Linux笔记 -- Week05 Q&A

1、简述osi七层模型和TCP/IP五层模型

OSI七层模型

  • 物理层
    实现比特流的透明传输。考虑多少电压来表示0和1,接收方如何识别发送方所发送的比特,还要确认连接电缆的引脚及如何相互连接。注意:媒介的选择不是物理层协议考虑的范围。
  • 数据链路层
    将网络层交付下来的IP数据报组装成帧,在两个相邻节点间的链路上传送帧。每一帧包含必要的控制信息(如同步信息、地址信息、差错控制)。控制信息使得接收端能检测所收到的帧中是否出错、如发现帧错误,则数据链路层就简单地丢弃该帧,如需要改正数据在传输时出现的差错,则需要采用可靠传输协议来纠正出现的差错。
  • 网络层
    网络层负责为分组交换网上不同主机提供通信服务。网络层将传输层产生的报文段或用户数据报封装成IP数据报进行传送。
    网络层另一个任务就是要选择合适的路由,使源主机传输层所传下来的分组能够通过网络中的路由器找到目的主机。
    【补充:互联网是由大量的异构网络通过路由器相互连接起来的。互联网使用的网络层协议是无连接的网际协议IP(IP Protocol)和许多路由选择协议,因此互联网的网络层也叫做网际层或IP层。】
  • 运输层(Transport layer)
    运输层的任务就是负责想两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。“通用的”是指多种应用可以使用同一个运输层服务。由于一台主机可以同时运行多个进程,因此运输层有复用分用的功能。复用就是多个应用进程可同时使用下面运输层的服务,分用和复用相反,是运输层把收到的信息分别交付上面应用层中的相应进程。
    运输层主要使用以下两种协议:
  1. 传输控制协议TCP -- 提供面向连接的、可靠的数据传输服务,其数据传输的单位是报文段。
  2. 用户数据报协议UDP -- 提供无连接的,尽最大努力的数据传输服务,其数据传输单位是用户数据报。
    【注意:该协议层的名称是transport不是transmission,故称为运输层比传输层会比较准确些】
  • 会话层
    是用户应用程序和网络之间的接口,主要任务是向两个实体的表示层提供建立和使用连接的方法。因此会话层负责在数据传输中设置和维护两个会话进程之间的通信,对数据交换进行管理。
  • 表示层
    对来自应用程的命令和数据进行解释,对各种语法赋予相应的含义,并按照一定的格式传送给会话层。主要功能是“处理用户信息的表示问题,如编码、数据格式转换和加密解密”。
  • 应用层
    应用层是体系结构中的最高层。任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。进程指的是主机正在运行的程序。不同的网络进程需要不同的应用层协议,如:ftp/http/telnet/smtp/ssh/pop3。应用层交互的数据单元成为报文(message)。

TCP/IP 五层模型
由于OSI七层模型里面,涉及真正具体内容的是上面三层,故对于TCP/IP 五层模型,其原理只是将OSI上三层统一为应用层,即五层协议结构如下:

  • 应用层
  • 运输层
  • 网络层
  • 数据链路层
  • 物理层
    主要分层功能参考上面OSI七层模型的简述。

2、总结描述TCP三次握手四次挥手

TCP 三次握手

假设主机A是TCP客户程序,主机B是TCP服务程序。
最初两端的TCP进程都处于CLOSED(关闭)状态,一开始B的TCP服务进程创建传输控制块TCB(Transmission Control Block,存储了每一个连接中的一些重要信息,如 TCP连接表,指向发送和接收缓存的指针,指向重传队列的指针,当前的发送和接受序号等信息),准备接受客户进程的连接请求。然后服务器进程处于LISTEN状态,等待客户的连接请求。
A的TCP客户进程也是首先创建TCB,然后发起请求。

  1. A请求建立TCP连接,向B发出连接请求报文段,同步位SYN=1,同时选择一个初始序号seq=x。TCP规定,SYN=1的报文段不能携带数据,但要消耗掉一个序号。这时,TCP客户进程进入SYN-SENT(同步已发送)的状态。
  2. 服务进程B收到请求报文段后,如同意建立连接请求,则向A发送确认。在确认报文段中应该把SYN和ACK位都 置1,确认序号是ack=x+1,同时也为自己选择一个初始序号seq=y。注意这个报文段也不能携带数据,但同样要消耗掉一个序号。这时TCP服务进程进入SYN-RCVD(同步收到)状态。
  3. TCP客户进程收到B的确认后,还要向B给出确认。确认报文段的ACK置为1,确认好ack=y+1,而自己的序号seq=x+1。TCP的标准规定ACK报文段可以携带数据,但如果不携带数据则不消耗序号,在这种情况下,下一个数据报文段的序号仍是seq=x+1。这时TCP连接已建立,A进入ESTABLISHED(已建立连接)状态。B收到A的确认后,也进入ESTABLISHED(已建立连接)状态。

以上的连接建立过程称为三次握手

TCP 四次挥手

数据传输结束后,通信的双方都可释放连接。A(客户进程)和B(服务进程)均处于ESTABLISHED(连接建立)状态,A应用进程先向其TCP发出连接释放报文段,并停止发送数据 ,主动关闭TCP连接。

  1. A把连接释放报文段首部的终止控制位FIN置1,报文序号为seq=u【前面已传输过的数据的最后一个字节的序号加1】,此时A进入FIN-WAIT-1(终止等待1)状态,等待B的确认。【注意:FIN报文段即使不携带数据也要消耗1个序号】
  2. B收到释放报文请求后发出确认,确认好ack=u+1,自身的报文序号为seq=v【前面已传输过的数据的最后一个字节的序号加1】。此时B进入CLOSE-WAIT(关闭等待)状态。此时TCP服务器进程通知高层应用进程,A到B的连接释放,TCP处于半关闭状态,在此期间B若要发送数据A仍要接收。
  3. A收到B的确认后,进入FIN-WAIT-2(终止等待2)状态,继续等待B发出的连接释放报文段。若B无数据发给A,则应用进程通知TCP释放连接。这时B发出的连接释放报文段必须使FIN=1。假设B发送部分数据后seq=w,此时确认号仍为ack=u+1,发出释放报文段后B进入LAST-ACK(最后确认)状态。
  4. A收到B的释放报文段后,必须发出确认。ACK=1,ack=w+1,seq=u+1,然后进入TIME-WAIT(时间等待)状态。注意,此时TCP连接尚未释放,必须经过时间等待计时器(TIME-WAIT timer)设置的时间2MSL后 A才进入CLOSED状态。
    MSL为最长报文寿命,假设为2分钟,则经过4分钟后A进入关闭确认状态。B在收到A的确认后立即进入CLOSED关闭状态。
    【设置2MSL的时间等待主要是考虑:A的最后一个确认报文能到达B,有时间能确保丢失的报文重传;其次是方式出现下个连接中出现“已失效的连接请求报文段”情况,给予足够时间让本连接的报文段从网络中消失。】

以上TCP的连接释放过程称为四次挥手

3、描述TCP和UDP区别

UDP

  • 面向无连接
  • 尽最大努力交付
  • 面向报文
  • 无拥塞控制,速度相对快
  • 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信
  • 首部开销小(8字节,比TCP 20字节小)
  • 可以是半双工,也可以是全双工

TCP

  • 面向连接
  • 提供可靠交付的服务
  • 面向字节流
  • 拥塞控制,速度相对慢
  • 每一条TCP连接只能是点对点
  • 首部开销大(20字节的固定首部)
  • 提供全双工通信

4、网卡绑定bond0的实现

1、添加网卡并修改名称

[root@centos7 ~]# nmcli connection modify 'Wired connection 1' con-name eth1
[root@centos7 ~]# nmcli connection show
NAME    UUID                                  TYPE      DEVICE
eth0    5aa37dda-e00b-30ed-a08e-1a498d0c203d  ethernet  eth0
eth1    aa2839af-1893-3694-b901-7eacf4650d41  ethernet  eth1
virbr0  b67fdcd7-232f-447e-bafc-729591cd7964  bridge    virbr0

2、添加bond0

[root@centos7 ~]# nmcli connection add type bond con-name bond0 ifname bond0 mode active-backup ipv4.method manual ipv4.addresses 10.0.0.100/24
Connection 'bond0' (24f31d18-c9a1-4a21-8060-5538bc4bf380) successfully added.
[root@centos7 ~]#

3、添加从属接口

[root@centos7 ~]# nmcli connection add type bond-slave ifname eth0 master bond0
Connection 'bond-slave-eth0' (e23a35b1-6996-4d3a-bb2b-516d89105adf) successfully added.
[root@centos7 ~]# nmcli connection add type bond-slave ifname eth1 master bond0
Connection 'bond-slave-eth1' (2fa8ed21-38cf-44d6-bf74-ed02e4ad39cf) successfully added.

4、启动接口
先启动从属配置文件

[root@centos7 network-scripts]# nmcli connection up bond-slave-eth0
[root@centos7 network-scripts]# nmcli connection up bond-slave-eth1

启动bond0文件

[root@centos7 network-scripts]# nmcli connection up bond0
Connection successfully activated (master waiting for slaves) (D-Bus active path: /org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/10)
[root@centos7 network-scripts]#

验证:

[root@bupt71 ~]# ifconfig eth0 |grep inet
        inet 10.0.0.161  netmask 255.255.255.0  broadcast 10.0.0.255
        inet6 fe80::d867:47f9:e620:56c5  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
[root@bupt71 ~]# ping 10.0.0.100 -c4
PING 10.0.0.100 (10.0.0.100) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.0.0.100: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.488 ms
64 bytes from 10.0.0.100: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.495 ms
64 bytes from 10.0.0.100: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.879 ms
64 bytes from 10.0.0.100: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.819 ms

--- 10.0.0.100 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3023ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.488/0.670/0.879/0.180 ms
[root@bupt71 ~]#
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