IP 地址规划VLSM / CIDR / 汇总→ 分层模型OSI、TCP/IP→ 各层协议与头部以太网帧、TCP/UDP、IP→ 华为 VRP 基础操作一、IP 地址规划VLSM、CIDR 与路由汇总1. VLSM —— 可变长子网掩码本质借用主机位当网络位把一个大网段切成多个长度不同的子网做到按需分配、减少浪费。以192.168.1.0/24向 /25 切分为例借 1 位主机位子网二进制第 4 字节网络地址可用主机范围广播地址子网 100000000192.168.1.0/25192.168.1.1 – 192.168.1.126192.168.1.127子网 210000000192.168.1.128/25192.168.1.129 – 192.168.1.254192.168.1.255每个 /25 子网128 个地址 1 网络地址 126 可用 1 广播地址。以172.16.0.0/16划分为8 个子网2³8借 3 位 → /19子网第 3 字节二进制网络地址可用范围1000 00000172.16.0.0/19172.16.0.1 – 172.16.31.2542001 00000172.16.32.0/19172.16.32.1 – 172.16.63.2543010 00000172.16.64.0/19172.16.64.1 – 172.16.95.2544011 00000172.16.96.0/19172.16.96.1 – 172.16.127.2545100 00000172.16.128.0/19172.16.128.1 – 172.16.159.2546101 00000172.16.160.0/19172.16.160.1 – 172.16.191.2547110 00000172.16.192.0/19172.16.192.1 – 172.16.223.2548111 00000172.16.224.0/19172.16.224.1 – 172.16.255.254常用公式子网数 2^借位数每子网主机数 2^剩余主机位数 − 2去掉网络地址和广播地址块大小步长 256 − 掩码中该字节的值如 /25 → 256−128128/19 → 256−224322. CIDR —— 无类域间路由表示形式IP/前缀长度如192.168.1.0/25不再受 A/B/C 类地址约束。作用打破有类边界支持任意长度掩码既能做子网划分掩码变长也能做路由聚合掩码变短。3. 路由汇总超网——取相同去不同对二进制逐位比较网络位中相同的位保留不同的位丢弃掩码随之缩短。示例4 个 /24 网段汇总网段二进制第 3 字节192.168.0.0/24192.168.00000000.0192.168.1.0/24192.168.00000001.0192.168.2.0/24192.168.00000010.0192.168.3.0/24192.168.00000011.0前 22 位完全相同 → 汇总为192.168.0.0/22超网/大子网。同理172.16.0.0/24 ~ 172.16.3.0/24→172.16.0.0/22。汇总要点被汇总的网段必须是连续的且数量为 2 的幂否则会产生路由黑洞或汇总不精确。二、OSI/RM 七层参考模型OSI/RMOpen System Interconnection Reference Model开放式系统互联参考模型教材称之为网络圣经。ISO国际标准化组织于1979 年提出。核心思想分层。分层的好处① 更易于标准的制定② 降低各层之间的关联性解耦③ 更易于学习和理解。层次核心功能关键点应用层提供人机交互的接口用户面向的各类应用表示层数据格式转换、压缩/解压缩、加密统一格式让不同系统能互相看懂会话层维持网络应用与服务器之间的会话联系建立、管理、终止会话传输层实现端到端传输用端口号区分不同应用端口 16 位二进制 → 0–655351–65535 可用0 保留网络层基于IP 地址实现逻辑寻址路由与转发数据链路层MAC介质访问控制 LLC逻辑链路控制把二进制转成电信号控制物理层基于MAC 地址做物理寻址以太网协议物理层处理电信号传输比特流三、TCP/IP 模型与 PDUTCP/IP 模型分为标准模型4 层与对等模型5 层应用层 / 传输层 / 网络层 / 网络接口层对等模型把网络接口层拆成数据链路层 物理层。PDUProtocol Data Unit协议数据单元每层数据的称呼L1PDU … L7PDU。层PDU 名称代表协议应用层报文MessageHTTP、FTP、DNS…传输层段SegmentTCP、UDP网络层数据包PacketIP数据链路层帧Frame以太网协议物理层比特流Bit—封装与解封装封装高层 → 低层的数据加工过程数据包不断变大逐层加头部。解封装低层 → 高层的数据识别过程数据包不断变小逐层剥头部。四、以太网 II 型帧字段作用Preamble 前导符标记一段数据的开始同步时钟目的 MAC / 源 MAC物理寻址TYPE 类型标识上一层使用的协议类型解封装时据此交给上层如 0x0800 IPv40x0806 ARP数据上层数据46–1500 字节FCS 帧校验序列校验数据完整性使用CRC 循环冗余算法五、TCP 与 UDP对比项TCPUDP连接性面向连接无连接可靠性可靠传输尽力而为不保证送达流控支持滑动窗口不支持分段可以分段不分段速率/开销速率较慢、占用资源大速率快、占用资源小使用场景TCP 用于对可靠性要求高、效率要求低的场景网页、文件传输、邮件UDP 用于对可靠性要求低、效率要求高的场景视频/语音、DNS、直播。什么是面向连接在正式传输数据之前先用预备的协议建立点到点的连接。TCP 头部关键字段序号Sequence Number标明数据顺序。确认序号Acknowledgment Number对方序号1代表已收到该序号之前的数据即期望收到的下一个字节。标志位URG紧急标记位配合紧急指针ACK确认标记位PSH推送提示接收端尽快交给应用层RST强制断开连接重置SYN请求建立连接FIN结束标记位校验和确保数据完整性采用反码相加法16 位反码求和后取反。UDP 头部极简源端口、目的端口、长度、校验和共 8 字节无序号、无确认、无流控。六、TCP 三次握手与四次挥手三次握手建立连接客户端 → 服务器SYN1, seqx我想建连我的初始序号是 x服务器 → 客户端SYN1, ACK1, seqy, ackx1同意我的初始序号是 y客户端 → 服务器ACK1, seqx1, acky1确认为什么是三次而不是两次两次无法让服务器确认自己的发送能力和客户端的接收能力都正常也无法防止历史失效的连接请求突然到达而建立错误连接三次才能让双方都确认收发双向均可用并同步双方初始序号。四次挥手断开连接主动方 → 被动方FIN1, sequ我没有数据要发了被动方 → 主动方ACK1, acku1收到被动方 → 主动方FIN1, ACK1, seqw, acku1我也发完了主动方 → 被动方ACK1, ackw1确认随后进入TIME_WAIT等待2MSL后关闭PPT 提出的三个问题重点理解为什么是四次挥手TCP 是全双工的两个方向要分别关闭。收到 FIN 只表示对方不再发数据本端可能还有数据要发所以 ACK 与 FIN 不能合并需分两次发送。为什么 A 断开连接后还可以给 B 发送 ACK半关闭状态half-closeA 的发送通道关了但接收通道仍然打开所以还能回应 B 的 FIN。为什么四次挥手没标序号实际挥手报文都带序号seq/ack只是课堂示意省略了FIN 同样占用一个序号因此每次确认都要 1。为什么 TIME_WAIT 要等 2MSL① 保证最后一个 ACK 能到达对端丢失可重传② 让本次连接产生的所有报文在网络中消失避免影响下一个使用相同四元组的新连接。TCP 的可靠性保证确认、重传、排序、流控—— 核心机制是滑动窗口发送方按窗口大小连续发送无需每包都等确认接收方通过 ACK 告知已收到的位置窗口随之滑动超时未确认则重传乱序则重排窗口大小实现流量控制防止压垮接收方。七、IP 头部关键字段字段说明版本IPv4 4首部长度 / 总长度首部长度以 4 字节为单位总长度含首部数据TTL 生存时间每经过一台路由器转发就减 1减到0时路由器不再转发、直接丢弃防止环路导致报文无限循环8 位协议表示上一层使用的协议类型解封装时用TCP6UDP17ICMP116 位标识同一原始数据包分片后各片的标识相同用于重组3 位标志Reserved bit 保留位DFDont Fragment不分片MFMore Fragment还有更多分片13 位片偏移第一片偏移为0第二片偏移 第一片的字节数第三片依此类推以 8 字节为单位首部校验和只校验首部不校验数据MTU 与 MSSMTU最大传输单元数据链路层可以携带的最大字节数以太网默认 1500 字节。MSS最大段长度TCP 单段最大数据量1460 字节 1500 − 20IP 首部− 20TCP 首部。当 IP 包大于 MTU 时需分片设置 DF 位则不分片超长时丢弃并返回 ICMP 差错。八、VRP 基础操作华为设备VRPVersatile Routing Platform通用路由平台。命令作用Huawei用户视图只能做查看类操作display ip interface查看接口 IP 配置display ip interface brief查看接口摘要信息IP、物理/协议状态system-view从用户视图进入系统视图可做全局配置提示Enter system view, return user view with CtrlZ.[Huawei]系统视图提示符sysname aa修改设备名称为 aa →[aa]interface GigabitEthernet 0/0/0进入接口视图 →[aa-GigabitEthernet0/0/0]ip address 192.168.1.254 255.255.255.0给接口配置 IP 地址也可写24quit返回上一级视图display ?查看该命令后可跟的参数Tab命令补全简写命令 Tab 自动补全CtrlZ从任意视图直接退回用户视图视图层级用户视图 → 系统视图[ ]→ 接口视图[ - ]九、速记要点VLSM 借位变长CIDR 打破分类汇总取相同、去不同。可用主机数 2^主机位 − 2子网数 2^借位数。端口 16 位1–65535 可用0 保留。PDU 由高到低报文 → 段 → 包 → 帧 → 比特流。封装变大、解封装变小TYPE 告诉上层是什么协议FCS 用 CRC 校验。TCP面向连接、可靠、能流控、可分段、慢而重UDP无连接、尽力而为、快而轻。三次握手建连、四次挥手断连TIME_WAIT 等2MSL。TTL 防环每跳减 1为 0 丢弃协议号TCP6、UDP17。MTU 1500MSS 1460分片靠标识 标志 片偏移重组。VRP 三视图用户 → 系统[ ]→ 接口[ - ]quit退一级CtrlZ回用户视图。
