路由交换学习笔记02——osi七层模型
2018-01-21 22:47
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一、
网络间的通信end-to-end端到端通信（同一个协议栈的支持）
国际化标准组织ISO统一标准：OSI七层模型，开放式系统互联七层
7.application应用层 ╗
6.presentation表示层 ╣------系统层
5.session会话层 ╝
4.transport传输层 ╗
3.network网络层 ╣-------网络层
2.data link 数据链路层 ╣
1.physical物理层 ╝
用于：减少复杂、标准化、模块化、相互协作、加速发展、简单教学，下层为上层服务
缺点：太多严谨、不变修改、硬/软件不变开发、成本高
7.application应用层，为应用服务，应用访问网络，知名应用程序协议对应端口1—1023，非知名应用程序协议对应端口1024—65535
6.presentation表示层，数据显示
5.session会话层，建立连接
4.transport传输层，对产生的数据流做切片/数据分片，符合MTU切片规则，MTU:最大传输单元<=1500byte（数据中心交换机支持Jumbo MTU<=9000byte）
切片后在每个切片加4层报头：传输层报头/数据段段头
4层报头包含：源目port，一个应用程序协议只能对应一个端口号（1—65535，每个应用协议对应一个端口号，知名应用程序协议端口号1—1023，非知名应用程序协议对应的端口号是1024-65535，每个端口号16bit），tcp：传输控制协议，UDP：用户数据报协议
4000
4层报头+数据载荷=数据段（segment），这个数据段称之为PDU：协议数据单元
3.network网络层，加三层报头（数据包的报头），L3 header：源目IP地址，三层设备可以识别（router）
L3 header+segment=packet（数据包）
2.data link 数据链路层 （L2header+packet+FCS=数据帧）（局域网协议广域网协议属于数据链路层协议）
FCS：散列算法：MD5（128位）、SHA-1（160位）、SHA-2（256位）
CRC（32位）——循环冗余校验，不等长输入等长输出，计算不可逆，雪崩效应
完整性检查，FCS只针对二层帧头（HMAC散列信息验证=（原始数据+对称秘钥）做散列计算）
1.physical物理层 数据帧转化为脉冲信号
数据封装（encapsulation）——解封装（delencapsulation）
二、
TCP/IP协议栈 OSI
Application应用层——————7、6、5层
Transport（host-host）—————4层
Internet（网络层）——————3层
Link（网络接口层）——————2、1层
TCP/IP可以越层封装
三、
1.物理层：hub、接口、线缆、波型编码、信令
线缆：局域网线、广域网线
局域网线：Ethernet线：双绞线，光纤，同轴电缆（广电有线）
（布线称之为弱电）
同轴电缆
双绞线
跳线：计算机接到墙上接口的线，一般预留10米，墙内最大90米 TIA（电信工业联盟）/EIA（电子工业联合会） 568A线：绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕 568B线：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕 1-3,2-6交换 直通线（straight-through）：两端线序相同，568B----568B，568A-568B 交叉线（cross-over）：两端线序不同，568A----568B 同类设备交叉线，异类设备使用直通线（2层以下设备为一类，3层及以上为一类） 现在接口可以支持自适应 线类：1、2：电话线，3类：10M，4类：16M（3、4类用于总线拓扑），5类：100M，超5类：5E：1000M，6、7类：1000M，8类：10000M 是否能屏蔽： UTP：非屏蔽双绞线，便宜，100米 STP：屏蔽双绞线，→ScTP内屏蔽双绞线：25米 支持PoE，可供电 光纤（一些也支持全双工，根据波长的不同区分不同的传向）
光纤接口：早期ST、SC，现在FC、LC（用最多）。连接需要用光模块SFP 多模：模式：全反射，纤芯：62.5微米→50微米 1千米 10G带宽 LED灯发送 单模：模式：只有一个角度能全反射，纤芯：9微米，1000千米100G带宽，激光laser （24电口——2个光口，48电口——4个光口） 集联接口带宽=电口带宽（下联接口）*10 接入交换机（楼层交换机）→汇聚交换机→核心交换机广域网线缆：串行电缆
帧中继V.35 有DTE（连用户路由器，数据终端端）和DCE（连接运行商，数据通信端）两个头 异步线缆：两端时钟率不同步，基于字节传输， 传一次：1bit（起始bit）+1Byte+1bit（终结bit） 同步线缆：基于数据帧传输，1byte+Frame+1byte 支持的协议：HDLC、PPP、frame-relay（配置encapsulation，配置传输协议） 同步时钟率：DCE（运行商端）同步， 当打最大时钟率支持E1速率：2.048M，（T1速率：1.544M） 注：在以太网上模拟PPP：PPPoE，AAA认证：authentication认证，authorization授权，accounting审计 MA：多路访问网络。P2P点到点网络四、 数据链路层： 以太网的PDU：数据帧 （IEEE） Ethernet_ⅡD.MAC（6）|S.MAC（6）|type（2）|data（<=1500）|FCS（4） （数据流量）（type属于二层的） 8+1518字节 Length/Type>=1536（0x600） Type网络层使用的什么（ipv4:0x0800，ipv6:0x86DD，ARP：0x0806，MPLS Unicast：0x8847，MPLS multicast：0x8848） FCS：源目MAC+type的CRC校验 帧头前还会有8byte的导前码，用于标识是Ethernet2的帧 IEEE802.3 D.MAC（6byte）|S.MAC（6）|Length|LLC|SMAP|data|FCS——（控制流量，一般网络设备产生，ARP CDP BPDU VTP HSRP GLBP） 1524字节 Length/Type<=1500（0x05DC） 802.2定义LLC：逻辑链路子层 封装：802.3+802.2或802.3+802.2+SNAP（向后兼容Ethernet2） Length：长度，标识data的大小，小于等于1500 LLC（3byte）：D.SAP（目的服务接入点）（1byte）+S.SAP（1）+control（1） SNAP（5byte）：（sub network access protocol子网接入协议） orgcode（3byte恒为零）+type（2byte与以太网的type相同） 能将Ethernet2的针兼容五、 单播Mac地址：7bit+0+40bit 接口可使用 组播Mac地址：7bit+1+40bit接口不可以使用 广播Mac地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF Ipv4组播：0100.5EXX.XXXX Ipv6组播：3333+32bit六、 ARP映射;三层地址到2层地址的映射（已知IP不知Mac）七、网络层：1.ipv4：Internetprotocol version 4 ipv6：Internetprotocol version 6定义三层报头格式和3层地址信息
ipv4地址，点分十进制32bitx.x.x.x X：0---255 2的32次方的==43亿个 3层及以上的设备有IP地址，IANA已宣布卖空 公有地址——私有地址——一个园区一个IP，边界出口转换IP（打破了端到端的一致性） NAT/PAT技术 NAT-T ipv6:128bit 冒号分16进制是ipv4的96方倍，内部集成IPsec， Site local以FEC0开头，升级后：FC00：：/7唯一本地地址 2.ipv4 从左到右的高位——网络位 标识广播域 从右到左的地位——主机位 一个广播域标识每一个节点 不可用的ip：主机位全为0——前缀/网络号，标识整个网络 主机位全为1——子网广播（定向广播地址） 以太网中2L3L4L的协议称为封装协议
IPV4的报头：20---60byte 3层4层报头长度必须能被4字节整除，2层无规定 可选项（IP options）<=40，实现一些功能，当现充的不能被4 整除时填充连续的0，一直到能被4整除 1) Version版本 2) Headerlength 报头长度，描述IP报头的字节数 3) Tos=typeof server服务类别，实现IP Qos服务质量，根据网络产生的流量的特征做流量分类，打上不同的标记（8bit） IP Precedence ：IP优先级，前3bit：000—111（0-7） DSCP区分服务码点，前6bit，第6bit恒为0,最左边3bit叫Xbit，后2bit叫Ybit，（0---31） 类型标记有统一的标准 4) TotalLength总长度 L3+L4+data（不包含帧头和针尾）5.6.7做三层数据分片（IPv6有NDP邻居发现协议，发PMTUD检测最小的MTU值）三层切片会大量消耗网络资源，质量会下降 5) Identification标识属于同一数据包 6) Flags3bit，最左位不用，中间位：DF（don’t fragment）位，为0允许切片，为1不允许切片，当不允许切片时路由不支持发送，丢包会返回信息，重新切片。最右位：MF（more fragment）位，更多分片位，为0：数据包的最后切片，为1不是最后切片 7) Fragmentoffset 分片偏移量，标记在原数据包对立的位置 8) TTL：time to live 存活时间，单位：跳，1跳为1台3层网络设备 <=255，touter：路由表：路由条目得知如何发送，当是动态路由选择协议自动获取路由→出现错误的路由，路由选择环路。有TTL可以防止出现环路，防止其一直消耗带宽和资源。路由有分组改写引擎：修改TTL的值（收到后TTL减1，当位0时，取消转发，丢弃）。一般网络内最多市17---18跳 9) Protocol上层协议，描述第四层传输层的协议（ICMP:1、IGMP：2、TCP：6、UDP：17、EIGRP：88、OSPF：89、PIM：103） 10) Headerchecksum报头校验和，校验三层报头CRC计算 11) SourceIP address源IP 12) DestinationIP address目的IP 13) IPOptions 可选项
1) Version版本6 2) Trafficclass（类似ipv4的ToS） 3) Flowlabel流标签，可以流锁定，对其进行做策略 4) Payloadlength去掉ipv6报头，（4层报头+数据）的长度 5) Netheader下一个报头，可能是扩展ipv6报头，可能是传输层报头 6) Hoplimit（TTL） 7) Sourceaddress 8) Destinationaddress IP编制 IPv4：2进制 1——2 2——4 3——8 4——16 5——32 6——64 7——128 8——256八、 所有具备三层功能的接口需要IP地址，MLS多层交换机默认物理接口2层接口（access，trunk，hybrid） 交换机的物理接口可以启用路由模式，配置IP地址，不能划分子接口，不支持单臂路由。思科：no switchport，华为：undo portswitch SVI接口，2层，可以配置IP，对应VLAN内所有其他节点的网关 IP地址的分类主类分类/自然类分类（首字节规则）网络位 主机位A类：0开头8bit + 24bit 0.0.0.0—127.255.255.2550.0.0.0：未指定地址（例DHCP discover）；默认路由127.0.0.1本地回环地址A类（2的24次方-1）个，大约1700万个B类10开头16bit + 16bit 128.0.0.0—191.255.255.255 65536-2=65534个C类：110开头24bit + 8bit 192.0.0.0---223.255.255.255 2的8次方-2=254个D类：1110开头48bit 组播 224.0.0.0---239.255.255.255E类：1111开头48bit 研究保留 240.0.0.0---255.255.255.255子网化：一个主类地址段中的地址用于不同的广播域，保证多个不同的广播域内的PC的IP网络位不同借位：主机位变成网络位，被借的的主机位称为子网位，最多30位网络分类：multi-access多路访问网络：Ethernet、FR、ATM Point-to-point点到点网络 HDLC、PPP（只有两个节点）早期刚能子网化的网络是有类环境classfull，例如RIPv1，在发送路由更新的时候只能发送路由的前缀，不能发送掩码，下一跳以及Tag（标记），只能猜掩码，如果做子网化，做FLSM定长子网掩码，只能借一位，所有网络位完全一致（所有的子网位全为0或全为1的router不支持，所以借接两位及以上，子网个数2的X次方-2）无类环境：VLSM不定长子网掩码，当路由开启ip subnet-zero可以使用全0全1子网位 确定网络位，IP与子网掩码做布尔逻辑与运算，1对应IP地址的网络位，0对应IP地址的主机位，主机位全为0--网络号、前缀，广播域本身标识符主机位全为1—子网广播，描述该网络内的所有节点，定向广播，可以向其他网络进行广播（现在路由只转发与自身直连的网络的定向广播，可以命令开启转发与其不相邻网络的广播）255.255.255.255全向广播，当PC用全向广播只影响自身所在的网络内的节点RFC的1918草案提出私有地址（不保证全球唯一性）公网绝对不能存在私有地址，只有园区网内网存在私有地址，连接公网的接口使用公有地址，开启NAT/PAT地址转换私有： A类：10.0.0.0/8 B类：172.16.0.0/16---172.31.0.0/16 C类：192.168.0.0/24—192.168.255.0/24九、 无类域间的路由 路由条目：去往一个目的网络的路径信息，只关心网络所在的位置VLSM网络中，网络数量越多，路由表中的路由条目数量越庞大，存在RAM中，所有路由条目逐条匹配数据包中的目的IP，遵循最长匹配原则消耗硬件资源多，延迟高无类域间的路由：路由汇总（） 汇总条件：去往多个目的网络对应相同的接口和下一跳地址，这些目的网络需要连续，二进制间的连续（测验是否连续先合并再分开） （10.24.0.0/24+10.24.1.0/24+10.24.2.0/24+10.24.3.0=10.24.0.0/22）汇总极限：主类网络不能进行汇总主类网络间的汇总叫路由聚合，称之为超网路由（合并后的掩码比主类掩码短）主机路由：指向某个节点的路由子网路由：指向某个子网段广播域的路由（掩码比主类长）主网路由：去往主类网络的路由超网路由：路由聚合后的子网掩码比主类短的路由缺省路由：默认路由，0.0.0.0VLSM/CIDR：通过汇总和聚合尽可能的减少路由器的路由表中的路由条目数量
网络间的通信end-to-end端到端通信（同一个协议栈的支持）
国际化标准组织ISO统一标准：OSI七层模型，开放式系统互联七层
7.application应用层 ╗
6.presentation表示层 ╣------系统层
5.session会话层 ╝
4.transport传输层 ╗
3.network网络层 ╣-------网络层
2.data link 数据链路层 ╣
1.physical物理层 ╝
用于：减少复杂、标准化、模块化、相互协作、加速发展、简单教学，下层为上层服务
缺点：太多严谨、不变修改、硬/软件不变开发、成本高
7.application应用层，为应用服务，应用访问网络，知名应用程序协议对应端口1—1023，非知名应用程序协议对应端口1024—65535
6.presentation表示层，数据显示
5.session会话层，建立连接
4.transport传输层，对产生的数据流做切片/数据分片，符合MTU切片规则，MTU:最大传输单元<=1500byte（数据中心交换机支持Jumbo MTU<=9000byte）
切片后在每个切片加4层报头：传输层报头/数据段段头
4层报头包含：源目port，一个应用程序协议只能对应一个端口号（1—65535，每个应用协议对应一个端口号，知名应用程序协议端口号1—1023，非知名应用程序协议对应的端口号是1024-65535，每个端口号16bit），tcp：传输控制协议，UDP：用户数据报协议
4000
4层报头+数据载荷=数据段（segment），这个数据段称之为PDU：协议数据单元
3.network网络层，加三层报头（数据包的报头），L3 header：源目IP地址，三层设备可以识别（router）
L3 header+segment=packet（数据包）
2.data link 数据链路层 （L2header+packet+FCS=数据帧）（局域网协议广域网协议属于数据链路层协议）
FCS：散列算法：MD5（128位）、SHA-1（160位）、SHA-2（256位）
CRC（32位）——循环冗余校验，不等长输入等长输出，计算不可逆，雪崩效应
完整性检查，FCS只针对二层帧头（HMAC散列信息验证=（原始数据+对称秘钥）做散列计算）
1.physical物理层 数据帧转化为脉冲信号
数据封装（encapsulation）——解封装（delencapsulation）
二、
TCP/IP协议栈 OSI
Application应用层——————7、6、5层
Transport（host-host）—————4层
Internet（网络层）——————3层
Link（网络接口层）——————2、1层
TCP/IP可以越层封装
三、
1.物理层：hub、接口、线缆、波型编码、信令
线缆：局域网线、广域网线
局域网线：Ethernet线：双绞线，光纤，同轴电缆（广电有线）
（布线称之为弱电）
同轴电缆
| Ethernet标准 | 类别 | 距离 |
| 10BASE5 | 粗同轴电缆 | 500米 |
| 10BASE2 | 细同轴电缆 | 185米 |
| 10-BASE-T | 两对3/4/5类双绞线 | 100米 |
| 100-BASE-TX | 两对5类双绞线 | 100米 |
| 1000BASE-T | 四对5e类双绞线 | 100米 |
| 10BASE-F | 单/多模光纤 | 2000米 |
| 100BASE-FX | 单/多模光纤 | 2000米 |
| 1000BASE-LX | 单/多模光纤 | 316米 |
| 1000BASE-SX | 多模光纤 | 316米 |
| V.24 | 1.2Kbit/s---64Kbit/s |
| V.35 | 1.2Kbit/s---2.048Mbit/s |
ipv4地址，点分十进制32bitx.x.x.x X：0---255 2的32次方的==43亿个 3层及以上的设备有IP地址，IANA已宣布卖空 公有地址——私有地址——一个园区一个IP，边界出口转换IP（打破了端到端的一致性） NAT/PAT技术 NAT-T ipv6:128bit 冒号分16进制是ipv4的96方倍，内部集成IPsec， Site local以FEC0开头，升级后：FC00：：/7唯一本地地址 2.ipv4 从左到右的高位——网络位 标识广播域 从右到左的地位——主机位 一个广播域标识每一个节点 不可用的ip：主机位全为0——前缀/网络号，标识整个网络 主机位全为1——子网广播（定向广播地址） 以太网中2L3L4L的协议称为封装协议
IPV4的报头：20---60byte 3层4层报头长度必须能被4字节整除，2层无规定 可选项（IP options）<=40，实现一些功能，当现充的不能被4 整除时填充连续的0，一直到能被4整除 1) Version版本 2) Headerlength 报头长度，描述IP报头的字节数 3) Tos=typeof server服务类别，实现IP Qos服务质量，根据网络产生的流量的特征做流量分类，打上不同的标记（8bit） IP Precedence ：IP优先级，前3bit：000—111（0-7） DSCP区分服务码点，前6bit，第6bit恒为0,最左边3bit叫Xbit，后2bit叫Ybit，（0---31） 类型标记有统一的标准 4) TotalLength总长度 L3+L4+data（不包含帧头和针尾）5.6.7做三层数据分片（IPv6有NDP邻居发现协议，发PMTUD检测最小的MTU值）三层切片会大量消耗网络资源，质量会下降 5) Identification标识属于同一数据包 6) Flags3bit，最左位不用，中间位：DF（don’t fragment）位，为0允许切片，为1不允许切片，当不允许切片时路由不支持发送，丢包会返回信息，重新切片。最右位：MF（more fragment）位，更多分片位，为0：数据包的最后切片，为1不是最后切片 7) Fragmentoffset 分片偏移量，标记在原数据包对立的位置 8) TTL：time to live 存活时间，单位：跳，1跳为1台3层网络设备 <=255，touter：路由表：路由条目得知如何发送，当是动态路由选择协议自动获取路由→出现错误的路由，路由选择环路。有TTL可以防止出现环路，防止其一直消耗带宽和资源。路由有分组改写引擎：修改TTL的值（收到后TTL减1，当位0时，取消转发，丢弃）。一般网络内最多市17---18跳 9) Protocol上层协议，描述第四层传输层的协议（ICMP:1、IGMP：2、TCP：6、UDP：17、EIGRP：88、OSPF：89、PIM：103） 10) Headerchecksum报头校验和，校验三层报头CRC计算 11) SourceIP address源IP 12) DestinationIP address目的IP 13) IPOptions 可选项
1) Version版本6 2) Trafficclass（类似ipv4的ToS） 3) Flowlabel流标签，可以流锁定，对其进行做策略 4) Payloadlength去掉ipv6报头，（4层报头+数据）的长度 5) Netheader下一个报头，可能是扩展ipv6报头，可能是传输层报头 6) Hoplimit（TTL） 7) Sourceaddress 8) Destinationaddress IP编制 IPv4：2进制 1——2 2——4 3——8 4——16 5——32 6——64 7——128 8——256八、 所有具备三层功能的接口需要IP地址，MLS多层交换机默认物理接口2层接口（access，trunk，hybrid） 交换机的物理接口可以启用路由模式，配置IP地址，不能划分子接口，不支持单臂路由。思科：no switchport，华为：undo portswitch SVI接口，2层，可以配置IP，对应VLAN内所有其他节点的网关 IP地址的分类主类分类/自然类分类（首字节规则）网络位 主机位A类：0开头8bit + 24bit 0.0.0.0—127.255.255.2550.0.0.0：未指定地址（例DHCP discover）；默认路由127.0.0.1本地回环地址A类（2的24次方-1）个，大约1700万个B类10开头16bit + 16bit 128.0.0.0—191.255.255.255 65536-2=65534个C类：110开头24bit + 8bit 192.0.0.0---223.255.255.255 2的8次方-2=254个D类：1110开头48bit 组播 224.0.0.0---239.255.255.255E类：1111开头48bit 研究保留 240.0.0.0---255.255.255.255子网化：一个主类地址段中的地址用于不同的广播域，保证多个不同的广播域内的PC的IP网络位不同借位：主机位变成网络位，被借的的主机位称为子网位，最多30位网络分类：multi-access多路访问网络：Ethernet、FR、ATM Point-to-point点到点网络 HDLC、PPP（只有两个节点）早期刚能子网化的网络是有类环境classfull，例如RIPv1，在发送路由更新的时候只能发送路由的前缀，不能发送掩码，下一跳以及Tag（标记），只能猜掩码，如果做子网化，做FLSM定长子网掩码，只能借一位，所有网络位完全一致（所有的子网位全为0或全为1的router不支持，所以借接两位及以上，子网个数2的X次方-2）无类环境：VLSM不定长子网掩码，当路由开启ip subnet-zero可以使用全0全1子网位 确定网络位，IP与子网掩码做布尔逻辑与运算，1对应IP地址的网络位，0对应IP地址的主机位，主机位全为0--网络号、前缀，广播域本身标识符主机位全为1—子网广播，描述该网络内的所有节点，定向广播，可以向其他网络进行广播（现在路由只转发与自身直连的网络的定向广播，可以命令开启转发与其不相邻网络的广播）255.255.255.255全向广播，当PC用全向广播只影响自身所在的网络内的节点RFC的1918草案提出私有地址（不保证全球唯一性）公网绝对不能存在私有地址，只有园区网内网存在私有地址，连接公网的接口使用公有地址，开启NAT/PAT地址转换私有： A类：10.0.0.0/8 B类：172.16.0.0/16---172.31.0.0/16 C类：192.168.0.0/24—192.168.255.0/24九、 无类域间的路由 路由条目：去往一个目的网络的路径信息，只关心网络所在的位置VLSM网络中，网络数量越多，路由表中的路由条目数量越庞大，存在RAM中，所有路由条目逐条匹配数据包中的目的IP，遵循最长匹配原则消耗硬件资源多，延迟高无类域间的路由：路由汇总（） 汇总条件：去往多个目的网络对应相同的接口和下一跳地址，这些目的网络需要连续，二进制间的连续（测验是否连续先合并再分开） （10.24.0.0/24+10.24.1.0/24+10.24.2.0/24+10.24.3.0=10.24.0.0/22）汇总极限：主类网络不能进行汇总主类网络间的汇总叫路由聚合，称之为超网路由（合并后的掩码比主类掩码短）主机路由：指向某个节点的路由子网路由：指向某个子网段广播域的路由（掩码比主类长）主网路由：去往主类网络的路由超网路由：路由聚合后的子网掩码比主类短的路由缺省路由：默认路由，0.0.0.0VLSM/CIDR：通过汇总和聚合尽可能的减少路由器的路由表中的路由条目数量
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