H3CNE

计算机网络概述

计算机网络定义

一组自治计算机互联的集合

计算机网络基本功能

资源共享

综合信息服务

分布式处理与负载均衡

计算机网络的类型

局域网

LAN

由用户自行建设，使用私有地址组建的内部网络

城域网

MAN

由运营商或大规模企业建设，连接城市范围的网络

广域网

WAN

由运营商建设，连接全国各个城域网的网络

又称骨干网、核心网、传输网

网络拓扑

定义

网络设备连接排列的方式

总线型拓扑

####### 所有设备共享一条公共线路

####### 线路中断会导致所有设备中断通讯

环型拓扑

####### 所有设备共享一条环型总线

####### 传输性能优于总线型拓扑

星型拓扑

####### 其他节点都与中央节点直接相连

####### 某条线路中断不会影响其他节点

####### 中央节点故障会导致全网中断

树型拓扑

####### 星型拓扑的进一步发散型

####### 优点

######## 结构简单，组网成本低

######## 维护管理容易

####### 缺点

######## 中央节点压力大

######## 可靠性差

网状拓扑

####### 节点之间有多条线路可达

####### 优点

######## 可靠性高

####### 缺点

######## 组网成本高

######## 维护管理复杂

衡量网络性能的指标

带宽

定义

####### 单位时间内能够传输的数据总量

####### 单位：bps

带宽越大，网络质量越好

延迟

定义

####### 数据从一个节点到达另一个节点消耗的时间

####### 单位：ms

######## 1/1000秒

延迟越低，网络质量越好

数据单位

1Kb=1024b

1Mb=1024Kb

1Gb=1024Mb

Byte

字节，一个数字或字母占用1字节，一个汉字占用2字节

bit

比特，1Byte=8bit

协议和标准

协议

数据通讯双方共同遵守的通讯规则

标准

公认的，所有厂商所共同遵守的协议规则

标准化组织

制定定义国际公认参考标准的组织团体

常见国际标准组织

####### ISO

######## 国际标准化组织

####### IEEE

######## 电子电器工程师协会

网络参考模型

OSI参考模型

产生背景

各大IT设备厂商只支持自己的私有协议，跨厂商设备兼容性差

用户购买和维护成本高

不利于网络技术发展

概念

定义了网络中设备所遵守的层次结构

优点

开放的标准化接口，协议不再封闭

多厂商设备兼容

易于理解、学习和更新协议标准

实现模块化工程，降低开发难度

便于故障排除

分层

1.物理层

####### 定义电压、接口、线缆标准、传输距离、传输介质等物理参数

2.数据链路层

####### MAC地址寻址

3.网络层

####### IP地址寻址、路由

4.传输层

####### 数据分段、建立端到端连接、维护传输可靠性

####### 端口用于区分同一台计算机上的不同应用程序

####### TCP：可靠的传输

####### UDP：不可靠的传输

5.会话层

####### 建立、维护、拆除应用程序间的会话

####### 区分同一个应用程序的不同访问者

6.表示层

####### 定义数据格式、结构；数据加密、压缩

7.应用层

####### 为应用程序进程提供网络服务

OSI参考模型的问题

划分层次过多，会话层、表示层存在意义不大

IP协议成为事实的网络层唯一协议

TCP/IP参考模型

4层划分方法

1.网络接口层

####### 物理层

####### 数据链路层

2.网络层

3.传输层

4.应用层

####### 会话层

####### 表示层

####### 应用层

5层划分方法

1.物理层

2.数据链路层

3.网络层

4.传输层

5.应用层

####### 会话层

####### 表示层

####### 应用层

数据封装和解封装

定义

封装

####### 在原始数据的基础上加入一些额外信息形成新的格式

解封装

####### 拆除掉封装的额外信息，还原成原始数据

TCP/IP分层封装

1.物理层：比特流

2.数据链路层：数据帧

3.网络层：数据包

4.传输层：数据段

5.应用层：数据

数据封装和解封装过程

数据发送时，从上至下逐层封装

数据接收时，从下至上逐层解封装

只有拆除外层封装，才能看到内层封装

局域网基本原理

使用的协议及线缆

物理层

双绞线

同轴电缆

光纤

无线电

数据链路层

以太网

####### 唯一事实标准

令牌环

####### 淘汰

FDDI

####### 光纤分布式接口

######## 淘汰

网络层

IP

####### 唯一事实标准

IPX

####### 淘汰

Apple talk

####### 淘汰

局域网设备

集线器

内部为总线型拓扑

任意时间只能由一台主机占用总线，连接的所有设备位于同一冲突域

工作在物理层，没有寻址能力，所有数据泛洪式转发

交换机

内部每两个接口都有一条独立线路，每个接口都是独立的冲突域

工作在数据链路层，基于MAC地址寻址，数据可单点转发

冲突域

设备发送数据会产生冲突的网络范围

集线器的所有接口在同一个冲突域

交换机的每个接口都是一个独立的冲突域

CSMA/CD

带冲突检测的载波侦听多路访问

局域网线缆

双绞线

线型

####### 直连线

######## 异类直连

######## 两端线序一致

####### 交叉线

######## 同类交叉

######## 两端线序不一致

线序

####### T568A

######## 白绿，绿，白橙，蓝，白蓝，橙，白棕，棕

####### T568B

######## 白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕

接口类型

####### RJ-45

####### RJ-11

光纤

多模光纤

####### 纤芯较粗，可传递多种光源

####### 传输距离短

####### 成本低

单模光纤

####### 纤芯较细，只能传递单一光源

####### 传输距离远

####### 成本高

广域网基本原理

使用的协议及线缆

物理层

串行线缆

####### 某些场景使用

光纤

####### EPON

数据链路层

HDLC

####### 淘汰

帧中继

####### 淘汰

PPP

####### 某些场景使用

####### 点到点协议

以太网

####### 某些场景使用

网络层

IP

####### 唯一事实标准

连接方式

电路交换

PSTN

ISDN

####### 淘汰

分组交换

帧中继

####### 淘汰

ADSL

EPON

广域网接入分类

接入到互联网

远程连接到分支机构

高速专线

VPN

IP基本原理

IP的定义

当前唯一的网络层协议标准

定义数据网络层的封装方式、编址方法

IP头部封装格式

version

版本，用于标识封装是IPv4还是IPv6

IHL

头部长度，描述了数据包头的内容长度

Type of service

服务类型，用于标识DSCP或IP优先级，用于QOS识别

Total length

数据包总长度

Identification

标识符

####### 用于标识某个分片来自于哪个数据包

Flags

标志

####### 保留

####### 标识数据包是否禁止分片

####### 标识是否为最后一个分片

Fragment offset

分片偏移

####### 用于描述分片在数据包中的位置

Time to Live

TTL，生存时间

####### 该数据包允许经过的路由器的最大跳数

Protocol

协议

####### 用于标识上层协议是TCP/UDP/ICMP

Header Checksum

头部校验序列

####### 用于头部信息差错校验

Source Address

源IP地址

Destination Address

目的IP地址

Options

可选项

Padding

填充

MTU

最大传输单元

接口收发数据支持的单个包的最大长度

以太网接口默认MTU1500Byte

PPPoE默认MTU1492Byte

IP地址

定义

网络层地址

格式

32位长度，点分十进制

由网络位+主机位组成

网络位长度和数字完全一致的地址属于同一网段

A类

####### 地址范围

######## 1.X.X.X-126.X.X.X

####### 网络位划分

######## 前8位为网络位，后24位为主机位

B类

####### 地址范围

######## 128.X.X.X-191.X.X.X

####### 网络位划分

######## 前16位为网络位，后16位为主机位

C类

####### 地址范围

######## 192.X.X.X-223.X.X.X

####### 网络位划分

######## 前24位为网络位，后8位为主机位

D类

####### 地址范围

######## 224.X.X.X-239.X.X.X

####### 作用

######## 组播地址，不可用于配置为主机地址

E类

####### 地址范围

######## 240.X.X.X-255.X.X.X

####### 作用

######## 科研用地址，不对公开放

IP地址分类用来划分不同的网络规模

特殊地址

127.X.X.X

####### 本地环回地址，用于标识本机

主机位全0的地址

####### 网络地址，用来标识某个网段

主机位全1的地址

####### 本网段广播地址

255.255.255.255

####### 全网广播地址

0.0.0.0

####### 任意IP地址

公网/私网地址

公网地址

####### 可以在互联网上寻址的地址，全球唯一，需要运营商分配

私网地址

####### 本地随意使用，无法在互联网上寻址

####### 地址范围

######## A类：10.X.X.X

######## B类：172.16.X.X-172.31.X.X

######## C类：192.168.X.X

######## 自动私有地址

######### 169.254.X.X

######## 运营商专用私有地址

######### 100.64.X.X-100.127.X.X

ARP协议

定义

地址解析协议，把IP地址解析为Mac地址

工作原理

A主机以广播形式发送ARP查询请求，询问B主机的IP对应的MAC地址

B主机以单播形式回复A主机本机MAC地址

A主机把B主机的IP地址和MAC地址的映射关系写入ARP缓存表

查询ARP缓存

####### arp -a

清空ARP缓存

####### arp -d

RARP协议

逆向地址解析协议

用于根据本机自己的MAC地址，查询本机自己的IP地址

ICMP协议

Ping

测试网络连通性

Tracert

路由跟踪

H3C的设备开启路由跟踪功能需要的前置命令

####### ip ttl-expires enable

####### ip unreachables enable

IP数据转发原理

如果目的IP和本机IP属于同一网段，会直接查询目的IP的Mac地址，并进行封装

如果目的IP和本机IP不属于同一网段，会查询网关IP地址的Mac地址，并进行封装

网关

Gateway

本网段出口的IP地址

TCP/UDP原理

端口

每个应用程序进出网络都需要经过一个唯一端口，通过端口号来识别数据交由哪个应用程序处理

服务端：固定端口号

客户端：1024以上随机端口

常见知名端口号

TCP80 HTTP

####### 超文本传输协议

TCP20 21 FTP

####### 文件传输协议

TCP23 TELNET

####### 远程登录

TCP25 SMTP

####### 简单邮件传输协议

UDP53 DNS

####### 域名解析协议

TCP443 HTTPS

####### HTTP over SSL

TCP的原理

TCP头部封装格式

Source Port

####### 源端口

Destination Port

####### 目的端口

Seq

####### 序列号

######## 标识本机发送的数据报文的编号

Acknowledgement

####### 确认号

######## 标识请求对方下次发送的数据报文的编号

Data Offset

####### 数据偏移

######## 标识数据分段在完整数据中的位置

Reserved

####### 保留位

Urg

####### 紧急开关

Ack

####### 确认位开关

Psh

####### 直接提交缓存数据

Rst

####### 复位开关

######## 用于强行中断TCP连接

Syn

####### 握手开关

Fin

####### 结束开关

window

####### 窗口尺寸

######## 用来通告本机的接收能力

Checksum

####### 校验序列

Urgent Pointer

####### 紧急指针

Options

####### 可选项

TCP可靠性机制

确认机制

####### Seq=上一次ack

####### Ack=上一次的seq+length

####### 如果没有接收到，或接收到的是不完整数据，会再次发送Ack请求对方重发

三次握手

####### 第一次

######## SYN置位

######### A-B

####### 第二次

######## SYN，ACK置位

######### B-A

####### 第三次

######## ACK置位

######### A-B

四次挥手

####### 第一次

######## FIN置位

######### A-B

####### 第二次

######## ACK置位

######### B-A

####### 第三次

######## FIN置位

######### B-A

####### 第四次

######## ACK置位

######### A-B

RST结束连接

####### 收到RST置位的包后，立即结束TCP连接

####### 发出RST置位的包后，不必等待对方的确认，直接结束TCP连接

窗口机制

####### 滑动窗口

######## 通过通告对方本机接收能力，来实现流量控制

完整性校验

####### 通过Checksum来检查数据完整性

TCP特征

优点

####### 传输可靠性高

缺点

####### 占用带宽高，传输延迟高

TCP的适用场景

对数据完整性要求高，但是对传输延迟要求低

UDP的原理

UDP特征

优点

####### 占用带宽低，传输延迟低

缺点

####### 没有任何可靠性机制

UDP的适用场景

对传输延迟要求高，但数据完整性要求低

命令行操作基础

H3C路由交换产品连接方法

使用console线本地连接

协议Serial，接口com口，波特率9600

适用于设备的初次调试

使用Telnet远程访问

适用于设备上架配置好后的维护管理

使用SSH远程访问

数据传输过程加密，安全的远程访问

命令行使用基础

命令行视图

用户视图

####### 只能查看配置，不能修改配置

系统视图

####### [h3c]

####### 可以查看和修改全局配置

接口视图

####### [H3C-GigabitEthernet0/0]

####### 可以对接口修改配置

视图的切换

system-view

####### 从用户视图进入系统视图

interface g0/0

####### 从系统视图进入g0/0接口的接口视图

quit

####### 返回上层视图

return

####### 直接返回到用户视图

####### 快捷键 Ctrl+Z

常用查看命令

display current-configuration

####### 查看当前的所有配置

display ip interface brief

####### 查看所有三层接口的摘要信息

####### 接口的IP地址

####### 接口的连通状态

display interface g0/0

####### 查看g0/0接口的详细信息

display version

####### 查看设备硬件版本信息

display this

####### 查看当前视图下配置了哪些参数

设备操作命令

sysname R1

####### 更改设备名称为R1

####### 系统视图

reboot

####### 重启设备

####### 用户视图

save

####### 保存当前配置

####### 系统视图

reset saved-configuration

####### 清空保存的配置

######## 不会影响设备的当前运行状态

####### 用户视图

undo

####### 在命令前加undo代表执行该命令的反向操作

shutdown

####### 手动关闭接口

####### 接口视图

undo shutdown

####### 手动开启接口

命令行帮助

命令简写

？键命令提示

Tab 键自动补齐命令

网络设备文件管理

设备存储器

ROM

只读存储器，存储了Bootrom程序

####### 在Bootrom模式下可以破解密码

RAM

内存，存储当前正在运行的数据，断电数据会丢失

Flash

闪存，永久存储操作系统文件、配置文件等数据

设备的配置文件

当前配置

current-configuration

设备当前正在运行和生效的配置信息，存储在RAM中

起始配置

startup-configuration

每次设备开启会自动加载的配置信息，存储在Flash中

起始配置文件的备份

通过USB或者FTP把startup.cfg和startup.mdb拷贝到其他存储

配置还原后，需要通过startup saved‐configuration startup.cfg命令来指定新的配置文件

网络设备调试

Debug

定义

对相应的协议所收发的所有报文全部在屏幕上输出显示

用于网络排错

开启debug命令

terminal monitor

terminal debugging

debugging 协议类型

结束dubug

undo debugging all

CTRL+O

以太网交换机工作原理

以太网

定义

传输标准Ethernet II类型帧的网络

特征

多路访问，广播式的网络

Mac地址

每台网络设备生产时就写入的一个全球唯一的物理地址

48位长度，16进制格式地址

前24位为厂商标识（OUI），后24是设备标识

以太网帧格式

目的Mac地址

源Mac地址

服务和类型

DATA

帧校验序列

交换机

定义

工作在数据链路层，通过识别Mac地址来进行数据转发的设备

交换机数据转发原理

MAC地址表

####### 记录交换机每个端口和所连接的设备的MAC地址的映射关系

####### 一个接口可以对应多个Mac地址

####### 一个Mac地址不能对应多个接口

####### 老化时间：300秒

工作机制

####### 交换机学习数据帧的源MAC地址，来获得端口和设备MAC地址的映射关系，写入MAC地址表

####### 交换机检查数据帧的目的MAC地址，从MAC地址表中的映射关系来判断把数据帧从哪个端口发出

####### 交换机对于目的MAC地址不存在于MAC地址表中的数据帧进行广播处理

数据帧的转发方式

####### 对于目的MAC地址已知的单播帧，交换机查询MAC地址表进行转发

####### 对于目的MAC地址未知的单播帧，交换机进行广播处理

####### 对于广播帧，交换机继续广播处理

数据传输模式

单播

####### 接收者是某一个设备

广播

####### 接收者是所有其他设备

组播

####### 接收者是某一部分设备

广播域

网络中所有能接收到同样广播消息的设备的集合

默认情况下，交换机的所有端口属于同一个广播域

Vlan和Trunk

VLAN的定义

虚拟局域网，用来在二层网络中隔离广播域

不同VLAN的设备在二层网络中无法互相通讯

VLAN的转发过程举例

1. PC发送数据帧进入交换机，会被打上vlan tag；vlan tag中的vlan id就是收到帧的接口的所属vlan；一旦数据帧被打上vlan tag，就变成了802.1Q格式的帧

2.交换机在标签中的VLAN所属的MAC地址记录中检查数据帧的目的MAC地址，进行判断；如果查到了记录，就按照记录对应的接口转发；如果没查到，就在标签中的VLAN内进行广播处理

3.数据帧从出接口发往PC前，会剥离vlan tag，使之还原为标准的以太网帧格式

802.1Q

在源Mac地址和Type之间携带vlan tag的帧格式，计算机不识别

VLAN工作原理

交换机端口类型

Access

####### 必须加入到一个vlan，只能加入到一个vlan；从access端口收到的帧，会打上该端口所属vlan的tag；从access端口发出的帧会剥离tag

####### 一般用来连接PC或路由器

####### H3C交换机默认所有端口都是access类型属于vlan1；华为是hybrid

Trunk

####### 可以允许多个vlan的数据通过；从trunk端口发出的帧保留vlan tag，但是缺省vlan除外；trunk端口收到未打tag的帧，会重新打上缺省vlan的tag

####### 一般用来连接交换机

Hybrid

####### 可以允许多个vlan的数据通过；可以手动配置从Hybrid端口发出的帧，哪个vlan保留tag，哪个vlan剥离tag；Hybrid收到未打tag的帧，会重新打上缺省vlan的tag

####### 既可以连接PC/路由器，也可以连接交换机

PVID

定义

####### 表示某个端口的缺省vlan

特征

####### Access端口所属的vlan就是pvid，不用配置，默认是vlan1

####### Trunk端口需要手动配置pvid，默认是vlan 1

####### Hybrid端口需要手动配置pvid，默认是vlan1

VLAN类型

基于端口的VLAN

端口固定属于某个vlan

基于Mac地址的VLAN

Mac地址绑定到vlan，同一Mac地址的设备，无论连接在哪个端口，vlan归属不变

端口类型需要配置为Hybrid

基于协议的VLAN

三层协议绑定到vlan，同一协议的报文，无论从哪个端口接收，vlan归属不变

端口类型需要配置为Hybrid

基于IP子网的VLAN

IP网段绑定到vlan，同一IP子网的设备，无论连接在哪个端口，vlan归属不变

端口类型需要配置为Hybrid

VLAN归属优先级

Mac地址vlan>IP子网vlan>协议vlan>端口vlan

VLAN常用命令

[h3c]vlan ‘vlan id’

创建vlan，进入vlan视图

[h3c-vlan10]name 'text’

vlan命名

[h3c-vlan10]port ‘port id’

把端口以Access类型加入到vlan

[h3c-GigabitEthernet1/0/1]port link-type ‘access/trunk/hybrid’

配置端口类型

[h3c-GigabitEthernet1/0/1]port trunk permit vlan ‘vlan-id-list/all’

配置Trunk端口允许通过的vlan

[h3c]display vlan '‘vlan id’

查看某个vlan详细信息

[h3c]display vlan brief

查看vlan摘要信息

[h3c]display port trunk

查看Trunk端口信息

[h3c-GigabitEthernet1/0/1]undo port link-tpye

还原交换机的默认端口类型

生成树协议

二层环路带来的问题

广播风暴

MAC地址表震荡

生成树定义

STP，用来解决二层环路问题

STP相关概念

BPDU

定义

####### 桥协议数据单元，用于传递STP协议相关报文

分类

####### 配置BPDU

######## 用于传递STP的配置信息

####### TCN BPDU

######## 用于通告拓扑变更信息

STP的选举机制

在所有交换机中选举出一台作为根网桥（Root bridge）

选举规则

####### Bridge-id小的优先

Brideg-id

####### 定义

######## 桥ID，BID，用来标识交换机身份

####### 格式

######## 优先级+Mac地址

######## 优先级默认32768，必须是4096的倍数

每台非根网桥（交换机）选举出一个根端口（Root port）

选举规则

####### 1.到达根网桥开销小的优先

####### 2.对端交换机BID小的优先

####### 3.端口ID小的优先

开销

####### Cost，代表路径耗费的代价和成本，带宽越大，开销越小

每个物理段上选举出一个指定端口（Designated port）

选举规则

####### 1.到达根网桥开销小的优先

####### 2.本机BID小的优先

####### 3.端口ID小的优先

剩下没有角色的端口就是阻塞端口（Blocked Port）

STP初始化流程

交换机端口状态

disable：禁用状态，被关闭的端口

blocking：阻塞状态

####### 接收BPDU，但不发送BPDU，不学习Mac地址，不转发数据

listening：监听状态

####### 接收并发送BPDU，不学习Mac地址，不转发数据，持续15秒

learning：学习状态

####### 接收并发送BPDU，学习Mac地址，不转发数据，持续15秒

forwarding：转发状态

####### 接收并发送BPDU，学习Mac地址，转发数据

STP计时器

Hello time

2秒

配置BPDU的发送周期

Max age

20秒

判断链路故障的时间，10个Hello time周期

Forwarding delay

15秒

状态切换延迟

STP拓扑变更机制

1.Max age超时/有接口变更为转发状态，判断为拓扑发生变更，向根网桥发起TCN BPDU

2.收到TCN BPDU的交换机继续向根网桥转发TCN BPDU，到达根网桥为止

3.根网桥收到TCN BPDU后，向所有端口发起TC置位的配置BPDU

4.交换机收到TC置位的配置BPDU后，Mac地址表的老化时间缩短到15秒

STP的问题

收敛速度慢，故障切换时间太长

网络中大量主机频繁上下线，会导致TCN BPDU以及TC置位BPDU大量发送

RSTP

快速生成树协议

端口状态减少到3种

端口角色增加到4种

####### 根端口和指定端口不变

####### 阻塞端口细分为2种

######## 替代端口（Alternata port）

######### 根端口的备份

######## 备份端口（Backup port）

######### 指定端口的备份

边缘端口机制

####### 当链路激活，边缘端口立即进入转发状态，不参与STP计算

####### 边缘端口UP/DOWN不会触发拓扑变更

####### 建议把连接PC的端口配置为边缘端口

MSTP

多生成树协议

将多个vlan捆绑到一个生成树实例，每个实例分别独立计算生成树

基于STP计算结果不同，实现不同vlan的流量负载均衡

STP常用命令

[h3c]display stp

查看STP相关信息

[h3c]display stp brief

查看STP端口状态

[h3c]stp global enable

全局启用STP

[h3c-GigabitEthernet 1/0/1]undo stp enable

关闭端口上STP

[h3c]stp mode ‘stp/rstp/mstp’

更改STP模式，默认模式是mstp

[h3c]stp priority ‘priority’

更改交换机优先级

[h3c-GigabitEthernet 1/0/1]stp cost ‘cost’

更改接口生成树的cost

[h3c-GigabitEthernet 1/0/1]stp edged-port

配置端口为边缘端口

交换机端口安全技术

802.1X

定义

起源于WLAN协议802.11，解决局域网终端的接入认证问题

认证方式

本地认证

远程集中认证

端口接入控制方式

基于端口认证

基于Mac地址认证

端口隔离技术

用于在同vlan内部隔离用户

同一隔离组端口不能通讯，不同隔离组端口可以通讯

链路聚合

定义

把连接到同一台交换机上的多个物理端口捆绑为一个逻辑端口

功能

提高链路可靠性

聚合组内只要还有物理端口存活，链路就不会中断

增加链路传输带宽

避免了STP计算，聚合组内物理端口不会被闭塞

交换机之间的流量会自动在聚合组内的所有物理端口上负载分担

负载分担

也称负载均衡

聚合后的链路会基于流自动负载分担

常用命令

[h3c]interface bridge-aggregation ‘number’

创建聚合端口，进入聚合端口视图

[h3c-GigabitEthernet 1/0/1]port link-aggregation group ‘number’

物理接口加入聚合组

[h3c]display link-aggregation summary

查看聚合链路信息

IP子网划分

子网掩码

产生背景

通过自然分类来划分网络规模会造成大量IP地址浪费

IPv4地址资源已经全部耗尽

定义

由连续的二进制1或0组成的32位掩码，用来衡量IP地址网络位的长度

1对应的部分为网络位

0对应的部分为主机位

主类掩码

####### 和自然分类一致的子网掩码

VLSM

####### 可变长子网掩码

####### 通过把子网掩码变长来把一个网段划分为多个子网

CIDR

####### 无类域间路由

####### 通过把子网掩码缩短来把多个网段聚合为一个网段

VLSM算法

1.得出下列参数

掩码借位数

####### 把原掩码的多少个0变成了1

掩码剩余位数

借位段掩码剩余位数

2.计算划分结果

划分出的子网数

####### 2^（借位数）

每个子网可用IP地址数

####### 2^（剩余位数）-2

每两个子网的间隔位数

####### 2^（本段剩余位数）

3.列出每个子网

举例1

举例2

常见子网划分对应关系

25

255.255.255.128

####### 126个可用地址

26

255.255.255.192

####### 62个可用地址

27

255.255.255.224

####### 30个可用地址

28

255.255.255.240

####### 14个可用地址

29

255.255.255.248

####### 6个可用地址

30

255.255.255.252

####### 2个可用地址

31

255.255.255.254

####### 2个可用地址

######## PPP链路可用

32

255.255.255.255

####### 1个可用地址

######## 设备的Loopback接口可用

DNS

域名

产生背景

通过IP地址访问目标主机，不便于记忆

通过容易记忆的域名来标识主机位置

域名的树形层次化结构

根域

顶级域

####### 主机所处的国家/区域，注册人的性质

二级域

####### 注册人自行创建的名称

主机名

####### 区域内部的主机的名称

####### 由注册人自行创建和管理

定义

用于域名和IP地址的互相解析

DNS查询模式

递归查询

DNS服务器一定会返回一个确切的查询结果

客户端到DNS的查询

迭代查询

DNS服务器会返回一个已知的其他DNS服务器，由请求者自行查询

DNS服务器到DNS服务器的查询

主机域名解析工作流程

1.检查域名是否是本机域名

2.检查本地的DNS缓存

iponfig /displaydns

####### 查看本机DNS缓存

ipconfig /flushdns

####### 清空本机DNS缓存

3.检查本机的hosts文件

C:\windows\system32\drivers\etc

4.查询DNS服务器

H3C配置DNS代理

[h3c]dns proxy enable

[h3c]dns server ‘公网DNS地址’

内网终端DNS服务器指向为本路由器

文件传输协议

FTP

定义

文件传输协议

客户端/服务器模型，具备身份验证功能

双TCP连接

端口

控制连接：21

####### 用于传输FTP命令和执行信息

数据连接：20

####### 用于数据上传、下载

数据传输方式

主动方式

####### 数据连接由服务器主动发起

####### 控制连接：21端口

####### 数据连接：20端口

被动方式

####### 数据连接由客户端主动发起

####### 控制连接：21端口

####### 数据连接：服务器随机产生端口

TFTP

简单文件传输协议

基于UDP，69号端口

只有数据传输功能，不提供身份验证，目录列表等功能

常用命令

[h3c]ftp server enable

开启FTP服务

ftp ‘ip address’

连接FTP服务器

ftp>ls

列出当前目录

ftp>get ‘fliename’

下载文件

ftp>put ‘filename’

上传文件

ftp>bye

断开FTP连接

DHCP

产生背景

局域网中手动配置静态IP地址任务繁琐，而且容易出错

定义

动态主机配置协议

用于为局域网中主机动态分配IP地址及相关信息

采用客户端/服务器模式

服务端端口UDP 67

客户端端口UDP 68

工作原理

分配IP地址工作流程

1.客户端以全网广播形式发起IP地址寻找

####### Discover

2.服务器以全网广播形式向客户端发送IP地址提供

####### Offer

3.客户端选择好IP地址后，以全网广播形式向服务器请求选择结果

####### Request

4.服务器向客户端以全网广播形式发送IP地址确认

####### ACK

特殊情况的处理

当网络中存在多台DHCP服务器，客户端会优先选择最先到达的IP地址提供

IP地址租约更新

租期到达50%，客户端如在线，会向服务器单播发起租约更新请求

租期到达87.5%，客户端如在线，会向服务器广播发起租约更新请求

DHCP中继代理

用于跨网段分配IP地址

IP地址请求的相关报文都是广播发送，无法跨越网段，所以需要在中间路由器开启DHCP中继代理功能

IPv6基础

IPv4的问题

地址资源已经全部耗尽

终端用户配置不够简便

协议本身不具备安全性和QOS特性

IPv6的优势

几乎无尽的地址空间

3.4X10^38个可用地址

终端用户无需任何配置，甚至不需要DHCP

协议自带安全性和QOS特性

地址格式

冒号十六进制格式

每段16位，共8段，一共128位

地址书写压缩

段内前导0压缩

段内前导的0可省略

全为0的段压缩为一个0

全0段压缩

连续为0的段可用::表示

一个IPv6地址内只允许使用一次全0段压缩

网段划分

前缀

前缀长度和数字一致则为同一网段

接口标识符

根据Mac地址计算而来，全球唯一

手动配置

前缀长度

标识前缀的长度

地址分类

单播地址

未指定地址

####### ::/128

本地环回地址

####### ::1/128

链路本地地址

####### FE80::/10

####### 仅用于同网段内部通讯，自动生成

####### FE80::接口标识符/10

站点本地地址

####### FEC0::/10

####### 私有地址

全球单播地址

####### 2000::/3

组播地址

标识组播地址

广播地址属于一种特殊的组播地址

任播地址

用于智能寻路，寻找最近的下一跳

从单播地址中分配

IPv6邻居发现协议

地址解析，类似ARP

邻居关系建立和维持

路由器发现/前缀发现

地址自动配置

1.终端发送RS消息，请求路由器的前缀和前缀长度

2.路由器回复本机的前缀和前缀长度

3.终端使用路由器回复的前缀+接口标识符/前缀长度，自动产生IPv6全球单播地址

地址重复检测

常用命令

[h3c-GigabitEthernet 0/0]ipv6 address ‘ipv6 address’

配置静态IPv6地址

[h3c-GigabitEthernet 0/0]ipv6 address auto

配置为自动产生IPv6地址

[h3c-GigabitEthernet 0/0]undo ipv6 nd ra halt

解除路由器ND消息抑制

IP路由原理

定义

路由器负责将数据报文在IP网段之间进行转发

路由是指导路由器如何进行数据转发的路径信息

IP连通的前提

沿途的每台路由器上都有到达目的网段的路由信息

路由是单向的路径信息，沿途每台路由器都要有往返双向路由信息

路由表

作用

存储路由信息

字段内容

Destination/mask

####### 目的网段和掩码

Proto

####### 路由的来源

Pre

####### 优先级

Cost

####### 度量值

Nexthop

####### 下一跳地址

######## 数据报文从接口发出后到达的下一个IP地址

Interface

####### 出接口

######## 数据报文发出的接口

路由表查表规则

最长掩码匹配规则

####### 当数据包在路由表中匹配到多条掩码长度不同的路由，会按照掩码最长的路由进行转发

路由迭代规则

####### 当路由的下一跳为非直连网段地址，路由器会再次在路由表中查询下一跳地址，直到查询到下一跳是直连地址为止

来源

直连路由

####### 定义

######## 根据直连接口所在网段自动产生

####### 产生条件

######## 接口UP

######## 接口配置IP地址

静态路由

####### 定义

######## 手动配置到达每个目的网段的路由信息

####### 特点

######## 配置和维护繁琐复杂

######## 没有协议消耗，减轻设备和带宽压力

动态路由协议

####### 定义

######## 通过路由协议从邻居自动学习路由信息

####### 特点

######## 配置简单，维护便捷

######## 协议会消耗设备资源和链路资源

####### 常见路由协议

######## RIP

######### 路由信息协议，年代久远，已经被淘汰

######## OSPF

######### 开放式最短路径优先，目前最主流的路由协议

######## BGP

######### 边界网关协议，运营商之间使用的唯一协议

######## IS-IS

路由表写表规则

1.不同来源的路由优先级高（数字小）的优先

2.同一来源的路由Cost小的优先

3.同一来源Cost相等的路由会形成等价路由

####### 数据流会在等价路由上自动负载分担

路由优先级

直连路由（Direct）

####### 0

OSPF内部路由

####### 10

静态路由

####### 60

RIP

####### 100

OSPF外部路由

####### 150

BGP

####### 255

常用命令

[h3c]display ip routing-table

查看路由表

[h3c]display ip routing-table ‘network’ ‘mask’

查看指定网段的路由信息

VLAN间路由

定义

指导设备对不同vlan间进行三层数据转发

实现方式

单臂路由

交换机上划分多个VLAN

路由器单线连接到交换机

####### 路由器接口

######## 划分若干子接口，子接口的IP为下连vlan的网关，并绑定相应vlan

####### 交换机接口

######## 配置TRUNK，允许所有vlan通过

三层交换

三层交换机上启用vlanif三层接口，配置为网关IP

自动产生到达所有vlan的直连路由

对比路由器的优势

####### 转发效率高

####### 接口数量大

常用命令

[h3c]interface ‘sub-interface’

创建子接口，进入子接口视图

[h3c-GigabitEthernet0/0.1]vlan-type dot1q vid ‘vlan-id’

子接口开启802.1Q识别，并绑定Vlan

[h3c]interface vlan-interface ‘vlan-id’

创建Vlanif三层接口，进入Vlanif接口视图

静态路由

配置要点

如下一跳所在接口是点到点接口，可以以指出接口的方式来配置静态路由

如下一跳所在接口是以太网接口，只能以指下一跳来配置静态路由

默认路由

目的网段为0.0.0.0/0

当数据包在路由表中匹配不到明细路由时，按照默认路由转发

常用命令

[h3c]ip route-static ‘network’ ‘mask’ ‘nexthop/interface’

配置静态路由

路由协议概述

定义

路由协议

用来计算、维护网络路由信息的协议

路由协议的功能

邻居发现

路由交换

路由计算

路由维护

路由协议的分类

按照使用位置分类

IGP

####### 内部网关协议

######## 运行在自治系统内部的路由协议

######## RIP，OSPF，IS-IS

EGP

####### 外部网关协议

######## 运行在自治系统之间的路由协议

######## BGP

自治系统

AS

一组被统一管理，运行同一个IGP的路由器组成的网络范围

一般不同城域网都是不同的AS，不同运营商也是不同的AS

按照协议算法分类

距离矢量协议

####### 度量值是跳数

####### RIP

链路状态协议

####### 度量值是开销

####### OSPF IS-IS

路径矢量协议

####### 有多种度量值

####### BGP

RIP

定义

路由信息协议，基于距离矢量算法

基于UDP端口520

RIP初始化流程

1.RIP运行后，会从每个参与协议的接口上以广播形式发送路由请求

2.收到路由请求后，将自己完整的路由表以广播形式响应

3.收到路由响应后，根据计算规则，把路由写入到路由表

4.路由信息会按照发送方向逐跳扩散

路由信息更新

路由响应报文会以30秒为周期发送，以对网络变化进行更新

RIP的环路问题

产生原因

1.链路故障，导致路由从表中删除

2.30秒的更新周期还未到来，提前收到了邻居传递过来的刚刚被删除的路由，形成环路

防环机制

水平分割

####### 从某个接口收到的路由信息不会从该接口回传

毒性逆转

####### 从某个接口收到的路由信息会设置为16跳后回传

路由毒化

####### 当路由失效，标记为16跳，并通告邻居，使邻居及时使该路由失效

抑制计时器

####### 计时时间内，不接收和原路由跳数一致或更高的路由更新

触发更新

####### 当路由失效，不用等待更新周期，立即发出路由更新，来通告错误

最大跳数

####### 不接收跳数大于15跳的路由更新

RIP计时器

更新计时器

####### 30秒

失效计时器

####### 180秒

####### 路由打上possibly down标签，路由设置为16跳

刷新计时器

####### 240秒

####### 彻底删除路由

抑制计时器

####### 180秒

######## 路由信息失效，被打上PD标签

######## 从其他接口收到比原路由更差的路由更新

RIPv2

报文以组播发送，组播地址224.0.0.9

路由更新携带子网掩码

可以关闭自动聚合，支持手动聚合

支持身份验证

常用命令

[h3c]rip ‘process id’

创建RIP进程，进入RIP协议视图

[h3c-rip-1]version 2

更改RIP版本为v2

[h3c-rip-1]undo summary

关闭自动聚合

[h3c-rip-1]network ‘network’

宣告网段

network命令的2层功能

####### 使能接口

######## 每个接口的IP地址与宣告的网段进行匹配，被匹配的接口能够收发RIP协议报文

####### 使能路由

######## 每个接口的IP地址与宣告的网段进行匹配，被匹配的接口所产生的直连路由能够传递给邻居

[h3c-rip-1]silent-interface ‘interface number’

配置静默接口

####### 静默接口上不会发送RIP协议报文

[h3c-GigabitEthernet 0/0]rip authentication mode ……

配置RIP接口身份验证

OSPF

RIP的缺陷

最大跳数限制了网络规模

以跳数为度量值无法准确判断最优路径

路由更新发送完整路由表消耗网络带宽

收敛速度慢

协议会产生路由自环

定义

开放式最短路径优先，基于链路状态特征

工作在IP层，协议号89

OSPF初始化流程

1.建立邻居和邻接关系

发送hello报文发现和建立邻居关系，组播地址224.0.0.5

####### 接口UP

####### 双方接口IP地址在同一网段

####### 双方接口在同一区域

####### ……

选举DR/BDR，建立邻接关系

####### DR/BDR选举

######## 选举原因

######### 广播网络中使路由信息交换更加高速有序

######## 选举范围

######### 每条广播链路上都需要选举出一个DR和一个BDR

######## 选举规则

######### 1.优先级数字大的优先

########## 默认优先级都是1

######### 2.Router-id大的优先

######## Router-id

######### 定义

########## Rid，标识路由器的身份

######### 产生方法

########## 手动配置一个IPv4地址格式作为Rid

########## 自动选举

########### 1.在所有环回口中选举IP地址最大的作为Rid

########### 2.在所有物理接口中选举IP地址最大的作为Rid

######### 建议手动配置一个本地环回口的IP地址作为Rid

####### 关系状态

######## DRother与DR建立邻接关系

######## DRother与BDR建立邻接关系

######## DR与BDR建立邻接关系

######## 两个DRother之间保持邻居关系

2.邻接路由器之间交换链路状态信息，实现区域内链路状态数据库同步

工作流程

####### 1.向邻接路由器发送DD报文，通告本地LSDB中所有LSA的摘要信息

####### 2.收到DD后，与本地LSDB对比，向对方发送LSR报文，请求发送本机所需的LSA的完整信息

####### 3.收到LSR后，把对方所需的LSA的完整信息打包为一条LSU报文，发送至对方

####### 4.收到LSU后，向对方回复LSAck报文，进行确认

3.每台路由器根据本机链路状态数据库，计算到达每个目的网段的最优路由，写入路由表

OSPF报文类型

Hello报文

DD报文

数据库描述报文

用于描述本地LSDB中所有LSA的摘要

LSR报文

链路状态请求

LSU报文

链路状态更新

LSAck报文

链路状态确认

OSPF分区域管理

分区域的原因

加快收敛速度

把网络故障隔离在区域内部

路由器角色

IR

####### 内部路由器

####### 所有接口都处于同一个区域

ABR

####### 区域边界路由器

####### 连接不同区域的路由器

ASBR

####### 自治系统边界路由器

####### 连接外部自治系统的路由器

区域类型

骨干区域

####### 只能有一个骨干区域，一般是区域0

####### 骨干区域必须是连续的

非骨干区域

####### 非骨干区域必须连接到骨干区域

常用命令

[h3c]ospf ‘process id’ router-id ‘rid’

开启OSPF进程，指定Router-id，进入OSPF协议视图

[h3c-ospf-1]area ‘area id’

进入区域视图

[h3c-ospf-1-area 0.0.0.0]network ‘ip address’ ‘wild-mask’

宣告网段

####### wild-mask

######## 掩码通配符

######## 0对应的部分需要匹配一致，1对应的部分不检查

[h3c-ospf-1]slient-interface ‘interface id’

配置静默接口

OSPF不会在向静默接口上收发协议报文

[h3c]display ospf peer

查看OSPF邻居关系

####### FULL：邻接关系

####### 2-Way：邻居关系

[h3c]display ospf routing

查看OSPF路由

ACL包过滤

ACL

定义

访问控制列表

用于数据流的匹配和筛选

常见功能

访问控制

####### ACL+Packet-filter

路由控制

####### ACL+Route-policy

流量控制

####### ACL+QOS

基于ACL的包过滤

定义

对进出的数据包逐包检查，丢弃或允许通过

包过滤必须配置在接口的某个方向上才能生效

一个接口的一个方向只能配置一个包过滤策略

包过滤的方向

入方向

####### 只对从外部进入的数据包做过滤

出方向

####### 只对从内部发出的数据包做过滤

包过滤的工作流程

1.数据包到达接口检查是否应用了ACL，是则进入匹配，否则放行

2.按照ACL编号匹配第一条规则，匹配则进一步检查该条规则动作，否则与下一条规则进行匹配

####### 动作允许则放行

####### 动作拒绝则丢弃

3.继续进行匹配，如匹配则检查规则动作，否则与下一条进行匹配

……

4.所有规则都不匹配，检查默认动作

####### 默认动作允许则放行

####### 默认动作拒绝则丢弃

注意事项

如果默认动作是允许，至少需要一条拒绝规则

如果默认动作是拒绝，至少需要一条允许规则

H3C的ACL用于包过滤默认允许，用于其他默认拒绝

把小范围的规则分配一个靠前的顺序

在不影响实际效果前提下，把包过滤尽量配置在离源地址最近的接口的入方向

ACL分类

基本ACL

只对数据包的源地址进行匹配

编号2000-2999

高级ACL

对数据包的五元组进行匹配（源IP，目的IP，源端口，目的端口，协议）

编号3000-3999

常用命令

[h3c]acl basic ‘acl-number’

创建基本ACL，进入ACL视图

[h3c]acl advanced ‘acl-number’

创建高级ACL，进入ACL视图

[h3c-acl-basic-2000]rule ‘rule id’ ‘permit/deny’ source ‘ip address’ ‘wild-mask’

创建基本ACL规则

如不写rule-id，则系统自动从0开始以5的倍数增加序号

[h3c-acl-advanced-3000]rule ‘rule id’ ‘permit/deny’ ‘protocol’ source ‘ip address’ ‘wild-mask’ source-port ‘port’ destination ‘ip address’ ‘wild-mask’ destination-port ‘eq/lt/gt/neq/range’ ‘port’

创建高级ACL规则

[h3c-GigabitEthernet 0/0]packet-filter ‘acl number’ ‘inbound/outbound’

配置包过滤

[h3c]packet-filter default deny

更改默认动作为拒绝

NAT

产生背景

IPv4公网地址资源耗尽

IPv6普及遥遥无期

子网划分杯水车薪

定义

网络地址转换

通过把私有地址转换为公有地址，使私有IP地址主机可以访问互联网，来解决公网地址不够用的问题

常用命令

[h3c]nat address-group ‘group-number’

创建 NAT 公网地址池

[h3c-address-group-1]address ‘start-ip’ ‘end-ip’

设置地址池的地址范围

[h3c-GigabitEthernet0/0]nat outbound ‘acl-number’ address-group ‘group-number’

在公网接口上配置 NAPT

[h3c-GigabitEthernet0/0]nat outbound ‘acl-number’

在公网接口上配置 Easy IP

[h3c-GigabitEthernet0/0]nat server protocol ‘tcp/udp/icmp’ global ‘global-address’ ‘global-port’ inside ‘inside-address’ ‘inside-port’

在公网接口上配置NAT Server

PPP

定义

点到点协议

在串行线路上运行的协议

特点

支持身份验证

支持网络层地址自动协商

工作阶段

阶段1

LCP阶段

####### 链路状态协商

阶段2

验证阶段

可选

阶段3

NCP阶段

####### IP地址协商

验证

验证方式

PAP

####### 两次握手

####### 用户名和密码在网络中明文传输

CHAP

####### 三次握手

####### 密码不在网络中传输，更安全

验证分类

单向验证

####### 主验证方对被验证方进行验证

双向验证

####### 双方互相验证

PPP-MP

定义

把两台路由器之间的多条PPP链路捆绑成一条逻辑PPP链路

功能

实现链路冗余

增加链路带宽

要点

IP地址配置在MP口上

身份验证配置在物理口上

常用命令

[h3c-Serial1/0]ppp authentication-mode ‘pap/chap’

设置接口开启PPP验证，并指定验证方式

[h3c-Serial1/0]ppp pap local-user ‘username’ password ‘simple/cipher’ ‘password’

被验证方设置接口上用于pap验证的用户和密码

[h3c-Serial1/0]ppp chap user ‘username’

被验证方设置接口上用于chap验证的用户

[h3c-Serial1/0]ppp chap password ‘simple/cipher’ ‘password’

被验证方设置接口上用于chap验证的密码

[h3c]interface mp-group ‘group-number’

创建PPP-MP口，进入MP口接口视图

[h3c-Serial1/0]ppp mp mp-group ‘group-number’

物理接口加入到MP口

双向验证时，如果两端用于验证的密码一致，则在PPP接口下只用指定用户名，不用指定密码

在这里插入图片描述