文章目录

  • 局域网基本原理
  • 使用的协议及线缆
  • 局域网设备
  • 局域网线缆
  • 双绞线
  • 光纤
  • 广域网基本原理
  • 使用的协议及线缆
  • 连接方式
  • 广域网接入分类
  • IP基本原理
  • IP的定义
  • IP头部封装格式
  • MTU
  • IP地址
  • 定义
  • 格式
  • 特殊地址
  • 私网地址
  • ARP协议
  • 定义
  • 工作原理
  • RARP协议
  • ICMP协议
  • IP数据转发原理
  • 网关
  • TCP/UDP原理
  • 端口
  • TCP原理
  • TCP头部封装格式
  • TCP可靠性机制
  • TCP特征
  • TCP的适用场景
  • UDP的原理
  • UDP特征
  • UDP的适用场景
  • Vlan和Trunk
  • VLAN的定义
  • VLAN的转发过程举例
  • VLAN工作原理
  • 交换机端口类型
  • PVID
  • VLAN类型
  • 基于端口的VLAN
  • 基于Mac地址的VLAN
  • 基于协议的VLAN
  • 基于IP子网的VLAN
  • VLAN归属优先级
  • VLAN常用命令


局域网基本原理

使用的协议及线缆

物理层

双绞线、同轴电缆、光纤、无线电

数据链路层

以太网（唯一事实标准）、令牌环（淘汰）、FDDI（光纤分布式接口 淘汰）

网络层

IP（唯一事实标准）、IPX（淘汰）、Apple talk（淘汰）

局域网设备

集线器

内部为总线型拓扑，任意时间只能由一台主机占用总线，连接的所有设备位于同一冲突域，工作在物理层，没有寻址能力，所有数据泛洪式转发

交换机

内部每两个接口都有一条独立线路，每个接口都是独立的冲突域，工作在数据链路层，基于MAC地址寻址，数据可单点转发

冲突域

设备发送数据会产生冲突的网络范围，集线器的所有接口在同一个冲突域，交换机的每个接口都是一个独立的冲突域

CSMA/CD

带冲突检测的载波侦听多路访问

局域网线缆

双绞线

  1. 直连线：异类直连，两端线序一致
  2. 交叉线：同类交叉，两端线序不一致

线序：
T568A（白绿，绿，白橙，蓝，白蓝，橙，白棕，棕）
T568B（白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕）
接口类型：RJ-45、RJ-11

光纤

  • 多模光纤：纤芯较粗，可传递多种光源，传输距离短，成本低
  • 单模光纤：纤芯较细，只能传递单一光源，传输距离远，成本高

广域网基本原理

使用的协议及线缆

物理层

串行线缆、光纤（EPON）

数据链路层

HDLC（淘汰）、帧中继（淘汰）、PPP、以太网

网络层

IP（唯一事实标准）

连接方式

  1. 电路交换：PSTN、ISDN（淘汰）
  2. 分组交换：帧中继（淘汰）
  3. ADSL
  4. EPON

广域网接入分类

  1. 接入到互联网
  2. 远程连接到分支机构（高速专线、VPN）

IP基本原理

IP的定义

当前唯一的网络层协议标准，定义数据网络层的封装方式、编址方法

IP头部封装格式

字段

描述

version

版本，用于标识封装是IPv4还是IPv6

IHL

头部长度，描述了数据包头的内容长度

Type of service

服务类型，用于标识DSCP或IP优先级，用于QOS识别

Total length

数据包总长度

Identification

标识符，用于标识某个分片来自于哪个数据包

Flags

标志，保留，标识数据包是否禁止分片，标识是否为最后一个分片

Fragment offset

分片偏移，用于描述分片在数据包中的位置

Time to Live

TTL，生存时间，该数据包允许经过的路由器的最大跳数

Protocol

协议，用于标识上层协议是TCP/UDP/ICMP

Header Checksum

头部校验序列，用于头部信息差错校验

Source Address

源IP地址

Destination Address

目的IP地址

Options

可选项

Padding

填充

double vlan的类型_double vlan的类型

MTU

  • 最大传输单元，接口收发数据支持的单个包的最大长度，以太网接口默认MTU1500Byte，PPPoE默认MTU1492Byte

IP地址

定义

  • 网络层地址

格式

  • 32位长度，点分十进制，由网络位+主机位组成，网络位长度和数字完全一致的地址属于同一网段

分类

范围

A

1.X.X.X-126.X.X.X（前8位为网络位，后24位为主机位）

B

128.X.X.X-191.X.X.X（前16位为网络位，后16位为主机位）

C

192.X.X.X-223.X.X.X（前24位为网络位，后8位为主机位）

D

224.X.X.X-239.X.X.X（组播地址，不可用于配置为主机地址）

E

240.X.X.X-255.X.X.X（科研用地址，不对公开放）

特殊地址

  • 127.X.X.X（本地环回地址，用于标识本机）
  • 主机位全0的地址（网络地址，用来标识某个网段）
  • 主机位全1的地址（本网段广播地址）
  • 255.255.255.255（全网广播地址）
  • 0.0.0.0（任意IP地址）

私网地址

  • A类：10.X.X.X
  • B类：172.16.X.X-172.31.X.X
  • C类：192.168.X.X
  • 自动私有地址：169.254.X.X
  • 运营商专用私有地址：100.64.X.X-100.127.X.X

ARP协议

定义

  • 地址解析协议，把IP地址解析为Mac地址

工作原理

  1. A主机以广播形式发送ARP查询请求，询问B主机的IP对应的MAC地址
  2. B主机以单播形式回复A主机本机MAC地址
  3. A主机把B主机的IP地址和MAC地址的映射关系写入ARP缓存表

相关命令：
查询ARP缓存：arp-a
清空ARP缓存：arp-d

RARP协议

  • 逆向地址解析协议，用于根据本机自己的MAC地址，查询本机自己的IP地址

ICMP协议

  • ping：测试网络连通性
  • tracert：路由跟踪
    （H3C的设备开启路由跟踪功能需要的前置命令
    ip ttl-expires enable
    ip unreachables enable）

IP数据转发原理

  • 如果目的IP和本机IP属于同一网段，会直接查询目的IP的Mac地址，并进行封装
  • 如果目的IP和本机IP不属于同一网段，会查询网关IP地址的Mac地址，并进行封装

网关

  • Gateway，本网段出口的IP地址

TCP/UDP原理

端口

每个应用程序进出网络都需要经过一个唯一端口，通过端口号来识别数据交由哪个应用程序处理
服务端：固定端口号
客户端：1024以上随机端口

常见知名端口号
TCP 80 HTTP------------------超文本传输协议
TCP 20/21 FTP----------------文件传输协议
TCP 23 TELNET--------------远程登录
TCP 25 SMTP----------------简单邮件传输协议
UDP 53 DNS-----------------域名解析协议
TCP 443 HTTPS-------------HTTP over SSL

TCP原理

TCP头部封装格式

字段

描述

Source Port

源端口

Destination Port

目的端口

Seq

序列号，标识本机发送的数据报文的编号

Acknowledgement

确认号，标识请求对方下次发送的数据报文的编号

Data Offset

数据偏移，标识数据分段在完整数据中的位置

Reserved

保留位

Urg

紧急开关

Ack

确认位开关

Psh

直接提交缓存数据

Rst

复位开关，用于强行中断TCP连接

Syn

握手开关

Fin

结束开关

window

窗口尺寸，用来通告本机的接收能力

Checksum

校验序列

Urgent Pointer

紧急指针

Options

可选项

double vlan的类型_计算机网络_02

TCP可靠性机制

确认机制：Seq=上一次ack，Ack=上一次的seq+length，如果没有接收到，或接收到的是不完整数据，会再次发送Ack请求对方重发

三次握手：

  1. 第一次，SYN置位，A-B
  2. 第二次，SYN，ACK置位，B-A
  3. 第三次，ACK置位，A-B

四次挥手：

  1. 第一次，FIN置位，A-B
  2. 第二次，ACK置位，B-A
  3. 第三次，FIN置位，B-A
  4. 第四次，ACK置位，A-B

详细的三次握手和四次挥手请看：

RST结束连接：收到RST置位的包后，立即结束TCP连接；发出RST置位的包后，不必等待对方的确认，直接结束TCP连接

窗口机制：滑动窗口，通过通告对方本机接收能力，来实现流量控制

完整性校验：通过Checksum来检查数据完整性

TCP特征

  • 优点，传输可靠性高
  • 缺点，占用带宽高，传输延迟高

TCP的适用场景

  • 对数据完整性要求高，但是对传输延迟要求低

UDP的原理

UDP特征

  • 优点，占用带宽低，传输延迟低
  • 缺点，没有任何可靠性机制

UDP的适用场景

  • 对传输延迟要求高，但数据完整性要求低

Vlan和Trunk

VLAN的定义

  • 虚拟局域网，用来在二层网络中隔离广播域，不同VLAN的设备在二层网络中无法互相通讯

VLAN的转发过程举例

  1. PC发送数据帧进入交换机，会被打上vlan tag；vlan tag中的vlan id就是收到帧的接口的所属vlan；一旦数据帧被打上vlan tag，就变成了802.1Q格式的帧
  2. 交换机在标签中的VLAN所属的MAC地址记录中检查数据帧的目的MAC地址，进行判断；如果查到了记录，就按照记录对应的接口转发；如果没查到，就在标签中的VLAN内进行广播处理
  3. 数据帧从出接口发往PC前，会剥离vlan tag，使之还原为标准的以太网帧格式

VLAN工作原理

交换机端口类型

access
 	1. 必须加入到一个vlan，只能加入到一个vlan；从access端口收到的帧，会打上该端口所属vlan的tag；从access端口发出的帧会剥离tag
 	2. 一般用来连接PC或路由器
 	3. H3C交换机默认所有端口都是access类型属于vlan1；华为是hybrid
 
trunk
	1.可以允许多个vlan的数据通过；从trunk端口发出的帧保留vlan tag，但是缺省vlan除外；trunk端口收到未打tag的帧，会重新打上缺省vlan的tag
	2.一般用来连接交换机

hybrid
	1.可以允许多个vlan的数据通过；可以手动配置从Hybrid端口发出的帧，哪个vlan保留tag，哪个vlan剥离tag；Hybrid收到未打tag的帧，会重新打上缺省vlan的tag
	2.既可以连接PC/路由器，也可以连接交换机

PVID

  • 定义：表示某个端口的缺省vlan
  • 特征：
1.Access端口所属的vlan就是pvid，不用配置，默认是vlan1
2.Trunk端口需要手动配置pvid，默认是vlan 1
3.Hybrid端口需要手动配置pvid，默认是vlan1

VLAN类型

基于端口的VLAN

  • 端口固定属于某个vlan

基于Mac地址的VLAN

  1. Mac地址绑定到vlan，同一Mac地址的设备，无论连接在哪个端口，vlan归属不变
  2. 端口类型需要配置为Hybrid

基于协议的VLAN

  1. 三层协议绑定到vlan，同一协议的报文，无论从哪个端口接收，vlan归属不变
  2. 端口类型需要配置为Hybrid

基于IP子网的VLAN

  1. IP网段绑定到vlan，同一IP子网的设备，无论连接在哪个端口，vlan归属不变
  2. 端口类型需要配置为Hybrid

VLAN归属优先级

  • Mac地址vlan>IP子网vlan>协议vlan>端口vlan

VLAN常用命令

[h3c]vlan 'vlan id'                                           //创建vlan，进入vlan视图
[h3c-vlan10]name 'text’                                       //vlan命名
[h3c-vlan10]port 'port id'                                    //把端口以Access类型加入到vlan
[h3c-GigabitEthernet1/0/1]port link-type 'access/trunk/hybrid'//配置端口类型
[h3c-GigabitEthernet1/0/1]port trunk permit vlan 'vlan-id-list/all'//配置Trunk端口允许通过的vlan
[h3c]display vlan 'vlan id'                                   //查看某个vlan详细信息
[h3c]display vlan brief                                       //查看vlan摘要信息
[h3c]display port trunk                                       //查看Trunk端口信息
[h3c-GigabitEthernet1/0/1]undo port link-type                 //还原交换机的默认端口类型