一.Ip协议特征
(1)internet协议特征
- 运行于 OSI 网络层
- 面向无连接的协议
- 独立处理数据包
- 分层编址
- 尽力而为传输
- 无数据恢复功能
二.IP PDU 报头
(1)基本特征
- 版本:占4位,单位bit 。指 IP 协议的版本目前的IP协议版本号为4
- 首部长度:占4位,可表示的最大数值是15个单位，一个单位为4字节 ，因此IP 的首部长度的最大值是60字节，首部字节范围是20-60字节
- 区分服务:占8位,用来获得更好的服务,在旧标准中叫做服务类型,但 实际上一直未被使用过.后改名为区分服务.只有在使用区分服务 (DiffServ)时,这个字段才起作用.一般的情况下都不使用
- 总长度:占16位,指首部和数据之和的长度,单位为字节,因此数据报的 最大长度为 65535 字节.总长度必须不超过最大传送单元 MTU
- 标识:占16位,它是一个计数器,通常，每发送一个报文，改值会加1 ， 也用于数据包分片，在同一个包的若干分片中，该值是相同的
- 标志(flag):占3位,目前只有后两位有意义 DF： Don‘t Fragment，中间的一位，只有当 DF=0 时才允许分片
- MF： More Fragment，最高位，MF=1表示后面还有分片。MF=0 表示最后一个分片
- 片偏移:占12位,指较长的分组在分片后，该分片在原分组中 的相对位置.片偏移以8个字节为偏移单位
- 生存时间:占8位,记为TTL (Time To Live) 数据报在网络中 可通过的路由器数的最大值,TTL 字段是由发送端初始设置一 个 8 bit字段.推荐的初始值由分配数字 RFC 指定,当前值为 64.发送 ICMP 回显应答时经常把 TTL 设为最大值 255
- 协议:占8位,指出此数据报携带的数据使用何种协议以便目的
主机的IP层将数据部分上交给哪个处理过程, 1表示为 ICMP 协议, 2表示为 IGMP 协议, 6表示为 TCP 协议, 17表示为 UDP 协议 - 首部检验和:占16位,只检验数据报的首部不检验数据部分.这 里不采用 CRC 检验码而采用简单的计算方法
- 源地址和目的地址:都各占4字节,分别记录源地址和目的地址
三.IP地址
- 它们可唯一标识 IP 网络中的每台设备
- 每台主机（计算机、网络设备、外围设备）必须具有唯 一的地址
- IP地址由两部分组成:
(一)网络ID：
标识网络
每个网段分配一个网络ID
(二) 主机 ID：
标识单个主机
由组织分配给各设备
(三)IPv4地址格式：点分十进制记法
示例：Ipv4地址格式
该ip地址为32位地址，将每八位分为一段，划分为四组八位二进制数
11000000.10101000.10001000.11000010
转化为十进制数，方便读取——192.168.136.162
(四)IP地址分类
主要分为五类：A 、B、C、D、E
(1)A类：采用ipv4方式，一共由32位组成，其中前八位是网络id，后24位是主机id。
网络范围是：00000000——01111111对应十进制数是0——127。
ip地址的范围是1-126(减去未知地址0.0.0.0和回环地址127.0.0.1)
主机数：2^24-2个——后24位全为0代表为某网络id，后24位全为1的时候是某网络广播
默认子网掩码：255.0.0.0
私网地址：10.0.0.0
公式1：计算网络中主机最大数量=2^主机位数-2
(2)B类：前16位是网络id，后16位是主机id
网络数：2^14
主机数：2^16-2
ip地址范围：128-191
默认子网掩码：255.255.0.0
私网地址：172.16.0.0-172.31.0.0
公式2：网络数=2^可变网络id位
(3)c类:
ip地址开头范围：11000000——11011111对应十进制数192——223
网络数：2^21-2
主机数：2^8-2
默认子网掩码：255.255.255.0
私网地址：192.168.0.0-192.168.255.0
(4)d类:组播
1110 0000 - 1110 1111: 224-239
(5)E类：
240-255
(五)公共ip与私有ip
(1)公共IPimage.png
(2)私有IP地址
image.png
双方的区分方式：公共IP不需要注册，而私有ip需要注册，且仅限于局域网中使用
(六)一些特殊地址的介绍
(1)0.0.0.0
0.0.0.0不是一个真正意义上的IP地址。它表示的含义是包含所有的未知地址
(2)255.255.255.255
限制广播地址。对本机来说，这个地址指本网段内(同一广播域)的所有主机
(3)127.0.0.1～127.255.255.254
本机回环地址，主要用于测试。在传输介质上永远不应该出现目的地址为 “127.0.0.1”的 数据包。
(4)224.0.0.0到239.255.255.255
组播地址，224.0.0.1特指所有主机，224.0.0.2特指所有路由器。
224.0.0.5指OSPF 路由器，地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序
(5)169.254.x.x 如果Windows主机使用了DHCP自动分配IP地址
(七)子网掩码
(1)特征：32位二进制数组成，对应的网络id为1，主机id为0
(2)网络id：ip与网络掩码相与——通过CIDR表示法(无类域问路由，网络id与id不是固定不变)
(3)划分子网：将一个大网络分割成多个小网络，每个小网络主机数id减少，网络id增多，原来的大网络id向主机id位借位
(4)划分超网：把多个小网络合成一个大网络，每个网络id变小，主机id变多，原来主机id位向网络位借位
公式三：CIDR表示法=IP或网络ip/网络id位数
公式四：划分子网数量=2^网络id向主机借的位数
公式五：划分子网后损失的ip数=(划分子网数量-1)*2
例题：ip地址为 160.200.0.0/16——划分十六个子网
问：
(1)划分子网的netmask
解析：根据公式四可知，网络id向主机位借了4位，因此可知子网掩码为20个1，则netmask是：255.255.240.0
(2)每个子网主机数：
根据公式一可知：主机数=2^(32-20)-2=4094
(3)最小，最大子网网络id：
因为向主机借了四位，所以网络的最小id为0000——160.200.0.0,最大id为1111——160.200.240.0
(4)最大子网Ip范围：
主机位最少为1，最大为254，所以范围是160.200.0.1/20——160.200.0.254/20
四.跨网络通信(路由)
跨网络通信：路由
实现过程：
路由分类：
主机路由
网络路由
默认路由
优先级：精度越高，优先级越高
(一)DHCP:动态主机配置协议
image.png
(二)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： 主机名 IP/netmask
路由：默认网关
接口命名方式：CentOS 6 以太网：eth[0,1,2,...] ppp：ppp[0,1,2,...]
DNS服务器
主DNS服务器 次DNS服务器 第三DNS服务器
(3)CentOS 6网卡名称
image.png
网络接口识别并命名相关的udev配置文件： /etc/udev/rules.d/70-persistent-net.rulesimage.png
查看网卡：
dmesg |grep –iimage.png
或是eth ethtool -i eth0 image.png
卸载网卡驱动：
modprobe -r e1000image.png
rmmod e1000 image.png
装载网卡驱动： modprobe e1000
五.CentOS 6网卡名称
接口命名方式：CentOS 6
以太网：eth[0,1,2,...] ppp：ppp[0,1,2,...]
image.png
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
查看网卡： dmesg |grep –i eth ethtool -i eth0 image.png
卸载网卡驱动： modprobe -r e1000 rmmod e1000
装载网卡驱动： modprobe e1000
(一)网络配置方式
ifconfig, route, netstat
ip: object {link, addr, route},
ss, tc system-config-network-tui，
setup 配置文件
动态分配： DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol
(二).配置网络接口
- ifconfig命令
ifconfig [interface]——ifconfig eth0,eth1,查看网卡信息
ifconfig -a ：查看所有网卡
ifconfig IFACE [up|down]：启用，禁用网卡
ifconfig eth0 down:禁用网卡，up 启用网卡
ifconfig IFACE IP/netmask [up]
ifconfig IFACE IP netmask NETMASK
例如：ifconfig eht1 172.18.138.156/16 ——对该网卡配置ip
注意：立即生效
启用混杂模式：[-]promisc
(三).route命令
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]
route del -host 192.168.1.3 gw 172.16.0.1 dev eth1
目标：192.168.0.0 网关：172.16.0.1
route del -net 192.168.0.0 netmask 255.255.255.0或route del -net 192.168.0.0/24
(四)netstat命令
显示路由表：
netstat {--route|-r} [--numeric|-n]
-r: 显示内核路由表 -n: 数字格式
image.pngimage.png
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——注意该命令中间不能有空格：netstat -Ieth0或是netstat -I=eth0
ifconfig -s eth0
(五)ip命令
(1) ip addr { add | del } IFADDR dev STRING
[label LABEL]：添加地址时指明网卡别名
[scope {global|link|host}]：指明作用域
global: 全局可用
link: 仅链接可用
host: 本机可用
[broadcast ADDRESS]：指明广播地址
ip address flush ——清除Ip地址
例：ip addr add 172.18.123.100/16 dev eth0 label eth0:0
image.png
ip addr del 172.16.100.100/16 dev eth0 label eth0:0image.png
ip addr flush dev eth0 label eth0:0
ip addr flush dev eth1
image.png
通过ip link set up dev eth1开启网卡
再执行ifconfig eht1 down 最后再开启 ifconfig eth1 upimage.png
(2) ip route - routing table management
添加路由：ip route add
ip route add TARGET via GW dev IFACE src SOURCE_IP
TARGET:
主机路由：IP
网络路由：NETWORK/MASK ip route add 192.168.0.0/24 via 172.16.0.1 ip route add 192.168.1.13 via 172.16.0.1
添加网关：ip route add default via GW dev IFACE ip route add default via 172.16.0.1
删除路由：ip route delete ip route del TARGET
显示路由：ip route show|list
清空路由表：ip route flush [dev IFACE] [via PREFIX] ip route flush dev eth0
例题：
ip route add 192.168.0.0/24 via 172.18.0.1
ip route add 192.168.10.12 via 172.18.0.1
ip route add default via 172.18.0.1或gw dev eth1
删除路由：ip route del 或是flush
ip route del 172.18.0.0/24 dev eth1
ip route flush 172.18.0.0/24 dev eth1
(六)网络配置文件
(1)IP、MASK、GW、DNS相关配置文件：
/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-IFACEimage.png
DEVICE和HWADDR是网卡的标识，也就是说即使将eth1改成haha,通过ip a显示也仍是eth1
bootp NM_CONTROLLED：NM是NetworkManager的简写， 此网卡是否接受NM控制；建议CentOS6为“no”——手动设置service NetworkManager stop
路由相关的配置文件：
/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-IFACE：
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, 也可以不写，表示不要自动获取，通过自己手动配置来获取固定IP地址
image.png
ONBOOT：在系统引导时是否激活此设备
TYPE：接口类型；常见有的Ethernet, Bridge
UUID：设备的惟一标识
IPADDR：指明IP地址 ——当BOOTPROTO=none或是static时，手动来配置新ip地址
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”，是否允许 dhcp server分配的dns服务器指向信息直接覆盖至 /etc/resolv.conf文件中
在/etc/sysconfig/network也可以修改先关信息
在配置文件和network中同时设置网关，通过ip a显示的是配置文件的网关，这表明了配置文件的优先级高于network
配置路由：/etc/sysconfig/network-scripts/route-IFACE
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
image.png
(2) 每三行定义一条路由
ADDRESS#=TARGET
NETMASK#=mask
GATEWAY#=GWimage.png
(七)主机名和本地解析器
配置当前主机的主机名：
hostname [HOSTNAME] /etc/sysconfig/network
HOSTNAME=
解析器执行正向和逆向查询
本地主机名数据库和IP地址的映像
对小型独立网络有用
通常，在使用DNS前检查
getent hosts 查看/etc/hosts 内容:
image.png
(八)网卡别名
将多个ip设置到一个网卡上
ifconfig eth0:0 192.168.1.100/24 up
eth0:1 、eth0:2、 eth0:3
(1)使用ifconfig设置别名
image.png
ifconfig eth0:0 downimage.png
(2)使用ip命令设置别名
ip addr add 172.16.1.2/16 dev eth0
ip addr add 172.16.1.1/16 dev eth0 label eth0:0
image.png
ip addr add 172.16.1.2/16 dev eth0 label eth0:0
ip addr del 172.16.1.1/16 dev eth0 label eth0:0
ip addr flush dev eth0 label eth0:0image.png
注意：以上方法属于临时有效，开机就会自动消失，想要保存就要通过配置文件的设置来实现
(1)关闭NetworkManager服务
service NetworkManager stop
chkconfig NetworkManager off
(2)配置格式
ifcfg-ethX:xxx • 必须使用静态联网
DEVICE=eth0:0
IPADDR=10.10.10.10
NETMASK=255.0.0.0 ONPARENT=yes
注意：service network restart 生效image.png
网关也要设置成不同的网关
(九 )网络接口配置-bonding
Bonding 就是将多块网卡绑定同一IP地址对外提供服务，可以实现高 可用或者负载均衡。当然，直接给两块网卡设置同一IP地址 是不可能的。通过bonding，虚拟一块网卡对外提供连接， "物理网卡的被修改为相同的MAC地址"。
(1)主要模式
- Mode 0 (balance-rr) 轮转（Round-robin）策略：从头到尾顺序的在每一个slave 接口上面发送数据包。本模式提供负载均衡和容错的能力
- 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。为了避免交换机发生混 乱此时绑定的MAC地址只有一个外部端口上可见
- 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 active-backup、balance-tlb 和 balance-alb 模式不需要 交换机的任何特殊配置。其他绑定模式需要配置交换机以便 整合链接。如：Cisco 交换机需要在模式 0、2 和 3 中使用 EtherChannel，但在模式4中需要 LACP和 EtherChannel
(2)创建bonding设备的配置文件
/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-bond0
DEVICE=bond0
BOOTPROTO=none
BONDING_OPTS= “miimon=100 mode=0”
/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 DEVICE=eth0 BOOTPROTO=none MASTER=bond0 SLAVE=yes USERCTL=no
查看bond0状态：/proc/net/bonding/bond0
miimon 是用来进行链路监测的。如果miimon=100，那 么系统每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 删除bond0 ifconfig bond0 down rmmod bonding
