文章目录
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- 考点分析
- 6-1-1网络互联设备总结
- 6-1-2中继器与集线器
- 6-1-3网桥与交换机
- 6-1-4路由器与三层交换机
- 6-1-5路由器与三层交换机区别
- 6-1-6多层交换机和网关
- 6-2-1IP报文格式
- 6-2-2分片与计算
- 6-2-3IP地址特殊地址
- 6-2-4ARP和RAPRP
- 6-2-5ICMP协议
- [6-3-1TCP UDP报文格式](#6-3-1TCP UDP报文格式)
- 6-3-2TCP三次握手(重点)
- 6-3-3流量控制和拥塞控制(重点)
- 6-3-4重点协议端口号总结(考3到5分)
- 6-4-1IP路由协议
- 6-4-2静态路由与默认路由
- 6-4-3动态路由协议RIP/OSPF/BGP/ISIS(也是重点)
考点分析

6-1-1网络互联设备总结
网络互联设备总结(需要掌握)

6-1-2中继器与集线器
网络演进历史



集线器工作原理


集线器工作原理与问题

:::info
集线器的两大问题:
·产生环路,形成广播风暴,影响通信效率。
·数据扩散,严重安全威胁。
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6-1-3网桥与交换机
:::info
没有特殊说明一般指二层以太网交换机(其他类型较少用)
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交换机的工作原理(重点)
划时代的设备:交换机

交换机工作原理:
交换机的寻址(八步)
重点记忆初始时MAC地址表是空的

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6-1-4路由器与三层交换机
路由器

三层交换机

6-1-5路由器与三层交换机区别
典型园区网拓扑结构

园区网主要技术应用

路由器与三层交换机对比总结

6-1-6多层交换机和网关
网关
:::info
网关是互连网络中操作在OSI 传输层之上的设施。
网关的主要功能:
· (1)连接网络层之上执行不同协议的子网,组成异构型的互联网。
· (2)网关能对互不兼容的高层协议进行转换。
· (3)为了实现异构型设备之间的通信,网关要对不同传输层、会话层、表示层、应用层协议进行翻译和转换。
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多层交换机/多业务交换机

SDN 可编程交换机

网络演进总结

6-2-1IP报文格式
重点:每年都有考到
IPv4报文格式

:::info
头部长度(IHL): 最小值是5,最大值为15,单位4字节。
TOS: 为区分服务字段,用区分服务类型,即QoS 字段。
总长度字段:IPv4 数据报的总长度。
标识:主机发送IP报文的序号,每发送一次+1。
生存期 (TTL): 用于设置一个数据包可经过的路由器数量的上
限,每经过一台路由器减1。
协议字段:包含一个数字,标识数据报有效载荷部分的数据类
型。最常用的值为1(ICMP)17(UDP) 和 6(TCP)。
头部校验和:仅计算IPv4 头部,不检查数据有效载荷部分的正
确性。当TTL 减一时,头部校验和必须重新计算。
:::
6-2-2分片与计算
IP分片定义
■IP 报文最大65535字节,而以太网MTU 为1500字节。
■ 相当于货轮能载重65535,而火车载重1500,那么必须把货轮上的货物分装给多个火车运输。

例题精选解析
■ 以太网主机发送一个IP分组,长度3000字节,头长度为标准长度,发送该IP分组时应分为几个分片?
写出各分片的信息(长度、偏移、MF)。

更形象的类比理解
■一个IP数据报文长度为3000字节(包括首部长度),要经过一个MTU 为1500字节的网络传输。此时 需将原始数据报切分为3片进行传输,请将每个数据报分片的总长度、数据长度、 MF 标志和片偏移填入答题纸对应表格中。

6-2-3IP地址特殊地址
IPv4 地址分类

特殊IPv4地址
1.0.0.0.0
主机端:DHCP分配过程中,用0.0.0.0表示本机,比如主机DHCP
Discover广播报文源目地址和端口是0.0.0.0 :68->255.255.255.255 :67。 服务器端:0.0.0.0本机所有IPv4地址,如果某主机有两个IP地址,该主机
一个服务监听的地址是0.0.0.0,那么通过两个IP地址都能够访问该服务。
路由: 0.0.0.0表示默认路由,即当路由表中没有找到完全匹配路由的时候
所对应的路由。
2.255.255.255.255
受限广播地址,表示3层广播的目标地址,在同一个广播域范围内所有主机
都会接收这个包,广播域的范围可变,跟子网划分相关。
3.169.254.0.0/16
使用DHCP自动获取IP地址,当DHCP 服务器发生故障,或响应时间超时,
系统会为你分配这样一个地址,不能正常上网。
■ 4.127.0.0.0/8 (127.0.0.1-127.255.255.255)
本地环回地址,能ping 通127地址,证明TCP/IP协议栈正常。
考前需记忆
:::info
5.RFC1918 私有IP地址
IPv4地址空间中有一部分特殊的地址,成为私有IP地址,私有IP地址
不能直接访问公网(Internet) 的IP, 只能在本地使用。
A类 :10.0.0.0/8 (10.0.0.1-10.255.255.255)1个A类网络
B类:172.16.0.0/12 (172.16.0.1-172.31.255.255)16个B类网络
C类 :192.168.0.0/16 (192.168.0.1-192.168.255.255)256个C
:::
考前需记忆
:::info
6.常见组播:
224.0.0.1所有主机
224.0.0.2所有路由器
224.0.0.5所有运行OSPF的路由器
224.0.0.6 DR和BDR 的组播接收地址
224.0.0.9 RIPv2组播更新地址
224.0.0.18 VRRP组播地址
:::
6-2-4ARP和RAPRP
ARP:根据IP寻找MAC地址
RARP:根据MAC地址寻找IP地址
为什么需要ARP?

·数据链路层在进行数据封装时,需要目的MAC地址。
ARP 工作过程

● 主机A 发送数据包给主机C之前,首先通过ARP 协议根据IP地址获取主机MAC 地址。
ARP缓存

ARP 请求

更新ARP 缓存




免费ARP(考的少)

代理ARP

同一网段、不同物理网络上的计算机之间,可以通过ARP代理实现相互通信。
6-2-5ICMP协议
ICMP基础
■ICMP(Internet Control Message Protocol,Internet控制报文协议),协议号为1,封装在IP报文中,用来传递差错、控制、查询等信息,典型应用ping/tracert依赖ICMP 报文。
ICMP 报文类型与代码

ICMP应用-ping

ICMP应用-tracert

6-3-1TCP UDP报文格式
传 输 层TCP vs UDP
:::info
传输控制协议( TCP)
· 面向连接(传输之前打招呼)
· 可靠传输
· 流控及窗口机制
· TCP 应用:WEB 浏览器,电子邮件
文件传输程序
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:::tips
用户数据报协议( UDP)
· 面向无连接(不打招呼,直接传输)
· 不可靠传输
· 尽力而为的传输
· UDP 应用:域名系统 (DNS),
视频应用、 IP语音 (VoIP)
:::
TCP 报文格式

TCP 伪首部
TCP 伪 首 部 本 质 是IP 头 的 一 部 分 , 包 含 源 目IP 地 址 , 协 议 号 、TCP 报 头 和 用 户 数 据 ,主要用于TCP 校 验和计算 。

UDP 报文格式

6-3-2TCP三次握手(重点)
TCP 三次握手建立连接

TCP 三次握手建立连接

TCP 四次挥手断开连接

6-3-3流量控制和拥塞控制(重点)
TCP 流量控制(控制发送和接受的两端)
:::tips
流量控制:为了防止发送方发送速度过快,导致接收方处理不过来,造成丢包重传,浪费网络资源。
TCP 流量控制机制: 可变大小的滑动窗口。
:::
TCP 滑动窗口机制

TCP 拥塞控制
有了流量控制,可以调节发送端和接收端的节奏,为什么还要有拥塞控制?
:::info
· 流量控制 :在AB两个端点进行。
· 拥塞控制 :在AB和所有网络节点中进行。
:::


6-3-4重点协议端口号总结(考3到5分)
TCP/UDP 端口号

重点记忆:

6-4-1IP路由协议
什么是路由?
当路由器(或其他三层设备)收到一个IP数据包时,会查看数据包的IP头部中的目的IP地址,并在路由表中进行查找,在匹配到最优的路由后,将数据包扔给该路由所指出接口或者下一跳。

路由器工作原理
■建立并维护路由表RIB。
· 直连路由:路由器本地接口所在网段。
· 静态路由:手工配置的路由条目。
· 动态路由:路由器之间通过动态路由协议学习到的路由。
■根据路由表进行数据转发。
查看路由表

重点:
优先级越小越优先

6-4-2静态路由与默认路由
什么是静态路由


静态路由配置
静态路由的配置(关联下一跳IP的方式)
Router\]ip route-static 网络号掩码 下一跳IP地址 静态路由的配置(关联出接口的方式) \[Router\]ip route-static 网络号掩码出接口 ■静态路由的配置(关联出接口和下一跳IP的方式) \[Router\]ip route-static 网 络 号 掩 码出接口下 一跳IP 地 址 配置示例: *\[R1\] **ip** **route-static**192.168.100.0255.255.255.0192.168.12.2* *\[R1\] **ip route-static**1__92.168.200.024192.168.13.2* **静态路由配置示例**  **默认路由**   **静态路由与默认路由特点** ■ 静态路由 ·配置简单 ·手工配置,可控性高 ·节省网络带宽 ·网络大,工作量大,比如配置1000条静态路由 ·网络故障,无法响应拓扑动态变化 默认路由 · 默认路由是一种特殊的静态路由,走投无路的选择 · 配置简单,简化管理 · 降低路由 CPU、内存资源 · 用处:网络出口路由器/防火墙/核心交换机 ### 6-4-3动态路由协议RIP/OSPF/BGP/ISIS(也是重点) **动态路由协议分类**  **RIP协议** ■ RIP(Routing Information Protocol, 路由信息协议) · 内部网关协议,距离矢量路由协议。 . 华为设备上路由优先级为100。 · 计算跳数:最大15跳,16跳不可达, 一般用于小型网络。 · 几个时钟:30s周期性更新路由表、180s无更新表示不存在、300s删除路由表。 · 支持等价负载均衡和链路冗余,使用UDP 520端口。  :::info **RIPv1与** **RIPv2对比**  ::: 距离矢量路由协议 ■使用距离矢量路由协议的路由器并不了解网络的拓扑。该路由器只知道: · 自身与目的网络之间的距离。 · 应该往哪个方向或哪个接口转发数据包。  **距离矢量路由协议特点** ■周期性地更新(广播)整张路由表。 ·距离 Distance --- 多远。 · 矢量 Vector--- 哪个方向。  **RIP路由的度量值**   **路由优先级**  **RIP防环机制** ■①最大跳数:当一个路由条目发送出去会自加1跳,跳数最大为16跳,意味着不可达。 ■②水平分割: 一条路由信息不会发送给信息的来源 ③反向毒化的水平分割:把从邻居学习到的路由信息设为16跳,再发送给那个邻居。 ④抑制定时器和触发更新也可以防止环路。 **OSPF简** **介** :::info Open Shortest Path First,开放式最短路径优先协议 · 内部网关协议, OSPF 是一种链路状态路由协议。 ·Open 意味着公有,任何厂商都能支撑OSPF, 目前业内使用最广泛的IGP。 · 华为设备上, OSPF 协议优先级Internal 10,External 150。 · 路由器之间交互的是链路状态信息,而不是直接交互路由。 ·路由器知晓网络拓扑结构,采用SPF 算法(迪杰斯特拉 Dijkstra)计算达到目的地的最短路径。 · 支持VLSM, 支持手工路由汇总。 ::: **OSPF** **基本特点** :::info ■ 适应范围广:支持各种规模的网络。 ■ 快速收敛:在网络的拓扑结构发生变化后立即发送更新报文,使这一变化在自治系统中同步。 ■ 无自环:使用SPF 最短路径树算法进行路由计算, 不会产生环路。 ■ 区域划分:允许网络被划分成区域来管理,链路状态数据库仅需和区域内其他路由器保持一致。 减小对路由器内存和CPU 的消耗。同时区域间传送的路由信息减小,降低网络带宽占用。 ::: **OSPF Cost** OSPF 使用Cost "开销"作为路由度量值。 ■OSPF 接口cost=100M/ 接口带宽,其中100M为OSPF参考带宽 (reference-bandwidth), 可修改。 每一个激活OSPF的接口都有一个cost 值。 一条OSPF 路由的cost由该路由从起源一路到达本地的所有入接口cost值的总和。  **OSPF** **区域概念**  **OSPF** **路由器角色**  **OSPF** **总结** ■触发式更新、分层路由,支持大型网络。 Area [0.0.0.0](https://0.0.0.0)或者Area 0来表示骨干区域,不是区域1。 点对点网络上每10秒发送一次hello, 在NBMA 网络每30秒发送一次,Deadtime 为hello时间4倍。 ■ OSPF 系统内几个特殊组播地址: ·[224.0.0.1](https://224.0.0.1)-在本地子网的所有主机。 ·[224.0.0.2](https://224.0.0.2)-在本地子网的所有路由器。 ·[224.0.0.5](https://224.0.0.5)-运行OSPF协议的路由器。 ·[224.0.0.6](https://224.0.0.6)-OSPF 指定/备用指定路由器DR/BDR。 ·目标地址[224.0.0.5](https://224.0.0.5)指所有路由器,用于发现建立邻居、还用于选出区域内的指定路由器DR 和备份指定路由器 BDR(DR/BDR 组播地址是[224.0.0.6](https://224.0.0.6))。 **BGP基** **础** ■ BGP(Border Gateway Protocol,边界网关协议)外部网关协议,用于不同自治系统AS 之间,寻找最 佳路由。 ■通过TCP179 端口建立连接。支持VLSM 和CIDR, 是一种路径矢量协议。目前最新版本是BGP4, 而BGP4+ 支持IPV6。 Open 建立邻居关系,Keepalive 周期性探测邻居存活。每一个自治系统要选择至少一个路由器作为该自 治系统的"BGP 发言人"。支持增量更新,支持认证。可靠传输,防止环路。自治通信,策略选路。支 持无类、支持聚合。 **BGP** **四个报文**  **BGP** **选路规则** ·①丢弃下一跳不可达的路由。 :::info · ②优选Preference_Value 最高的路由(私有属性,仅本地有效)。 · ③ 优 选Local_Preference 最高的路由。 · ④优选手动聚合\>自动聚合\> network\>import\> 从对等体学到的。 · ⑤ 优 选AS_Path 最短的路由。 · ⑥起源类型IGP\>EGP\>Incomplete 。 ::: ·⑦对于来自同一AS 的路由,优选MED 最小的。 · ⑧优选从EBGP 学来的路由( EBGP\>IBGP )。 · ⑨ 优 选AS内部IGP的Metric 最小的路由。 · ⑩ 优 选Cluster_List最短的路由。 ·⑪优选 Orginator_ID 最小的路由。 ·⑫优选 Router_ID 最小的路由器发布的路由。 · ⑬ 优选IP地址最小的邻居学来的路由。 **ISIS** ■IS-IS(Intermediate system to intermediate system,中间系统到中间系统)是内部网关协议,是电信运营商普遍采用的内部网关协议之一,也是一个分级的链路状态路由协议。 与 OSPF相似,它也使用Hello 协议寻找毗邻节点。 ■与大多数路由协议不同, IS-IS 直接运行于链路层之上。 ■IS-IS具有层次性,分为两层Level-1和Level-2。 ·Level-1(L1) 是普通区域(Area),Level-2(L2) 是骨干区(Backbone)。 ·骨干区Backbone 是连续的Level-2 路由器的集合,由所有的L2(含L1/L2) 路由器组成,L1 和L2运行相同的SPF算法,一个路由器可能同时参与L1和L2。 **IS-IS区域结构图**  