IP基础

IP网络基础

数据：数据是指以任何格式表示的信息。数据的格式需要信息的创建者和接受者提前达成共识。

数据通信：两台设备之间通过线缆等形式的传输介质进行的数据交换的过程

数据流方向

1. 单工
2. 半双工
3. 全双工

一个完整的数据通信系统应该由报文、发送方、接收方、介质和协议五个部分组成

局域网（LAN）：距离短、延迟小、数据速率高、传输可靠，常用设备：交换机和路由器。

广域网（WAN）常用设备：路由器

广域网和局域网的区别是，局域网（LAN）是将小区域内的各种通信设备互联在一起所形成的网络，覆盖范围一般局限在房间、大楼或园区内。广域网（WAN）连接地理范围较大，常常是一个国家或是一个州。

城域网的主要业务有Internet接入和VPN业务。

TCP/IP基础

TCP/IP协议栈

物理层介质：同轴电缆、双绞线、光纤、无线电波

物理层设备：中继器、集线器

数据链路层（LLC子层、MAC子层）功能

1. MAC（介质访问控制子层）：指定数据如何通过物理线路进行传输，并与物理层通信。
2. LLC（逻辑链路控制子层）：识别协议类型并对数据进行封装通过网络进行传输。

传输层功能

1. 分段上层数据
2. 建立端到端的连接
3. 将数据从一端主机传送到另一端主机
4. 保证数据按序、可靠、正确传输

TCP

1. 面向连接
2. 可靠
3. 适用于可靠性要求高的应用
4. 开销大

UDP

1. 无连接
2. 不可靠
3. 适用于更关注传输效率的应用
4. 可靠性应用负责

应用层功能

1. 为用户提供接口、处理特定的应用
2. 数据加密、解密、压缩、解压缩
3. 自定义数据表示标准

TCP/IP协议栈的封装过程

IP分片：IP把数据长度与MTU（最大传输单元）进行比较，前者大于后者则需要进行分片。

IP包

IP编址与路由

IP地址：网络地址+主机地址（IP地址采用点分十进制格式显示）

ABC类地址是单播地址，D类组播地址

特殊的IP地址

私有IP地址

1. 10.0.0.0~10.255.255.255（A类）
2. 172.16.0.0~172.31.255.255（B类）
3. 192.168.0.0~192.168.255.255（C类）

网络中主机数为2^{n，可用主机数为2}n-2

路由器的作用：运行在网络层，核心作用是实现网络互联。

分组转发

• 路由（寻径）：路由表建立、刷新、查找
• 子网间的速率适配
• 隔离网络，防止网络风暴，指定访问规则（防火墙）
• 异种网络互联

路由表：

• 路由器中时刻维持着一张路由表，所有报文的发送和转发都通过查找路由表从想用的端口发送。
• 路由表可以静态配置，也可以是动态路由协议产生
• 路由表包括：目的地址、网络掩码、输出接口、下一跳

路由聚合将多条路由聚合为一条聚合路由，路由聚合大大减少了路由器中路由的条目

为什么要做路由聚合：减少路由条目、防止路由抖动、加快路由收敛

传输层协议的介绍

TCP协议概述

• TCP为应用程序提供一种面向连接的、可靠的服务
• TCP的可靠性：
  • 面向连接的传输
  • 最大报文段长度
  • 传输确认机制
  • 首部和数据的检验和
  • 流量控制

TCP的首部包格式

TCP的三次握手定则

TCP的四次分手定则

TCP的滑动窗口机制

HTTP端口号：80 HTTPS的端口号：443

UDP协议概述

• UDP为应用程序提供面向无连接的服务。传输数据之前源端和目的端不需要建立连接。
• 不需要维护连接状态、收发状态等，因此服务器可同时向多个用户端传输相同的消息。
• UDP适用于对传输效率要求高的运用

UDP包格式

IP路由和路由表

1. 静态路：由网络管理员手动指定的路由。当网络拓扑发生变化时，管理员需要手动更新静态路由。
2. 动态路：路由器使用路由协议从其他路由器哪里获悉的路由。当网络拓扑发生变化时，路由器会更新路有信息。

路由协议

• 路由协议是路由器之间交互信息的一种语言，路由器之间通过路由协议共享网络状态和网络可达性的一些信息。
• 相互通信的双方必须使用同一种语言常能交互路由信息
• 路由定义了一套路由器之间通信时使用的规则

路由分类：作用范围（IGP（内部网关协议）、EGP（外部网关协议））、协议算法（距离矢量路由选择协议（RIP和BGP——路径矢量协议）、链路状态路由选择协议/最短路劲优先路由选择协议，包括OSPF和IS-IS）、业务应用（单播路由协议RIP、OSPF、BG[P、IS-IS、组播路由协议DVMRP、PIM-SM、PIM-DM）

路由优先级

ECMP-等价路由

路由匹配遵循最长匹配原则（最精确的路由，最长的匹配项）

路由环路：报文在两个或几个路由器之间循环路由，知道TTL减为0而丢其。

静态路由

配置主备静态路由：（主）ip route-static 10.1.1.1 255.255.255.255 1.1.1.1（下一跳）

（备）ip route-static 10.1.1.1 255.255.255.255 2.2.2.1 preference 100(优先级小的为备)备用路由不加入路由表

当主路由断开后，备用路由自动变为主用，加入路由表中

如果没有区分主备路由，则按等价路由传输，实现负载分担

缺省路由：0.0.0.0/0.0.0.0

IP路由协议概述

IGP（内部网关协议）

• RIP
• OSPF
• IS-IS

BGP（外部网关协议）

• BGP

距离矢量算法路由协议

• RIP
• BGP

链路状态算法路由协议

• OSPF
• IS-IS

工作原理

• 邻居和邻接关系建立
• 链路状态信息泛洪
• 最短路径优先（SPF）算法计算路由

洪亮路由协议的一些性能指标

• 正确性
• 快收敛
• 低开销
• 安全性
• 普适性

路由协议之间的相互操作

• 每种路由协议只能发布和学习自己协议已知的路由
  • 自己已知的路由是指在某个接口上运行了该种路由协议，或者在路由表中的本路由协议发现的路由
• 如果需要知道其它的路由，需要进行引入（import-route）操作
  • 最精彩使用的屙屎引入静态路由和直接路由。有时也需要引入其它路由协议的路由
  • 引入路由的含义是指：在本路由器的路由表中查询，如果发现要引入的路由（如static），则作为自己已知的路由发布出去。

以太网概述

• 数据传输速率为100Mbps的快速以太网是一种高速局域网技术，能够为桌面用户以及服务器或者服务器集群等提供更高的网络带宽。
• 千兆以太网是对IEEE802.3以太网标准的扩展，在基于以太网协议的基础之上，将快速以太网的传输速率100Mbps提高了10倍，达到了1Gbps。
• 以太网介质：同轴电缆、双绞线、光纤

VLAN基本原理与配置

VLAN标签的长度是4字节

Access端口VLAN属性

PVID：设置默认端口，Untagged帧添加了PVID设置后再进行转发

access端口：用于连接主机

Untagged VLAN ID：允许通过的VLAN号

配置Access端口属性

配置Trunk端口属性

trunk端口转发移除标签后再进行

多个VLAN可以UN他哥哥的的方式从一个Hybrid接口发送出去