mafeifan 的编程技术分享

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公司网络架构 ​

  • 路由器： 网络出口
  • 核心层： 主要完成数据高效转发、链路备份等
  • 汇聚层： 网络策略、安全、工作站交换机的接入、VLAN之间通信等功能
  • 接入层： 工作站的接入

交换技术 ​

有想过局域网内主机怎么通信的？主机访问外网又是怎么通信的？

想要搞懂这些问题得从交换机、路由器讲起。

交换机工作在OSI参考模型的第二次，即数据链路层。交换机拥有一条高带宽的背部总线交换矩阵，在同一时间可进行多个端口对之间的数据传输。

交换技术分为2层和3层：

  • 2层：主要用于小型局域网，仅支持在数据链路层转发数据，对工作站接入。

  • 3层：三层交换技术诞生，最初是为了解决广播域的问题，多年发展，三层交换机书已经成为构建中大型网络的主要力量。

广播域 ​

交换机在转发数据时会先进行广播，这个广播可以发送的区域就是一个广播域。交换机之间对广播帧是透明的，所以交换机之间组成的网络是一个广播域。

路由器的一个接口下的网络是一个广播域，所以路由器可以隔离广播域。

ARP（地址解析协议，在IPV6中用NDP替代） ​

发送这个广播帧是由ARP协议实现，ARP是通过IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。

通过发送arp请求获取局域网内所有的主机信息

比如在家中输入arp -a 使用此命令可以查询本机ARP缓存中IP地址和MAC地址的对应关系

ac68u 是家里的路由器型号

bash
arp -a
rt-ac68u-6490 (192.168.50.1) at 4:92:26:6b:64:90 on en0 ifscope [ethernet]
shuuseikiiphone (192.168.50.65) at 1a:cc:5f:c5:91:f2 on en0 ifscope [ethernet]
? (192.168.50.146) at b6:4:a4:dd:41:de on en0 ifscope [ethernet]
ipad (192.168.50.197) at 8e:ef:98:a2:b7:de on en0 ifscope [ethernet]
? (224.0.0.251) at 1:0:5e:0:0:fb on en0 ifscope permanent [ethernet]
? (239.255.255.250) at 1:0:5e:7f:ff:fa on en0 ifscope permanent [ethernet]

三层交换机 ​

前面讲的二层交换机只工作在数据链路层，路由器则工作在网络层。而功能强大的三层交换机可同时工作在数据链路层和网络层，并根据 MAC地址或IP地址转发数据包。

VLAN（Virtual Local Area Network）：虚拟局域网 ​

VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段。

一个VLAN就是一个广播域，VLAN之间的通信是通过第3层的路由器来完成的。VLAN应用非常广泛，基本上大部分网络项目都会划分vlan。

VLAN的主要好处：

  • 分割广播域，减少广播风暴影响范围。
  • 提高网络安全性，根据不同的部门、用途、应用划分不同网段

路由技术 ​

路由器主要分为两个端口类型：LAN口和WAN口

  • WAN口：配置公网IP，接入到互联网，转发来自LAN口的IP数据包。

  • LAN口：配置内网IP（网关），连接内部交换机。

路由器是连接两个或多个网络的硬件设备，将从端口上接收的数据包，根据数据包的目的地址智能转发出去。

路由器的功能：

  • 路由
  • 转发
  • 隔离子网
  • 隔离广播域

路由器是互联网的枢纽，是连接互联网中各个局域网、广域网的设备，相比交换机来说，路由器的数据转发很复杂，它会根据目的地址给出一条最优的路径。那么路径信息的来源有两种：动态路由和静态路由。

静态路由： 指人工手动指定到目标主机的地址然后记录在路由表中，如果其中某个节点不可用则需要重新指定。

动态路由： 则是路由器根据动态路由协议自动计算出路径永久可用，能实时地 适应网络结构 的变化。

常用的动态路由协议：

  • RIP（ Routing Information Protocol ，路由信息协议）

  • OSPF（Open Shortest Path First，开放式最短路径优先）

  • BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议）

OSI七层模型 ​

OSI（Open System Interconnection）是国际标准化组织（ISO）制定的一个用于计算机或通信系统间互联的标准体系，一般称为OSI参考模型或七层模型。

层次名称功能协议数据单元（PDU）常见协议
7应用层为用户的应用程序提供网络服务，提供一个接口。数据HTTP、FTP、Telnet
6表示层数据格式转换、数据加密/解密数据单元ASCII
5会话层建立、管理和维护会话数据单元SSH、RPC
4传输层建立、管理和维护端到端的连接段/报文TCP、UDP
3网络层IP选址及路由选择分组/包IP、ICMP、RIP、OSPF
2数据链路层硬件地址寻址，差错效验等。帧ARP、WIFI
1物理层利用物理传输介质提供物理连接，传送比特流。比特流RJ45、RJ11

TCP/UDP协议 ​

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议），面向连接协议，双方先建立可靠的连接，再发送数据。适用于传输数据量大，可靠性要求高的应用场景。

UDP（User Data Protocol，用户数据报协议），面向非连接协议，不与对方建立连接，直接将数据包发送给对方。适用于一次只传输少量的数据，可靠性要求低的应用场景。相对TCP传输速度快。

以太网桥管理 bridge-utils ​

bash
$ sudo apt-get install bridge-utils

$ brctl show
bridge name	        bridge id		    STP enabled	interfaces
br-126eacc1ebd7		8000.0242da05696d	no		vethf00f161
br-2db339edd793		8000.024244dac6b8	no		vethd6cf56e
br-cf45f7e667f5		8000.02426949a50f	no		veth5a4160b
br-eb62880fbd29		8000.0242576f0396	no
docker0		8000.024219279906	no

nmap 网络扫描工具 ​

Nmap可以检测目标主机是否在线、端口开放情况、侦测运行的服务类型及版本信息、侦测操作系统与设备类型等信息。 它是网络管理员必用的软件之一，用以评估网络系统安全。

$ nmap 127.0.0.1

Starting Nmap 6.40 ( http://nmap.org ) at 2022-02-01 05:41 UTC
Nmap scan report for localhost (127.0.0.1)
Host is up (0.00070s latency).
Not shown: 997 closed ports
PORT    STATE SERVICE
22/tcp  open  ssh
25/tcp  open  smtp
111/tcp open  rpcbind

Nmap done: 1 IP address (1 host up) scanned in 0.08 second