第19章Linux網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

1、第第1919章章 LinuxLinux網(wǎng)絡(luò)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) TCP/IP協(xié)議概述協(xié)議概述 客戶機(jī)客戶機(jī)/服務(wù)器模型服務(wù)器模型 傳輸控制協(xié)議傳輸控制協(xié)議 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 小結(jié)小結(jié)19.1 19.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。所謂計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，就是把分布在不同地理區(qū)域的計(jì)物。所謂計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，就是把分布在不同地理區(qū)域的計(jì)算機(jī)與專門的外部設(shè)備用通信線路互聯(lián)成一個(gè)規(guī)模大、算機(jī)與專門的外部設(shè)備用通信線路互聯(lián)成一個(gè)規(guī)模大、功能強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而使眾多的計(jì)算機(jī)可以方便地互功能

2、強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而使眾多的計(jì)算機(jī)可以方便地互相傳遞信息，共享硬件、軟件、數(shù)據(jù)信息等資源。相傳遞信息，共享硬件、軟件、數(shù)據(jù)信息等資源。19.1.1 19.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類型的劃分標(biāo)準(zhǔn)有多種，從地理范圍劃計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類型的劃分標(biāo)準(zhǔn)有多種，從地理范圍劃分，是一種公認(rèn)的通用網(wǎng)絡(luò)劃分標(biāo)準(zhǔn)。按計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)分，是一種公認(rèn)的通用網(wǎng)絡(luò)劃分標(biāo)準(zhǔn)。按計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的區(qū)域大小，可以劃分為：的區(qū)域大小，可以劃分為：l 局域網(wǎng)（局域網(wǎng)（LAN）l 城域網(wǎng)（城域網(wǎng)（MAN）l 廣域網(wǎng)（廣域網(wǎng)（WAN）19.1.2 19.1.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指用傳輸媒體互聯(lián)各種設(shè)備的物理布局

3、。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指用傳輸媒體互聯(lián)各種設(shè)備的物理布局。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)反映了網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)實(shí)體的結(jié)構(gòu)關(guān)系，是建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)反映了網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)實(shí)體的結(jié)構(gòu)關(guān)系，是建設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的第一步，是實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)，它對(duì)網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的第一步，是實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)，它對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能、系統(tǒng)的可靠性都有重大影響。目前主要的網(wǎng)絡(luò)拓絡(luò)的性能、系統(tǒng)的可靠性都有重大影響。目前主要的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：撲結(jié)構(gòu)有：l 總線型拓?fù)淇偩€型拓?fù)鋖 星型拓?fù)湫切屯負(fù)鋖 環(huán)環(huán)型拓?fù)湫屯負(fù)?9.1.2 19.1.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備通過(guò)相應(yīng)的硬件接口直接連接到將網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備通過(guò)相應(yīng)

4、的硬件接口直接連接到公共總線上，結(jié)點(diǎn)之間按廣播方式通信，一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)出公共總線上，結(jié)點(diǎn)之間按廣播方式通信，一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)出的信息，總線上的其它結(jié)點(diǎn)均可收聽(tīng)到。的信息，總線上的其它結(jié)點(diǎn)均可收聽(tīng)到。19.1.2 19.1.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)每個(gè)結(jié)點(diǎn)都由一條單獨(dú)的通信線路與中央節(jié)點(diǎn)連接，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都由一條單獨(dú)的通信線路與中央節(jié)點(diǎn)連接，任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行通信都必須經(jīng)過(guò)中央節(jié)點(diǎn)控制。任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行通信都必須經(jīng)過(guò)中央節(jié)點(diǎn)控制。19.1.2 19.1.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)通過(guò)通信線路組成閉合回路，環(huán)中數(shù)據(jù)只能單向各節(jié)點(diǎn)通過(guò)通信線路組成閉合回

5、路，環(huán)中數(shù)據(jù)只能單向傳輸，信息按固定方向流動(dòng)（順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较颍鬏?，信息按固定方向流?dòng)（順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较颍?9.1.3 19.1.3 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議為減少協(xié)議設(shè)計(jì)過(guò)程的復(fù)雜為減少協(xié)議設(shè)計(jì)過(guò)程的復(fù)雜性，多數(shù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)都按分層性，多數(shù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)都按分層次的方式來(lái)組織。次的方式來(lái)組織。每一層完成每一層完成其特定的功能，同時(shí)，每一其特定的功能，同時(shí)，每一層又建立在它的下層之上。層又建立在它的下層之上。不同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，其分層的不同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，其分層的數(shù)量、層次的功能和內(nèi)容都數(shù)量、層次的功能和內(nèi)容都不盡相同。但是，對(duì)于每層不盡相同。但是，對(duì)于每層來(lái)說(shuō)，都是通過(guò)層間的接口來(lái)說(shuō)，都是通過(guò)層

6、間的接口向上一層提供特定的服務(wù)，向上一層提供特定的服務(wù)，而這種服務(wù)是以何種方式實(shí)而這種服務(wù)是以何種方式實(shí)現(xiàn)的對(duì)上層屏蔽?，F(xiàn)的對(duì)上層屏蔽。19.1.4 OSI19.1.4 OSI參考模型參考模型OSI參考模型采參考模型采用了分層的結(jié)構(gòu)化用了分層的結(jié)構(gòu)化技術(shù)，共分七層，技術(shù)，共分七層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。示層和應(yīng)用層。19.1.4 OSI19.1.4 OSI參考模型參考模型19.2 TCP/IP19.2 TCP/IP協(xié)議概述協(xié)議概述l TCP/IP分層模型分層模型l TCP/IP協(xié)議族協(xié)議族l 網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)地

7、址l 端口端口19.2.1 TCP/IP19.2.1 TCP/IP分層模型分層模型與與OSI參考模型類似，參考模型類似，TCP/IP也是一種分層模型。它是也是一種分層模型。它是基于硬件層次上的四個(gè)概念性層次構(gòu)成，即網(wǎng)絡(luò)接口層、基于硬件層次上的四個(gè)概念性層次構(gòu)成，即網(wǎng)絡(luò)接口層、IP層、傳輸層和應(yīng)用層。層、傳輸層和應(yīng)用層。19.2.2 TCP/IP19.2.2 TCP/IP協(xié)議族協(xié)議族TCP/IP協(xié)議實(shí)際上并不僅僅包含協(xié)議實(shí)際上并不僅僅包含TCP和和IP協(xié)議，它是協(xié)議，它是包括包括TCP和和IP協(xié)議在內(nèi)的若干協(xié)議的總稱，這些協(xié)議分協(xié)議在內(nèi)的若干協(xié)議的總稱，這些協(xié)議分布在不同的協(xié)議層次中。布在不同的

8、協(xié)議層次中。19.2.3 19.2.3 網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)地址無(wú)論采用何種通信協(xié)議，都需要給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分配網(wǎng)絡(luò)無(wú)論采用何種通信協(xié)議，都需要給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分配網(wǎng)絡(luò)地址。網(wǎng)絡(luò)地址在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)是惟一的。在地址。網(wǎng)絡(luò)地址在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)是惟一的。在TCP/IP協(xié)協(xié)議中，這個(gè)地址也稱為議中，這個(gè)地址也稱為IP地址。參與網(wǎng)絡(luò)通信的每臺(tái)主地址。參與網(wǎng)絡(luò)通信的每臺(tái)主機(jī)都至少應(yīng)該分配一個(gè)機(jī)都至少應(yīng)該分配一個(gè)IP地址。地址。IP協(xié)議使用這個(gè)地址在協(xié)議使用這個(gè)地址在主機(jī)間傳遞信息。主機(jī)間傳遞信息。IP地址的長(zhǎng)度是地址的長(zhǎng)度是32位（位（4個(gè)字節(jié)）。為個(gè)字節(jié)）。為便于記憶，將便于記憶，將32位地址從邏輯上劃分為位地址從邏輯上劃分

9、為4段，每段段，每段8位。位。19.2.3 19.2.3 網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)地址最初設(shè)計(jì)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，為了便于尋址以及層次化構(gòu)造最初設(shè)計(jì)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，為了便于尋址以及層次化構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)IP地址包括兩個(gè)標(biāo)識(shí)碼，即網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)和主機(jī)地址包括兩個(gè)標(biāo)識(shí)碼，即網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)和主機(jī)標(biāo)識(shí)。標(biāo)識(shí)。IP地址根據(jù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)的不同劃分為五種類型，地址根據(jù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)的不同劃分為五種類型，A類類地址、地址、B類地址、類地址、C類地址、類地址、D類地址和類地址和E類地址。類地址。19.2.4 19.2.4 端口端口端口號(hào)是端口號(hào)是16個(gè)二進(jìn)制位的整形數(shù)，其取值范圍為個(gè)二進(jìn)制位的整形數(shù)，其取值范圍為165535。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)提供的公用網(wǎng)

10、絡(luò)服務(wù)，。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)提供的公用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，11023間間的端口號(hào)由系統(tǒng)保留，這部分端口號(hào)稱為知名端口號(hào)。的端口號(hào)由系統(tǒng)保留，這部分端口號(hào)稱為知名端口號(hào)。在在TCP/IP協(xié)議中，與協(xié)議中，與TCP協(xié)議和協(xié)議和UDP協(xié)議相對(duì)應(yīng)，端協(xié)議相對(duì)應(yīng)，端口主要有兩種：口主要有兩種：TCP端口和端口和UDP端口。由于端口。由于TCP和和UDP 兩個(gè)協(xié)議是獨(dú)立的，因此各自的端口號(hào)也相互獨(dú)立。兩個(gè)協(xié)議是獨(dú)立的，因此各自的端口號(hào)也相互獨(dú)立。19.3 19.3 客戶機(jī)客戶機(jī)/ /服務(wù)器模型服務(wù)器模型客戶機(jī)客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)是一種基于信息的組合式結(jié)構(gòu)，意服務(wù)器結(jié)構(gòu)是一種基于信息的組合式結(jié)構(gòu)，意在共享大型機(jī)的資源?？蛻魴C(jī)被

11、定義為一種服務(wù)請(qǐng)求器，在共享大型機(jī)的資源?？蛻魴C(jī)被定義為一種服務(wù)請(qǐng)求器，服務(wù)器被定義為一種服務(wù)供應(yīng)商。單個(gè)機(jī)器既可以作為客服務(wù)器被定義為一種服務(wù)供應(yīng)商。單個(gè)機(jī)器既可以作為客戶機(jī)也可以作為服務(wù)器，這主要取決于軟件配置和執(zhí)行功戶機(jī)也可以作為服務(wù)器，這主要取決于軟件配置和執(zhí)行功能類型。能類型。19.3 19.3 客戶機(jī)客戶機(jī)/ /服務(wù)器模型服務(wù)器模型重復(fù)服務(wù)器的工作流程：重復(fù)服務(wù)器的工作流程：1）等待一個(gè)客戶請(qǐng)求的到來(lái)）等待一個(gè)客戶請(qǐng)求的到來(lái)2）處理客戶請(qǐng)求）處理客戶請(qǐng)求3）發(fā)送響應(yīng)給發(fā)送請(qǐng)求的客戶）發(fā)送響應(yīng)給發(fā)送請(qǐng)求的客戶4）返回步驟）返回步驟1）19.3 19.3 客戶機(jī)客戶機(jī)/ /服務(wù)器模型服

12、務(wù)器模型并發(fā)服務(wù)器的工作流程：并發(fā)服務(wù)器的工作流程：1）創(chuàng)建主服務(wù)器，并等待一個(gè)客戶請(qǐng)求的到來(lái)）創(chuàng)建主服務(wù)器，并等待一個(gè)客戶請(qǐng)求的到來(lái)2）啟動(dòng)一個(gè)新的服務(wù)器來(lái)處理這個(gè)客戶的請(qǐng)求）啟動(dòng)一個(gè)新的服務(wù)器來(lái)處理這個(gè)客戶的請(qǐng)求3）返回步驟）返回步驟1）19.4 19.4 傳輸控制協(xié)議傳輸控制協(xié)議傳輸控制協(xié)議（傳輸控制協(xié)議（TCP）的主要作用是在不可靠的網(wǎng)絡(luò)服）的主要作用是在不可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)上為應(yīng)用層提供面向連接的、端到端的可靠字節(jié)流服務(wù)。務(wù)上為應(yīng)用層提供面向連接的、端到端的可靠字節(jié)流服務(wù)。TCP是一種面向連接的運(yùn)輸協(xié)議，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)首先必是一種面向連接的運(yùn)輸協(xié)議，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)首先必須建立一條運(yùn)輸

13、連接，數(shù)據(jù)傳輸完成之后釋放連接。須建立一條運(yùn)輸連接，數(shù)據(jù)傳輸完成之后釋放連接。TCP協(xié)議具有以下特點(diǎn)：協(xié)議具有以下特點(diǎn)：l TCP數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)是全雙工的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)是全雙工的l TCP連接是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的l TCP連接是面向字節(jié)流的連接是面向字節(jié)流的l TCP實(shí)體支持?jǐn)?shù)據(jù)緩沖和立即發(fā)送實(shí)體支持?jǐn)?shù)據(jù)緩沖和立即發(fā)送l TCP提供緊急數(shù)據(jù)功能提供緊急數(shù)據(jù)功能19.4.1 19.4.1 連接建立連接建立TCP是基于連接的協(xié)議，在正式收發(fā)數(shù)據(jù)前，必須和是基于連接的協(xié)議，在正式收發(fā)數(shù)據(jù)前，必須和對(duì)方建立可靠的連接。一個(gè)對(duì)方建立可靠的連接。一個(gè)TCP連接必須要經(jīng)過(guò)三次握連接必須要經(jīng)過(guò)三次握手才能建立

14、起來(lái)。手才能建立起來(lái)。19.4.2 19.4.2 連接關(guān)閉連接關(guān)閉數(shù)據(jù)傳輸完成后，任何一方都可以關(guān)閉一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸完成后，任何一方都可以關(guān)閉一個(gè)TCP連連接。關(guān)閉連接的過(guò)程可以形象地稱之為四次握手。這是接。關(guān)閉連接的過(guò)程可以形象地稱之為四次握手。這是由于由于TCL連接是全雙工，即數(shù)據(jù)在兩個(gè)方向上能同時(shí)傳連接是全雙工，即數(shù)據(jù)在兩個(gè)方向上能同時(shí)傳遞，因此每個(gè)方向必須單獨(dú)地進(jìn)行關(guān)閉。遞，因此每個(gè)方向必須單獨(dú)地進(jìn)行關(guān)閉。19.4.3 TCP19.4.3 TCP數(shù)據(jù)報(bào)格式數(shù)據(jù)報(bào)格式每層協(xié)議在向下層傳送時(shí)，都要加上自定義的包頭。每層協(xié)議在向下層傳送時(shí)，都要加上自定義的包頭。TCP接收到來(lái)自應(yīng)用層的數(shù)據(jù)包，在前面填充接收到來(lái)自應(yīng)用層的數(shù)據(jù)包，在前面填充TCP頭部后，頭部后，將報(bào)文送至網(wǎng)絡(luò)層。將報(bào)文送至網(wǎng)絡(luò)層。19.5 19.5 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP協(xié)議是一種面向無(wú)連接的協(xié)議。協(xié)議是一種面向無(wú)連接的協(xié)議。面向無(wú)連接面向無(wú)連接就是就是在正式通信前不必與對(duì)方先建立連接，不管對(duì)方狀態(tài)就在正式通信前不必與對(duì)方先建立連接，不管對(duì)方狀態(tài)就直接發(fā)送。直接發(fā)送。19.6