網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備:中繼器,集線器,交換機,路由器的工作層次
中繼器:物理層使用設(shè)備 集線器:物理層使用設(shè)備 交換機:數(shù)據(jù)鏈路層使用設(shè)備 路由器:網(wǎng)絡(luò)層使用設(shè)備
2.IP 地址:分類 IP 地址;互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址,特殊 IP 地址(網(wǎng)絡(luò)地址,廣播地址)
分類 IP 地址:
A 類地址:0.0.0.0~127.255.255.255
B 類地址:128.0.0.0~191.255.255.255
C 類地址:192.0.0.0~223.255.255.255
D 類地址:224.0.0.0~239.255.255.255
E 類地址:240.0.0.0~255.255.255.255
互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址:有兩個字段組成,第一個字段是網(wǎng)絡(luò)號,標志著主機(或路由器)要連接到的網(wǎng)絡(luò);第二個字段是主機號,標志著一臺主機號在他前面的網(wǎng)絡(luò)號所指明的網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)必須是唯一的 特殊 IP 地址(網(wǎng)絡(luò)地址,廣播地址等) :
網(wǎng)絡(luò)號特定值;主機號全是 0:網(wǎng)絡(luò)地址,表示一個網(wǎng)絡(luò),如:10.0.0.0
網(wǎng)絡(luò)號特定值,主機號全是 1:直接廣播地址,指特定網(wǎng)絡(luò)中的所有主機,如:10.255.255.255
網(wǎng)絡(luò)號主機號都為 1,有限廣播地址,指本網(wǎng)絡(luò)中的所有主機:255.255.255.255
網(wǎng)絡(luò)號主機號都為 0,未獲取 UO 地址的主機或路由表中的默認路由
網(wǎng)絡(luò)號 127,主機號全 0 或全 1 除外的任何數(shù),環(huán)回地址,用于本主機軟件環(huán)回測試
網(wǎng)絡(luò)號 169.254,主機號全 0 或全 1 除外的任何數(shù),當不能通過 DHCP 正常得到 IP 地址時,由 Windows 系統(tǒng)自動為主機分配的 IP 地址
3.IP 地址與硬件地址的關(guān)系,ARP 協(xié)議(ARP 原理,ARP 緩存,同一局域網(wǎng)使用 ARP,跨網(wǎng)使用 ARP)
IP 地址與硬件地址的關(guān)系:在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)時,目的 IP 地址不變,但目的 MAC 地址會隨著傳輸?shù)讲煌O(shè)備改變 ARP 協(xié)議(ARP 原理,ARP 緩存,同一局域網(wǎng)使用 ARP,跨網(wǎng)使用 ARP)
ARP 的作用:已知主機或路由器接口的 IP 地址,找出其 MAC 地址
ARP 緩存:每個主機都有一個 ARP 高速緩存,保存本局域網(wǎng)中 IP 地址到 MAC 地址的映射表
同一局域網(wǎng)使用 ARP:當主機 A 向本局域網(wǎng)中主機 B 發(fā)送數(shù)據(jù)時,先查 ARP 高速緩存,若沒有,則運行 ARP,查找 B 的 MAC 地址
ARP 原理:主機 A 廣播發(fā)送 ARP 請求分組,目標主機 B 收到請求后,向 A 發(fā)送 ARP 相應分組
跨網(wǎng)使用 ARP:判斷目標 IP 和源 IP 不是同一網(wǎng)段后,主機就要通過網(wǎng)關(guān)來傳遞信息了。信息先發(fā)送到網(wǎng)關(guān)機上,再由網(wǎng)關(guān)機轉(zhuǎn)發(fā)。在查找目標不在同一網(wǎng)段后,目標 IP 改為網(wǎng)關(guān)機的 IP,MAC 地址為廣播地址,發(fā)送信息時加上目標 IP 和 MAC 地址發(fā)送到網(wǎng)關(guān)中。
4.IP 數(shù)據(jù)報格式:首部長度和總長度,IP 分片與重組(標識,標志,片偏移),生存時間 TTL,協(xié)議,首部檢驗和
首部長度:4 位,首部長度 = 固定部分(20 字節(jié))+ 可選字段(0~40 字節(jié)),取值范圍 5 到 15,單位為 4 字節(jié) 總長度:16 位,單位為 1 字節(jié),最大值為 65535,但總長度必須不超過 MTU IP 分片與重組(標識,標志,片偏移) :
網(wǎng)絡(luò)鏈路存在 MTU:鏈路層幀可封裝數(shù)據(jù)的上限;不同鏈路的 MTU 不同
大 IP 分組向較小 MTU 鏈路轉(zhuǎn)發(fā)時,可以被 “分片”
IP 分片到達目的主機后進行 “重組”
標識(16 位):標識一個 IP 數(shù)據(jù)報,IP 數(shù)據(jù)報分片時,所有分片具有相同的標識
標志 (3 位):MF=1,還有分片;MF=0,最后一個分片;DF=1,禁止分片;DF=0,允許分片
片偏移(13 位):某分片在原 IP 數(shù)據(jù)報中的相對位置。單位為 8 個字節(jié)
生存時間 TTL:8 位,指數(shù)據(jù)報在網(wǎng)絡(luò)中可通過的路由器數(shù)的最大值。IP 數(shù)據(jù)報每經(jīng)過一個路由器,TTL 減 1。當減到 0 時,這個數(shù)據(jù)報就會被丟失 協(xié)議:8 位,指數(shù)據(jù)部分是何種協(xié)議
=6,TCP
=17,UDP
=1,ICMP
=41,IPv6 首部檢驗和:只檢驗首部,不檢驗數(shù)據(jù)部分。,設(shè)首部檢驗和為 0,將首部每 2 個字節(jié)當做一個數(shù),將所有數(shù)相加求和,進位累加,對求和結(jié)果求反得到
劃分子網(wǎng):子網(wǎng)劃分,子網(wǎng)掩碼,根據(jù) IP 地址和子網(wǎng)掩碼計算該 IP 地址所在網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址,廣播地址,子網(wǎng)數(shù)和子網(wǎng)中的主機數(shù)
子網(wǎng)劃分:
子網(wǎng)掩碼:形如 IP 地址,網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號全取 1,主機號全取 0
根據(jù) IP 地址和子網(wǎng)掩碼計算該 IP 地址所在網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址、廣播地址、子網(wǎng)數(shù)和子網(wǎng)中的主機數(shù):
路由優(yōu)先級:直連路由》特定主機路由》靜態(tài)路由》動態(tài)路由》默認路由
6.CIDR(給定一個 CIDR 地址快,計算最小 IP 地址,最大 IP 地址,掩碼和地址總數(shù))和路由聚合(給定幾個 IP 地址,計算聚合后的地址)
CIDR(給定一個 CIDR 地址快,計算最小 IP 地址,最大 IP 地址,掩碼和地址總數(shù)) :
無類域間路由 CIDR:a.b.c.d/x
例如:200.23.16.0/23==200.23.16.0,255.255.254.0 路由聚合(給定幾個 IP 地址,計算聚合后的地址) : 將多個子網(wǎng)聚合為一個較大的子網(wǎng)。前提:地址塊是連續(xù)的。最長前綴匹配優(yōu)先
7.ICMP 協(xié)議:ICMP 協(xié)議的作用,ICMP 差錯報文何時產(chǎn)生,由誰產(chǎn)生. PING 命令和 Tracert 命令的工作原理
ICMP 協(xié)議的作用:支持主機或路由器進行差錯報告和網(wǎng)絡(luò)探詢。向源主機報告 IP 數(shù)據(jù)報的差錯信息;只是報告差錯,不能糾正差錯。ICMP 報文有兩種,即 ICMP 差錯報告報文(單向,向源主機報告差錯)和 ICMP 詢問報文(雙向,向源主機請求,向目的主機應答) ICMP 差錯報文何時產(chǎn)生,由誰產(chǎn)生:
終點不可達:當路由器或主機不能交付數(shù)據(jù)報時向源點發(fā)送終點不可達報文
時間超過:當路由器收到生存時間為零的數(shù)據(jù)報,除丟棄該數(shù)據(jù)報外,還要向源點發(fā)送時間超過報文。當終點在預先規(guī)定的時間內(nèi)不能收到一個數(shù)據(jù)報的全部數(shù)據(jù)報片時,就把已收到的數(shù)據(jù)報片都丟棄,并向源點發(fā)送時間超過報文。
參數(shù)問題:當路由器或目的主機收到的數(shù)據(jù)報的首部中有的字段的值不正確就丟棄該數(shù)據(jù)報,并向源點發(fā)送參數(shù)問題報文
改變路由(重定向):路由器把改變路由報文發(fā)送給主機,讓主機知道下次應將數(shù)據(jù)報發(fā)給另外的路由器 PING 命令和 Tracert 命令的工作原理:分組網(wǎng)間探測 PING 用來測試兩臺主機之間的連通性,使用了 ICMP 回送請求與回送回答報文;tracert 命令用來跟蹤一個分組從源點到終點的路徑
8、路由器:給定拓撲寫出路由器(直連路由,靜態(tài)路由和動態(tài)路由,默認路由),路由器根據(jù)路由器轉(zhuǎn)發(fā) IP 數(shù)據(jù)報的過程
給定拓撲寫出路由器(直連路由,靜態(tài)路由和動態(tài)路由,默認路由) :
靜態(tài)路由:管理員手工配置的路由;需要人工維護,適合拓撲簡單、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò),路由器開銷小
動態(tài)路由:管理員在路由器上配置動態(tài)路由協(xié)議,使路由器與其他路由器進行通信來維護路由表;無需人工維護,適合拓撲復雜、變化的網(wǎng)絡(luò);路由器開銷大
默認路由:是對 IP 數(shù)據(jù)報中的目的地址找不到存在的其他路由時,路由器所選擇的路由。目的地不在路由表里的所有數(shù)據(jù)包都會使用默認路由。這條路由一般會連去另一個路由器,而這個路由器也同樣處理數(shù)據(jù)包;如果知道應該怎么路由這個數(shù)據(jù)抱,則數(shù)據(jù)包被轉(zhuǎn)發(fā)到已知的路由;否則,數(shù)據(jù)包會被轉(zhuǎn)發(fā)到默認路由,從而到達另一個路由器。每次轉(zhuǎn)發(fā),路由都增加了一跳的距離。
直連路由:路由器接口所連接的子網(wǎng)的路由方式稱為直連路由。直連路由是由鏈路層協(xié)議發(fā)現(xiàn)的,一般指去往路由器的接口地址所在網(wǎng)段的路徑,該路徑不需要網(wǎng)絡(luò)管理員維護,也不需要路由器通過某種算法進行計算獲得,只要該接口處于活動狀態(tài),路由器就會把通向該網(wǎng)段的路由學習天寫到路由表中去,直連路由無法使路由器獲取與其不直接相連的路由信息。
路由器根據(jù)路由器轉(zhuǎn)發(fā) IP 數(shù)據(jù)報的過程:
路由選擇:根據(jù) IP 數(shù)據(jù)報的目的地址查詢路由表,確定下一跳地址。經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點共同協(xié)調(diào)工作后,選擇一條最佳路由
9.RIP:距離,距離向量算法,工作過程,特點
自治系統(tǒng) AS:屬于一個組織機構(gòu)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)
內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議:運行與 AS 內(nèi)部路由器上的動態(tài)路由協(xié)議,如:RIP、OSPF
外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議:用于在 AS 與 AS 之間建立動態(tài)路由的協(xié)議,如:BGP-4
距離:
從一個路由器到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為 1
從一個路由器到非直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為所經(jīng)過的路由器數(shù)加 1
RIP 協(xié)議中的 “距離” 也稱為“跳數(shù)”,實際上指的是“最短距離”
RIP 認為一個好的路由就是他通過的路由器的數(shù)目少,即 “距離短”
RIP 允許一條路徑最多只能包含 15 個路由器
“距離” 的最大值為 16 時即相當于不可達?梢 RIP 只適用于小型互聯(lián)網(wǎng)
RIP 不能再兩個網(wǎng)路之間同時適用多條路由
距離向量算法:路由器 R 收到鄰居路由器 X 的路由表后:
將收到的路由表(即鄰居的路由表)中所有的項目的 “下一跳” 改為 X,所有 “距離” 值加 1
對修改的每個項目(N,d,X):
若 N 不在 R 的路由表中,則添加該項目
若 N 在 R 的路由表中,且 “下一跳” 也是 X,則更新該項目
若 N 在 R 的路由表中,但 “下一跳” 不是 X,如果距離 d 值較小,則用該項目替換原項目
工作過程:
路由器在剛剛開始工作時,只知道到連接的網(wǎng)絡(luò)的距離(此距離定義為 1)。他的路由表是空的
以后,每一個路由器也只和數(shù)目非常有限的相鄰路由器交換并更新路由信息
經(jīng)過若干次更新后,所有的路由器最終都會知道到達本自治系統(tǒng)中任何一個網(wǎng)絡(luò)的最短距離和下一跳路由器的地址
RIP 協(xié)議的收斂過程較快。“收斂” 就是在自治系統(tǒng)中所有的結(jié)點都得到正確的路由選擇信息的過程
RIP 協(xié)議讓互聯(lián)網(wǎng)中的所有路由器都和自己的相鄰路由器不斷交換
特點:
僅和相鄰路由器交換信息
交換的信息是當前本路由器所知道的全部信息,即自己的路由表
按固定的時間間隔交換路由信息,例如每隔 30 秒。當網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化時,路由器也及時向相鄰路由器通告拓撲變化后的路由信息
網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小
以跳表示鏈路開銷
占用寬帶較多
收斂慢:當網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時,RIP 需較長時間才能讓所有路由器知曉
10.OSPF:鏈路狀態(tài),OSPF 的工作過程,OSPF 區(qū)域
鏈路狀態(tài):
本路由器的各接口 IP 地址和接口狀態(tài)
相鄰路由器接口 IP 地址
鏈路的開銷
OSPF 的工作過程:
每個路由器維護鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(全網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)圖)
可知全網(wǎng)共有多少臺路由器
哪些路由器是相連的
鏈路代價是多少
每個路由器根據(jù)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫,利用 Dijkstra 算法,求出到達每個網(wǎng)絡(luò)的最短路徑,一次構(gòu)造路由表
R8 根據(jù)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫調(diào)用 Dijkstra 算法獲得以 R8 為根的最短路徑樹
根據(jù)最短路徑樹生成路由表
OSPF 區(qū)域:為了使 OSPF 能夠用于規(guī)模很大的網(wǎng)絡(luò),OSPF 將一個自治系統(tǒng)再劃分為若干個更小的范圍,叫做區(qū)域。
劃分區(qū)域的好處就是把利用洪泛法交換鏈路狀態(tài)信息的范圍局限于每一個區(qū)域而不是整個的自治系統(tǒng),這就減少了整個網(wǎng)絡(luò)上的通信量
粉色區(qū)域為主干區(qū)域,里面的路由器叫主干路由器(包括邊緣的)
主干邊緣和其他區(qū)域交接的路由器又叫區(qū)域邊界路由器
R6 這種位置的叫自治系統(tǒng)邊界路由器
外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 BGP:尋找可達性的路由,策略路由
尋找可達性的路由:用于在不同自治系統(tǒng)的邊界路由器之間交換路由信息,尋找一條可以到達目的網(wǎng)絡(luò)的較好路徑
策略路由:
12.IPv6:ipv6 數(shù)據(jù)報格式,IPv6 相比 IPv4 的變化,IPv6 地址的表示,從 IPv4 相比 IPv6 的過渡技術(shù)
ipv6 數(shù)據(jù)報格式:IPv6 數(shù)據(jù)報 = 基本首部 + 有效載荷;有效載荷 = 擴展首部 + 數(shù)據(jù)部分
優(yōu)先級(8 位):為了區(qū)分不同的 IPv6 數(shù)據(jù)報的類別或優(yōu)先級
流標簽(20 位):屬于同一個流的數(shù)據(jù)報具有同樣的流標簽
有效載荷長度(16 位):指 IPv6 數(shù)據(jù)報除基本首部以外字節(jié)數(shù),最大值是 65535
下一個首部(8 位):相當于 IPv4 的協(xié)議字段
跳數(shù)限制(8 位):相當于 IPv4 的 TTL 字段
IPv6 相比 IPv4 的變化:
IPv6 地址的表示:
冒號十六進制記法:各段之間用冒號分隔:68E6FFFF0000960A:FFFF
零壓縮表示法:連續(xù)的零可用雙冒號代替(只能使用一次):00230:0→:230:0
CIDR 表示法:21DA:0:0/48
URLs:http://[3FFE:800417A]:8000
從 IPv4 相比 IPv6 的過渡技術(shù):
使用雙協(xié)議棧
路由器 B 和 E 同時具有兩種 IP 地址:一個 IPv6 地址和一個 IPv4 地址
使用隧道技術(shù)
路由器 B 把 IPv6 數(shù)據(jù)報封裝在 IPv4 數(shù)據(jù)報中發(fā)送給路由器 E
13.IP 多播:比較(單播,廣播,多播,任播),IP 多播數(shù)據(jù)報的封裝,多播 IP 地址與多播 MAC 地址,IGMP 協(xié)議的作用
比較(單播,廣播,多播,任播):
單播:單個源節(jié)點向單個目的結(jié)點發(fā)送分組
廣播:單個源節(jié)點向同網(wǎng)絡(luò)中的所有結(jié)點發(fā)送分組
多播:單個源節(jié)點向多個目的結(jié)點發(fā)送分組
任播:單個源節(jié)點向多個目的結(jié)點中距離最近的單個結(jié)點發(fā)送分組
IP 多播數(shù)據(jù)報的封裝:IP 首部加上 IGMP 報文,其中首部的協(xié)議字段等于 2,目的地址為 D 類 IP 地址(224.0.0.0~239.255.255.255)
多播 IP 地址與多播 MAC 地址:
多播 IP 地址即 D 類 IP 地址:224.0.0.0~239.255.255.255
多播 MAC 地址的最低 23 位來自 D 類 IP 地址,即 01-00-5E-00-00-00 ~ 01-00-5E-7F-FF-FF
IGMP 協(xié)議的作用:是讓連接在本地局域網(wǎng)上的多播路由器知道本局域網(wǎng)上是否有主機參加或退出了某個多播組
14.VPN:私有 IP,VPN 路由器封裝 IP 數(shù)據(jù)報的過程,三種 VPN 類型的判斷,NAT 路由器封裝 IP 數(shù)據(jù)報的過程
私有 IP:僅在機構(gòu)內(nèi)部使用,不需要向因特網(wǎng)管理機構(gòu)申請
A 類:10.0.0.0 到 10.255.255.255
B 類:172.16.0.0 到 172.31.255.255
C 類:192.168.0.0 到 192.168.255.255
VPN 路由器封裝 IP 數(shù)據(jù)報的過程:用隧道技術(shù)實現(xiàn) VPN。將原本的 IP 數(shù)據(jù)報作為數(shù)據(jù)部分加密到新的 IP 數(shù)據(jù)報中,并為她添加新的數(shù)據(jù)報首部,源地址是發(fā)送的路由器地址,目的地址是收到的路由器地址
三種 VPN 類型的判斷:
內(nèi)聯(lián)網(wǎng) VPN:同屬于一個機構(gòu)的內(nèi)部部門 A 和 B 之間建立的 VPN
外聯(lián)網(wǎng) VPN:一個機構(gòu)和某些外部機構(gòu)共同建立的 VPN
遠程接入 VPN:外地出差的工作人員與公司網(wǎng)絡(luò)之間建立的 VPN
NAT 路由器封裝 IP 數(shù)據(jù)報的過程:
替換:替換每個外出 IP 數(shù)據(jù)報的源地址
記錄:替換信息存儲到 NAT 轉(zhuǎn)換表
替換:替換每個進入內(nèi)網(wǎng)的 IP 數(shù)據(jù)報的目的地址
15.MPLS:與傳輸路由技術(shù)的比較,負載均衡與 FEC
MPLS:多協(xié)議標記交換,在 MPLS 域的入口處給每個 IP 數(shù)據(jù)報打標機,使用硬件轉(zhuǎn)發(fā)
與傳輸路由技術(shù)的比較:
傳統(tǒng)路由器技術(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機制:傳統(tǒng)路由器 IP 尋址方式是逐跳轉(zhuǎn)發(fā)的。轉(zhuǎn)發(fā)需要由路由器對 IP 數(shù)據(jù)包進行解包處理,再通過路由協(xié)議決定轉(zhuǎn)發(fā)方向。由于 IP 包的不定長特性,也就意味著時延大、轉(zhuǎn)發(fā)速度慢
基于 ATM 的 MPLS 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機制:多協(xié)議,因為 MPLS 基于 IP 路由和控制協(xié)議,一個介于第三層和第二層之間的 “墊層”,MPLS 不受鏈路層協(xié)議的限制(可使用多種鏈路層協(xié)議)
負載均衡與 FEC:
轉(zhuǎn)發(fā)等價類 FEC:指路由器按照同樣方式對待的 IP 數(shù)據(jù)報的集合
“按照同樣方式對待” 表示:從同樣接口轉(zhuǎn)發(fā)到同樣的下一跳地址,并且具有同樣服務(wù)類別和同樣丟棄優(yōu)先級等
FEC 和標記是一一對應的關(guān)系:MPLS 的入口結(jié)點將屬于同樣 FEC 的 IP 數(shù)據(jù)報指派同樣的標記
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