计算机网络学习-HCIP-03

IP路由概述

RIB与FIB

具有路由功能的网络设备都维护两种重要的数据表：一是路由表RIB（Routing Information Base,路由信息库）；二是转发表FIB。

如下网络topo图

AR1配置：

<Huawei>sys

[Huawei]int g0/0/1

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]ip add 1.1.1.1 24

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]q

[Huawei]ospf 1 //启动ospf服务1

[Huawei-ospf-1]area 0 //在这份ospf里创建区域0

[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.0 0.0.0.255 //在区域0里宣告直接连接的网络是1.1.1.0

保存退出

AR2配置：

<Huawei>sys

[Huawei]int g0/0/1

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]ip add 1.1.1.2 24

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] int g0/0/2

[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]ip add 192.168.2.254 24

[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]q

[Huawei]ospf 1 //启动ospf服务1

[Huawei-ospf-1]area 0 //在这份ospf里创建区域0

[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.0 0.0.0.255 //在区域0里宣告直接连接的网络是1.1.1.0这个网段

[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.2.0 0.0.0.255 //在区域0里宣告直接连接的网络是192.168.2.0这个网段

保存退出

此时我们在AR1上查看路由表，可以看到AR1的路由表里已经自动生成了ospf类型的到192.168.2.0这个网段的路由，Pre（优先级）是10，Cost（开销）是2，Nexttop（下一跳）IP 1.1.1.2，出接口1接口。

Alternate口和Backup口的选举

1. 从配置BPDU报文发送角度来看：

（1） Alternate端口就是由于学习到其它网桥发送的更优配置BPDU报文而阻塞的端口。

（2） Backup端口就是由于学习到自己发送的更优配置BPDU报文而阻塞的端口。

2. 从用户流量角度来看：

（1） Alternate端口提供了从指定桥到根的另一条可切换路径，作为根端口(RP)的备份端口。当根端口故障时可以直接从discarding状态切换到forwarding状态。

（2） Backup端口作为指定端口(DP)的备份，提供了另一条从根桥到相应网段的备份通路，作为指定端口的备份端口。当指定端口故障时可以直接从discarding状态切换到forwarding状态。

二、选举方法

多个bridge到达同一个局域网，根路径开销最小的是designated bridge, 如果一个bridge是designated bridge，则任何非根或指定端口的同一局域网端口是Backup口，否则是Alternate口。

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原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_42106049/article/details/122848772

OSI参考模型：

应用层：是面向用户的APP。承载用户的数据，微信聊天的文字图片，抖音观看的视频等都属于应用层数据。

表示层：计算机用自己的编码方式，对用户的数据进行编码，如用jpeg编码方式来表示各种图片数据，用MP3编码方式来表示各种声音数据。当然，某公司未来安全起见，也可以独创一套只有自己才能识别的编码方式表示数据。

会话层：两个程序之间的接口。如美团APP可以调用微信支付，就是通过二者之间的会话层接口。

传输层：用于建立TCP或UDP连接，并给数据报文打上端口号。

TCP传输可靠性高但是速度慢延迟高。UDP刚好相反，根据不同的应用场景按需选择。

给报文打上端口号的作用是，接收方可以识别报文属于什么应用程序，如80是网页的数据，4000是QQ的数据。

网络层：

常见的传输介质：

介质：同轴电缆：

粗同轴电缆（10BASES，10M传输速度）最长有效传输距离500m

细同轴电缆（10BASE2，10M传输速度）最长有效传输距离185m

介质：双绞线

（1）

双绞线分两种形态一种屏蔽双绞线（STP），一种是非屏蔽双绞线（UTP）

两者区别在于屏蔽双绞线外皮和内芯间有一个薄薄的金属皮

双绞线水晶头的两种线序

568-A标准：绿白绿橙白蓝蓝白白棕棕

568-B标准：橙白橙绿白蓝蓝白绿棕白棕（水晶头有金属针的这面面向自己）

根据网线两端的接口是否相同，又分为交叉线和直连线

交叉线：网线两端一边为568A，一端为568B的线为交叉线，交叉线：网线两端一边为568A，一端为568B的线为交叉线；

交叉线：网线两端一边为568A，一端为568B的线为交叉线

总结为同交异直（相同设备之间连接用交，不同设备之间连接用直）

介质-光纤

介质-串口电缆

冲突域：电信号发生冲突的网段

解决冲突域使用载波侦听多路访问机制（CSMA/CD），1、先侦听，后说；2、边说边听；3、冲突停说；4、延迟再说

双工模式：

网络通信协议：

分层模型：

分层模型-TCP/IP

数据封装

应用层的数据（PDU）：数据单元、

在 OSI 的七层协议中，第二层（数据链路层）的数据叫「Frame」，第三层（网络层）上的数据叫「Packet」，第四层（传输层）的数据叫「Segment」，Bit（封装的帧包）

TCP 报文 (Segment)，包括首部和数据部分。

TCP 的首部包括以下内容：

源端口 source port

目的端口 destination port

序号 sequence number

确认号 acknowledgment number

数据偏移 offset

保留 reserved

标志位 tcp flags

窗口大小 window size

检验和 checksum

紧急指针 urgent pointer

选项 tcp options

理解 TCP（二）：报文结构 - 搬砖码农 - SegmentFault 思否

终端之间的通信

封装的数据帧有头部Header和尾部Traile，数据帧的封装信息就决定了数据怎么去传输，传给谁，怎么去处理，怎么去接收

在以太网协议下通常有两种封装格式

第一种：Ethernet_II：一般用的是数据报文方式传输

Type类型是用来判断数据帧交给哪个上层协议处理

D.MAC：目标MAC地址（接收信息设备的MAC），S.MAC：源MAC地址（发送信息设备的MAC），FCS：奇偶校验序列，检测数据包是不是完整的

第二种：IEEE802.3，一般是用的网络协议进行传输

LLC：逻辑链路控制；SNAP：

数据帧传输：MAC地址，也叫物理地址（网卡地址），是用来唯一标识一台网络设备的信息，并且可以用来实现局域网之间网络设备之间的通信

以太网的MAC地址：

由供应商分配的24位序列号即EUI

单播

单播就是一对一的通信

一台主机发送信息，只有一台主机能接收到信息

MAC地址一共由6个字节组成，第一个字节的第8位固定为0就代表这是一个单播

广播

一台主机发送信息，其他主机都能接收到信息

组播：

一台主机发送信息，由一组主机（2台，3台，4台等）接收到信息

数据帧的发送和接收

网络设备如何确定以太网数据帧的上层协议？

根据数据帧的类型（Type）如果类型是0X0800则上层是ip协议，类型是0X0806则上层是ARP协议

终端设备接收到数据帧时，会如何处理？

首先判断数据帧里的目的MAC地址是不是自己的，是的话，进行尾部FCS校验，校验通过，数据接收，如果尾部校验不通过的话，遗弃数据。

IP编址：

特殊地址：127.0.0.0网段的地址叫环回测试地址

0.0.0.0这个ip地址可以连通所有网段的网络

255.255.255.255地址是本地广播地址

变长子网掩码（VLSM）：

依据需要组建的主机数，按需分配IP地址

如组建的网络topo有126台主机需要分配ip地址，子网掩码看2的几次方的值接近126这个数，2的7次方是128，是最近的

这里有一个C类IP地址192.168.1.7，A/B类都一样

这些设备的子网掩码就为255.255.255.128

A类地址10.10.2.0

子网掩码就为255.128.0.0，B类255.255.128.0

无类域间路由（CIDR）：

此时10.24.0.0，10.24.1.0，10.24.2.0，10.24.3.0这三个网段的要互相访问，通常做法是在路由器上分布配置路由，需要配置4条路由，我们发现这四个IP地址只有后两位是不一样的

我们只用在路由器上配置一条路由10.24.0.0/22就行了，22=24-2

无类域间路由就大大减小了网络中路由表的大小

网关：

通俗来讲就是网络的出口

数据包的生存时间（TTL）：

此时主机A发送一个数据包给主机B，数据包在主机A到R1这一段的生存时间是255，经过路由器R1查找路由表转发到R1和R2之间时候，生存时间减1，变为254，每经过一个路由器生存时间减1，当TTL=0时，这个数据包就被丢弃

协议号（Protocol）:

ICMP的协议号是1

TCP协议号是6

UDP协议号是17

子网掩码的作用是什么？

用于区分网络号和主机号

IP报文头部中TTL字段的作用是什么？

TTL（生存时间），主要是用来防止网络中出现环路，每经过一个路由器，TTL值会减1，一般Linux系统ping--TTL从64开始减，Windows系统从128开始减，Unix从255开始减

减为0，数据包丢弃

网关的作用是什么？

主要是用来处理本网段的主机发送给其他网段的主机的数据包的转发，实现不同网段的通信

ICMP协议（因特网控制消息协议）：在网络层，是tcp/ip协议簇里比较核心的协议

ICMP重定向：

ICMP差错检测：

ICMP应用-Ping测试：

ping测试调用了ICMP这个协议，time（往返时间，值越小，网络越好，值越大，网络延迟越高）

ICMP应用-Tracert（工具）：

组管理协议（IGMP）用于管理成员端到组播路由器之间的协议，PIM/DVMRP等才是用于组播转发网络,注意和ICMP的区别，IGMPv3没有抑制机制，IGMPv1没有离组机制（一个组的所有组播成员全部离开后，路由器需要130s（120s老化时间+10s最大响应时间）才会删除对应的组播转发表项）

ARP协议：

查看ARP缓存表：

终端输入命令arp -a

ARP请求，如下10.0.0.1主机A要去访问主机C，此时不知道主机C的MAC地址，目的MAC地址就全写0，操作类型选Request（请求），请求获得主机C的MAC地址

Replay（回复）

下图的ARP请求就是10.0.0.1主机A广播向所有主机询问（请求）10.0.0.3这个主机的MAC地址是什么，10.0.0.3主机C收到主机A的广播呢，发现ip地址就是询问自己的，但是询问我的这台主机A不知道我的MAC地址，主机C（我）就给它（主机A）回复（Replay）一个信息，单播方式，直接发送信息给主机A，C主机将主机A的ip地址，MAC地址记录在自己的ARP缓存表里’

ARP响应，主机C给主机A回信（Replay），告诉主机A，我（主机C）的MAC地址

ARP代理：

主机A：10.1.0.1/8要去访问主机B：10.2.0.1/8，同属于10.0.0.0这个网段，正常情况下不能直接通信，我们在R路由器上开启ARP代理功能后，主机A就能和主机B直接通信了

主机A并没有拿到主机B的MAC地址，一般情况下不开启中间设备的ARP

网络设备在什么情况下会发送ARP Request？

源设备在发送数据包之前，会检查自己的ARP缓存表，发现没有目标主机的MAC地址，就会发送一个ARP 请求广播

网络设备在什么时候会产生免费ARP？

当自己手动去更改了自己主机的ip地址，为了去检测这个ip地址有没有和其他主机的ip地址发生冲突，可以通过免费ARP来进行检测，收到回应说明冲突了，没收到回应说明没有冲突

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本文作者：CaiDingChao
本文链接：https://www.cnblogs.com/CaiDingChao/p/18696000.html
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