协议类型（总结为主，非详细）

目录

封装类协议

链路层

局域网：以太网

广域网：PPP,HDLC,帧中继

帧中继（FR）

HDLC(High Level Data Link Control,高级数据链路控制)

PPP协议

网络层（IP）

IPv4报文格式

IPv6报文格式

传输层（TCP/UDP）

TCP/UDP端口号

TCP序列号

TCP三次握手建立连接

TCP的4次握手

TCP的滑动窗口机制

动态路由协议

RIP(Routing Information Protocol,路由信息协议)

OSPF（Open Shortest Path First,开放式最短路径优先协议）

BGP (Border Gateway Protocol，边界网关协议)

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封装类协议

链路层

局域网：以太网

以太网帧格式

注

•目的地址，源地址指的是MAC地址

•数据字段的MTU（最大传输单元）：1500

补充:

100M以太网 

1000M以太网

广域网：PPP,HDLC,帧中继

帧中继（FR）

•帧中继在第二层建立虚链路，提供虚链路服务，本地标识DLCI

•基于分组交换的透明传输，可提供面向连接的服务

•只做检错和拥塞控制，没有流控和重传机制，开销很少

•既可以按需要提供带宽，也可以应对突发的数据传输（CIR承诺速率  EIR:扩展速率）

•帧长可变,，长度可达1600-4096字节，可以承载各种局域网的数据帧

•可以达到很高的速率，2-45Mbps

•不适合对延迟敏感的应用(语音、视频)

•数据的丢失依赖于运营商对虚电路的配置

•不保障可靠的提交

FR的分组交换方式为虚电路方式，其余两者为ATM和X.25，这里不做细致讲解，可以看这篇：

http://t.csdnimg.cn/3BCM4

HDLC(High Level Data Link Control,高级数据链路控制)

是一种面向位(比特)的数据链路层控制协议
通常使用CRC-16、CRC-32校验，帧边界“01111110”

HDLC三种类型帧:
•信息帧(I帧)用于传送用户数据；
•监控帧 (S帧)用来差错控制和流量控制；
•无编号帧(U 帧)用于提供对链路的建立、拆除以及多种控制功能。

例题： 

答案：C

解析：

REJ用于后退N帧ARQ流控方案，SREJ帧用于选择重发ARQ流控方案

当发送站发送了编号为0，1，2，3，4的5帧时，收到了对方应答帧REJ3，此时发送站应从编号为3的帧重新发送后续的帧：3，4，5；若收到对方应答为SREJ3，则重新发送编号为3的帧，以及后续5，6帧，即3，5，6

PPP协议

PPP协议是一种点到点(一根链路两端只有两个接口)链路层协议，主要用于在全双工的同异步链路上进行点到点的数据传输。
•PPP既支持同步传输又支持异步传输，而X.25、FR（Frame Relay）等数据链路层协议仅支持同步传输，SLIP仅支持异步传输。

•PPP协议具有很好的扩展性，例如，当需要在以太网链路上承载PPP协议时，PPP可以扩展为PPPoE。

•PPP提供了LCP（Link Control Protocol）协议，用于各种链路层参数的协商。

•PPP提供了各种NCP（Network Control Protocol）协议（如IPCP、IPXCP），用于各网络层参数的协商，更好地支持了网络层协议。

•PPP提供了认证协议：CHAP（Challenge-Handshake Authentication Protocol）、PAP（Password Authentication Protocol），更好的保证了网络的安全性。

•无重传机制，网络开销小，速度快。

PPP的报文格式

1、Flag域：标识一个物理帧的起始和结束，该字节为二进制序列01111110（0X7E）；

2、Address 域：字节固定为11111111 （0XFF），是一个广播地址；

3、Control 域：默认为00000011(0X03)，表明为无序号帧；

4、Protocol字段：用来说明PPP所封装的协议报文类型；

典型的字段值有：0XC021代表LCP报文，0XC023代表PAP报文，0XC223代表CHAP报文。如果协议字段被设为0XC021，则说明通信双方正通过LCP报文进行PPP链路的协商和建立：

5、information字段：包含协议字段中指定协议的数据包。

•Code字段，主要是用来标识LCP数据报文的类型。

典型的报文类型

配置信息报文（Configure Packets: 0x01)

配置成功信息报文(Configure-Ack: 0X02)

终止请求报文(Terminate-Request：0X05)。

•Identifier域为1个字节，用来匹配请求和响应。

•数据字段的默认最大长度（不包括协议字段）称为最大接收单元MRU（Maximum Receive Unit），MRU的缺省值为1500字节。

6、帧校验序列（FCS）：是个16位的校验和，用于检查PPP帧的完整性。

PPP链路建立状态机

Dead阶段：也称为物理层不可用阶段。当通信双方的两端检测到物理线路激活时，就会从Dead阶段迁移至Establish阶段，即链路建立阶段。

Establish阶段：PPP链路进行LCP参数协商。协商内容包括最大接收单元MRU、认证方式、魔术字（Magic Number）等选项。LCP参数协商成功后会进入Opened状态，表示底层链路已经建立。

Authenticate阶段：多数情况下,链路两端的设备是需要经过认证阶段（Authenticate）后才能够进入到网络层协议阶段。PPP链路在缺省情况下是不要求进行认证的。如果要求认证，则在链路建立阶段必须指定认证协议。认证方式是在链路建立阶段双方进行协商的。如果在这个阶段再次收到了Configure-Request报文，则又会返回到链路建立阶段。

Network阶段：PPP链路进行NCP协商。通过NCP协商来选择和配置一个网络层协议并进行网络层参数协商。只有相应的网络层协议协商成功后，该网络层协议才可以通过这条PPP链路发送报文。如果在这个阶段收到了Configure-Request报文，也会返回到链路建立阶段。NCP协商成功后，PPP链路将保持通信状态。

PPP运行过程中，可以随时中断连接，例如物理链路断开、认证失败、超时定时器时间、管理员通过配置关闭连接等动作都可能导致链路进入Terminate阶段。

在Terminate阶段，如果所有的资源都被释放，通信双方将回到Dead阶段，直到通信双方重新建立PPP连接。

更加详细的知识点可以看：

10张图带你搞懂数据链路层PPP点到点协议 - 知乎 (zhihu.com)

网络层（IP）

IPv4报文格式

例题

为了控制IP数据报在网络中无限转发，在IPV4数据报首部中设置了 (27)字段
A标识符    B.首部长度    C生存期     D.总长度

答案：C

IP数据报的分段和重装配要用到报文头部的报文ID.数据长度、段偏置值和M标志4个字段，其中(23)的作用是指示每一分段在原报文中的位置，若某个段是原报文的最后一个分段，其(24)值为“0”(23)A段偏置值    B.M标志   C.报文ID    D.数据长度
(24)A段偏置值    B.M标志   C.报文ID    D.数据长度

答案：A,B

P数据报首部中IHL(Internet首部长度)字段的最小值为(65)
A.5 B.20  C.32  D.128
答案 A
解析：

首部长度占4位，单位为4字节，可表示最小值是5，最大值为15；

最小为5，即5x32bit=160bit=20字节

最大为15，表示15x32bit=480bit=60字节

IPv6报文格式

传输层（TCP/UDP）

TCP/UDP端口号

TCP序列号

TCP三次握手建立连接

TCP的4次握手

 

TCP的滑动窗口机制

例题：

若主机采用以太网接入Internet，TCP段格式中，数据字段最大长度为 (24)字节
A.20
B.1460
C.1500
D.65535

答案：B

解析：TCP报头20个字节，IP报头20个字节

补充：

UDP头部是8个字节

TCP头部是8个字节

IP头部是20~60字节

FTP 21控制端口，20数据端口

SNMP 161 162

OSPF封装在IP中

RIP封装在UDP的520中

BGP封装在TCP中

动态路由协议

动态路由协议的分类

RIP(Routing Information Protocol,路由信息协议)

•距离天量路由协议

•计算跳数: 最大15跳，16跳不可达，一般用于小型网络

•几个时钟:30s周期性更新路由表、180s无更新表示不存在、240s删除路由表

•支持等价负载均衡和链路冗余，使用UDP的520端口

RIPv1和RIPv2的区别

距离矢量路由协议

使用距离矢量路由协议的路由器并不了解网络的拓扑，该路由器只知道
•自身与目的网络之间的距离
•应该往哪个方向或哪个接口转发数据包

距离矢量路由选择协议的特点

•周期性地更新（广播）整张路由表 

•RIP以条数作为度量值，虽然简单，但事实不科学，例如

•RIP路由表

•路由优先级

RIP的防环机制

•最大跳数:当一个路由条目发送出去会自加1跳，跳数最大为16跳，意味着不可达
•水平分割:一条路由信息不会发送给信息的来源
•反向毒化的水平分割: 把从邻居学习到的路由信息设为16跳，再发送给那个邻居
•抑制定时器和触发更新也可以防止环路

RIP协议总结
•RIP (Routing Information Protocols，路由信息协议)
•应用较早、使用较为普遍的内部网关协议
•适用于小型网络，是典型的距离矢量路由协议
•RIP基于UDP，端口520
•华为设备上路由优先级为100

OSPF（Open Shortest Path First,开放式最短路径优先协议）

•OSPF是一种链路状态路由协议，在RFC 2328中描述

•Open意味着公有，任何厂商都能支撑OSPF，目前业内使用最广泛的IGP

•在华为设备上，OSPF协议优先级Internal 10，External 150;

•路由器之间交互的是链路状态信息，而不是直接交互路由

•每台OSPF路由器都知晓网络拓扑结构，采用SPF算法（迪杰斯特拉算法）计算达到目的地的最短路径

•支持VLSM，支持手工路由汇总

OSPF的基本特点

•适应范围广:支持各种规模的网络
•快速收敛:在网络的拓扑结构发生变化后立即发送更新报文，使这一变化在自治系统中同步

•无自环:使用SPF最短路径树算法进行路由计算，不会产生环路
•区域划分:允许网络被划分成区域来管理，链路状态数据库仅需和区域内其他路由器保持一致。减小对路由器内存和CPU的消耗。同时区域间传送的路由信息减小，降低网络带宽占用。

Router ID

•Router ldentifier，路由器标示符，用于在一个OSPF域中唯一地标识一台路由器，每台运行OSPF的路由器具备Router-ID。
•相同OSPF域内，禁止出现两台路由器有相同RouterlD
•OSPF Router-ID可以通过手工配置的方式，或使用自动获取的方式。

自动选取的机制是:若路由器存在loopback接口，则选最大的loopback接口IP地址，若无，则选活跃的物理接口中IP地址最大的作为RouterlD(实际项目手工配置)。
Router-ID值遵循稳定第一的原则，不会抢占。如果需要更新RouterlD:
        •重配地址: Undoip address
        •重启进程: Reset ospf process

OSPF Cost

•OSPF使用Cost“开销”作为路由度量值。
•OSPF接口cost=100M/接口带宽，其中100M为OSPF参考带宽(reference-bandwidth)，可修改。
•每一个激活OSPF的接口都有一个cost值。
•一条OSPF路由的cost由该路由从起源一路到达本地的所有入接口cost值的总和。

OSPF区域概念

 •所有非骨干区域必须与骨干区域直连（OSPF的骨干区域是0）

 

OSPF路由器角色

OSPF总结

•OSPF(Open Shortest Path First，开放式最短路径优先协议)内部网关协议，链路状态路由议，通过连通性、距离、时延、带宽等状态计算最佳路径，采用Dijkstra算法(也叫SPF算法) 

•Area 0.0.0.0或者Area 0来表示，不是区域1

•点对点网络上每10秒发送一次hello，在NBMA网络每30秒发送一次，Deadtime为hello时间4倍

OSPF系统内几个特殊组播地址:
•224.0.0.1---在本地子网的所有主机
•224.0.0.2----在本地子网的所有路由器
•2240.0.5----运行OSPF协议的路由器
•224.0.0.6----0SPF指定/备用指定路由器DR/BDR
•目标地址224.0.0.5指所有路由器，用于发现建立邻居、还用于选出区域内的指定路由器DR和备份指定路由器BDR(DR/BDR组播地址是224.0.0.6)。 

注：RIPv2也是组播更新：224.0.0.9

BGP (Border Gateway Protocol，边界网关协议)

•外部网关协议，用于不同自治系统ABGP寻找最佳路由。
•通过TCP179端口建立连接。支持VLSM和CIDR，是一种路径矢量协议（RIP是距离矢量协议）。目前最新版本是BGP4而BGP4+支持IPV6。
•Open建立邻居关系，Keepalive周期性探测邻居存活。每一个自治系统要选择至少一个路由器作为该自治系统的“BGP发言人”。支持增量更新，支持认证。可靠传输，防止环路。自治通信策略选路。支持无类、支持聚合。

BGP的四种报文