HCIP自我重修总笔记

第一节.复习OSI·TCP/IP 模型

（2023 9/5）

OSI 模型

OSI 模型: 开放式系统互联参考模型
应用层：抽象语言-->编码
表示层：编码--->二进制
会话层：提供会话地址，建立应用程序端到端的会话

                      上三层为应用程序对数据加工处理的阶段; 故统称为应用层;                                       

传输层:      分段        端口号  TCP/UDP

        计算 网速（兆）=[带宽（比特）/8]*85%            数据单位=字节 

        分段: 超大数据包在网络中无法与他人共享带宽，将出现带宽抢占，导致数据包损坏，重传,大大增加网络的延时; 故必须对数据包进行分段;分段时需要受到 MTU 限制

         MTU: 最大传输单元，默认 1500字节;

        端口号:16位二进制构成 取值范围 0-65535 其中1-1023          注明端口 静态端口号                                                                                            1024-65535  动态端口 高端口
       客户端访问服务端时，客户端随机使用高端口作为源端口号来标记本地的进程;使用注明端口号作为目标端口号来对应服务;
   80 http     443 https      53dns      21 ftp     22 ssh      23 telnet .....   有兴趣可以去查看端口号对应列表

UDP: 用户数据报文协议

        非面向连接的不可靠传输协议仅完成传输的基础工作--- 分段、端口号  

UDP报头：

       

 

TCP :传输控制协议     
   面向连接的可靠传输协议--在完成了传输层的基础工作外，还需要保障传输的可靠性;

   面向连接:在传输数据前，需要通过三次握手 建立端到端的虚链路

  可靠传输:传输过程中使用到 4 种可靠传输机制;    -- 确认、排序、流控(滑动窗口)、重传
          俩本相关的书  《TCP/IP 路由技术》（行业圣经）、《TCP/IP 详解》

TCP头部：

TCP三次握手详见：

假设有一个客户端A和一个服务器B，它们需要建立一个TCP连接来传输数据。下面是这个过程的详细步骤：

1. 客户端发送请求（SYN）：

   • 客户端A首先向服务器B发送一个带有SYN标志的数据包，假设客户端选择的初始序列号（ISN）为1000。
   • 这个数据包告诉服务器B：“我（客户端A）想要和你（服务器B）建立连接，并且我的序列号是1000。”

2. 服务器响应（SYN + ACK）：

   • 服务器B收到了客户端A的请求后，会发送一个带有SYN和ACK标志的数据包作为响应。
   • 假设服务器B选择的初始序列号（ISN）为2000，并且确认号（ACK Number）为客户端发送的序列号加一，也就是1001。
   • 这个数据包告诉客户端A：“我（服务器B）收到了你的请求，我也想要和你建立连接，我的序列号是2000，同时确认收到了你的序列号1000。”

3. 客户端确认（ACK）：

   • 客户端A收到了服务器B的响应后，会发送一个带有ACK标志的数据包给服务器B。
   • 这个ACK数据包的序列号为1001，确认号为服务器发送的序列号加一，也就是2001。
   • 这个数据包告诉服务器B：“我（客户端A）确认了你的请求，我的序列号是1001，同时确认收到了你的序列号2000。”

总结起来，TCP的三次握手确保了：

• 客户端和服务器之间的通信能够正常开始，双方知道彼此的初始序列号。
• 双方都确认了彼此的请求，确保连接的建立是双方都同意的。

TCP四次挥手：

假设有一个客户端A和一个服务器B，它们之前建立了一个TCP连接，现在需要关闭这个连接。下面是这个过程的详细步骤：

1. 客户端发送关闭请求（FIN）：

   • 客户端A首先向服务器B发送一个带有FIN标志的数据包，表示客户端不再发送数据，希望关闭连接。
   • 这个数据包告诉服务器B：“我（客户端A）不再发送数据了，我想要关闭连接。”

2. 服务器确认关闭请求（ACK）：

   • 服务器B收到了客户端A的关闭请求后，会发送一个带有ACK标志的数据包作为响应，表示确认了客户端的关闭请求。
   • 这个数据包告诉客户端A：“我（服务器B）收到了你的关闭请求。”

3. 服务器发送关闭请求（FIN）：

   • 服务器B可能还有数据要发送给客户端A，在发送完最后一批数据后，会向客户端A发送一个带有FIN标志的数据包，表示服务器也希望关闭连接。
   • 这个数据包告诉客户端A：“我（服务器B）不再发送数据了，我也想要关闭连接。”

4. 客户端确认关闭请求（ACK）：

   • 客户端A收到了服务器B的关闭请求后，会发送一个带有ACK标志的数据包给服务器B，表示确认了服务器的关闭请求。
   • 这个数据包告诉服务器B：“我（客户端A）确认了你的关闭请求。”

总结起来，TCP的四次挥手确保了：

• 双方都有机会告知对方自己不再发送数据，避免了数据丢失的可能性。
• 双方都确认了对方的关闭请求，确保连接的正常关闭。

TCP/UDP各自优缺点： 

TCP/IP的优点：

1. 可靠性： TCP在数据传输过程中使用确认机制、重传机制和校验和等方法，确保数据传输的可靠性，适用于需要确保数据完整性和顺序的场景。
2. 流量控制： TCP能够根据接收方的处理能力动态调整数据发送速率，避免了网络拥塞和数据丢失的可能性。
3. 顺序保证： TCP保证了数据的顺序传输，接收方可以按照发送方的顺序接收数据，保证了数据的完整性和正确性。

TCP/IP的缺点：

1. 开销大： TCP在保证可靠性和顺序传输的同时，会增加一定的传输开销，包括确认机制、重传机制等，可能影响传输效率。
2. 连接建立耗时： TCP在建立连接时需要进行三次握手，这会增加一定的连接建立时间，对于实时性要求较高的应用可能不太适合。
3. 不适合实时性要求高的应用： 由于TCP的确认机制和流量控制机制，对于实时性要求较高的应用（如视频直播、在线游戏等）可能会引入较大的延迟。

UDP的优点：

1. 低延迟： UDP不使用确认机制和流量控制机制，传输开销较小，因此具有较低的延迟，适用于实时性要求较高的应用。
2. 轻量级： UDP头部较小，不需要维护连接状态，传输开销较小，适用于网络带宽较小或者需要频繁通信的场景。
3. 适用于广播和多播： UDP支持广播和多播，能够同时向多个接收方发送数据，适用于实时视频、音频等广播场景。

UDP的缺点：

1. 不可靠性： UDP不使用确认机制和重传机制，无法保证数据传输的可靠性，可能会导致数据丢失或者乱序。
2. 顺序不保证： UDP不保证数据传输的顺序，接收方收到数据的顺序可能与发送方不同，需要应用层自行处理。
3. 易受网络攻击： UDP没有连接状态，容易受到网络攻击，如UDP洪水攻击等，安全性较差。

网络层：运行的是  互联网协议（internet协议）  ---IP地址   ---逻辑寻址

 IPV4报头：标准20字节   可扩展到60字节
 

数据链路层：介质访问控制---控制物理设备 （核心作用）

        数据链路层的核心作用在于控制物理层设备;因为物理设备不能自动工作的;需要程序控制:由于大部分网络环境物理层均使用以太网技术,故数据链路层的思考大多基于以太网的二层封装封装来进行;

以太网二代帧头部：

仅以太网技术在二层使用 MAC 地址进行物理寻址;

物理层：物理硬件，处理光电信号

网络名词注解：

【1】TCP/P：

TCP/P： 协议栈道 是 OSI 模型的前身;也是当下真实运行的模型TCP/IP 与 OSI 模型的区别:
1、层数不同

2、TCP/IP 在 3 层仅支持IP 协议，OSI 支持所有网络层协议:

3、TCP/IP 支持跨层封装 -- 跳层封装

作用主要在于直连设备间协议，减少层面,加快计算; 非直连间使用的跨层封装协议为CMP.

当跨层后，被跨层面的工作，必须由其他层面临时的来进行;

跨层的种类：

        没有传输层--应用层数据包直接跨层到网络层时：

                IP包头将实施分片，分片后将数据填充到报头--取代分段      协议号----取代端口号

        当没有传输成和网络层---应用层数据包直接跨层到数据链路层

            若二层为以太网封装时，将不能在使用第二代以太网数据报头，必须使用第一代报头

            第一代以太网数据报头分为俩个子层， ---LLC逻辑链路控制层+MAC介质访问控制层

        LLC为802.2报头 ：LLC负责分片和提供帧类型号

        MAC为802.3报头  MAC负责正常的MAC地址和前导

 

【2】封装，解封装

       封装--- 从高向低层数据加工处理的一个过程;过程中数据包将不断的变大

        解封装--- 数据从低层向高层的一个读取过程; 过程中数据包将不断的变小

        两个设备正常的通讯，必须已知目标 p 地址; ip 地址的获取方式---1域名 2APP 记录3管理员直接提供

        PC----访问的目标 ip 地址与本地在同一网段
                        --- ARP 获取对端 mac 地址，获取失败放弃通讯，等待超时

                                        获取成功后正常通讯
        交换机-- -- 接收到一段比特流后，先识别成二层数据帧，优先查看数据中的源 mac 地址将其对应的进入接口映射后记录在本地的 MAC 地址表中;再关注数据中的目标 mac 地址，基于本地 mac 表查询，表中存在记录将按照记录单播转发，若没有记录将洪泛该流量;

        路由器---- 接收到一段比特流后，先识别成二层数据帧: 查看目标 mac 地址，之后丢弃或解封装;解封装到 3 层后，关注目标 p 地址，查询本地的路由表，若表中存在记录将无条件按照记录重新封装二层后转发; 若没有记录将丢弃该流量;

【3】ARP--- 地址解析协议

正向ARP ---已知同一网段的目标 p 地址,通过播的形式获取该 p 地址对应的 MAC 地址

反向 ARP --- 已知本地的 mac 地址，通过对端获取本地的 ip 地址;

无故 ARP (免费 ARP)--- 设备在使用新的 p 地址，或获取 p 地址的过程中;主动向外进行正向 ARP，被请求的 ip 地址为本地 ip 地址;--一旦接收到应答，及代表 p 地址冲突--.用于 ip 地址的冲突检测

【4】PDU-- 协议数据单元 不同层面对数据的不同记录单位

        应用层-- 数据报文
        传输层-- 段
        网络层-- 包
        数据链路层-- 帧
        物理层--- 比特流

【5】] DNS--- 域名解析，

         用于域名与 p地址的关系记录:访问域名时需要 DNS 服务器解析出对应的 ip 地址，之后客户端可以进行访问;

【6】IPV4地址

IPV4 地址由 32 位二进制构成; 点分十进制标识;

ABCDE 分类：其中ABC 为单播地址; D 组播;E保留地址

                ABC 虽然均为单播地址，但基于默认的掩码长度再 ABC 三种;

特殊地址:
        1、主机位全0-- 网络号

        2、主机位全 1--直接广播地址
        3、全0- 缺省路由 (所有)、无效地址 (没有)

        4、全1--255.255.255.255 受限广播

        5、127 127.0.0.1-- 环回地址

        6、169.254.0.0/16-- 自动私有地址，本地链路地址--终端通过 dhcp 获取 p 地址失败后，自动配置的 p 地址，网络位固定 169.254，主机位本地随机

注: 只有单播地址及可以作为目标 ip 地址，也可以作为源 地址;其他地址只能作为目标ip 地址;

一定配置的是单播地址

VLSM -- 可变长子网掩码-子网划分 - 通过延长子网掩码的长度;起到从主机位借位到网络位，将一个网络号逻辑的切分为多个效果;

CIDR-无类域间路由 --- 取相同位，去不同位 将多个网络号合成一个网段存在 子网汇总 和 超网汇总 两种;

                子网汇总 -- 汇总后，汇总网段的掩码长于或等于主类

                超网汇总--汇总后，汇总网段的掩码长度短于主类;

【7】静态路由

基础写法:

法一：[Huaweilip route-stati 192.168.1.0 24 192.168.2.2
                                                  目标网络号                 下一跳
        下一跳地址: 流量从本地发出后，下一个进入的路由器接口的 ip 地址;
法二：[Huaweilip route-static 192.168.1.0 24 GigabitEthernet 0/0/1
                                                   目标网络号                出接口

        出接口: 流量从本地发出时，本地的发出接口;

写法区别:
        建议在 MA 网络中，使用下一跳写法; 在点到点网络中使用出接口写法;

                MA:一个网段中节点的数量不限制;----以太网

                点到点:一个网段中只能存在两个节点;

        1.若在 MA 网络中使用了出接口写法，设备为获取下一跳的 mac 地址，将自动使用代理 ARP和ICMP 重定向来进行;---该过程将消耗网络资源，增加网络延时。故建议直接使用下一跳写法。

                代理ARP，当路由器的路由表为出接口写法时，将自动向目标 ip 地址进行 ARP 请求路由器处于 A 网段，却接收到了 B 网段的 ARP 请求，将查询本地路由表，若表中存在到达B 网段的路由，将代理成为目标 ip 地址进行 ARP 应答;

                ICMP重定向-- 流量从路由器A口进入，查询路由表后依然从A口转出;那么路由器判断本地不是最佳的路径，将向上一跳设备反应最佳下一跳地址;

        2、在点到点网络中，若使用下一跳写法;由于路由器的查表规则为最长匹配和递归查找;故下一跳写法在点到点网络将没有出接口写法查表更快;

扩展配置：
        1、负载均衡：当访问同一个目标，拥有多条开销相似路径时，可以让设备将流量拆分后延多条路径同时传输，起到带宽叠加的作用
        2、手工汇总：当路由器在访问多个连续子网 (可汇总) 时，若全部基于相同的下一跳访问:那么可以将这些目标网段汇总计算后，仅编写到达汇总网段的路由即可;--减少路由表条目的数量

        3、路由黑洞：主动黑洞：汇总网段中，包含了网络内实际不存在的网段时，将导致流量有去汇总合理的 ip 地址规划设计，尽量的避免或缩小主动黑洞的出现;         

                                被动黑洞 -- 断网导致

        4、缺省路由：一条不限定目标，访问所有目标的路由;路由器查表时，在查询完本地所有的直连、静态、动态路由后，若依然没有可达路由才使用该条目;

       [r2lip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 12.1.1.2

        5、空接口： 路由黑洞与缺省路由相遇时，必然出现环路;可使用空接口路由来避免;空接口路由一定需要指向汇总网段，可以同时防止被动及主动黑洞;

        [r2]ip route-static 1.1.0.0 22 NULL 0

        6、浮动静态路由：华为的静态路由，默认优先级为 60;通过修改默认的优先级;可以实现静态路由备份的效果;

        [r2]ip route-static 3.3.3.0 24 23.1.1.2 preference 61

第二节  网络类型

（2023/916）

网络类型:
【1】 点到点 --- 在一个网段中，只能部署两个节点;

【2】MA-- 多路访问 -- 一个网段中，可以部署的节点数量不限制:
        MA分为 BMANBMA
                [2]BMA-- 广播型多路访问
                [3]NBMA-- 非广播型多路访问
       切记: 不是当下存在几个节点，而是该网络允许部署多少个节点;

判断一个网络的网络类型，主要关注二层封装协议:

        以太网/PPP/HDLC/FR .......

以太网--BMA
HDLC/PPP--点到点
FR-NBMA
以太网的网线----RJ-45双绞线    光纤     同轴电缆     RJ-11电话线

                        无线--wifi2G-5G

以太网 一频分一在同一种物理介质上，使用多个不同且相互不影响的频率来共同传输数据一带宽叠加

HDLC/PPP/FR的网线-- 串线（只能传输单频，不支持频分）

 一、HDLC-- 高级链路控制协议

（9/17）

一、HDLC-- 高级链路控制协议 属于点到点网络类型物理网线为串线

默认思科系 -- 串线接口默认的二层封装技术为 HDLC

华为系 -- 串线接口默认的二层封装技术为

各个厂家的 HDLC 技术均为私有技术，不兼容:

例：在eNSP上搭建如图所示拓扑

查看eNSP路由器串口使用协议为PPP

修改接口协议类型为hdlc 

[R2-Serial4/0/0]link-protocol hdlc 

注：俩端接口都要使用同样的协议，不然就会进入一个特殊状态，接口开启但协议关闭

HDLC 为最早期的串线二层封装技术; 该技术仅执行介质访问控制工作

二、PPP -- 点到点协议

PPP -- 点到点协议  属于点到点网络类型物理网线为串线

PPP 在 HDLC 上进一升级;公有技术，所有厂商兼容

升级点:拨号功能
1、非同一网段 ip 地址可达：

直连的 ppp设备间自动获取对端接口 ip 地址， 生成 32 位主机直连路由

2、身份认证

PAP-- 明文认证

主认证方：服务器端

        [R1]aaa      创建一个叫aaa的账户
        [R1-aaa]local-user qq privilege level 15 password cipher 123456  

                                       账号名字             权限大小           密码
        [R1-aaa]local-user qq service-type ppp 定义这个账号是用来做认证的
        [R1-aaa]q
        [R1]int s 4/0/0
        [R1-Serial4/0/0]ppp authentication-mode pap 在s4/0/0口要求认证为ppp

被认证方：客户端

        [R2-Serial4/0/0]ppp pap local-user qq password cipher 123456  

CHAP-- 挑战质询握手协协议

   主认证方：服务器端     

        [R1]aaa      创建一个叫aaa的账户
        [R1-aaa]local-user qq privilege level 15 password cipher 123456  

                                       账号名字             权限大小           密码
        [R1-aaa]local-user qq service-type ppp 定义这个账号是用来做认证的
        [R1-aaa]q
        [R1]int s 4/0/0
        [R1-Serial4/0/0]ppp authentication-mode chap 在s4/0/0口要求认证为chap

被认证方：客户端

        [r2jinterface Serial 4/0/0

        [r2-Serial4/0/0]ppp chap user qq          登陆账号

        [r2-Serial4/0/0]ppp chap password cipher 123456                输入密码

3、建立虚链路
4、分配ip 地址

三.以太网---共享型网络

        以太网-- 共享型网络 --- 属于 BMA 网络类型 存在二层的单播地址--MAC 地址

因为以太网存在二层单播地址，故属于 MA 类型;同时允许广播、洪泛机制，所以属于 BMA类型;

        以太网技术为二层技术，二层技术最重要的功能依然是控制物理层;

        以太网的特点是频分，在同一物理介质上使用多个相互不影响的频率来共同传输数据，

实现带宽的叠增;

四.GRE--通用路由封装

GRE-- 通用路由封装：是一种简单的 VPN 技术;属于虚拟的点到点网络类型

        VPN-- 虚拟专用网络 两个网络穿越中间网络直接通讯;

                     实质：在原有的三层报头上在添加一个三层报头。

搭建一个VPN环境

拓扑设计如下：

当我们在eNSP上搭建并配置完上图中的拓扑，然后保证公网通后，

注：私网与公网直接应该写缺省路由

进行虚拟链路的搭建： 

Tunnel口的搭建

在R1上配置

[R1]interface Tunnel 0/0/0    创建虚拟隧道
[R1-Tunnel0/0/0]ip address 192.168.3.1 24     配置虚拟ip
[R1-Tunnel0/0/0]tunnel-protocol gre  选择封装类型为gre

含义是当流量从Tunnel 0/0/0口走的时候，我们给他原有的三层报头上封装一个gre报头

这个报头的源ip为12.1.1.1   目标IP为23.1.1.2

定义源目IP
[R1-Tunnel0/0/0]source 12.1.1.1
[R1-Tunnel0/0/0]description 23.1.1.2

模拟：

二层

新加三层   源ip为12.1.1.1    目标IP为23.1.1.2

旧三层报头 源ip为192.168.3.1 目标ip为192.168.3.2

四层

在R3上配置

[R3]interface Tunnel0/0/0
[R3-Tunnel0/0/0] ip address 192.168.3.2 255.255.255.0 
[R3-Tunnel0/0/0] tunnel-protocol gre
[R3-Tunnel0/0/0] source 23.1.1.2
[R3-Tunnel0/0/0] destination 12.1.1.1

私网通

切记: GRE 链路建立后，仅仅完成的拓扑连接的效果，仅存在直连路由;

        若需要两个网络基于该 GRE 隧道传输，必须考虑路由问题;

[R1]ip route-static 192.168.2.0 24 192.168.3.2

[R3]ip route-static 192.168.1.0 24 192.168.3.1

结果：

总结：搭建GRE一共要进行三大步骤

第一步：公网的搭建，保证公网通

第二步：R1 R3上的Tunnel口的搭建

第三步：GRE 链路建立后，写俩私网通过Tunnel口的路由

五.MGRE

MGRE---多点GRE 属于 NBMA 网络类型

若多个网络需要通过 VPN 互联，使用点到点的普通 GRE，必须两两间建立隧道，两两间编辑路由; 导致网段数量和路由条目数量成指数上升;
MGRE ---所有节点存在同一个 MA 网段; 且为中心到站点结构;该结构中，默认仅中心站点需要固定公有 ip 地址;分支站点地址可变化;--- 大大降低的管理难度，资源占有量，成本;

NHRP:下一跳路径发现协议： 存在服务端和客户端;服务端需要固定公有 p 地址，客户端 ip 地址可变;客户端在本地公有 ip 变化后，主动向服务端进行注册，服务端生成 MAP。MAP 中记录客户端的公有 ip 与 tunnel 接口的 ip 地址对应关系;若其他客户端需要访问另一个客户端，可以到服务端下载该 MAP;

搭建一个MGRE环境

拓扑设计如下：

当我们在eNSP上搭建并配置完上图中的拓扑，然后保证公网通后，

注：私网与公网直接应该写缺省路由

进行虚拟链路的搭建： 

Tunnel口的搭建

中心站点配置

R1
[R1]int t 0/0/0
[R1-Tunnel0/0/0]ip add 192.168.4.1 24
[R1-Tunnel0/0/0]tunnel-protocol gre p2mp   (定义该隧道为多点gre隧道)
[R1-Tunnel0/0/0]source 14.1.1.1（该隧道加封装的报头源IP地址，通过nhrp协议 获得加封装的目标IP地址）
[R1-Tunnel0/0/0]nhrp entry multicast dynamic （宣告自己为nhrp的中心（服务端））
[R1-Tunnel0/0/0]nhrp network-id 100  （NHRP 的工作编号，该网段所有设备必须在同一 id）

分支站点配置

R2

[R2]int t 0/0/0
[R2-Tunnel0/0/0]ip add 192.168.4.2 24
[R2-Tunnel0/0/0]tunnel-protocol gre p2mp 

加封装的源 ip 地址，为本地的隧道实际通过接口的 ip 地址，填写接口编号，而不是接口
原因在于该接口 ip 地址可变
[R2-Tunnel0/0/0]source GigabitEthernet 0/0/1
[R2-Tunnel0/0/0]nhrp entry 192.168.4.1 14.1.1.1 register                  加封装的目标 ip 地址，需要到 NHRP 中心点获取。去找192.168.4.1注册，他的物理IP地址为14.1.1.1

[R2-Tunnel0/0/0]nhrp network-id 100

R3

[R3]INT T 0/0/0
[R3-Tunnel0/0/0]ip add 192.168.4.3 24
[R3-Tunnel0/0/0]tunnel-protocol gre p2mp  
[R3-Tunnel0/0/0]source GigabitEthernet 0/0/2
[R3-Tunnel0/0/0]nhrp entry 192.168.4.1 14.1.1.1 register 
[R3-Tunnel0/0/0]nhrp network-id 100

查看所有注册信息

display nhrp peer all 

值得注意的是：在R2没有访问如R3之前他的注册表为

在R2访问过R3后

证明：R2在访问R3之前，去找R1注册过

私网通

只有RIP协议去自动获取路由

[R1]rip 1
[R1-rip-1]version 2  
[R1-rip-1]network 192.168.1.0    
[R1-rip-1]network 192.168.4.0

[R2]rip 1     
[R2-rip-1]version 2  
[R2-rip-1]network 192.168.2.0
[R2-rip-1]network 192.168.4.0

[R3]rip 1
[R3-rip-1] v 2
[R3-rip-1]network 192.168.3.0
[R3-rip-1]network 192.168.4.0

但，此时R1会同时拥有R2的路由R3，但R2与R3只拥有R1的路由（原因：水平分割）

因此需要关闭R1的水平分割，从而使R1可以发送伪广播

[R1-Tunnel0/0/0]undo rip split-horizon

伪广播一当目标IP 地址为组播或广播地址时，将流量基于每个单播报头，内层报头为组播或广播报头; 该功能不开启，正常基正常使用;
[r1]dis nhrp peer all 查看分支站点注册结果