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HCIA-Routing&Switching华为路由交换工程师认证学习笔记（一）

2019-02-21 16:38 573 查看
版权声明：仅供学习用途 https://blog.csdn.net/qq_36893628/article/details/87857341

一.数据通信基本原理及IP地址的规划和设计

1.1 企业网络架构介绍

企业网络组网不受地域限制，可以通过各种远程连接互联技术把分布在不同的物理地域的网络连接在一起

1.2 传输介质简介

介质-同轴电缆

以太网标准 电缆类别 最长有效传输距离
10BASE5 粗同轴电缆 500米
10BASE2 细同轴电缆 185米

介质-双绞线

以太网标准 线绞类别 最长有效传输距离
10BASE-T 两对3/4/5类双绞线 100米
100BASE-TX 两对5类双绞线 100米
1000BASE-T 四对5e类双绞线 100米

介质-光缆

以太网标准 线绞类别 最长有效传输距离
10BASE-F 单模/多模光纤 2000米
100BASE-FX 单模/多模光纤 2000米
1000BASE-LX 单模/多模光纤 316米
1000BASE-SX 多模光纤 316米

介质-同轴电缆

线缆类别 最长有效传输距离
V.24 1.2Kbit/s ~ 64Kibt/s
V.35 1.2Kbit/s ~ 2.048MKibt/s

企业网络中部署千兆以太网中使用千兆双绞线、光纤，不可以使用同轴电缆。
CSMA/CD是包含冲突检测、冲突避免、多路访问、先听后发、边听边发。

1.3 以太网帧结构

分层模型-OSI

层号 名称 作用
7 应用层 为应用程序提供网络服务
6 表示层 数据格式化，加密、解密
5 会话层 建立、维护、管理会话连接
4 传输层 建立、维护、管理端到端连接
3 网络层 IP寻址和路由选择
2 数据链路层 控制网络层与物理层之间通信
1 物理层 比特流传输

分层模型-TCP/IP

层号 名称 报头报尾 PDU(协议数据单元)
5-7 应用层 数据 Message数据
4 传输层 囗数据 Segment（数据段）
3 网络层 囗囗数据 Packet（数据包）
1-2 网络接口层 囗囗数据囗 Frame（数据帧）
Bit（比特 高低电压）

帧格式

协议名称 6字节 6字节 2字节 46-1500字节 4字节
Ethemet Ⅱ 目的MAC 源MAC 字节类型号 数据 帧尾
协议名称 6字节 6字节 2字节 3字节 5字节 38-1492字节 4字节
IEEE802.3 目的MAC 源MAC 长度 LLC SNAP 数据 帧尾

IEEE802.3出现的早，无法标识后边跟着的什么类型的数据，过于冗长。
Ethemet Ⅱ的数据帧应用比较广泛

简单判别方式
Ethemet Ⅱ 帧类型值 Length/Type>=1536(0x0600)
IEEE802.3 帧类型值 Length/Type<=1500(0x05DC)

以太网的MAC地址

供应商代码（OUI） 供应商代码
24bits 24bits
由IEEE管理和分配 厂商自行分配

1.4 IP编址

IP报文头部

IP地址分类
私有地址范围

  • 10.0.0.0 ~ 127.255.255.255
  • 0.0.0.0
  • 255.255.255.255

特殊地址范围

  • 127.0.0.0 ~ 127.255.255.255
  • 0.0.0.0
  • 255.255.255.255

VLSM(可变长子网掩码)
是为了有效的使用无类别域间路由(CIDR)和路由汇聚(route summary)来控制路由表的大小，网络管理员使用先进的IP寻址技术，VLSM就是其中的常用方式，可以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。简单来说就是拆网络位补主机位或者反过来。

CIDR(无类别域间路由，Classless Inter-Domain Routing)
是一个在Internet上创建附加地址的方法，这些地址提供给服务提供商(ISP)，再由ISP分配给客户。CIDR将路由集中起来，使一个IP地址代表主要骨干提供商服务的几千个IP地址，从而减轻Internet路由器的负担。简单来说就是通告一个范围大的网。

1.5 ICMP协议

Internet控制报文协议ICMP（Internet Control Message Protocol）是网络层的一个重要协议。ICMP协议用来在网络设备间传递各种差错和控制信息，它对于收集各种网络信息、诊断和排除各种网络故障具有至关重要的作用。使用基于ICMP的应用时，需要对ICMP的工作原理非常熟悉。
ICMP用来传递差错、控制、查询等信息

ICMP Echo Request 和 ICMP Rcho Reply分别用来查询和相应某些信息，进行差错检验。实际上就是ping，当ping不通时，存在两种情况，过不去、回不来，不要忘记第二种。
当网络设备无法访问目标时，会自动发送ICMP目的不可达报文到发送端设备。
ICMP数据包格式

2字节 3字节 4字节 4字节
Ethemet_Ⅱ Header IP Header ICMP FCS

其中ICMP字段有

1字节 1字节 2字节
Type Code Checksum
不同类型和代码标识不同的内容

ICMP消息类型和编码类型

华为设备的ping默认发送5个包
ICMP应用-Tracert
Tracet的作用是追踪访问端口的路线

Tracet的特点

  • 每次发三个一模一样的包，因为是使用的是udp数据包，防止丢失。
  • TTL（Time To Live）从1开始递增，一直到目的地。
  • 使用UDP数据包（传输层的数据包），非常大，3、4万

模拟A Tracet B
当主机A收到的是TTL超时的返回，说明还没发到目的地B。
如果到达目标B时，目的主机不会再转发，故A不会TTL超时的消息。由于udp的端口号特别大，没有一个对方的主机（A）地址能够监听这个端口，主机B发送“目的端口不可达”到A。A便知道不用TTL增加，已经到达目的地，Tracet结束。

1.6 ARP协议

网络设备有数据要发送给另一台网络设备时，必须要知道对方的网络地址（IP地址）。IP地址由网络层来提供，但是仅有IP地址是不够的，IP数据 1bb8c 报文必须封装成帧才能通过数据链路进行发送。数据帧必须要包含目的MAC地址，因此发送端还必须获取到目的MAC地址。通过目的的IP地址而获取的MAC地址的过程是由ARP（Address Resolution Ptotocol）协议来实现的。

ARP数据包格式

Host A > arp -a
Internet Address Physical Address Type
  • ARP报文不能穿越路由器，不能被转发到其他广播域。
  • 主机A发送一个数据包给主机C之前，首先要获取主机C的MAC地址。
  • 主机A发送一个ARP广播，目的MAC为0，type为 Request。
  • 主机C记录下A的MAC和ip地址然后单播发送type为 Request，和自己的源MAC
Host A > arp -a
Internet Address      Physical Address       Type
10.0.0.3          00-01-02-03-04-cc      Dynamic
  • Dynamic动态的，说明是ARP学习而来的

ARP代理
刚才所说ARP会被路由器隔绝，不会直接发送，所以要设置ARP代理，目的是获取外网段的主机MAC。路由器会返回给主机。

免费ARP

当我们的主机刚一配好一个IP地址时，想要问一下这个IP地址有没有人再用，会不会冲突，会向外发送一个广播的探测帧，我的ip有没有人在用，我的MAC地址是这个，如果有同IP不同MAC地址的主机，就会提示IP地址冲突。

1.7 传输层协议

传输层定义的了主机应用之间端到端的连通性。传输层中最为常见的两个协议分别是传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）和用户数据包协议（User Datagram Protocol）

  • TCP是一种面向连接的传输层协议，提供可靠的传输服务。
  • 三次握手，约定有前两次就不用管第三次的发送情况。
  • 端口号用来区分同的网络服务

常见端口号

协议 端口号
FTP 21、20
HTTP 80
Telnet 23
SMTP 25

TCP报头格式


TCP传输过程

  • 返回时序列号+1

TCP流量控制

  • 服务器A只收3个，致使主机A即使最大能发4个也要和A进行同步，避免浪费资源。

TCP关闭连接

  • 主机在关闭连接之前，一定要收到来自对方的ACK！！！
    UDP报头
  • 使用udp传输数据时，由应用程序根据需要提供报文达到确认、排序、流量控制等功能。
  • UDP不提供重传机制，占用资源小，处理效率高。
  • 一些时延敏感的流量，如语音、视频等，通常使用UDP作为传输层协议。
  • 各有特色，不可以乱讲哦。

1.8 数据转发过程

尚未学习，待补充。

参考文献

[华为]华为e学云
[CSDN]TCP报头详解@海阔天空sky1992

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