDP包头
  

Internet层协议

1. IP协议
2. ICMP协议
   /proc/sys/net/ipv4/icmp_echo_ignore_all 关闭ICMP回应
3. ARP协议
4. RARP协议

基本网络配置

• 将Linux主机接入到网络，需要配置网络相关设置。一般包括如下内容：

1. 主机名(hostname)
2. IP地址和子网掩码（IP/netmask)
3. 路由(默认网关gateway)
4. 主DNS服务器(dns)
5. 次DNS服务器

CentOS 6 网卡名称

1. 以太网：eth[0-9]
2. ppp：ppp[0-9]

• 网络接口识别并命名相关的udev配置文件：
  /etc/udev/rules.d/70-persistent-net.rules

• ARP表
  arp -n

命令：ethtool

• 查看网卡驱动：
  dmesg |grep –i eth
ethtool -i eth0

  • 卸载网卡驱动：
    modprobe -r e1000
rmmod e1000
  • 装载网卡驱动：
    modprobe e1000

• 网络配置方式

1. 静态指定：static 相关命令：ifconfig, route, netstat,ip, ss, tc
2. 动态分配：DHCP
3. 配置文件：/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-

• mii-tool 查看/操作接口状态

命令：ifconfig

#查看指定网卡状态
ifconfig [interface]

#查看所有网卡状态
ifconfig -a

#启用/禁用网卡
ifconfig IFACE [up|down]
ifdown eth1 (禁用网络)
ifup eth1 (启用网络)

#设置网卡IP
ifconfig IFACE IP/netmask [up]

命令：route

路由管理命令
查看：route -n
添加：route add
route add [-net|-host] target [netmask Nm] [gw Gw] [[dev] If]

#目标：192.168.1.3 网关：172.16.0.1
route add -host 192.168.1.3 gw 172.16.0.1 dev eth0

#目标：192.168.0.0 网关：172.16.0.1
route add -net 192.168.0.0 netmask 255.255.255.0 gw 172.16.0.1 dev eth0
route add -net 192.168.0.0/24 gw 172.16.0.1 dev eth0

#默认路由，网关：172.16.0.1
route add -net 0.0.0.0 netmask 0.0.0.0 gw 172.16.0.1
route add default gw 172.16.0.1

#删除：route del
route del [-net|-host] target [gw Gw] [netmask Nm] [[dev] If]

#目标：192.168.1.3 网关：172.16.0.1
route del -host 192.168.1.3

#目标：192.168.0.0 网关：172.16.0.1
route del -net 192.168.0.0 netmask 255.255.255.0

• 配置动态路由
  通过守护进程获取动态路由
  •安装quagga包
  •支持多种路由协议：RIP、OSPF和BGP
  •命令vtysh配置

命令：netstat

• 显示网络连接：
  netstat [--tcp|-t] [--udp|-u] [--raw|-w] [--listening|-l] [--all|-a] [--numeric|-n] [--extend|-e]] [--program|-p]

[OPTION]	注释
-t	tcp协议相关
-u	udp协议相关
-w	raw socket相关
-l	处于监听状态
-a	所有状态
-n	以数字显示IP和端口
-e	扩展格式
-p	显示相关进程及PID

• 常用组合：
  -tan, -uan, -tnl, -unl
• 显示路由表：
  netstat {–route|-r} [–numeric|-n]
  -r: 显示内核路由表
  -n: 数字格式
• 显示接口统计数据：
  netstat {–interfaces|-I|-i} [iface] [–all|-a] [–extend|-e] [–program|-p] [–numeric|-n]
  netstat -i
  netstat –I=IFACE
  ifconfig -s eth0

命令：ip

配置Linux网络属性：ip 命令（显示、操作路由，设备，路由策略和隧道）

ip [ OPTIONS ] OBJECT { COMMAND | help }

OBJECT ={ link | address | addrlabel | route | rule | neigh | 
		ntable | tunnel | tuntap | maddress | mroute | mrule |
		 monitor | xfrm | netns |  | tcp_metrics | token | macsec }

 OPTIONS := { -V[ersion] | -s[tatistics] | -d[etails] | -r[esolve] |
            -h[uman-readable] | -iec |
            -f[amily] { inet | inet6 | ipx | dnet | mpls | bridge | link }|
            -4 | -6 | -I | -D | -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 | -a[ll] | -c[olor]}

命令的使用

ip link - 网卡配置
	set dev/IFACE
		up and down：激活或禁用指定接口（也可以ifup/ifdown）
		name NETNAME(修改网卡名)
	show [dev IFACE]：指定接口

ip addr - IP地址配置
	add/del IP/mask dev DEVICE   (添加/删除IP)
		[scope {global|link|host}] - 指明作用域（全局/仅链接/本机）
		[label LABEL] - 指明网卡别名
		[broadcast ADDRESS]：指明广播地址
	show - 查看网络
		[dev DEVICE]
		[label PATTERN]
		[primary and secondary]
	flush - 刷新网卡，使用格式同show
ip route - 路由配置
	add/del NET/MASK via GATEWAY_IP [dev IFACE] [src SOURCE_IP]
		default - 默认路由
	flush [dev IFACE] [via GATEWAY_IP] - 清空路由表
	show/list - 显示路由

命令：ss

ss [OPTION]... [FILTER]
netstat通过遍历proc来获取socket信息，ss使用netlink与内核tcp_diag模块通信获取socket信息

[OPTION]	注释
-t	tcp协议相关
-u	udp协议相关
-w	裸套接字相关
-x	unix sock相关
-l	listen状态的连接
-a	所有
-n	数字格式
-p	相关的程序及PID
-e	扩展的信息
-m	内存用量
-o	计时器信息

FILTER : [ state TCP-STATE ] [ EXPRESSION ]

• 常用选项组合：
  -tan, -tanl, -tanlp, -uan
• 常见用法

# 显示本地打开的所有端口
ss -l 

# 显示每个进程具体打开的socket
ss -pl

# 显示所有tcp socket
ss -t -a 

# 显示所有的UDP Socekt
ss -u -a 

#显示所有已建立的ssh连接
ss -o state established '( dport = :ssh or sport = :ssh )' 

#显示所有已建立的HTTP连接
ss -o state established '( dport = :http or sport = :http )' 

#列出当前socket详细信息
ss -s 

网卡配置

1. 路由配置文件：/etc/sysconfig/network-scripts/route-ens33

•注意：需service network restart生效
•两种风格：
(1) TARGET via GW
如：10.0.0.0/8 via 172.16.0.1`
(2) 每三行定义一条路由
ADDRESS#=TARGET
NETMASK#=mask
GATEWAY#=GW

2. 主机名配置文件：/etc/sysconfig/network

3. 配置文件帮助文档：/usr/share/doc/initcripts-*/sysconfig.txt

4. 网卡配置文件：/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33

网卡配置文件格式：

TYPE：接口类型；常见有的Ethernet, Bridge
DEVICE：此配置文件应用到的设备
HWADDR：对应的设备的MAC地址
BOOTPROTO：激活此设备时使用的地址配置协议，常用的dhcp, static, none, bootp
NM_CONTROLLED：NM是NetworkManager的简写，此网卡是否接受NM控制；建议CentOS6为“no”
网络配置文件
ONBOOT：在系统引导时是否激活此设备
UUID：设备的惟一标识
IPADDR：指明IP地址
PREFIX:子网掩码
NETMASK：子网掩码
GATEWAY: 默认网关
DNS1：第一个DNS服务器指向
DNS2：第二个DNS服务器指向
USERCTL：普通用户是否可控制此设备
PEERDNS：如果BOOTPROTO的值为“dhcp”，YES将允许dhcp server分配的dns服务器信息直接覆盖至/etc/resolv.conf文件，NO不允许修改resolv.conf

配置范例
动态配置	静态配置
DEVICE=eth# HWADDR=00:11:22:33:44:55 BOOTPROTO=dhcp ONBOOT=yes TYPE=Ethernet	DEVICE=eth# HWADDR=00:11:22:33:44:55 IPADDR=192.168.1.1 NETMASK=255.255.255.0 GATEWAY=192.168.0.1 ONBOOT=yes TYPE=Ethernet

• DNS
  本地地址解析：/etc/hosts
  DNS域名解析：/etc/resolv.conf
  域名服务切换配置文件：/etc/nsswitch.conf

• 相关命令：
  dig -t A NAME
  dig -x IP
  host -t A NAME
  host -t PTR IP

• 网卡别名
  ifconfig eth0:0 192.168.0.1/24 up
  ifconfig eth0:0 down
  ip addr add 192.168.0.1/24 dev eth0 label eth0:0
  ip addr del 192.168.0.1/24 dev eth0 label eth0:0
  ip addr flush dev eth0 label eth0:0

为每个网卡别名生成配置文件(ifcfg-eth#:#)

#只能使用静态ip
DEVICE=eth0:0
IPADDR=192.168.0.1
NETMASK=255.255.255.0
ONPARENT=yes

• 网卡名称
  基于BIOS支持启用biosdevname软件
  内置网卡：em1,em2
  pci卡：pYpX Y：slot ,X:port
  (2) 名称组成格式
  en: Ethernet 有线局域网
  wl: wlan 无线局域网
  ww: wwan无线广域网

• 名称类型：
  o: 集成设备的设备索引号
s: 扩展槽的索引号
x: 基于MAC地址的命名
ps: enp2s1

• 传统命名方式（修改成eth0）

  1. 修改文件/etc/default/grub
     GRUB_CMDLINE_LINUX=“rhgb quiet net.ifnames=0”
  2. 执行命令：grub2-mkconfig -o /etc/grub2.cfg

• 主机名：
  设置主机名：hostnamectl set-hostname centos
  显示主机名：hostname

• 其它工具：
  图形工具：nm-connection-editor
  字符工具：nmtui
  命令行工具：nmcli

Bonding 工作模式

1. Mode 0 (balance-rr)
   轮转（Round-robin）策略：本模式提供负载均衡和容错的能力
2. Mode 1 (active-backup)
   活动-备份（主备）策略：只有一个slave被激活，当且仅当活动的slave接口失败时才会激活其他slave.
3. Mode 2 (balance-xor)
   平衡策略：基于指定的传输HASH策略传输数据包。缺省的策略是：(源MAC地址 XOR 目标MAC地址) % slave数量。其他的传输策略可以通过xmit_hash_policy选项指定，此模式提供负载平衡和容错能力
4. Mode 3 (broadcast)
   广播策略：在所有的slave接口上传送所有的报文,提供容错能力
5. Mode 4 (802.3ad) IEEE 802.3ad Dynamic link aggregation
   IEEE 802.3ad 动态链接聚合：创建一个聚合组，它们共享同样的速率和双工设定。根据802.3ad规范将多个slave工作在同一个激活的聚合体下。
   条件：
   条件1：ethtool支持获取每个slave的速率和双工设定
   条件2：switch(交换机)支持IEEE 802.3ad Dynamic link aggregation
   条件3：switch(交换机)配置了堆叠模式才能支持
6. Mode 5 (balance-tlb) Adaptive transmit load balancing
   适配器传输负载均衡：不需要任何特别的switch(交换机)支持的通道bonding。在每个slave上根据当前的负载（根据速度计算）分配外出流量。如果正在接受数据的slave出故障了，另一个slave接管失败的slave的MAC地址。
   该模式的必要条件：ethtool支持获取每个slave的速率
7. mode=6 (balance-alb)：平衡负载模式，有自动备援，不必”Switch”支援及设定。

• 帮助文档：https://www.kernel.org/doc/Documentation/networking/bonding.txt

• 显示状态-bond0：/proc/net/bonding/bond0

• 配置文件-bond0：/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-bond0

(/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-bond0)
DEVICE=bond0
BOOTPROTO=none
BONDING_OPTS="miimon=100 mode=0 fail_over_mac=1"
#miimon 系统每100ms 监测一次链路连接状态，如果有一条线路不通就转入另一条线路
(/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0)
DEVICE=eth0
BOOTPROTO=none
MASTER=bond0
SLAVE=yes
USERCTL=no

• 删除bond0
  ifconfig bond0 down
  rmmod bonding

命令：nmcli

nmcli [OPTIONS] OBJECT {COMMAND|help}
命令+选项+对象+命令

OBJECT	COMMNAD
connect	{show | up | down | modify | add | edit | clone | delete | monitor | reload | load | import | export} [ARGUMENTS...]
device	{status | show | set | connect | reapply | modify | disconnect | delete | monitor | wifi | lldp} [ARGUMENTS...]

nmcli	OBJECT	COMMAND		注释
	connect "con"	show		显示所有连接
			--active	显示所有活动的连接
			NAME	显示网卡的配置
		add	con-name ifname type autoconnect ipv4.addresses ipv4.gateway	连接名 网卡名 类型{ethernet/bond/team} 是否自动连接(no/yes) ip地址{ip/mask [gw]} 网关
		mod	CON_NAME	connection-autoconnect {no/yes} connection.id {CON_NAME} [±]ipv4.dns {IP} [±]ipv4.addresses {IP/MASK [GW]} ipv4.methon {manual/auto} ipv4.dns {IP} ipv4.dns-search {example.com} ipv4.ignore-auto-dns {no/yes} connection.interface-name {DEV} 802-3-ethernet.mac-address {MAC}
		down	NAME	关闭网卡
		up	NAME	开启网卡
		reload		重新加载配置
		delete(del)	NAME	删除连接
	device "dev"	status		显示设备状态
		show	ens33	显示网络接口属性
		disconnect "dis"	DEV_NAME	临时关闭网络
	network "net"	off / on		关闭/开启所有网络接口

#创建新连接default，IP自动通过dhcp获取
nmcli con add ==con-name== default ==type== Ethernet ==ifname== eth0

#创建新连接static ，指定静态IP，不自动连接
nmcli con add ==con-name== static ==ifname== eth0 ==autoconnect== no =type== Ethernet ==ipv4.addresses== 172.25.X.10/24 ==ipv4.gateway== 172.25.X.254

nmcli实现bond0

#创建bond0
nmcli connection add type bond con-name mybond0 ifname bond0 mode active-backup
#添加从属网卡
nmcli connection add type bond-slave ifname ens33 master bond0
nmcli connection add type bond-slave ifname ens37 master bond0
#启动从属接口
nmcli connection up bond-slave-eth0
nmcli connection up bond-slave-eth1
#启动bond0
nmcli connection up mybond0

网络组Network Teaming

METHOD：

1. runner
2. broadcast
3. roundrobin
4. activebackup
5. loadbalance
6. LACP

nmcli创建网络组

#创建网络组
nmcli con add `type` team `con-name` Myteam `ifname` ens33 `config` '{"runner": {"name": "METHOD"}}'

#创建port口
nmcli con add `type` team-slave`con-name` Myteam `ifname` INAME `master` TEAM

创建网络组示例

#创建team
nmcli con add type team con-name Myteam0 ifname team0 config '{"runner":{"name":"activebackup"}}' ipv4.addresses 192.168.0.100/24 ipv4.method manual

#创建port
nmcli con add type team-slave con-name myteam0-eth0 ifname ens33 master team0
nmcli con add type team-slave con-name myteam0-eth1 ifname ens37 master team0

#启用
nmcli con up team0
nmcli con up team0-eth0
nmcli con up team0-eth1

#查看状态
teamdctl team0 state

#测试
ping -I team0 192.168.0.1

#关闭
nmcli dev dis ens33
nmcli dev dis ens37

1. 配置文件：/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-team0

DEVICE=team0
DEVICETYPE=Team
TEAM_CONFIG="{\"runner\":{\"name\":\"activebackup\"}}"
BOOTPROTO=none
IPADDR0=192.168.0.100
PREFIX0=24
NAME=Myteam0
ONBOOT=yes
DEVICE=team0

2. 配置文件：/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-team0-eth0

DEVICE=ens33
DEVICETYPE=TeamPort
TEAM_MASTER=team0
NAME=team0-eth0
ONBOOT=yes

##删除网络组

nmcli con down team0
nmcli con del team0-eth0
nmcli con del team0-eth1

teamdctl team0 state
nmcli con show

实现网桥

#创建网桥
nmcli con add type bridge con-name mybr0 ifname br0 ipv4.addresses 192.168.0.100/24 ipv4.method manual

#创建从属接口
nmcli con add type bridge-slave con-name mybr0-eth0 ifname ens33 master br0

#查看网桥
brctl show

命令brctl(工具yum install bridge-utils)

#添加网桥
brctl addbr br0
#删除网桥
brctl delbr br0
#查看网桥
brctl show 
#查看MAC表
brctl showmacs br0

#添加网卡
brctl addif eth0
#删除网卡
brctl delif eth0

测试网络工具

• 显示主机名
  hostname
• n测试网络连通性
  ping
  **显示正确的路由表
  ip route
• 跟踪路由
  traceroute
tracepath
mtr
• 确定名称服务器使用
  nslookup
host
dig