Linux 网络基础

Linux 网络基础

协议：一组规则。

1、分层模型结构：

• OSI七层模型：物理层、数据链路层，网络层、传输层、会话层、表示层、应用层
• TCP/IP 四层模型：网（链路层/网络接口层）、网络层、传输层、应用层
  • 应用层：http、ftp、nfs、ssh、telnet... （用户）
  • 传输层：TCP、UDP （内核）
  • 网络层：IP、ICMP、IGMP （内核）
  • 链路层：以太网帧、ARP （内核）

网络传输流程：（传输之前自上而下封装，接收后自下而上解封）

• 没有进行封装的无数据，不能在网络中传输

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C/S 模型：client-server

优点：

• 缓存大量数据、提高传输效率
• 协议选择灵活，可定制、剪裁

缺点：

• 安全性差、不能跨平台、开发工作量大

B/S模型：browser-server

优点：

• 安全性好、跨平台、开发工作量较小

缺点：

• 不能缓存大量数据
• 只能采用固定协议（必须严格遵守HTTP）

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2、网络通信协议

1）以太网帧和ARP协议

---链路层

目的地址-源地址：MAC地址

自己的源地址可以查，但是目的地址不知道，所以需要ARP请求，来获取目的MAC地址

• ARP协议：根据IP地址获取MAC地址。

• 以太网帧协议：根据MAC地址，完成数据包传输

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2）IP 协议

---网络层

• 版本： IPv4、IPv6 ---4位

• TTL： time to live（生存时间） 设置数据包在路由节点中的跳转上限。每经过一个节点，该值-1，减为0的路由，有义务将该数据包丢弃

• 源IP： 32位 --- 4字节 192.168.1.108 ---点分十进制 IP地址(string)---二进制

• 目的IP： 32位 ---4字节

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3）UDP 协议

---传输层

• 源端口号 ---16位 2^16 = 65535

• 目的端口号 ---16位

• IP地址：可以在网络环境中，唯一标识一台主机

• 端口号：可以在网络的主机上，唯一标识一个进程（每个应用对应一个端口号）

• IP地址+端口号：可以在网络环境中，唯一标识一个进程

4）TCP 协议

• TCP数据包格式

  • 源端口号 目的端口号---16位 2^16 = 65535

• 32序号、32确认序号

  • 6个标志位

• 16位窗口大小（滑动窗口） 2^16 = 65535

TCP 通信时序：三次握手，四次挥手

①三次握手

• 主动发起连接请求端，发送 SYN 标志位，请求建立连接。携带序号、数据字节数（0）、滑动窗口大小。
• 被动接受连接请求端，发送 ACK 标志位，同时携带 SYN 请求标志位，携带序号、确认序号、数据字节数（0）、滑动窗口大小。
• 主动发起连接请求端，发送 ACK 标志位，应答服务器连接请求。携带确认序号

②四次挥手

• 主动关闭连接请求端，发送 FIN 标志位
• 被动关闭连接请求端，应答 ACK 标志位 ---半关闭完成
• 被动关闭连接请求端，发送 FIN 标志位
• 主动关闭连接请求端，应答 ACK 标志位 ---连接全部关闭

·

SYN，1000（0）： SYN标志位/数据包包号：请求建立连接

ACK，1001：应答

并不是一次发送，一次应答，也可以批量应答

四次挥手的原因：半关闭

半关闭：不是关闭的套接字，而是关闭内核的缓冲区。（读数据/写数据）关闭的是写数据缓冲区

**mms: ** Maximum Segment Size，最大报文长度 选项值为1024

③滑动窗口

发送给连接对端，本端的缓冲区大小（实时），保证数据不会丢失。

作用：（TCP流量控制）防止数据丢失

④TCP状态

TCP状态时序图：

1：主动发起连接端：

CLOSE -- 发送SYN -- SEND_SYN -- 接收ACK、SYN -- SEND_SYN -- 发送ACK -- ESTABLISHED（数据通信态）

2：主动关闭连接端：

ESTABLISHED（数据通信态）-- 发送SYN -- FIN_WAIT_1 -- 接收ACK --FIN_WAIT_2（半关闭）-- 接受对端发送FIN -- FIN_WAIT_2（半关闭）-- 回发ACK -- TIME_WAIT（只有主动关闭连接方，才会经历此状态）-- 等2MSL时长（40s） -- CLOSE

3：被动接受连接请求端：

CLOSE -- LISTEN -- 接收SYN -- LISTEN -- 发送ACK、SYN -- SYN_RCVD-- 接收ACK -- ESTABLISHED（数据通信态）

4：被动关闭连接端：

ESTABLISHED（数据通信态）-- 接收FIN -- ESTABLISHED（数据通信态）-- 发送ACK -- CLOSE_WAIT（说明对端【主动关闭连接端】处于半关闭状态）-- 发送FIN -- LAST_ACK -- 接收ACK -- CLOSE

2MSL时长：一定出现在主动关闭连接请求端 --（和TIME_WAIT一样）

保证最后一个ACK能成功被对端接收（等待期间，对端没收到我发的ACK，对端会再次发送FIN请求）

可以使用端口复用来解决2MSL等待的时间。

netstat -apn | grep 端口

端口复用：

在server代码的socket()和bind()调用之间插入：

int opt = 1;  //设置端口复用
setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void *)&opt, sizeof(opt));   //成功0，失败-1

半关闭：

通信双方中，只有一端关闭通信 ---- FIN_WAIT_2

1close(cfd); //Ctr + C

2shutdown(int fd, int how);

​ how： SHUT_RD 关读端

​ SHUT_WR 关写端

​ SHUT_RDWR 关读写

shutdown在关闭多个文件描述符应用文件时，采用全关闭方法。close只关闭一个

重点记忆：ESTABLISHED 、 FIN_WAIT_2 <--> CLOSE_WAIT、TIME_WAIT(2MSL)

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