linux 网络

来源：互联网发布：为知笔记导出苹果编辑：程序博客网时间：2024/05/17 23:13

一. 基本概念

1. 网络：用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起，组成数据链路，从而达到资源共享和通信的目的。分为广域网，城域网，局域网。

2. 端口：
3. Mac地址：数据链路层，以太网头部中，用来识别同一链路中的不同计算机的，每个计算机出厂时设定的独一无二的长度为48个二进制位的网卡号，通常用12个16进制位表示。

二. OSI七层模型及TCP/IP四层网络模型

1. OSI七层模型：(Open System Interconnection，开放系统互连)七层网络模型称为开放式系统互联参考模型

2. TCP/IP四层网络模型

3. 关系

4. 网络数据包封装与分用：

如图所示从上到下的过程为数据的封装，从下到上为数据的分解，A主机上某应用的数据通过一层层的封装，通过网线到达目标主机，再一层层分解与目标主机进行信息对比找到对应引用进程。

如下为最低层的封装格式：

三. 协议：网络协议的简称，是通信计算机双方必须共同遵从的一组约定

1. IP协议

a. IP：Internet Protocol（网络之间互连的协议）,中文简称为“网协”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。

b. IP地址：网络层，IP头部里，用于识别网络中的主机和路由器，

子网掩码：子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码，地址掩码，子网络遮罩，它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。

通过IP地址与子网掩码结合，可获取所属子网，再在子网内部根据Mac地址找到对应主机

c. IP封装及头部结构：

2. udp协议

a. udp：User Datagram Protocol用户数据报协议，UDP是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。UDP 协议基本上是IP协议与上层协议的接口。UDP协议适用端口分别运行在同一台设备上的多个应用程序。

b. 相关函数

c. udp头部结构

3. tcp协议：Transmission Control Protocol传输控制协议，TCP是一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于字节流的传输层（Transport layer）通信协议。

a. 相关函数

b. tcp头部结构及封装

如下为tcp头部结构：

如下为tcp头结构的选项部分结构：

如下为具体的tcp报封装过程：

c. 三次握手四次挥手过程

三次握手为什么必须是三次，不能是两次或者是四次，三次握手什么时候可能报错？

tcp是面向连接的服务，两诸暨之间要建立可靠连接的过程就如同你认识人的过程一样，你好，我叫A；你好，我叫B；奥，很高兴认识你。你和他打招呼，他要回应你，对话才能继续下去，而他反应你之后，你要让他知道你收到他的回应，所以两次不可以，在经过三次反复交流后，已经相互认识，就开始交谈，而网络就开始数据传输。四次也不是不可以，只是交互越多，就越复杂，就会越费事费空间。三次握手过程当目标ip或端口出错时，会报错，无法建立连接。

tcp连接断开为何是四次，什么是半打开状态？

因为此过程就如同你和别人相约去某地玩，结束时，他给你说，我回家了啊；你说，奥；我也回家啊，再见；他说，再见。他说完想法，你首先要表示听到，反应后，你也说出自己对此事的看法，他也给出反应表示他听到了，当然如果在他他提出这个提议是你也提出这个提议，则变成，你说，我回了；他说，好的，我也回，再见；他说再见；此时，二三步结合，便成了三次，但这也是特殊情况。在四次已经可以满足要求的情况下，再多不过是浪费时间空间。

半打开状态：是指当客户端（服务器端）突然关闭或异常断开，而服务器端（客户端）没有收到FIN请求，仍保持连接状态，即使此时客户端（服务器）重新运行，也无法找到原连接，的这种情况。

d. tcp可靠连接，应答确认，超时重传，滑动窗口

应答确认：由于TCP要进行可靠的数据传输,所以TCP在接到数据段后要对其进行校验,并且向发送方反馈确认消息.如果发送方没有接受到这样的确认消息,TCP将尝试重新发送数据.此便为应答确认，通过确认防止数据错误，是否丢等。

超时重传实现机制：四种计时器，即重传计时器、坚持计时器、保活计时器和时间等待计时器。

A、重传计时器
当TCP发送报文段时，就创建该特定报文段的重传计时器 。可能发生两种情况：

（1）、若在计时器截止时间到（ 通常是60秒 ）之前收到了对此特定报文段的确认，则撤销此计时器。

（2）、若在收到了对此特定报文段的确认之前计时器截止期到，则重传此报文段，并将计时器复位

B、坚持计时器

当发送TCP收到一个窗口大小为零的确认时，就启动坚持计时器 。当坚持计时器期限到时，发送TCP就发送一个特殊的报文段， 叫做探测报文段。这个报文段只有一个字节的数据。它有一个序号，但它的序号永远不需要确认；甚至在计算对其他部分的数据的确认时该序号也被忽略。探测报文段提醒对端：确认丢失，必须重传。

C、保活计时器

保活计时器使用在某些实现中，用来防止在两个TCP之间的连接出现长时期的空闲 。

每当服务器收到客户的信息，就将计时器复位。保活计时器 通常设置为2小时。若服务器过了2小时还没有收到客户的信息，它就发送探测报文段。若发送了10个探测报文段（每一个相隔75秒）还没有响应，就假定客户出了故障，因而就终止该连接。

D、时间等待计时器

时间等待计时器是在连接终止期间使用的 。

当TCP关闭一个连接时，它并不认为这个连接马上就真正地关闭了。在时间等待期间中，连接还处于一种中间过渡状态。这就可以使重复的FIN报文段（如果有的话）可以到达目的站因而可将其丢弃。这个计时器的值通常设置为一个报文段的寿命期待值的两倍。

超时重传的原理图：当报文丢失，ACK丢失，或未对ACK做出反应，而引起的异常，发送发等待时间超过RTO时，发送方便重发。