华为ICT岳欣网络工程技术B2303思维导图

U965074255

2024-04-27

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网络基础

数据通信

路由基础

数据通信，解析协议，交换基础等内容讲解

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思维导图大纲

数据通信

通信的架构：数据产生部分：发送端，源端，发送方；数据转发部分：路由器，交换机，节点，系统；数据接收部分：接收端，接收方，目的端

数据封装过程：帧头（MAC地址）+ip头（ip地址）+段头（端口号）+PDU/Data（有效载荷）+帧尾

解封装得到内部有效载荷：参考模型各层之间数据是如何交互的

以太网交换基础

以太网：是建立在CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）机制上的广播型网络

冲突域：在共享式网络中，数据通信产生冲突点的集合共享式网络：使用HUB集线器连接设备组成网络

解决方法：部署交换机，交换式网络

避免冲突：CSMA/CD的方法：1.先听后发：先侦听网络是否存在设备在交互数据，若没有则发送 2.边听边发：发送数据的同时，侦听网络中是否存在设备在通信，避免存在yixei设备并不支持或未开启CSMA/CD能力 3.冲突停发：若一旦发生冲突则立即停止发送 4.随机延时后发：发送冲突后，开启一个随时的计时器（0~10s）计时器超时后，重新回到第一步，检测网络是否存在设备通信，决定是否发送数据

以太网卡：接口工作模式：单工，半双工，全双工

数据的解封装过程：1.接收到比特流后，将电信号转换为数字信号，经过物理层处理将数据转变为数据帧 2.通过将收到的数据帧的帧头和数据部分进行CRC计算，将计算的结果与FCS中的值进行比较，判断数据帧是否完整 3.拆帧头，查看帧头中的目的MAC地址 4.查看type类型，根据类型找到对应的上层协议，并将帧头，帧尾剥离交由对应的上层协议处理 5.拆ip头，查看目的ip地址 6.查看protocol字段，根据该字段将数据交由对应的上层的协议进行处理 7.拆段头，查看目的端口号

以太网帧：IEEE国际电子电气工程师协会

数据链路层协议：Ethernet协议 PPP协议（点到点协议） IEE802.3协议 HDLC（高级数据链路控制协议）

抓包：将某个接口的数据抓取并通过软件转换成我们能看懂的内容 PS：抓包抓取的是经过接口的所有数据，先开转包软件，在发送数据

MAC地址：硬件地址/物理地址长度：48bit，6B 书写格式：采用是冒分十六进制有两个部分组成：前24bit，有IEEE-OUI给厂商分配（厂商代码）；后24bit，由厂商对自己生产的设备进行分配。同一个厂商生产的设备前24bit一致，后24bit唯一

数据帧的发送方式：单播，组播，广播

ICMP：网络消息控制协议

简介：协议号1，该协议封装在IP协议之上，是属于TCP/IP协议栈中的网络层协议作用：ICMP协议用来在网络设备间传递各种差错和控制信息，对于收集各种网络信息、诊断和排除各种网络故障等方面起着至关重要的作用。报文：存在两种报文，ICMP request：用于请求目的端进行通信ICMP reply：对请求报文进行响应，并可以携带差错信息

网关：用于实现不同网段之间的通信（接收本网段的流量，转发至其他网段）PS：终端设备访问其他网段时需要指定网关地址，且指定的网关地址对应的网关设备必须存在常用的两个工具：Ping/tracertPing：用于检测网络的连通性原理：本端设备朝目的端设备发送ICMP请求报文，请求和目的端设备进行通信，目的端设备收到该报文后，若是给自身的则回应reply的响应报文，本端设备收到该报文确定网络通信正常

ARP地址解析协议

地址解析协议（ARP）：协议号0x0806背景：在数据封装时是需要封装目的IP地址和目的MAC地址，目的IP地址可以通过已知或者DNS等方式获取而来，但是目的MAC地址无法直接获取。作用：通过目的IP地址获取目的MAC地址运行范围：运行路由器和终端之间的协议分类：普通ARP：通过目的IP求目的MAC免费ARP：检测IP地址是否冲突代理ARP：用于在同一网段，但是不同物理网络间的ARP请求（充当网关）路由式代理，VLAN内代理，VLAN间的代理逆向ARP：已知目的MAC地址求目的IP地址报文：类型：ARP requestARP reply

字段解析：硬件地址类型：一般为以太网协议类型：表示运行的环境，一般为IP协议硬件地址长度：6B协议长度：4BOpcode：标识ARP报文的类型源端IP地址和MAC地址请求目的端的IP地址和MAC地址（全F广播发送，全0请求获取对应的MAC地址）原理：普通ARP工作原理：A---->B1、主机A向主机B广播发送一个ARP request，源IP地址A，目的IP地址B，源MAC地址为A，目的MAC地址为广播MAC地址2、主机B收到主机A发送的ARP request报文后，首先根据报文中的源IP地址和目的MAC地址形成映射关系，建立ARP缓存表项。3、主机B对收到请求报文通过发送ARP reply报文进行响应，该报文的源IP地址为B，源MAC地址为B，目的IP地址为A，目的MAC地址为A（单播）。4、主机A收到B响应的ARP reply报文，根据报文中的源IP地址和源MAC地址形成映射关系，建立ARP缓存表项，后续若需要继续向B发送数据，则依据该表项进行封装转发。ARP缓存表项：根据数据包的源IP地址和源MAC地址映射而来，老化时间为1200S查看：终端：arp -a 交换机/路由器：display arp删除：终端：arp -d交换机/路由器：<Huawei>reset arp all

传输层协议 TCP：数据控制协议，协议号6

简介：是一种面向有连接的可靠的传输层协议？何为面向有连接在数据转发之前，需要先连接某种联系？为何可靠TCP拥有包括三次握手，四次挥手，重传机制，确认机制以及滑动窗口等机制来确保数据传输的可靠性报文格式：Ethernet_II帧头+IP头+TCP头+Data+FCS 字段解释：源目端口号：唯一标识上层应用程序序列号：用来标识从TCP发送端向接收端发送的数据大小的统计，单位字节确认序列号：用来标识TCP接收端从TCP发送端共计接收了多少字节的数据。计算是在接收到TCP报文“序列号的基础上”+接收到的数据的大小作为确认序列号。在TCP协议中所有的控制报文都算是一个字节的数据（采用序列号+1的方式，用来对接收到的数据进行确认同时确定后续发送端发送报文的序列号）头部长度：标识TCP报文头部长度，TCP报文头部长度是不定长，20~60B保留字段控制字段：SYN：建立连接位，置位表示请求与对端建立TCP连接ACK：确认标识位，用于对接收到TCP报文进行确认该位置位表示确认序列号有效RST：重新建立连接位，置位表示请求与对端重新建立TCP连接FIN：断开连接标志位，置位表示请求与对端断开TCP连接URG：紧急指针位，该为置位，紧急指针才有效PSH：置位表示TCP报文需要进行紧急交由应用层处理（不经过缓存区）窗口位：标识TCP接收端当前可以在单位时间内处理的数据的大小（表示接收端期望接收单次确认的数据的大小），窗口大小最大65535B（窗口可滑动）检验和：对TCP头部以及携带的数据部分进行检验紧急指针：用于紧急处理TCP的控制数据（表示需要优先处理数据）可选字段，填充字段TCP端口：作用：取值范围：0~65535知名端口号：0~1023，已经被分配给特定的协议使用telnet：23FTP：20,21HTTP：80HTTPS：443SMTP：25DNS：53随机端口号：1024~65535，为随机端口号，没有被固定分配的端口号PS：一般源端发送的源

TCP会话建立（三次握手）确认机制，重传机制，快速重传机制，滑动窗口机制。TCP会话的断开（四次挥手）

IP路由基础

背景：在网络中所有节点都会通过IP地址来标识自身，且通信的双方大多数处于不同的网络中，若要通信，在需要借助3层设备三层设备：路由器，三层交换机，防火墙等等路由器：工作在网络层（三层）；不同的接口处于不同的广播域（网段，隔离广播域）；实现不同网段之间的通信（网关）PS：1、路由器由于是三层设备，接收到数据后会对数据解封装到三层，查看IP包头中的参数，来决定如何处理数据.若进行转发，则需要对数据进行重新封装二层等以下部分2、路由器根据数据包中目的IP地址查找路由表进行数据转发

路由优选原则：对于全局路由表而言，只会将最优的路由加入进表项中若存在去往同一目的地的多条路由时，需要进行优选，优选原则如下：首先比较路由协议的优先级，优先级越高越优先若优先级一致，则比较协议开销，开销值越小越优先最终将最优的路由加入到全局路由表中

路由转发原则：路由器在接收到数据包时的处理流程1、解封装三层，查看目的IP地址，基于该目的IP地址查找路由表项2、查找路由表项时，按照从上往下逐条匹配的原则，若匹配中的了多条路由时按照转发原则进行选择：①最长掩码匹配原则（掩码越长越精确）②掩码相同，则比较路由协议优先级，优先级越高越优先③优先级相同，则比较开销，开销越小越优先3、根据上诉原则匹配中某条路由后则按照该路由条目进行转发即可PS：路由器查表的特点是迭代查询迭代查询：路由器在查找路由表项思通过迭代查询的方式进行查找，依次查询匹配中某条路由后（最长掩码匹配原则匹配），根据路由的提示需要将数据转发给某个下一跳设备，此时便需要迭代查询如何去往该下一跳，则需要再次查找路由表项，直到匹配中去往下一跳的路由，此后以此类推，直到匹配到自身所处网段后结束4、重新封装二层头部，并根据表项从对应出接口转发即可路由高级特性：路由迭代：背景：当配置一条去往目的地的下一跳地址为非直连的路由，且对于该设备而言此下一跳不可达，则配置的这条路由无效

解决：再配置一条去往该下一跳所处网段的路由即可，使得之前配置的路由生效。这个过程称为路由迭代（路由递归）缺省路由/默认路由：格式：0.0.0.0/00.0.0.0代表所有网段，缺省路由默认的掩码为0，且缺省路由的优先级最低，掩码最短，所以在匹配路由的时候，只有所有明细路由都为匹配中时，最后才会匹配缺省路由应用场景：一般在网络的出口连接WAN时进行配置等价路由：当有去往同一目的地的多条路由的优先级和开销都一致，只是下一跳/出接口不一致，那这样的路由被称为等价路由，都会被加入到路由表中负载分担：当路由表中存在静态路由时，去往该目的网段的IP报文，路由器会通过所有的有效接口、下一跳转发，这种转发行为称为负载分担浮动静态路由：通过修改路由协议优先级实现路由备份配置命令：[]ip route-static 目的网络掩码下一跳 preference 优先级极值CIDR：无类域间路由将多个子网网段汇聚成一个粗犷的网段原理：主机位向网络位借位

作用：减少路由器维护的路由表当中的路由条目，减少资源浪费CIDR带来新的问题：未精确汇总导致的环路风险环路：在造成环路的链路上，数据报文一直循环发送，严重造成链路带宽/设备资源的浪费，更严重时影响数据正常通信解决：1、采用配置下一跳为NULL0的路由[]ip route-static 目的网络掩码 NULL 02、精确汇总（相同的不变，从第一个变化的比特开始改为0，掩码只取相同位）

网络层协议及IP编制

网络层的数据结构：IP头字段解释：Version,Header length,Type of Servise,Total length,Identification,Flags,Fragment Offset,TTL,Protocol,Header Checksum,Sourse IP Address,OptionS,Padding

IP编制 IP地址：作用：用于在网络中唯一标识一个网络设备长度：32bit/4B 书写方式:采用点分十进制 IP地址组成：有主机位和网络网组成 IP地址取值范围：0.0.0.0~255.255.255.255

IP地址的分类：A：0.0.0.0~127.255.255.255 B：128.0.0.0~191.255.255.255 C：192.0.0.0~223.255.255.255 D：224.0.0.0~239.255.255.255 E：240.0.0.0~255.255.255.255

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