网络入门知识小结

1. 网络组成

1.1 通讯系统组成

• 终端设备：电脑PC、打印机、服务器
• 中间设备：交换机（Switch）、路由器（Router）、防火墙（Firewall）
• 传输介质：网线、光纤

1.2 网络连接

• 小型：终端-----交换机-----终端
• 中型：终端-----交换机-----路由器-----交换机-----终端
• 大型：终端-----交换机-----运营商网络（ISP）----交换机-----终端

1.3 设备介绍

• 华为交换机——一般用于连接终端设备
  • 园区网交换机
    i. S5700（重点掌握）
  • 数据中心交换机
    i. CE6800
• 华为路由器
  • 接入路由器
    • AR2220（重点掌握）
    • 路由器接口比较少，一般用路由器充当企业网和外网连接的设备
    • 性能比较好
  • 城域路由器
    • NE20E

2. 网络架构

2.1 常见网络

• 小企业
  终端少、网络简单
• 大企业
  • 接入的终端多
  • 设备做冗余，做链路和设备的备份，增加网络安全性
  • 接入分层
    • 核心层（R）
      • 高速流量转发
      • 策略控制
    • 汇聚层（S）
      • 保护核心层设备接口数量
      • 吧接入层设备的流量汇聚起来以后交给核心层
      • 让接入层终端设备之间访问，降低核心层压力
    • 接入层（S）：主要接入一些用户终端设备

2.2 网络分级

• 局域网（LAN）
• 城域网
• 广域网（WAN）

3. 常见模型

3.1 OSI模型

• 物数网传会表应
  

3.2 TCP/IP模型

• 各层功能

层	数据	工作的设备	工作的协议
应用层	PDU	应用层	HTTP Telnet FTP TFTP DNS SMTP
传输层	Segment	四层交换机、四层路由器	TCP UDP
网络层	Packet	路由器、三层交换机	IP ICMP RIP IGMP
链路层	Frame	网桥、以太网交换机、网卡	ARP RARP IEEE802.3 PPP CSMA/CD
物理层	bit	中继器、集线器、双绞线	FE自协商 Manchester MLT-3 4A PAM5

• TCP/IP 对比 OSI 模型

• 各层分析
  • 应用层
    • 应用层协议=传输层协议+端口号
    • Telnet = TCP协议 + 23端口
    • SSH
    • DHCP
    • DNS协议
  • 传输层
    • 协议：TCP\UDP
    • 端口号：任务管理器的PID=port ID，0~65535
      • 0~1023，常见知名服务
  • 网络层
    • 检查三层，含有逻辑地址
    • 源IP地址（SIP）
    • 目的IP地址（DIP）
  • 链路层
    • MAC地址，全球唯一的标志
    • 前24BIT（OUI）， 官方组织定义
    • 后24BIT，供应商自定义

4. 封装&解封装

4.1 封装

• 定义：逐渐加头部，从应用层到物理层。
• 注意：
  • 链路层当中有一个type字段用来表示我上一层是IP协议呢还是IPv6协议呢还是IPX协议
  • 网络层当中有一个protocl字段用来表示上层是TCP呢还是UDP呢
  • 传输层当中有一个Dport字段用来表示上层是telnet呢？还是SSH呢？还是FTP呢等等

4.2 解封装

• 定义：逐渐去掉头部的过程，从物理层解封装到应用层

5. TCP/UDP协议

5.1 TCP

• 传输控制协议：可靠传输协议
• TCP+23端口=TELNET协议
• TCP+22端口=SSH协议
• TCP+21端口=FTP协议
• 可靠机制

  • 三次握手
    

  • 四次挥手

5.2 UDP

• 用户数据协议：不可靠传输协议
• 常用：直播、电视TV

6. 常见协议

6.1 ARP（地址解析协议）

• 作用：已知对方IP地址，来获取对方的MAC地址
• 原理：当不知道A对方MAC地址时，主机发送request广播，收到reply回应以后，完成数据组装。
• 扩展
  • 广播：一对全部
  • 组播：一对部分特定的人
  • 单播：一对一
• 过程
  • 主机访问主机C的时候，主机A查询自己的ARP缓存表（老化时间：微软20min）如果ARP缓存表中没有对应的条目，主机A会发送request广播报文
  • 主机B和主机C收到后，会将主机A的IP地址和与之对应的MAC地址会记录到自己的ARP缓存表里面，但是主机B不会回复，主机C会回复
  • 主机C回复给主机A的时候，回复给主机A一个reply的单播报文
  • 主机A收到reply报文后，会把主机C的IP地址和与之对应的MAC地址记录到ARP缓存表中，从而完成数据封装
  • 下一次主机A在访问主机C的时候，主机A直接从ARP主机缓存表里面获取到对应的MAC地址
• 免费ARP(广播)
  • 功能
    • 检查IP地址配置是否有冲突（IP地址冲突：ARP_IPCONFIGFLICT_TRAP）
    • 刷新交换机MAC表
• 查找ARP缓存表: arp -a

6.2 ICMP（Internet Control Message Protocol）

• 作用：用来检测网络的连通性和排查网络故障原因。

  • 报文：Echo-request Echo-reply

• 编码（抓包可见）

• 典型应用

  • ping命令（判断网络连通性，不一样的设备不一样）
    • -a 参数，指定源IP（多网卡情况）
    • -c 参数，制定发包次数，华为设备缺省情况下为5个
    • -h 参数，制定默认TTL值，华为设备缺省值为255
    • -t 参数，制定接收到回复的超时时间，超时的请求显示time-out
  • tracert命令（追踪数据包路径）
    • 原理：通过发送TTL=1的UDP报文，到达一个三层设备以后，TTL-1，当TTL=0时收到设备会返回数据给主机。然后逐次增加TTL值，直到到达最终目的IP，最终IP的设备会返回端口不可达，结束。

7. IP地址基础知识

• 二进制和十进制转换

• IP地址的构成

  • IP是有4个8bit的数字组成的地址
  • IP分为主机位、网络位

• 掩码

  • 作用：区分网络位和主机位
    • 掩码为1—>网络位
    • 掩码为0—>主机位
  • 表现性质：和IP一样
  • 注意点：掩码必须是连续全为1或者连续全为0的形式构成

  掩码	简写	意思
  255.0.0.0	/8	表示前面有8个1
  255.255.0.0	/16	表示前面有16个1
  255.255.255.0	/24	表示前面有24个1
  255.255.255.255	/32	表示前面有32个1

• 题目：192.168.26.129 /24和192.168.26.3 /27是否在同一个网段？

  • A和B在不在同一个网络：从A这边看，掩码都是/24，在一个网段，因为网络位都是192.168.26.0
  • B和A在不在同一个网络：从B这边看，掩码都是/27，A的网络位：192.168.26.125，B的网络位192.168.26.0，所以不在

• 广播地址（路由器隔离广播域）
  计算出网络地址，然后把主机位全部制1

• 可用主机范围
  计算出网络位和广播地址，中间的为可用地址。

8. 网关的理解

• 网络出口
• 作用：
  • 两台主机之间，跨网段的时候，主机会把数据包交给各自的网关进行处理
  • 可以代理目标主机来回应ARP-reply的应答（IP不变，MAC会变）
    • 跨网段的时候，不在一个广播域，ARP不能找到MAC地址，主机将DMAC写网关的MAC地址
    • 网关收到后，会将SMAC会变成网关的MAC，DMAC会变成目标主机的MAC。

9. IP地址的子网划分

• A类：1.0.0.0~126.255.255.255，默认掩码/8
• B类：128.0.0.0~191.255.255.255，默认掩码/16
• C类：192.0.0.0~223.255.255.255，默认掩码/24
• D类：224~239 组播地址
• E类：240~255 科研类
• 私网地址
  • 10.0.0.0~10.255.255.255
  • 172.16.0.0~172.31.255.255
  • 192.168.0.0~162.168.255.255
• 特殊地址
  • 0.0.0.0 全世界，默认路由
  • 127.x.x.x 环回地址，用于测试TCP/IP协议栈
  • 255.255.255.255 三层全局广播
• VLSM（可变长子网掩码）
  • 子网划分：对子网进行层次化编址，以便最有效的利用现有的地址空间。
  • 掩码 /24 —> /26 即为 VLSM技术
• CIDR（无类别域间路由）
  • 路由聚合：将路由表中的若干条路汇聚成一条路由，减少路由表的规模，提高路由器的可扩展性
  • /24 ----> /22

10. 跨网段的主机之间的封装和解封装

• 三层不变，二层不断变化，以此到达目标主机