CCNA 网络知识复习

网络互联基础和互联模型

冲突域( collision domain): 在同一个冲突域内的每一个节点都能收到所发送的帧,基于物理层的. Hub的所有端口都在同一冲突域中. 两个机器同时发生通信会发生冲突.

广播域: 一台交换机只能有一个广播域, 他的每个端口下是一个冲突域. 交换机可以隔离冲突域. 路由器隔离广播域.

单播, 组播, 广播: 单播 1 to 1 组播 1 to 1 group 广播 1 to all

OSI: 开放系统互联模型 open system interconnection. 七层: 应用层, 表示层, 会话层, 传输层, 网络层, 数据链路层, 物理层. All people seems to need data processing.

OSI 七层模型

前三层: 

应用层: 提供用户界面和操作接口, offer UI or API 例如 HTTP FTP Telnet

表示层: 表示数据, 加密或者压缩. 数据以何种方式表示, 对数据进行转码格式化,例如 ACSII, MPEG

会话层. 将不同的程序的数据分离. 负责表示层实体之间的管理会话, 对不同类型的数据进行分离. 提供半工, 半双工, 全双工, 例如 NetBios, SAP, SDP.

后四层:

传输层: 提供一个可靠(TCP)或不可靠(UDP)的数据传输和重传,纠错. 

• TCP 可靠的传输协议 发送数据前 Three ways handshaking SYN SYN/ACK ACK TCP 有个window size. TCP 会重传.
• TCP headder 格式

• 16bit source port 16 bit dest port
• 32 bit sequence number: for fragmentation using 分片用 表示顺序的
• 32 bit acknowledge number: next sequence number 代发送的序列号.
• 4 bit header length 1 bit offset reserve 总为0 code bit编码位建立和终止会话控制用. window size
• 16 bit CRC checksum: check header
• 16 bit urgent pointer
• option 0 或 32 的整数倍 如果option 不是32的整数倍 也要添0弄成整数倍
• DATA

• UDP 不用握手 不可靠的传输协议.  

网络层: 提供IP 地在,路由器通过他们来选择路径

IP 地址 32 bit

路由 routing 用路由表来确定路线.

数据链路层: 数据分组拆分成字节合并为数据帧

MAC 地址 48 bit 

ARP 协议

物理层: 物理链接

静态路由选择

什么是路由: 选路的一个过程.

构建路由表 选取最优路径 每个路由器的路由表标识next hop用来知道数据包的下一跳朝哪.

路由来源: 静态路由(手动添加的), 直连路由, 动态路由.

动态路由选择

OSPF

Open Shortest Path First 开放式最短路径优先

OSPF是一个开源的IGP链路状态协议, 它采用spf算法. 相比与距离矢量路由协议(RIP)存在优点也有缺点.

OSPF 工作过程:

1. 互相转发LSA link state advertisement 链路状态
2. 生成链路数据库 LSDB
3. 根据LSDB执行SPF 算法生成路由表

OSPF 优点:

• 构建的是拓扑表
• 快速收敛
• 事件驱动更新(并且每30s 泛洪一次LSA 链路刷新)
• 层次设计, 有区域概念.

OSPF 缺点:

对资源要求大, 需要支持LSA 泛洪.

OSPF 术语:

• 链路状态: 链路的一些花费和邻居状态.
• 路由器ID: 有选举规则.
• 邻居
• 邻接: 邻接才交换数据.
• 区域
• 指定路由器(DR) 多路访问时候
• 备用路由器(BDR)
• 花费(cost) 根据链路带宽计算

OSPF支持的网络类型:

• P2P 串行
• broadcast multiaccess 广播多路访问

OSPF 包类型

• hello 建立邻居关系
• DBD database description 数据库状态描述 书本的目录
• LSR 链路状态请求包
• LSU 链路状态更新包 对应LSR
• LSAck 链路确认 LSU的确认

邻居状态机:

• Down
• Init
• Two-way
• Exstart 准备开始交换 选DR和 BDR
• EXchange 开始交换
• Loading 加载状态
• Full 完全邻接状态

OSPF度量值计算

cost计算公式 默认带宽(100M) / 实际带宽

DR BDR 选举

先看优先级, 再看route id

Route id 选举

1. 手工最高
2. up的loopback
3. up的接口
4. 选择IP地址最大的, 有loopback 则用loopback, 回环接口也选最大的

缺省情况下, 普通区域内,是不会有缺省路由的,即便有也不用.

OSPF 默认路由: 写一个默认路由 ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 dest ip 然后用命令下发 route ospf default-information originate 

NAT地址转发和DHCP服务

NAT network address translate 地址转发

NAT 地址转发简介

NAT 为什么会出现?

解决IPv4地址短缺.

共有地址和私有地址: 私有地址10.0.0.0-10.255.255.255 172.16.0.0-172.31.255.255 192.168.0.0-192.168.255.255

DHCP工作过程:

1. DHCP Discover 发现
2. DHCP Offer 提供
3. DHCP Request 请求
4. DHCP Ack 确认

VLSM子网划分:

• A 类: 0-127
• B 类: 128-191
• C 类: 192-223
• D 类: 224-239 multicast
• E 类: 240-255

私有地址: private address

• A: 10.0.0.0 - 10.255.255.255
• B: 172.16.0.0- 172.31.255.255.255
• C; 192.168.0.0 - 192.168.255.255

255.255.255.128 128=10000000

2的一次幂 两个子网 0 和 128

126个主机

最后两个地址一个为广播地址一个为子网地址

二层协议 

Truck:

encapsulate 802.1q so two vlans on two switches can talk to each other

单臂路由:

不同网段且不同vlan间的通信, 在一个链路上创建两个网关. 在一个接口上创建子接口并封装802.1q 对应不同的vlan 号

STP spanning tree protocol 生成树协议

STP 协议简介

这样的拓扑会产生一个环路 LOOP。广播风暴问题。但是这个拓扑确实真实的可能在现实生活中存在的，而且有一定的存在的道理的。这个问题可以靠 STP 解决。

通过阻塞冗余网络路径中的一些端口，确保到达任何一个目的地只有一条逻辑链路。

STP 算法

STA 生成树算法 决定哪些端口被阻止。

STA 选择一个交换机作为root bridge（跟桥），以跟桥来参照计算所有路径， 所有交换机交换BPDU.

BPDU 中包含 BID ， BID 用来标示这是那台交换机发出的BPDU。

STP 如何选举跟桥：

1. 桥优先级由三部分组成：
   1. 优先级
   2. 发送交换机的mac地址
   3. 拓展系统ID
2. 先对比优先级
3. 在对比mac 地址

端口花费和路径花费：

跟桥选举之后，计算其他交换机到跟桥的花费， STA 会优先考量端口花费。 端口花费和接口带宽有关，路径花费为从跟交换机到最终交换机前进方向上端口花费总和。

端口花费参考：

速度花费IEEE花费10GB/s211G/s41100Mb/s191010Mb/s100100

端口角色：

跟端口 Root Port RP 非跟交换机上离跟最近的端口。

指派端口 Designated Port DP 到达跟交换机上所有的端口都是DP。

非指派端口 Blocking Port BP 处于阻塞状态

STP 选举：

• 选举规则
  • 每个广播域内只能有一个跟交换机。
  • 每个非根交换机上面必须有一个跟端口
  • 每个网段有且只有一个指派端口
  • 既不是根端口，也不是指派端口的被阻塞
• 选举跟交换机： 交换机发送BPDU来选举，拥有最小的BID的交换机成为跟交换机。
• 选举跟端口：
  • 最低花费的端口成为跟端口。
  • 花费相同， 比较发送者的BID。
  • BID 相同， 比较PID（Port ID 端口优先级+ 端口号）
• 选举指派端口 DP：
  • 比较花费
  • 比较自身BID