文章目录
ICMP协议
ICMP应用
Tracert路由跟踪- Tracert显示数据包在网络传输过程中经过的每一跳
ARP协议
ARP（Address Resolution Protocol）地址解析协议，负责完成逻辑地址向物理地址的动态映射，将逻辑（IP）地址转换为物理（MAC）地址
- 静态映射：创建一个表，存储逻辑地址和物理地址的关联系。将网络中的每个主机都存储在这个表中。
- 缺点：映射表必须周期的更新，增加了网络的开销
- 动态映射：地址解析协议ARP和逆向地址解析协议RARP
- 数据链路层在进行数据封装时，需要目的MAC地址
arp -a [inet_addr] 显示地址映射表
arp -g [inet_addr] 功能与-a相同
arp -d inet_addr 删除ARP表中的指定表项
arp -s inet_addr pyhs_addr 增加有inet_addr和rhys_addr指定的静态表项
arp /? 显示帮助
ARP代理
位于不同网络的网络设备在不配网关的情况下，能够通过ARP代理实现互相通信
- VLAN内代理
- VLAN间代理
- 路由式代理
实验:如下配置两台PC，要求实现两台PC的互相通信。
为PC各自配置IP，网关设置为G0/0/0口和G0/0/1接口的IP
配置AR3的接口IP，并开启相关的服务
<Huawei>sy //进入系统视图
[Huawei]sys R1 //更改设备名称
[R1]int g0/0/0 //进入g0/0/0接口
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 192.168.10.254 24 //配置IP地址
Mar 26 2020 13:31:37-08:00 R1 %%01IFNET/4/LINK_STATE(l)[0]:The line protocol IP on the interface GigabitEthernet0/0/0 has entered the UP state.
[R1-GigabitEthernet0/0/0]undo info en //不会提示信息
[R1-GigabitEthernet0/0/0]arp-proxy enable //开启ARP代理
[R1-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]ip add 192.168.20.254 24
[R1-GigabitEthernet0/0/1]arp-proxy enable
[R1-GigabitEthernet0/0/1]dis ip int bri //查看所有的接口信息，检查IP地址是否配上以及接口是否双up
Interface IP Address/Mask Physical Protocol
GigabitEthernet0/0/0 192.168.10.254/24 up up
GigabitEthernet0/0/1 192.168.20.254/24 up up
[R1-GigabitEthernet0/0/1]dis arp all //查看ARP表项
在PC上做连通性测试
- 可以通过配置网关实现互通，网关地址为路由器与PC接口的IP
- 通过ARP代理实现互通，需要改变子网掩码使不同网段的IP处于同一网段，如本题中的可以将子网掩码修改为255.255.192.0，即可不通过网关实现互通
免费ARP
- 免费ARP可以用来探测IP地址是否冲突
传输层协议
传输层定义了主机应用程序之间端到端的连通性。传输层中最常见的两个协议：传输控制协议TCP (Transmission Control Protocol )和用户数据包协议UDP (User Datagram Protocol) 。
TCP
- 面向连接的传输层协议，提供可靠的传输服务
- 端口号用来区分不同的网络服务
TCP建立过程
TCP通过三次握手建立可靠连接
- 主机A发送SYN，seq=a，a为主机A的序列号
- 服务器收到主机A的SYN请求后，会回复SYN，ACK，seq=b，ack=a+1，b为服务器的序列号，a+1表示已经确认，再返回一个a+1给主机A
- 主机A收到服务器的回应之后，会回复ACK，seq=a+1，ack=b+1，a+1表示主机A已经收到，b+1表示已经收到服务器的确认
TCP流量控制
TCP流量控制也叫滑动窗口机制。
- 主机A向服务器发送四个1024的数据包
- 服务器收到主机A发送的三个1024的数据包后，因为缓存区已满，第四个数据包将会被丢弃
- 服务器向主机A回应，只能收到三个1024长度的数据包，也就是3072长度的数据
- 第二次主机A就会按照3027的数据长度向服务器发送数据
- 服务器向主机A同样的回应
TCP关闭连接
- 主机A向服务器发送FIN、ACK报文，seq=a，a为主机A的序列号，ack=b，b为之前与服务器建立连接时服务器的序列号
- 服务器收到后，回复ACK，seq=b，ack=a+1，对主机A发送的确认关闭会话的回应
- 服务器同样也会发送FIN、ACK报文，seq=b，b为服务器的序列号，ack=a+1。请求关闭连接
- 主机A收到后，回复ACK，seq=a+1，ack=b+1，确认关闭会话
UDP
- 面向无连接的传输协议，传输可靠性没有保证
- 传输速率快
- 不提供重传机制，占用资源小，处理效率高
数据转发过程
TCP封装
- 传输层：封装源端口号、目的端口号
- 网络层：封装协议号、源IP、目的IP
- 数据链路层：封装目的MAC地址、源MAC地址
解封装
- 数据帧解封装：收到数据帧后，检查MAC地址，是自己则继续处理该数据帧，MAC地址不是自己则丢弃
- 数据包解封装：收到数据包后，检查数据包的目的IP地址，目的IP与自己IP相同，剥掉数据包的IP头部信息，发往上层协议继续进行处理。目的IP与自己不同，丢弃数据包
- 数据段解封装：检查TCP头部的目的端口，然后将数据段发送给应用层的协议进行处理
交换网络基础
- 交换机工作在数据链路层，隔离以太网中的冲突域，提升以太网的性能
交换机的转发行为
-
泛洪
- 向除了数据进入交换机的端口，向所有的端口转发数据
-
转发
- 数据进入交换机后直接向目的端口转发数据
-
丢弃
- 数据从某个接口进入，又从此接口发出
-
交换机的初始状态
/ 交换机初始状态的MAC地址表为空 -
转发数据帧
- 当数据帧的目的MAC地址不在MAC地址表中，或者目的MAC地址为广播地址时，交换机会泛洪该帧
-
目标主机回复
- 交换机根据MAC地址表将目标主机的回复信息单播转发给源主机
undo negotiation auto //关闭自协商
speed 100 //把端口设置为100M
duplex full //端口设置为全双工
VLAN原理和配置
VLAN（Virtual Local Area Network），虚拟局域网。
- VLAN能够隔离广播域
- VLAN帧通过Tag区分不同的VLAN
- TPID
- PRI：优先级
- CRI
- VLAN ID：VLAN号
链路类型
- 用户主机和交换机之间的链路为接入链路（Access），交换机与交换机之间的链路为干道链路（Trunk）
PVID
- 表示端口在缺省情况下所属的VLAN
端口类型
- Access端口接收到数据后，会添加VLAN Tag
- Access端口在转发数据前会去除VLAN Tag
Access端口发送数据
Created with Raphaël 2.2.0Access接口收到数据有无tag标签？检查VLAN ID与PVID是否相同?收丢弃根据PVID打上标签yesnoyesno
Access端口发送数据
Created with Raphaël 2.2.0Access发送数据包检查VLAN ID与PVID是否相同？去标签转发丢弃yesno
- Trunk端口收到帧时，如果帧不包含Tag，将打上端口的PVID，如果该帧包含Tag，则不改变
- 当Trunk端口发送帧时，该帧的VLAN ID在Trunk的允许发送列表中，若与端口的PVID相同时，则剥离Tag发送，若不同时，则直接发送
Trunk端口接收数据
Created with Raphaël 2.2.0Trunk接收数据包检查allow-list是否被允许？是否有Tag标签？收根据PVID打上标签丢弃yesnoyesno
Trunk端口发送数据
Created with Raphaël 2.2.0发送数据包检查allow-list是否允许？检查VLAN ID与PVID是否相同？去标签发送保持标签发送丢弃yesnoyesno
- Access端口配置：
- 创建VLAN
- 进入接口，设置接口类型：
port link-type trunk - 把接口化劲VLAN：
port trunk allow-pass vlan 2 3 - 修改PVID：
port trunk pvid vlan x
实验：如下图配置PC的IP地址，需求相同VLAN可以互通，不同VLAN不能互通。
[SW1]dis vlan //查看VLAN
[SW1]vlan batch 10 20 //创建VLAN10、VLAN20
[SW1]int e0/0/2 //进入e0/0/2接口
[SW1-Ethernet0/0/2]port link-type access //设置接口类型为Access
[SW1-Ethernet0/0/2]port default vlan 10 //默认划分进VLAN10
[SW1-Ethernet0/0/2]dis th //查看当前接口下的配置命令
[SW1-Ethernet0/0/2]q //退出当前接口
# 同样方法配置e0/0/3接口，划分进VLAN 20
[SW1]int g0/0/1 //进入g0/0/1接口
[SW1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk //配置接口类型为Trunk
[SW1-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan 10 20 //设置允许通过的VLAN为10 20 ，VLAN1默认允许通过
#SW2相同的配置
#做连通性测试
Hybrid（华为私有）
- Hybrid端口既可以连接主机，也可以连接交换机
- Hybrid端口可以以Tagged或Untagged方式加入VLAN
Hybrid接收数据
Created with Raphaël 2.2.0Hybrid接收数据是否有Tag标签？检查tag/untag列表是否允许？收丢弃根据PVID打上标签yesnoyesno
Hybrid发送数据
Created with Raphaël 2.2.0Hybrid发送数据检查tag/untag列表是否允许？允许tag-list（yes）？允许untag-list（no）？保持标签发去标签发丢弃yesnoyesno
实验：按照如下拓扑，配置相关IP地址。
需求：
- 不同楼层的HR部门和市场部门实现部门内部通信
- 两部门之间不允许通信
- IT部门可以访问任意部门
[SW1]vlan batch 10 20 30 //创建VLAN10、20、30
[SW1]dis vlan //查看是否创建
[SW1]int e0/0/3 //进入e0/0/3接口
[SW1-Ethernet0/0/3]port hybrid untagged vlan 20 30 //设置允许通信的VLAN
[SW1-Ethernet0/0/3]port hybrid pvid vlan 20 //设置PVID
[SW1-Ethernet0/0/3]dis th //查看当前接口下的命令
#同样方法配置e0/0/2接口
port hybrid pvid vlan 10
port hybrid untagged vlan 10 30
#配置e0/0/4接口
port hybrid pvid vlan 30
port hybrid untagged vlan 10 20 30
#配置e/0/1接口
port hybrid tagged vlan 10 20 30
默认PVID是VLAN 1
#SW2同样的配置
#进行连通性测试
VLAN的划分
- 基于端口（最常见）
- 基于MAC地址
- 基于IP子网划分
- 基于协议划分
- 基于策略
配置命令：
undo info en //不会提示信息
vlan 5 //创建一个VLAN
vlan batch 5 to 15 //创建多个VLAN
dis port vlan //查看接口类型
port link-type access //配置access接口类型
port link-type trunk //配置trunk接口类型
port trunk allow-pass vlan 10 20 //配置允许通过的VLAN
port default vlan 10 //将接口划分进VLAN10
dis th //查看当前接口下的配置
q //退出接口
dis port vlan //查看接口相关信息
VLAN间路由
- 单臂路由
- 三层交换
实验：如下拓扑图，为PC配置IP地址。配置单臂路由，实现PC间互通。
#先给PC配置相应的IP地址，网关254
[SW1]vlan batch 10 20 30 //创建VLAN
[SW1]dis vlan //查看VLAN是否创建成功
[SW1]int g0/0/2 //进入g0/0/2接口
[SW1-GigabitEthernet0/0/2]port link-type access //配置接口类型为access
[SW1-GigabitEthernet0/0/2]port default vlan 10 //划分默认VLAN
#同样的方法配置g0/0/3、g0/0/4接口
#配置trunk接口，并允许所有VLAN通过
[SW1]int g0/0/1
[SW1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk //配置接口类型为trunk
[SW1-GigabitEthernet0/0/1]port trunk all vlan all //允许所有VLAN通过
#在R1上配置子接口
[R1]int g0/0/0.1 //配置子接口
[R1-GigabitEthernet0/0/0.1]ip add 192.168.10.254 24 //为子接口配置IP
#同样方法配置其他子接口
[R1]dis ip int br //查看所有接口详细信息
#封装VLAN号
[R1]int g0/0/0.1
[R1-GigabitEthernet0/0/0.1]dot1q termination vid 10 //指定vid，即这个接口对应的VLAN ID
[R1-GigabitEthernet0/0/0.1]arp broadcast enable //开启ARP的广播功能
#同样方法配置其他的子接口
#进行连通性测试
- 把PC划分到相应的VLAN
- 把g0/0/1接口配置成trunk，并允许所有VLAN通过
- 配置路由器的子接口配置IP地址
- 子接口配置VLAN ID封装（
dot1q termination vid 10） - 接口开启arp广播（
arp broadcast enable）
实验：如下拓扑图，配置相应IP地址。配置三层交换，使PC间互通。
[SW1]int Vlanif 10 //创建VLAN10
[SW1-Vlanif10]ip add 192.168.10.254 24 //配置IP地址
[SW1-Vlanif10]int vlanif 20
[SW1-Vlanif20]ip add 192.168.20.254 24
[SW1-Vlanif20]int vlanif 30
[SW1-Vlanif30]ip add 192.168.30.254 24
#进行连通性测试
STP原理与配置
生成树协议（Spanning Tree Protocol），可以在提高可靠性的同时又能避免环路带来的各种问题。
- 二层交换网络
- 交换机之间通过多条链路互联时，虽然能够提升网络可靠性，但同时也会带来环路问题
- 广播风暴
- 环路会引起广播风暴
- 网络中的主机会受到重复数据帧
- MAC地址表震荡
STP的作用
通过阻塞端口来消除环路，并能够实现链路备份的目的。
- 构建STP：
- 选举一个根桥（MAC地址越小越优）
- 每个非根交换机选举一个根端口（RP）
- 每个网段选举一个指定端口（DP）
- 阻塞非根、非指定端口（AP）
- 根桥选举
- 每台交换机启动STP后，都会认为自己是根桥
- 交换机向外发送BPDU（桥协议数据单元），小的为根桥
- 根端口选举
非根交换机在选举根端口时分别依据该端口的根路径开销、对端BID、对端PID和本端PID
- 根路径开销：交换机去往根桥的路径的开销
- 对端BID：发送端的桥ID
- 对端PID：对端的端口ID
- 本端PID：本端的端口ID
- 指定端口选举
- 非根交换机在选举指定端口（DP）时分别依据根路径开销、BID、PID
- 未被选举为根端口（RP）或指定端口（BP）的端口为预备端口（AP），将会被阻塞
实验：
SW1：4c1f-cc5c-74c7
SW2：4c1f-cc2d-7013
SW3：4c1f-cc80-7370
SW4：4c1f-cc6f-1691
- 选举根桥
- 交换BPDU，比较BPDU，相同
- 比较MAC地址，SW2的MAC最小，选举为根桥
- 选举根端口
- 比较路径开销，SW1在1号线路到达根桥路径开销最小，所以SW1的1接口为RP（同理SW3的1接口、SW4的1接口都为RP）
- 如果路径开销相同，比较BID（优先级、MAC地址）
- 如果BID也相同，则比较PID（优先级、端口号）
- 选举指定端口
- 在网络上（每条线路上）选举指定端口
- 根桥开销为0，所以SW2的1、2、3接口都为DP
- 4号线路上走1、3线路开销相同，比较BID（优先级、MAC地址），SW1的MAC地址小，则SW1的2接口为DP，SW3的3接口为AP
- 5号线路上走2、3线路开销相同，比较BID（优先级、MAC地址），SW4的MAC地址小，则SW4的2接口为DP，SW3的2接口为AP
#查看MAC地址
[SW1]dis stp //查看MAC地址
[SW1]dis stp bri //查看SW1的STP
MSTID Port Role STP State Protection
0 Ethernet0/0/1 ROOT FORWARDING NONE
0 Ethernet0/0/2 DESI FORWARDING NONE
#Ethernet0/0/1为RP，FORWARDING为正常转发数据，Ethernet0/0/2为DP
[SW2]dis stp bri //查看SW2的STP
MSTID Port Role STP State Protection
0 Ethernet0/0/1 DESI FORWARDING NONE
0 Ethernet0/0/2 DESI FORWARDING NONE
0 Ethernet0/0/3 DESI FORWARDING NONE
0 Ethernet0/0/4 DESI FORWARDING NONE
0 Ethernet0/0/5 DESI FORWARDING NONE
[SW3]dis stp bri //查看SW3的STP
MSTID Port Role STP State Protection
0 Ethernet0/0/1 ROOT FORWARDING NONE
0 Ethernet0/0/2 ALTE DISCARDING NONE
0 Ethernet0/0/3 ALTE DISCARDING NONE
#Ethernet0/0/1为RP，数据正常转发，Ethernet0/0/2和Ethernet0/0/3为AP，DISCARDING端口关闭，不转发数据
[SW4]dis stp bri //查看SW4的STP
MSTID Port Role STP State Protection
0 Ethernet0/0/1 ROOT FORWARDING NONE
0 Ethernet0/0/2 DESI FORWARDING NONE
拓展：使SW1为根桥，SW3位次根桥
[SW1]stp root primary //使SW1成为主根桥
[SW1]dis stp //查看cost优先级为0
[SW3]stp root secondary //使SW3成为次根桥
[SW3]dis stp //查看cost优先级为4096
#增长为12次方增长，下一个是8192，一次类推
[SW1]int e0/0/1
[SW1-Ethernet0/0/1]stp cost ? //修改接口开销
INTEGER<1-200000000> Port path cost
[SW1-Ethernet0/0/1]stp cost 55
端口状态转换
Disabled关闭状态，端口禁用或链路失效Blocking启动状态，端口初始化或使能Listening侦听状态，端口被选为根端口或指定端口Learning学习MAC地址状态Forwarding数据转发状态
STP基于计时器，RSTP基于P/A
BPDU
包含桥ID、路径开销、端口ID、计时器等参数
Message Age生存时间Max Age最大生存时间Hello Time一般为2sFwd Delay一般为15s
计时器
- BPDU间隔时间为
Hello Time时间 - 配置BPDU报文每经过一个交换机，Message Age都加1
- 当Message Age大于Max Age，非根桥会丢弃该配置BPDU
根桥故障
- 非根桥会在BPDU老化之后开始根桥的重新选举
直连链路故障
- 检测到直连链路物理故障后，会将预备端口转换为根端口
- 预备端口会在30s后恢复到转发状态
非直连链路故障
- 预备端口恢复到转发状态大约需要50秒
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