码农知识堂 - 1000bd
Python
PHP
JS/TS
JAVA
C/C++
C#
GO
Kotlin
Swift
H3C构建中小型企业网络(NE)
H3CNE
计算机网络概述
计算机网络定义
一组自治计算机互联的集合
计算机网络基本功能
资源共享
综合信息服务
分布式处理与负载均衡
计算机网络的类型
局域网
LAN
由用户自行建设,使用私有地址组建的网络
城域网
MAN
由运营商或大规模企业建设,连接城市范围的网络
广域网
WAN
由运营商建设,连接城域网范围的网络
网络拓扑
定义
网络设备连接排列的方式
分类
总线型拓扑
所有设备共享一条公共线路
线路中断会导致所有设备中断通讯
环型拓扑
所有设备共享一条环型总线
有一定冗余性
星型拓扑
中央节点故障会导致全网中断
其他节点都与中央节点直接相连
某条线路中断不会影响其他节点
树型拓扑
优点
结构简单,组网成本低
维护管理容易
星型拓扑的进一步发散型
缺点
中央节点压力大
可靠性差
网状拓扑
优点
可靠性高
节点之间有多条线路可达
缺点
组网成本高
维护管理复杂
衡量网络性能的指标
带宽
定义
单位时间内能够传输的数据总量
单位:bps
带宽越大,网络质量越好
延迟
定义
数据从一个节点到达另一个节点消耗的时间
单位:ms
延迟越低,网络质量越好
数据单位
1Kb=1024b
1Mb=1024Kb
1Gb=1024Mb
Byte
字节,一个数字或字母占用1字节,一个汉子占用2字节
bit
比特,1Byte=8bit
协议和标准
协议
数据通讯双方共同遵守的通讯规则
标准
公认的,所有厂商所共同遵守的协议规则
标准化组织
制定定义国际公认参考标准的组织团体
常见国际标准组织
ISO
国际标准化组织
IEEE
电子电器工程师协会
网络参考模型
OSI参考模型
产生背景
各大IT设备厂商只支持自己的私有协议,跨厂商设备兼容性差
用户购买和维护成本高
不利于网络技术发展
概念
定义了网络中设备所遵守的层次结构
优点
开放的标准化接口,协议不再封闭
多厂商设备兼容
易于理解、学习和更新协议标准
实现模块化工程,降低开发难度
便于故障排除
分层
1.物理层
定义电压、接口、线缆标准、传输距离、传输介质等物理参数
2.数据链路层
MAC地址寻址
3.网络层
网络层地址寻址、路由
4.传输层
数据分段、建立端到端连接、维护传输可靠性
5.会话层
建立、维护、拆除应用程序间的会话
6.表示层
定义数据格式、结构;数据加密、压缩
7.应用层
为应用程序进程提供网络服务
OSI参考模型的问题
划分层次过多,会话层、表示层存在意义不大
IP协议成为事实的网络层唯一协议
TCP/IP参考模型
4层划分方法
1.网络接口层
物理层
数据链路层
2.网络层
3.传输层
4.应用层
会话层
表示层
应用层
5层划分方法
1.物理层
2.数据链路层
3.网络层
4.传输层
5.应用层
会话层
表示层
应用层
数据封装和解封装
定义
封装
在原始数据的基础上加入一些额外信息形成新的格式
解封装
拆除掉封装的额外信息,还原成原始数据
TCP/IP分层封装
1.物理层:比特流
2.数据链路层:数据帧
3.网络层:数据包
4.传输层:数据段
5.应用层:数据
数据封装和解封装过程
数据发送时,从上至下逐层封装
数据接收时,从下至上逐层解封装
只有拆除外层封装,才能看到内层封装
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
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
标识数据包是否允许分片
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
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
A类
地址范围
1.0.0.0-126.255.255.255
网络位划分
前8位为网络位,后24位为主机位
B类
地址范围
128.0.0.0-191.255.255.255
网络位划分
前16位为网络位,后16位为主机位
C类
地址范围
192.0.0.0-223.255.255.255
网络位划分
前24位为网络位,后8位为主机位
D类
地址范围
224.X.X.X-239.X.X.X
作用
组播地址,不可用于配置为地址
E类
地址范围
240.X.X.X-255.X.X.X
作用
科研用地址,不对公开放
IP地址分类用来划分不同的网络规模
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
公网/私网地址
公网地址
可以在互联网上寻址的地址,全球唯一,需要运营商分配
私网地址
本地随意使用,无法在互联网上寻址
地址范围
A类:10.0.0.0-10.255.255.255
B类:172.16.0.0-172.31.255.255
C类:192.168.0.0-192.168.255.255
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
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
B主机以单播形式回复A主机本机MAC地址
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
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
本网段出口的IP地址
广域网基本原理
使用的协议及线缆
物理层
串行线缆
淘汰
光纤
EPON
数据链路层
PPP
淘汰
HDLC
淘汰
帧中继
淘汰
以太网
唯一事实标准
网络层
IP
唯一事实标准
连接方式
电路交换
PSTN
ISDN
淘汰
分组交换
淘汰
ADSL
EPON
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,没由寻址能力,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
CSMA/CD
带冲突检测的载波侦听多路访问
局域网线缆
双绞线
线型
直连线
异类直连
两端线序一致
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
命令行操作基础
H3C路由交换产品连接方法
使用console线本地连接
协议Serial,接口com口,波特率9600
适用于设备的初次调试
使用Telnet远程访问
适用于设备上架配置好后的维护管理
使用SSH远程访问
数据传输过程加密,安全的远程访问
命令行使用基础
命令行视图
用户视图
只能查看配置,不能修改配置
系统视图
[h3c]
可以查看和修改全局配置
接口视图
[H3C-GigabitEthernet0/0]
可以对接口修改配置
视图的切换
system-view
从用户视图进入系统视图
interface g0/0
从系统视图进入g0/0接口的接口视图
quit
返回上层视图
return
直接返回到用户视图
快捷键 Ctrl+Z
常用查看命令
display current-configuration
查看当前的所有配置
display ip interface brief
查看所有三层接口的摘要信息
display ip interface g0/0
查看g0/0接口的详细信息
display version
查看设备硬件版本信息
display this
查看当前视图下配置了哪些参数
设备操作命令
sysname R1
更改设备名称为R1
reboot
重启设备
save
保存当前配置
reset saved-configuration
清空保存的配置
不会影响设备的当前运行状态
命令行帮助
命令简写
?键命令提示
Tab 键自动补齐命令
网络设备文件管理
设备存储器
ROM
只读存储器,存储了Bootrom程序
在Bootrom模式下可以破解密码
Flash
闪存,永久存储操作系统文件、配置文件等数据
RAM
内存,存储当前正在运行的数据,断电数据会丢失
设备的配置文件
当前配置
current-configuration
设备当前正在运行和生效的配置信息,存储在RAM中
起始配置
startup-configuration
每次设备开启会自动加载的配置信息,存储在Flash中
起始配置文件的备份
通过USB或者FTP把startup.cfg和startup.mdb拷贝到其他存储
配置还原后,需要通过startup saved‐configuration startup.cfg命令来指定新的配置文件
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
知名端口号
80 HTTP
20 21 FTP
23 TELNET
25 SMTP
53 DNS
TCP的原理
TCP头部封装格式
Source Port
源端口
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
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
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
第一次
SYN置位
第二次
SYN,ACK置位
第三次
ACK置位
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
网络设备调试
Debug
定义
对相应的协议所收发的所有报文全部在屏幕上输出显示
用于网络排错
开启debub命令
terminal monitor
terminal debugging
debugging 协议类型
结束dubug
undo debugging all
以太网交换机工作原理
以太网
定义
传输标准Ethernet II类型帧的网络
特征
多路访问,广播式的网络
Mac地址
每台网络设备生产时就写入的一个全球唯一的物理地址
48位长度,16进制格式地址
前24位为厂商标识,后24是设备标识
以太网帧格式
目的Mac地址
源Mac地址
服务和类型
DATA
帧校验序列
交换机
定义
工作在数据链路层,通过识别Mac地址来进行数据转发的设备
交换机数据转发原理
MAC地址表
记录交换机每个端口和所连接的设备的MAC地址的映射关系
一个端口可以对应多个MAC地址
一个Mac地址不能对应多个接口
老化时间:300秒
工作机制
交换机学习数据帧的源MAC地址,来获得端口和设备MAC地址的映射关系,写入MAC地址表
交换机检查数据帧的目的MAC地址,从MAC地址表中的映射关系来判断把数据帧从哪个端口发出
交换机对于目的MAC地址不存在于MAC地址表中的数据帧进行广播处理
数据传输模式
单播
接收者是某一个设备
广播
接收者是所有其他设备
组播
接收者是某一部分设备
数据帧的转发方式
对于目的MAC地址已知的单播帧,交换机查询MAC地址表进行转发
对于目的MAC地址未知的单播帧,交换机进行广播处理
对于广播帧,交换机继续广播处理
广播域
网络中所有能接收到同样广播消息的设备的集合
默认情况下,交换机的所有端口属于同一个广播域
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
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.交换机检查数据帧的目的MAC地址,进行判断;如果目的MAC对应的接口允许tag中的vlan id通过,则数据帧可以转发;否则,丢弃该帧
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
802.1Q
在源Mac地址和Type之间携带vlan tag的帧格式,计算机不识别
VLAN工作原理
交换机端口类型
Access
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
一般用来连接PC或路由器
H3C交换机默认所有端口都是access类型属于vlan1;华为是hybrid
Trunk
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
一般用来连接交换机
Hybrid
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,缺省vlan必定剥离tag;Hybrid收到未打tag的帧,会重新打上缺省vlan的tag
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;任何类型的端口转发tag中vlan id和pvid一致的帧,都会剥离tag
特征
Access端口所属的vlan就是pvid,不用配置,默认是vlan1
Trunk端口需要手动配置pvid,默认是vlan 1
Hybrid端口需要手动配置pvid,默认是vlan1
总结
任何端口收到未打tag的帧,都会打上缺省vlan的tag
任何端口转发携带缺省vlan tag的帧,都会剥离tag
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
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
端口类型需要配置为Hybrid
基于协议的VLAN
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
端口类型需要配置为Hybrid
基于IP子网的VLAN
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
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-GigabitEthernet1/0/1]port trunk pvid ‘vlan id’
配置Trunk端口的缺省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
生成树协议
二层环路带来的问题
广播风暴
MAC地址表震荡
生成树定义
STP,用来解决二层环路问题
STP相关概念
BPDU
定义
桥协议数据单元,用于传递STP协议相关报文
分类
配置BPDU
用于传递STP的配置信息
TCN BPDU
用于通告拓扑变更信息
STP的选举机制
在所有交换机中选举出一台作为根网桥(Root bridge)
选举规则
Bridge-id小的优先
Brideg-id
定义
桥ID,BID,用来标识交换机身份
格式
优先级+Mac地址
优先级默认32768,必须是4096的倍数
每台非根网桥(交换机)选举出一个根端口(Root port)
选举规则
1.到达根网桥开销小的优先
2.对端交换机BID小的优先
3.端口ID小的优先
开销
Cost,代表路径耗费的代价和成本,带宽越大,开销越小
每个物理段上选举出一个指定端口(Designated port)
选举规则
1.到达根网桥开销小的优先
2.本机BID小的优先
3.端口ID小的优先
剩下没有角色的端口就是闭塞端口(Blocked Port)
STP初始化流程
交换机端口状态
disable:禁用状态,被关闭的端口
blocking:闭塞状态
接收BPDU,但不发送BPDU,不学习Mac地址,不转发数据
listening:监听状态
接收并发送BPDU,不学习Mac地址,不转发数据,持续15秒
learning:学习状态
接收并发送BPDU,学习Mac地址,不转发数据,持续15秒
forwarding:转发状态
接收并发送BPDU,学习Mac地址,转发数据
STP计时器
Hello time
2秒
配置BPDU的发送周期
Max age
20秒
判断链路故障的时间,10个Hello time周期
Forwarding delay
15秒
状态切换延迟
STP拓扑变更机制
1.Max age超时/有接口变更为转发状态,判断为拓扑发生变更,向根网桥发起TCN BPDU
2.收到TCN BPDU的交换机继续向根网桥转发TCN BPDU,到达根网桥为止
3.根网桥收到TCN BPDU后,向所有端口发起TC置位的配置BPDU
4.交换机收到TC置位的配置BPDU后,Mac地址表的老化时间缩短到15秒
STP的问题
收敛速度慢,故障切换时间太长
网络中大量主机频繁上下线,会导致TCN BPDU大量发送
RSTP
快速生成树协议
端口状态减少到3种
端口角色增加到4种
根端口和指定端口不变
闭塞端口细分为2种
替代端口(Alternata port)
根端口的备份
备份端口(Backup port)
指定端口的备份
边缘端口机制
当链路激活,边缘端口立即进入转发状态,不参与STP计算
边缘端口UP/DOWN不会触发拓扑变更
建议把连接PC的端口配置为边缘端口
MSTP
多生成树协议
将多个vlan捆绑到一个生成树实例,每个实例分别独立计算生成树
基于STP计算结果不同,实现不同vlan的流量负载均衡
STP常用命令
[h3c]display stp
查看STP相关信息
[h3c]display stp brief
查看STP端口状态
[h3c]stp global enable
全局启用STP
[h3c-GigabitEthernet 1/0/1]undo stp enable
关闭端口上STP
[h3c]stp mode ‘stp/rstp/mstp’
更改STP模式,默认模式是mstp
[h3c]stp priority ‘priority’
更改交换机优先级
[h3c-GigabitEthernet 1/0/1]stp cost ‘cost’
更改接口生成树的cost
[h3c-GigabitEthernet 1/0/1]stp edged-port
配置端口为边缘端口
链路聚合
定义
把连接到同一台交换机上的多个物理端口捆绑为一个逻辑端口
功能
提高链路可靠性
聚合组内只要还有物理端口存活,链路就不会中断
增加链路传输带宽
避免了STP计算,聚合组内物理端口不会被闭塞
负载分担
也称负载均衡
聚合后的链路会基于流自动负载分担
分类
静态聚合
双方不会协商聚合参数
动态聚合
双方通过LACP协议协商聚合参数
常用命令
[h3c]interface bridge-aggregation ‘number’
创建聚合端口,进入聚合端口视图
[h3c-GigabitEthernet 1/0/1]port link-aggregation group ‘number’
物理接口加入聚合组
[h3c]display link-aggregation summary
查看聚合链路信息
交换机端口安全技术
802.1X
定义
起源于WLAN协议802.11,解决局域网终端的接入认证问题
认证方式
本地认证
远程集中认证
端口接入控制方式
基于端口认证
基于Mac地址认证
端口隔离技术
用于在同vlan内部隔离用户
同一隔离组端口不能通讯,不同隔离组端口可以通讯
IP子网划分
子网掩码
产生背景
通过自然分类来划分网络规模会造成大量IP地址浪费
IPv4地址资源已经全部耗尽
定义
由连续的1或0组成的32位掩码,用来衡量IP地址网络位的长度
1对应的部分为网络位
0对应的部分为主机位
分类
主类掩码
和自然分类一致的子网掩码
VLSM
可变长子网掩码
通过把子网掩码变长来把一个网段划分为多个子网
CIDR
无类域间路由
通过把子网掩码缩短来把多个网段聚合为一个网段
VLSM算法
1.得出下列参数
掩码借位数
把原掩码的多少个0变成了1
掩码剩余位数
本段掩码剩余位数
2.计算划分结果
划分出的子网数
2^(借位数)
每个子网可用IP地址数
2^(剩余位数)-2
每两个子网的间隔位数
2^(本段剩余位数)
3.列出每个子网
举例1
举例2
常见子网划分对应关系
25
255.255.255.128
126个可用地址
26
255.255.255.192
62个可用地址
27
255.255.255.224
30个可用地址
28
255.255.255.240
14个可用地址
29
255.255.255.248
6个可用地址
30
255.255.255.252
2个可用地址
31
255.255.255.254
2个可用地址
PPP链路可用
32
255.255.255.255
1个可用地址
设备的Loopback接口可用
DNS
域名
产生背景
通过IP地址访问目标主机,不便于记忆
通过容易记忆的域名来标识主机位置
域名的树形层次化结构
根域
顶级域
主机所处的国家/区域,注册人的性质
二级域
注册人自行创建的名称
主机名
区域内部的主机的名称
定义
用于域名和IP地址的互相解析
DNS查询模式
递归查询
DNS服务器一定会返回一个确切的查询结果
客户端到DNS的查询
迭代查询
DNS服务器会返回一个已知的其他DNS服务器,由请求者自行查询
DNS服务器到DNS服务器的查询
H3C配置DNS代理
[h3c]dns proxy enable
[h3c]dns server ‘公网DNS地址’
内网终端DNS服务器指向为本路由器
文件传输协议
FTP
定义
文件传输协议
客户端/服务器模型,具备身份验证功能
双TCP连接
端口
控制连接:21
用于传输FTP命令和执行信息
数据连接:20
用于数据上传、下载
数据传输方式
主动方式
数据连接由服务器主动发起
控制连接:21端口
数据连接:20端口
被动方式
数据连接由客户端主动发起
控制连接:21端口
数据连接:服务器随机产生端口
TFTP
简单文件传输协议
基于UDP,69号端口
只有数据传输功能,不提供身份验证,目录列表等功能
常用命令
[h3c]ftp server enable
开启FTP服务
ftp ‘ip address’
连接FTP服务器
ftp>ls
列出当前目录
ftp>get ‘fliename’
下载文件
ftp>put ‘filename’
上传文件
ftp>bye
断开FTP连接
DHCP
产生背景
局域网中手动配置静态IP地址任务繁琐,而且容易出错
定义
动态主机配置协议
用于为局域网中主机动态分配IP地址及相关信息
采用客户端/服务器模式
服务端端口UDP 67
客户端端口UDP 68
工作原理
分配IP地址工作流程
1.客户端以全网广播形式发起IP地址请求
2.服务器以全网单播形式向客户端发送IP地址提供
3.客户端选择好IP地址后,以全网广播形式向服务器通告选择结果
4.服务器向客户端以全网单播形式发送IP地址确认
特殊情况的处理
当网络中存在多台DHCP服务器,客户端会优先选择最先到达的IP地址提供
IP地址租约更新
租期到达50%,客户端如在线,会向服务器发起租约更新请求
租期到达87.5%,客户端如在线,会向服务器发起租约更新请求
DHCP中继代理
用于跨网段分配IP地址
IP地址请求的相关报文都是广播发送,无法跨越网段,所以需要在中间路由器开启DHCP中继代理功能
相关命令
[h3c]dhcp enable
开启DHCP服务
[h3c]dhcp server ip-pool ‘name’
创建DHCP地址池
[h3c-dhcp-pool1]network ‘network’ mask ‘mask’
配置用于分配的地址范围
[h3c-dhcp-pool1]gateway-list ‘ip address’
配置用于分配的网关地址
[h3c-dhcp-pool1]dns-list ‘ip address’
配置用于分配的DNS服务器地址
[h3c-dhcp-pool1]expired ……
配置DHCP租期
[h3c]dhcp server forbidden-ip ‘start ip address’ ‘end ip address’
配置不参与分配的IP地址
[h3c-GigabitEthernet 0/0]dhcp select relay
接口上开启DHCP中继功能
[h3c-GigabitEthernet 0/0]dhcp relay server-address ‘ip address’
指定用于中继的DHCP服务器地址
[h3c]display dhcp server statistics
查看DHCP服务器统计信息
VLAN间路由
定义
指导设备对不同vlan间进行三层数据转发
实现方式
单臂路由
交换机上划分多个VLAN
路由器单线连接到交换机
路由器接口
划分若干子接口,子接口的IP为下连vlan的网关,并绑定相应vlan
交换机接口
配置TRUNK,允许所有vlan通过
三层交换
三层交换机上启用vlanif三层接口,配置为网关IP
自动产生所有到达所有vlan的直连路由
常用命令
[h3c]interface ‘sub-interface’
创建子接口,进入子接口视图
[h3c-GigabitEthernet0/0.1]vlan-type dot1q vid ‘vlan-id’
子接口开启802.1Q识别,并绑定Vlan
[h3c]interface vlan-interface ‘vlan-id’
创建Vlanif三层接口,进入Vlanif接口视图
IPv6基础
IPv4的问题
地址资源已经全部耗尽
终端用户配置不够简便
协议本身不具备安全性和QOS特性
IPv6的优势
几乎无尽的地址空间
3.4X10^38个可用地址
终端用户无需任何配置,甚至不需要DHCP
协议自带安全性和QOS特性
地址格式
冒号十六进制格式
每段16位,共8段,一共128位
地址书写压缩
段内前导0压缩
段内前导的0可省略
全为0的段压缩为一个0
全0段压缩
连续为0的段可用::表示
一个IPv6地址内只允许使用一次全0段压缩
网段划分
前缀
前缀长度和数字一致则为同一网段
接口标识符
根据Mac地址计算而来,全球唯一
前缀长度
标识前缀的长度
地址分类
单播地址
未指定地址
::/128
本地环回地址
::1/128
链路本地地址
FE80::/10
仅用于同网段内部通讯,自动生成
FE80::接口标识符/10
站点本地地址
FEC0::/10
私有地址
全球单播地址
2000::/3
组播地址
标识组播地址
广播地址属于一种特殊的组播地址
任播地址
用于智能寻路,寻找最近的下一跳
从单播地址中分配
IPv6邻居发现协议
地址解析,类似ARP
邻居关系建立和维持
路由器发现/前缀发现
地址自动配置
1.终端发送RD消息,请求路由器的前缀和前缀长度
2.路由器回复本机的前缀和前缀长度
3.终端使用路由器回复的前缀+接口标识符/前缀长度,自动产生IPv6全球单播地址
地址重复检测
常用命令
[h3c-GigabitEthernet 0/0]ipv6 address ‘ipv6 address’
配置静态IPv6地址
[h3c-GigabitEthernet 0/0]ipv6 address auto
配置为自动产生IPv6地址
[h3c-GigabitEthernet 0/0]undo ipv6 nd ra halt
解除路由器ND消息抑制
IP路由原理
定义
路由器负责将数据报文在IP网段之间进行转发
路由是指导路由器如何进行数据转发的路径信息
IP连通的前提
沿途的每台路由器上都有到达目的网段的路由信息
路由是单向的路径信息,沿途每台路由器都要有往返双向路由信息
路由表
作用
存储路由信息
字段内容
Destination/mask
目的网段和掩码
Proto
路由的来源
Pre
优先级
Cost
度量值
Nexthop
下一跳地址
数据报文从接口发出后到达的下一个IP地址
Interface
出接口
数据报文发出的接口
最长掩码匹配规则
当数据包在路由表中匹配到多条掩码长度不同的路由,会按照掩码最长的路由进行转发
路由迭代规则
当路由的下一跳为非直连网段地址,路由器会再次在路由表中查询下一跳地址,直到查询到下一跳是直连地址为止
来源
直连路由
定义
根据直连接口所在网段自动产生
产生条件
接口UP
接口配置IP地址
静态路由
定义
手动配置到达每个目的网段的路由信息
特点
配置和维护繁琐复杂
没有协议开销,减轻设备和带宽压力
动态路由协议
定义
通过路由协议从邻居自动学习路由信息
特点
配置简单,维护便捷
协议开销会消耗设备资源和链路资源
常见路由协议
RIP
路由信息协议,年代久远,已经被淘汰
OSPF
开放式最短路径优先,目前最主流的路由协议
BGP
边界网关协议,运营商之间使用的唯一协议
路由表写表规则
1.不同来源的路由优先级高(数字小)的优先
2.同一来源的路由Cost小的优先
3.同一来源Cost相等的路由会形成等价路由
数据流会在等价路由上自动负载分担
路由优先级
直连路由(Direct)
0
OSPF内部路由
10
静态路由
60
RIP
100
OSPF外部路由
150
BGP
255
常用命令
[h3c]display ip routing-table
查看路由表
[h3c]display ip routing-table ‘network’ ‘mask’
查看指定网段的路由信息
静态路由
配置要点
如下一跳所在接口是点到点接口,可以以指出接口的方式来配置静态路由
如下一跳所在接口是以太网接口,只能以指下一跳来配置静态路由
默认路由
目的网段为0.0.0.0/0
当数据包在路由表中匹配不到明细路由时,按照默认路由转发
常用命令
[h3c]ip route-static ‘network’ ‘mask’ ‘nexthop/interface’
配置静态路由
[h3c]ip route-static ‘network’ ‘mask’ ‘nexthop/interface’ preference ‘number’
配置静态路由并修改优先级
路由协议概述
定义
路由协议
用来计算、维护网络路由信息的协议
可路由协议
可被路由转发的协议,通常指IP
路由协议的功能
邻居发现
路由交换
路由计算
路由维护
路由协议的分类
按照使用位置分类
IGP
内部网关协议
运行在自治系统内部的路由协议
RIP,OSPF,IS-IS
EGP
外部网关协议
运行在自治系统之间的路由协议
BGP
自治系统
AS
一组被统一管理,运行同一个IGP的路由器组成的网络范围
一般不同城域网都是不同的AS,不同运营商也是不同的AS
按照协议算法分类
距离矢量协议
度量值是跳数
RIP
链路状态协议
度量值是开销
OSPF IS-IS
路径矢量协议
有多种度量值
BGP
RIP
定义
路由信息协议,基于距离矢量算法
基于UDP端口520
RIP初始化流程
1.RIP运行后,会从每个参与协议的接口上以广播形式发送路由请求
2.收到路由请求后,将自己完整的路由表以广播形式响应
3.收到路由响应后,根据计算规则,把路由写入到路由表
4.路由信息会按照发送方向逐跳扩散
路由信息更新
路由响应报文会以30秒为周期发送,以对网络变化进行更新
RIP的环路问题
产生原因
1.链路故障,导致路由从表中删除
2.30秒的更新周期还未到来,提前收到了邻居传递过来的刚刚被删除的路由,形成环路
防环机制
水平分割
从某个接口收到的路由信息不会从该接口回传
毒性逆转
从某个接口收到的路由信息会设置为16跳后回传
路由毒化
当路由失效,标记为16跳,并通告邻居,使邻居及时删除路由
抑制计时器
计时时间内,不接收和原路由跳数一致或更高的路由更新
触发更新
当路由失效,不用等待更新周期,立即发出路由更新,来通告错误
最大跳数
不接收跳数大于15跳的路由更新
RIP计时器
更新计时器
30秒
失效计时器
180秒
路由打上possibly down标签,路由设置为16跳
垃圾收集计时器
240秒
彻底删除路由
抑制计时器
180秒
路由信息失效,被打上PD标签
从其他接口收到比原路由更差的路由更新
RIPv2
报文以组播发送,组播地址224.0.0.9
路由更新携带子网掩码
可以关闭自动聚合,支持手动聚合
支持身份验证
常用命令
[h3c]rip ‘process id’
创建RIP进程,进入RIP协议视图
[h3c-rip-1]version 2
更改RIP版本为v2
[h3c-rip-1]undo summary
关闭自动聚合
[h3c-rip-1]network ‘network’
宣告网段
network命令的2层功能
使能接口
每个接口的IP地址与宣告的网段进行匹配,被匹配的接口能够收发RIP协议报文
使能路由
每个接口的IP地址与宣告的网段进行匹配,被匹配的接口所产生的直连路由能够传递给邻居
[h3c-rip-1]silent-interface ‘interface number’
配置静默接口
静默接口上不会收发RIP协议报文
[h3c-GigabitEthernet 0/0]rip authentication mode ……
配置RIP接口身份验证
OSPF
RIP的缺陷
最大跳数限制了网络规模
以跳数为度量值无法准确判断最优路径
路由更新发送完整路由表消耗网络带宽
收敛速度慢
协议会产生路由自环
定义
开放式最短路径优先,基于链路状态特征
工作在IP层,协议号89
OSPF初始化流程
1.建立邻居和邻接关系
发送hello报文发现和建立邻居关系,组播地址224.0.0.5
接口UP
双方接口IP地址在同一网段
双方接口在同一区域
……
选举DR/BDR,建立邻接关系
DR/BDR选举
选举原因
广播网络中使路由信息交换更加高速有序
选举范围
每条广播链路上都需要选举出一个DR和一个BDR
选举规则
1.优先级大的优先
默认优先级都是1
2.Router-id大的优先
Router-id
定义
Rid,标识路由器的身份
产生方法
手动配置一个IPv4地址格式作为Rid
自动选举
1.在所有环回口中选举IP地址最大的作为Rid
2.在所有物理接口中选举IP地址最大的作为Rid
建议手动配置一个本地环回口的IP地址作为Rid
关系状态
DRother与DR建立邻接关系
DRother与BDR建立邻接关系
DR与BDR建立邻接关系
DRother之间保持邻居关系
2.邻接路由器之间交换链路状态信息,实现区域内链路状态数据库同步
相关概念
链路状态通告
LSA
用来描述路由器的接口、路由条目的相关信息
1.向邻接路由器发送DD报文,通告本地LSDB中所有LSA的摘要信息
链路状态数据库
LSDB
存储本地所有LSA
工作流程
2.收到DD后,与本地LSDB对比,向对方发送LSR报文,请求发送本地所需的LSA的完整信息
3.收到LSR后,把对方所需的LSA的完整信息打包为一条LSU报文,发送至对方
4.收到LSU后,向对方回复LSAck报文,进行确认
3.每台路由器根据本机链路状态数据库,计算到达每个目的网段的最优路由,写入路由表
OSPF分区域管理
分区域的原因
加快收敛速度
把网络故障隔离在区域内部
路由器角色
IR
普通路由器
所有接口都处于普通区域
BR
骨干路由器
所有接口都处于骨干区域
ABR
区域边界路由器
连接不同区域的路由器
ASBR
自治系统边界路由器
连接外部自治系统的路由器
区域类型
骨干区域
只能有一个骨干区域
骨干区域必须是连续的
非骨干区域
非骨干区域必须连接到骨干区域
特殊区域
常用命令
[h3c]ospf ‘process id’ router-id ‘rid’
开启OSPF进程,指定Router-id,进入OSPF协议视图
[h3c-ospf-1]area ‘area id’
进入区域视图
[h3c-ospf-1-area 0.0.0.0]network ‘ip address’ ‘wild-mask’
宣告网段
wild-mask
掩码通配符
0对应的部分需要匹配一致,1对应的部分不检查
[h3c-ospf-1]slient-interface ‘interface id’
配置静默接口
[h3c-GigabitEthernet 0/0]ospf dr-pririty ‘priority’
修改OSPF接口优先级
[h3c-GigabitEthernet 0/0]ospf cost ‘cost’
修改接口OSPF开销
reset ospf ‘process id’ process
重置OSPF进程
[h3c]display ospf peer
查看OSPF邻居关系
FULL:邻接关系
2-Way:邻居关系
[h3c]display ospf lsdb
查看OSPF链路状态数据库
[h3c]display ospf routing
查看OSPF路由
ACL包过滤
ACL
定义
访问控制列表
用于数据流的匹配和筛选
常见功能
访问控制
ACL+Packet-filter
路由控制
ACL+Route-policy
流量控制
ACL+QOS
基于ACL的包过滤
定义
对进出的数据包逐包检查,丢弃或允许通过
包过滤必须配置在接口的某个方向上才能生效
一个接口的一个方向只能配置一个包过滤策略
包过滤的方向
入方向
只对从外部进入的数据包做过滤
出方向
只对从内部发出的数据包做过滤
包过滤的工作流程
1.数据包到达接口检查是否应用了ACL,是则进入匹配,否则放行
2.按照ACL编号匹配第一条规则,匹配则进一步检查该条规则动作,否则与下一条规则进行匹配
动作允许则放行
动作拒绝则丢弃
3.继续进行匹配,如匹配则检查规则动作,否则与下一条进行匹配
……
4.所有规则都不匹配,检查默认动作
默认动作允许则放行
默认动作拒绝则丢弃
注意事项
如果默认动作是允许,至少需要一条拒绝规则
如果默认动作是拒绝,至少需要一条允许规则
H3C的ACL用于包过滤默认允许,用于其他默认拒绝
把小范围的规则分配一个靠前的顺序
在不影响实际效果前提下,把包过滤尽量配置在离源地址最近的接口的入方向
ACL分类
基本ACL
只对数据包的源地址进行匹配
编号2000-2999
高级ACL
对数据包的五元组进行匹配(源IP,目的IP,源端口,目的端口,协议)
编号3000-3999
常用命令
[h3c]acl basic ‘acl-number’
创建基本ACL,进入ACL视图
[h3c]acl advanced ‘acl-number’
创建高级ACL,进入ACL视图
[h3c-acl-basic-2000]rule ‘rule id’ ‘permit/deny’ source ‘ip address’ ‘wild-mask’
创建基本ACL规则
如不写rule-id,则系统自动从0开始以5的倍数增加序号
[h3c-acl-basic-3000]rule ‘rule id’ ‘protocol’ source ‘ip address’ ‘wild-mask’ source-port ‘port’ destination ‘ip address’ ‘wild-mask’ destination-port ‘port’
创建高级ACL规则
[h3c-GigabitEthernet 0/0]packet-filter ‘acl number’ ‘inbound/outbound’
配置包过滤
[h3c]packet-filter default deny
更改默认动作为拒绝
NAT
产生背景
IPv4公网地址资源耗尽
IPv6普及遥遥无期
子网划分杯水车薪
定义
网络地址转换
通过把私有地址转换为公有地址,使私有IP地址主机可以访问互联网,来解决公网地址不够用的问题
分类
静态 NAT
把公有地址一对一的静态映射给私有地址使用
基本 NAT
建立公有地址池,把地址池中的公有地址动态的映射给私有地址使用
本质上仍然是一对一的映射
NAPT
把公有地址和端口动态的映射给私有地址和端口,实现一个公有地址可以供多个私有地址同时使用访问互联网
转换源IP和源端口,数据回包还原目的IP和目的端口
Easy IP
NAPT的一种简易实现形式
适用于公网地址不固定的场景
NAT Server
把公网IP的某个端口固定映射到私网IP的某个端口,让公网上的用户可以主动访问私网中的服务
转换目的IP和目的端口,数据回包还原源IP和源端口
也称端口映射
常用命令
[h3c]nat address-group ‘group-number’
创建 NAT 公网地址池
[h3c-address-group-1]address ‘start-ip’ ‘end-ip’
设置地址池的地址范围
[h3c-GigabitEthernet0/0]nat outbound ‘acl-number’ address-group ‘group-number’
在公网接口上配置 NAPT
[h3c-GigabitEthernet0/0]nat outbound ‘acl-number’
在公网接口上配置 Easy IP
[h3c-GigabitEthernet0/0]nat server protocol ‘tcp/udp/icmp’ global ‘global-address’ ‘global-port’ inside ‘inside-address’ ‘inside-port’
在公网接口上配置NAT Server
PPP
定义
点到点协议
在串行线路上运行的协议
特点
支持身份验证
支持地址自动协商
工作阶段
阶段1
LCP阶段
链路状态协商
阶段2
验证阶段
可选
阶段3
NCP阶段
IP地址协商
验证
验证方式
PAP
两次握手
用户名和密码在网络中明文传输
CHAP
三次握手
密码不在网络中传输,更安全
验证分类
单向验证
主验证方对被验证方进行验证
双向验证
双方互相验证
PPP-MP
定义
把两台路由器之间的多条PPP链路捆绑成一条逻辑PPP链路
功能
实现链路冗余
增加链路带宽
要点
IP地址配置在MP口上
身份验证配置在物理口上
常用命令
[h3c-Serial1/0]ppp authentication-mode ‘pap/chap’
设置接口开启PPP验证,并指定验证方式
[h3c-Serial1/0]ppp pap local-user ‘username’ password ‘simple/cipher’ ‘password’
被验证方设置接口上用于pap验证的用户和密码
[h3c-Serial1/0]ppp chap user ‘username’
被验证方设置接口上用于chap验证的用户
[h3c-Serial1/0]ppp chap password ‘simple/cipher’ ‘password’
被验证方设置接口上用于chap验证的密码
[h3c]interface mp-group ‘group-number’
创建PPP-MP口,进入MP口接口视图
[h3c-Serial1/0]ppp mp mp-group ‘group-number’
物理接口加入到MP口
双向验证时,如果两端用于验证的用户名和密码一致,则在PPP接口下只用指定用户名,不用指定密码
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