网络原理和 linux 网络基础配置流程&&题外话计算机网络

Network principle and Linux network basic configuration process.

声明：实验环境为 debian9 物理机，仅对网络原理作基础的说明，如需深入请参考网络相关的书籍进行系统的学习；此随笔可以帮助你快速的搭建好网络。

第一部分，了解网络原理：

1. IP 编址

   IP 编址是一个双层编址方案，一个IP地址标识一个主机（或者一个网卡接口）。

   目前应用最广泛的是 IPV4 ，开始向 IPV6 切换，从时间节点上讲，应该是在2013年就开始倾斜了。

   IPV4 地址为 32 位长，IPV6地址为 128 位长。

   一个 IPV4地址分为网络部分和主机部分。

   网络部分用来标识所属区域，主机部分用来标识该区域中的哪个主机。

   IPV4地址共32位，通常使用点分十进制方式表示。

   整个 IPV4 地址分为 4 个部分，每个部分 8 位。

   通过子网掩码确定 IPV4 网络部分的位数。

   子网掩码与 IPV4 地址一样，拥有 32bit ，每一位与 IPV4 地址中的每一位一一对应。

   IPV4 地址中相对应子网掩码中为 1 的部分为网络部分。

   同网段主机之间通信需要用到第三层地址 MAC ，MAC 是硬件地址，不可以进行修改。

不同网段之间主机的通信：

   需要用到网关/路由器进行转发。

   路由，在不同网络之间传输数据的功能叫做路由功能，一般有多个接口，连接到不同的网络，并且通过路由表进行数据转发。

   DNS，用于在 IP 与域名之间进行转化。

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第二部分，Linux 网络配置：

1. 常用的网络配置一般包括4个点，分别是：IP ，Subnet mask ，Gateway ，DNS 。

2. 在对网络进行配置前，需要根据所使用发行版查找网络相关配置文件，包含的配置文件为：【网卡配置文件】【主机名配置文件】【静态主机名配置文件】【DNS配置文件】；通常情况下，配置文件都在 /etc 目录下。

3. 使用 ifconfig 命令查看网络接口，当然随着系统的更新，这个命令可能会被替换成其它，参考官方 WIKI 即可。

当网络配置完成后，就要对网络进行测试：

1. 测试网络连通性，使用 ping 命令。

2. 测试 DNS 解析，使用 host 命令。

3. 显示路由表，使用 ip route 命令。

4. 追踪到达目标地址的网络路径， 使用 traceroute 命令。

5. 使用 mtr 进行网络质量测试（此命令结合了 traceroute && ping），在某些发行版上可能需要安装。

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第三部分，网络故障排错流程：

 网络故障排查遵循 “从底层到高层，从自身到外部” 的流程。

1. 先查看网络信息是否配置正确。【IP】【MASK】【GATEWAY】【DNS】

2. 检查网关是否连通。

3.检测 DNS 是否正确解析。

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• 计算机网络定义：根据目前网络计算机网络特点，侧重资源共享和通信的计算机网络。
• 计算机网络构成四要素：1，两台并两台以上功能独立的计算机相互连接；2，通信设备和传输介质连接；3，通信遵守相同的网络通信协议；4，具备网络软件、硬件资源管理功能、以达资源共享。
• 计算机网络按逻辑功能分为资源子网（OSI高4层--面向用户）和通信子网（OSI低3层--通信处理）。
• 网络设备包括： NIC ，Modem ，Hub ，Repeater ，Bridge ，Switch ，Router ，Gateway 。NIC网卡，网络接口适配器，一方面负责接收网络上传过来的数据包，解包后将数据通过主板上的总线传输给本地计算机，另一方面将本地计算机上的数据打包后送入网络。Modem调制解调器，利用调制解调技术去实现数据信号与模拟信号在通信过程中相互转换的一种信号变换设备。Hub集线器，对网络进行集中管理的重要设备，主要作用是将信号再生转发，其实质是一个多端口的中继器。Repeater中继器，是最简单的局域网延伸设备，主要作用是放大传输介质上传输的信号、以便在网络上传输得更远。Switch交换机，有多个端口，每个端口都具有桥接功能、可以连接一个局域网或一台高性能服务器或工作站，所有端口由专用处理器进行控制，并经过控制管理总线转发信息。Router路由器，连接局域网和广域网的设备，它有判断网络地址和选择路径的功能（报文路径）。Gateway网关，不仅具有路由功能，而且还能实现不同网络协议之间的转换，并将数据重新分组后传送。
• 计算机网络拓扑结构：a. 总线型结构简单、易于扩充，节点多时，传输速度会减少。b. 星型结构简单，易于实现和维护，缺点是浪费电缆资源且中心节点坏，整个网络瘫痪。 c. 环形结构路径选择简单，传输延迟确定，缺点是增减节点复杂，单环传输不可靠。 d. 树型结构适合于分级管理和控制的网络系统，同星型特点相同（两者在于根的区别）。 e. 网状型结构是指将各网络节点与通信线路互连成不规则或规则的形状，每个节点至少与其它两个节点相连；特点，传输数据可充分、合理的使用网络资源，具有很高的可靠性，但这可靠性以高投资和高复杂度的管理为代价。
• 模拟信号 Analog Signal ，信号电平是连续变化的。数值信号 Digital Signal ，信号电平是高低电平表示的电压脉冲信号。
• 数据通信方式分为信道数和信号传递方向与时间的关系。根据信道数可分为串行通信&&并行通信；根据信号传递方向与时间的关系可分为单工、半双工、全双工。

　　单工：　　发送机   --data--> 接收机

　　半双工：　　发送机1　　　　　　　　　　　　　　接收机1

　　　　　　　　　　　　　　　　-----data-----　　　　　　　　　　　　　　备注，半双工可以双向传递，必须交替进行，一个时间只能向一个方向传输。

　　　　　　　　接收机2　　　　　　　　　　　　　　发送机2

　　全双工：　　发送机A　　---data--->　　接收机A

　　　　　　　　接收机B　　<---data---　　发送机B

 

• 将发送端数字数据信号变换成模拟数据信号的过程称为调制，将接收端模拟数据信号还原成数字数据信号的过程称为解调。