网络到底是什么百度百科网络是信息传输、接收、共享的一个虚拟平台通过将各个点、面、体的信息联系到一起从而实现资源的共享。汉语字典在电的系统中由若干个元件组成的用来使电信号按一定要求传输的电路或电路的部分被称为网络。信息交互电话网络 --- 信件通讯1、需要一个通道 --- 用于传输2、需要节点 --- 用于数据的中转3、需要存在载体 --- 数据本身网络就是通过一些特殊的通道把分部在不同地理位置的物品连接起来从而实现信息的传输和共享计算机网络计算机技术 通信技术计算机1946年分时操作系统二进制语言 --- 机器语言功能应用层 --- 人机交互接口将自然语言转换为编码表示层 --- 将编码转换为二进制介质访问控制层 --- 控制硬件比如将二进制转换为电流然后控制物理层输出电信号物理层 --- 电流的输入输出、CPU计算等等OSI七层参考模型对等网网络扩大方案增加距离信号失真 --- 指的是信息传递到本地后可以识别但是不清晰可能存在识别错误的情况。信号衰减 --- 指的是信号在传输过程中存在能量损耗导致最后节点无法读取信号。解决方式1.网线 --- 减小失真现象不能完全避免2.中继器解决信号衰减(最多延长五倍传输距离)。增加节点网络拓扑结构 --- 将各个节点连接以后的样式总线型 --- 由一条多芯的线缆向四周延伸连接各个节点优点结构简单、信道利用率高缺点同一时刻仅允许两个节点通讯。环形 --- 由节点和节点连接的线路组成的闭合环缺点当某一节点故障时会影响全网导致整张网络瘫痪。星型 --- 由中心节点和通过链路连接到中心节点的节点组成 --- 是使用最广泛的优点结构简单、扩展性强缺点信道利用率低对中心节点要求非常高如果该节点故障则影响全网。全连接 --- 属于星型的变种任意一个节点都可以是中心节点优点节点之间存在多条路径稳定故该拓扑结构多用于广域网中。缺点成本高HUB --- 集线器纯粹的物理设备拥有多个接口连接多个节点数据转发---左手倒右手。当某个接口接收到电信号后HUB设备会将该电信号进行复制然后从除了进入接口以外的其他接口发送。集线器缺点1. 安全问题2. 延时问题3. 地址问题 --- ID --- 硬件地址即MAC地址48bit的字符串每个设备固定的全球唯一。4. 冲突问题 --- 冲突指的是信号在线路上相遇并且相互低消的过程。载波侦听多路访问/冲突检测机制 --- CSMA/CD机制先听后发、边听边发、冲突停发、随机延迟后重发。冲突域 --- 连接在同一导线上的所有工作站的集合。网络继续扩大需求1、传输距离不受限2、完全解决冲突3、单播传输一对一传输网桥 --- 交换机交换机接收到电信号后会将电信号的内容转换为二进制并临时存储在自己的内存中所以我们也将交换机称为二层设备。交换机 --- MAC地址表会记录下交换机收到的数据中的源MAC地址与接收该数据的接口的对应关系每一次收到报文都需要学习表单中的每一个表项都存在一个老化时间为5分钟即300秒。交换机转发逻辑当接收到数据报文后首先进行自学习然后根据目的MAC地址在MAC地址表中查找对应表项如果存在表项则直接单播转发如果没有对应表项则会进行洪泛操作。洪泛操作除了流量的进入接口以外的接口全部复制转发一份数据。洪泛的范围 --- 广播域一台交换机中一个接口可以对应多个MAC地址但一个MAC地址只能对应一个接口路由器隔离广播域 --- 路由器的一个接口就是一个广播域的边界转发数据 --- 基于路由表转发依靠交换机转发数据 --- 同广播域依靠路由器转发数据 --- 跨广播域IP地址 --- 逻辑地址IPv4地址 --- 32bit组成点分十进制表示形式42亿IPv6地址 --- 128bit组成192.168.1.1 11000000.10101000.00000001.00000001IP地址 网络位 主机位 网络位 --- 表示该IP所在的网段(广播域) 主机位 --- 表示该网段中的主机编号 一般在同一个广播域中使用相同网络位不同主机位在不同广播域中网络位不能相同掩码掩码是32位二进制组成使用点分十进制表示的字符串其特征是连续的1连续的0。掩码位数和IP地址位数是一一对应的其中掩码为1则对应的IP的bit位是网络位。11000000.10101000.00000001.00000001 11111111.11111111.11111111.00000000例如192.168.1.1/24网关网络的门户 --- 特指广播域的门户一般指的是路由器的接口而该接口的IP地址被称为网关IP。ARP协议原理根据已知的地址来获取未知的另一种地址。MAC地址48bit全部为1即FFFF-FFFF-FFFF的地址是特殊地址被称为广播MAC地址用途当交换机收到目的MAC为全F的地址时会忽略查表过程直接进行洪泛操作。而一般我们将目的MAC为全F的数据报文称为广播数据包。ARP缓存表设备在收到报文后会将报文中的IP地址和MAC地址的对应关系记录下来形成ARP表项每个表项存在老化时间180秒3分钟ARP分类正向ARP --- 通过IP获取MAC反向ARP --- 通过MAC获取IP免费(无故)ARP --- 冲突检测和自我介绍TCP/IP协议栈七层物理层双工模式半双工全双工特殊地址无效地址0.X.X.X --- 0.0.0.0(网络地址代表所有网络)本地测试地址127.X.X.X --- 127.0.0.1广播地址255.255.255.255 --- 代表广播数据包主机位全1的地址定向广播地址192.168.1.255/24主机位全0的地址网段192.168.1.0/24设备配置的IP地址只能是单播地址(A/B/C)中的有效地址即配置时不能使用网段的第一位IP地址和最后一位IP地址。私网地址(私有地址) --- 可以重复使用的IP地址A类提取1个网段10.0.0.0/8B类提取16个网段172.16.0.0/16 --- 172.31.0.0/16C类提取256个网段192.168.0.0/24 --- 192.168.255.0/24公网地址是A/B/C三类中除了私网地址和特殊地址以外的地址信息一般私网地址任何人都可以使用自行配置但是公网地址只能向运营商合法购买具备全球唯一性TTL --- 生存时间单位是三层转发设备(路由器)的数量在以太网环境中每经过一台路由器则TTL数值减1当该数值0时则该数据包会被路由器丢弃。IP分片MTU --- 最大传输单元是数据链路层的概念指的是一个数据帧可以携带的最大数据量。在以太网环境中MTU数值默认为1500字节传输层端口号标识应用层协议0-65535保留端口号0和65535静态端口号(著名端口号)1-1023 --- 某些常见协议固定使用的端口号HTTP --- 80HTTPS --- 443SSH --- 22Telnet --- 23FTP --- 20/21动态端口号1024-65535 --- 协议随机选择TCP协议 --- 传输控制协议 是一种面向连接的可靠控制协议。TCP分段 --- 与IP分片相同因为TCP为了保证自己的可靠性具备一个重传机制如果数据在网络层分片这些片段在传输过程中丢失时TCP没有办法进行重传(因为其不知道分片结果)所以为了满足重传机制TCP提前分段让传输给网络层的数据满足网络层MTU的要求即可。MSS(最大传输段) MTU - IP头部 - TCP头部可靠性确认机制 --- 每传输一次报文则必须收到对方的确认报文才可以发送自己的下一个报文。重传机制 --- 超时重传当本地发送一个报文后如果较长时间没有得到回复则会重新发送一个报 文。排序机制 --- 按照序列号的顺序进行排序。 流控机制(滑动窗口机制)面向连接如果双方发送的报文中没有携带数据但是也会消耗一个序列号但是如果连续发送的信息都没有携带数据也仅仅只会消耗一个序列号。三次握手四次挥手UDP协议 --- 用户数据报协议 是一种非面向连接的不可靠协议VLSM --- 可变长子网掩码 --- 子网划分实现方法通过从主机位借位给网络位的方式达到将一个大的网段划分为多个小的网段而被借出的位被称为子网位子网位决定了划分出的网段的个数。CIDR --- 无类域间路由 --- 子网汇总目的将多个小的网段汇聚成一个大的网段。前提条件1.母网相同2.掩码一致。汇总方式取相同位去不同位。例如·172.16.1.0/24ICMP协议 --- 网络层网络探测用来在网络设备之间传递各种差错、控制、查询信息通过收集网络诊断信息来进行 网络故障排错ping命令tracert命令 --- 用于路径追踪一些实物的照片VRP --- 通用路由平台[Huawei]interface GigabitEthernet 0/0/0 ---- 进入GE0/0/0接口的配置视图[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ip address 192.168.1.254 24 --- 配置接口IP地址及掩码信 息[Huawei]display ip interface brief --- 查看IP和接口的对应关系DNS协议域名 IP地址Telnet协议利用TCP协议通过TCP与网络设备建立连接通过这条连接向网络设备传输命令并且被网络设备执行。应用层协议是基于TCP协议实现的端口号23。任何应用层协议的基础都是基于网络实现的所以必须在保证网络可达的前提条件下完成更高层面协议配置操作而所谓的网络可达---指的是IP层面。DHCP --- 动态主机配置协议是用来给终端设备分配网络参数的。C/S架构属于应用层协议基于UDP(端口号67/68)完成报文类型有八中报文类型其中6种是较为常用的iscover报文客户端主动寻找服务器使用的该报文是广播报文offer报文DHCP服务器回复客户端的discover报文该报文会携带网络参数信息(前提本地存在)。request报文客户端主动向服务器申请IP地址的报文。ack报文服务器对客户端请求信息的确认。nak报文服务器对客户端请求信息的拒绝该报文在华为体系中不存在服务器默认不发送。release报文客户端主动发送给服务器要求释放IP地址。decline报文当客户端检测到IP地址冲突时发送给服务器的报文。网络中可能存在某些终端通过静态方式配置IP地址而这些配置的IP地址服务器并不知晓导致服务器在分配IP地址时重复分配。解决方式客户端收到ACK报文后会连续发送三次免费ARP报文如果没有回复则 正常使用该IP地址如果收到回复则使用decline报文给服务器发送信息并且本地重 新发送discover报文申请IP地址。inform报文当客户端获取到IP地址后通过该报文获取其他网络参数如掩码、网关等信息但是该报文在华为体系不存在原因是因为华为体系中在offer报文内部就已经携带了所有参数信息DHCP租期在申请到网络参数后会保存三个计时器租期更新计时器默认网络参数的租期时间为24小时。当租期时间超过50%客户端会主动单播发送request报文向服务器申请IP地址续租。租期重绑定计时器当客户端在续租过程中因为某些原因导致服务器没有收到续租报文或者服务器本身 故 障此 时触发二次续租行为。当租期超过87.5%时进行二次续租。 此时客户端认为服务器不可用客户端广播发送request报文进行续租。租期失效计时器什么时候客户端不能使用该IP此时租期失效。 PC主动放弃IP地址。 PC在租期到期之前都没有收到服务器的ACK报文重新通过discover报文在网络中寻找 DHCP服务器静态路由[r1]display ip routing-table --- 查看路由器的全局路由表路由项中 目的地、下一跳、出接口被誉为是路由项的三要素。一般而言一个路由项必须存在着三 要素信息才可以被认为是一条可用的路由信息。目的地必须为网段信息下一跳必须为数据转发过程中下一台设备的入接口IP地址。路由器数据转发原理将收到的报文中的目的IP地址与路由表中的 每一条路由项进行对比如果存 在匹配成功的路由项则按照该路由项的指示进行数据转发否则丢弃报文。如果路由表中存在多条路 由项满足匹配则会按照 “最长掩码匹配规则”来进行路由项筛选。通常情况下一条路由项还存在其他参数Pre --- 优先级代表一条路由信息的优先度用来进行路由项对比使用优先级数值越小该条路由信息的优先度越高Cost--- 度量值(开销)是来衡量多条来源一致优先级一致的路由信息的成本一般而言成本越低该路由项优先度越高。开销值对比必须是同一个路由协议才有意义。优先级和开销值是选择出本地最优的路由并将其加载到路由表中而最长掩码匹配规则是在数 据转发匹配的多条路由表中已经存在的路由信息中选择最好的路由进行指导转发。下一跳必须填写为流量到达最终目的地的过程中经过的下一台设备的入接口的IP地址。路由器获取到一条静态路由后会对静态路由中的 下一跳 地址进行验算来计算本地是否可以到达 这个下一跳地址如果可以到达则认为这条静态路由有效加载到路由表中否则认为无效不适用 这条路由。由项的下一跳属性存在两种填写方式本地出接口IP地址 --- 代表目的地与出接口直连下一台设备的入接口IP地址 --- 代表目的地与本地非直连路由器构造的ARP报文格式1. 如果NextHop 出接口IP则使用原始报文中的目的IP来构造ARP报文2. 如果NextHop ≠ 出接口IP则使用NextHop属性数值来构造ARP报文等价路由环回接口手工汇总路由黑洞在手工汇总过程中可能会包含一些网络中实际不存在的网段造成流量有去无回的现象浪费了链路资源。流量被那一台设备丢弃则那台设备称为黑洞路由器。缺省路由(默认路由)一条不限定目标的路由即目标网段为0.0.0.0/0代表所有网络。 一条用来兜底的路由当设备存在缺省路由时如果其他任何路由都没有匹配成功数据报文则该 数据包会被路由器按照缺省路由的指示进行数据转发例如[r2]ip route-static 0.0.0.0 0 12.0.0.1缺省路由永远是路由器进行数据转发时最后一个考虑的路由项。 --- 因为最长掩码匹配规则。注意缺省路由在网络中的方向必须一致空接口防环浮动静态路由动态路由动态路由 --- 路由器自身根据网络中链路和节点的信息进行自动调整使用某种算法自主生成路由。自治系统 --- AS定义由单一的机构或组织所管理的一系列IP网络设备所构成的集合。 进行网络分块化有利于对网络进行管理。 每一个AS区域都有一个编号(ASN)ASN由16位二进制构成1-65535是由IANA组织分配。 AS内部运行相同的路由协议路由协议运行的边界就是AS边缘。AS内部使用的动态路由协议 --- 内部网关协议(IGP)AS之间使用的动态路由协议 --- 外部网络协议(EGP)注释HCIP会着重讲ASRIP --- 路由信息协议RIP算法 --- 贝尔曼福特算法当接收到的数据包中包含本地路由表中不存在的路由项则直接将其加载到本地路由表。当接收到的数据包中包含本地路由表中已存在的路由项且下一跳地址相同则将数据包中的路由 更新到本地路由表。当接收到的数据包中包含本地路由表中已存在的路由项且下一跳地址不同则对比Cost值若本 地路由表Cost较大则将数据包中的路由加载到本地。当接收到的数据包中包含本地路由表中已存在的路由项且下一跳地址不同则对比Cost值若本 地路由表Cost较小不进行更新。更新机制周期更新设备没经过30秒会将本地路由表附带在应答报文中向外发送保活和确认。触发更新当某一条路由项发生改变时仅仅发送这一条路由项。RIP计时器RIP的防环手段1. 触发更新有一定的防环效果但是不能完全避免环路2. 水平分割从此口进不从此口出3. 毒性逆转从此口进从此口出但是会将该路由的Cost设置为16水平分割和毒性逆转是互斥的默认使用的是水平分割机制如果同时开启两个机制按照毒性逆 转机制RIP配置RIP优缺点1. 优点 --- 配置简单2. 缺点 选路不佳 占用资源较多 收敛速度慢 仅支持小规模RIP扩展配置OSPF --- 开放式最短路径优先协议HCIP也会着重讲非常重要OSPF区域化结构划分OSPF数据包5种数据包、7种状态机、2种设备关系、3种接口角色以及3张表OSPF状态机OSPF工作过程设备启动OSPF协议路由器A会向本地所有启动了OSPF协议的直连接口使用组播224.0.0.5为目的 IP地址来发送hello报文hello报文中携带有全网唯一的RID数值。之后对端路由器B也将会回复hello报文该hello报文中会携带路由器A的RID此时A与B建立邻居 关系并生成邻居表。邻居关系建立后邻居之间会进行条件匹配匹配失败就停留在邻居关系仅使用hello报文保活 若条件匹配成功则可以开始建立邻接关系。邻居之间通过共享空的DD报文信息来进行主从关系选举RID大的为主设备从设备先使用携 带数据的DD报文向主设备共享本地LSA摘要信息双方将LSA摘要信息共享完毕后两者使用LSR来询问 未知LSA内容对端使用LSU报文回复完整LSA信息之后本地在使用LSAck报文进行确认。该过程收集 到的所有完整LSA信息以及本地产生的LSA信息将会被保存在 数据库表(LSDB)中。在之后本地基于LSDB启动SPF算法计算有向图和最短路径树计算完成后将计算出的路由 信息全部保存在 OSPF路由表中。此时路由收敛完成。最后使用hello报文周期保活并且每30min进行一次链路状态刷新。OSPF基础配置每一次配置完成后注意查看每台设备的邻居简表查看与周围的设备是否已经建立状态为Full的 邻居如果连邻居都没有建立那么就不可能获取LSA也就不会根据LSA计算路由OSPF扩展配置2. 修改接口优先级 --- 干涉DR选举交换技术交换机工作过程1. 接口接收报文后根据报文中的源MAC地址以及接收报文的接口编写本地的MAC地址表。 2. 根据收到的报文中的目的MAC地址与MAC地址表中的映射关系进行对比如果存在映射关系则 单播转发数据如果不存在则进行洪泛操作VLAN技术 --- 虚拟局域网非常重要HCIP还会提到VLAN数据帧格式 --- 802.1.Q数据帧VLAN的划分类型VLAN的端口类型VLAN配置下图中IP地址规划是因为做测试需求真实网络环境中一个vlan一个广播域一个独立的IP网 段PVID端口默认vlan idVLAN List代表当前接口允许放通的VLAN IDU代表不携带标签发送数据。T代表携带标签发送数据Access接口和Trunk接口的特性VLAN间通讯vlan间通讯的配置全部是基于VLAN基础配置之上完成多臂路由单臂路由子接口(Sub-Interface)是基于路由器以太网接口所创建的逻辑接口以物理接口ID子接口ID表 示子接口继承了物理接口的特性可以进行三层数据转发。子接口不同于物理接口该接口可以识别802.1Q标签且可以对该标签进行操作这种操作被称为 VLAN终结。 --- 原因因为当前物理接口连接的交换机接口需要配置为Trunk类型同时放通多个携带 标签信息的数据帧三层交换机的VLANIF接口转发ACL技术 --- 访问控制列表ACL分类通配符0代表不可变1代表可变。0和1可以自由穿插通过通配符可以精确匹配某一个IP格式或 某一些IP地址。如果在配置时没有携带rule ID则会自动添加步长5。注意ACL调用时一个接口的一个方向只能调用一张ACL列表但是同一张列表可以在多个接口 调用注意如果需要进行协议的精确化规定则不能使用IP协议因为几乎所有高层协议都会使用到IP 协议NAT技术 --- 网络地址转换NAT分类动态NAT --- 多对一或多对多多个私网IP地址共同使用同一个公网IP地址但是在同一时刻还是一个公网IP对应一个私网IP地 址数据访问是需要进行排队的即上一个流量回来后下一个流量才可以被发送出去。为了解决排队上网问题NAT技术升级为 NAPT技术NAPT---网络地址端口转换技术即同时转 换地址和端口信息。此时的NAT表单就不再局限于私网IP和公网IP也会携带上端口号。NAPT技术就是网络中最常见的使用最广泛的NAT技术。NAPT维护的表单---源端口号和私网IP地址的映射关系。在华为中将NAPT技术升级为 Easy IP --- 使用路由器出接口IP作为NAT地址组的NAPT技术。目的NAT --- 端口映射NAT Server作用将企业内部的某台私网设备映射到公网环境保证用户来访问这个公网IP地址时就相当 于在访问这个私网设备。