深入理解TCP/IP网络模型及Linux网络管理

1. TCP/IP网络模型简介

TCP/IP（传输控制协议/互联网协议）是互联网的基础通信协议集。它分为四层，从上到下依次为：

• 应用层：处理高层协议，如HTTP、FTP等。
• 传输层：负责端到端的通信，主要协议有TCP和UDP。
• 网络层：负责路由选择和数据包转发，主要协议是IP。
• 链路层：处理物理连接和数据帧的传输。

示例：

应用层 -> HTTP, FTP, SMTP
传输层 -> TCP, UDP
网络层 -> IP, ICMP
链路层 -> Ethernet, Wi-Fi

2. IPv4地址结构及划分

IPv4地址结构：

IPv4地址是一个32位的二进制数，通常表示为四个十进制数字，每个数字之间用点号分隔（例如：192.168.1.1）。

如何划分网络位和主机位：

• 子网掩码：用于区分网络部分和主机部分。例如，掩码为24位（255.255.255.0），意味着前24位是网络位，后8位是主机位。

在掩码为24 (255.255.255.0) 的子网中，最多能有多少台主机？为什么？

• 主机位为8位，所以最大主机数为 28−2=25428−2=254 台。减去2是因为全0和全1的地址不能分配给主机（分别是网络地址和广播地址）。

示例：

网络地址: 192.168.1.0/24
第一个可用主机地址: 192.168.1.1
最后一个可用主机地址: 192.168.1.254
广播地址: 192.168.1.255

3. 理解IPv4路由

IPv4路由：

路由器根据目标IP地址和路由表决定数据包的下一跳。路由表包含目标网络、子网掩码、下一跳地址等信息。当一个数据包到达路由器时，路由器会查找路由表来确定如何转发该数据包。

示例：

# 查看当前系统的路由表
ip route show

# 添加一条静态路由
sudo ip route add 192.168.2.0/24 via 192.168.1.1

4. IPv6地址结构及子网划分

IPv6地址结构：

IPv6地址是一个128位的二进制数，通常表示为8组四位十六进制数，每组之间用冒号分隔（例如：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334）。

子网划分：

IPv6使用/64作为默认子网大小，这意味着前64位是网络部分，后64位是主机部分。这允许每个子网中有大量的主机（264264个）。

示例：

网络地址: 2001:0db8:85a3::/64
第一个可用主机地址: 2001:0db8:85a3::1
最后一个可用主机地址: 2001:0db8:85a3::ffff:ffff:ffff:ffff

5. 多播和广播的区别

• 多播：将数据发送给一组特定的接收者，这些接收者必须加入特定的多播组才能接收到数据。
• 广播：将数据发送给同一网络上的所有设备。IPv4支持广播，而IPv6则不支持广播，但可以通过多播实现类似功能。

示例：

IPv4 广播地址: 192.168.1.255 (对于 /24 子网)
IPv6 多播地址: ff02::1 (本地链路上的所有节点)

6. Linux中解析主机名和IP地址对应关系

命令示例：

# 使用 /etc/hosts 文件进行本地解析
cat /etc/hosts

# 使用DNS服务器解析
nslookup example.com

# 使用 getent 命令查询本地主机名解析服务
getent hosts example.com

示例文件内容：

/etc/hosts:
127.0.0.1   localhost
192.168.1.10 myserver.example.com myserver

7. ss 命令与 netstat 命令的区别

• ss：更现代且性能更高，能够快速显示套接字状态。
• netstat：较旧的工具，虽然功能强大，但在大型系统上可能较慢。

示例：

# 使用 ss 查看所有监听端口
ss -tuln

# 使用 netstat 查看所有监听端口
netstat -tuln

输出示例：

State      Recv-Q Send-Q Local Address:Port               Peer Address:Port              
LISTEN     0      128    *:ssh                           *:*                  

8. nmcli dev dis 和 nmcli con down 的区别

• nmcli dev dis：禁用指定网络接口（设备），使其无法使用。
• nmcli con down：断开指定连接配置，但设备仍然存在。

示例：

# 禁用 eth0 设备
nmcli dev dis eth0

# 断开 eth0 连接配置
nmcli con down "eth0"

9. NetworkManager 配置文件存储目录

NetworkManager 根据配置集用途，使用以下目录存储配置文件：

• /etc/NetworkManager/system-connections/：用于存储永久性连接配置。
• /var/lib/NetworkManager/：用于存储运行时状态和临时配置。

示例：

# 查看所有网络连接配置
ls /etc/NetworkManager/system-connections/

10. 修改静态主机名及存储位置

命令示例：

# 修改静态主机名
sudo hostnamectl set-hostname new-hostname

# 静态主机名存储在 /etc/hostname 文件中
cat /etc/hostname

示例文件内容：

/etc/hostname:
new-hostname

11. /etc/resolv.conf 文件中的条目解释

/etc/resolv.conf 文件包含DNS服务器的信息，格式如下：

nameserver 8.8.8.8  # Google 公共 DNS 服务器
search example.com  # 搜索域
options timeout:2   # 超时时间设置

示例文件内容：

/etc/resolv.conf:
nameserver 8.8.8.8
nameserver 8.8.4.4
search example.com
options timeout:2

12. 测试DNS名称解析的命令区别

• host：简单的DNS查询工具，返回A记录或PTR记录。
• dig：功能强大的DNS查询工具，提供详细的查询结果。
• getent hosts：查询本地主机名解析服务（包括 /etc/hosts 和 DNS）。