HCIP第一二章筆記整理

第一章：復習HCIA

第一階段

應用層：自然語言轉換為編碼

表示層：編碼轉換為二進制

介質訪問控制層：二進制轉化為信號

物理層：傳輸電信號

第二階段：OSI參考模型

應用層：提供網絡服務

表示層：對數據進行壓縮解壓縮、加密解密、編碼解碼

會話層：建立、維護、拆除會話連接-session id

傳輸層：建立、維護、拆除端到端連接-端口號；提供分段-MSS

? ? ? ? ? ? ? 端口號：0-65535 1-1023知名 1024及以上動態

? ? ? ? ? ? ? HTTP-80-TCP? ? ? HTTPS-443-TCP

? ? ? ? ? ? ? FTP-20/21-TCP? ? TFTP-UDP

? ? ? ? ? ? ? DNS-53-TCP/UDP

? ? ? ? ? ? ?SMTP-郵件發送端-25-TCP

? ? ? ? ? ? ?POP3-郵件接收端-110-TCP

? ? ? ? ? ? ?telnet-23-TCP

? ? ? ? ? ? ?DHCP-67-服務器端/68-客戶端

網絡層：根據IP地址轉發數據、分片-MTU

數據鏈路層：根據MAC地址轉發數據；封裝成幀、差錯檢測、透明傳輸

物理層：傳輸比特流，定義參數標準

單工：通信一方具備收或發功能

半雙工：通信雙方不同時具備收和發功能

雙工：通信雙方同時具備收和發功能

封裝解封裝：

封裝：在原始數據上加入一些額外信息形成新格式

解封裝：拆除額外信息，還原原始數據

第三階段：TCP/IP參考模型

標準：應用層? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 對待：應用層

傳輸層? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 傳輸層

網絡層? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??網絡層

數據鏈路層? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?網絡接口層

物理層

跨層封裝：

目的：提高封裝解封裝速度，加快傳輸效率

應用：

1.跳過第四層傳輸層：特點：直連路由設備間代表：OSPF

端口號 protocol 0-255 TCP-6 UDP-17 剩余標定跨層封裝 ICMP-1

分段分片代替分段 identification、flags、fragment offset

2.跳過三四層網絡層傳輸層特點：直連交換設備間代表：STP

端口號類型

分段分片 802.3協議

LLC 邏輯鏈路控制子層：為傳輸提供可靠保證；減少幀丟失、重置、失序；負責分片和提高幀類型號

MAC 媒體接入控制子層：負責識別網絡層協議，封裝、差錯檢測、透明傳輸

IP尋址

訪問一個服務器的流程

1.主機獲取IP地址（DHCP服務）

DHCP-discover報文

UDP：源：68；目：67

IP：源：0.0.0.0；目：255.255.255.255

802.3：源：PC；目：全F

交換機

路由器

物理層-數據鏈路層-網絡層-傳輸層-應用層-數據

收到數據包后，根據IP地址查表轉發，根據最長掩碼匹配規則遍歷整個路由表，如果有對應的路由條目則轉發，如果沒有則看路由表中2是否存在缺省路由，如果有則轉發，如果沒有則丟棄

offer包：

物理層-目標MAC：0016D323688A 源MAC:00226B451F-目標地址：68.85.2.101 源IP：68.85.2.1-目標端口號：68 源端口號：67-應用層-數據

request包：

物理層-目標MAC：FFFFFFFFFFFF 源MAC:0016D323688A-目標地址：255.255.255.255 源IP：68.85.2.101-目標端口號：67 源端口號：68-應用層-數據

ack包：

物理層-目標MAC：0016D323688A 源MAC:00226B451F-目標地址：68.85.2.101 源IP：68.85.2.1-目標端口號：68 源端口號：67-應用層-數據

2.得到網站的IP地址

DNS協議大多數查詢實驗UDP，TCP只會在多個命名服務器之間快速遷移記錄

URL：統一資源占位符

背景：通過IP訪問目標主機不便于記憶

層次化結構

域名解析原理

域名解析的兩種工作模式：

遞歸查詢：UDP

客戶端到DNS服務器，DNS服務器一般返回一個確切的查詢結果

迭代查詢：TCP

DNS服務器到根域名服務器，DNS服務器返回一個已知的其他DNS服務器，由請求者自行查詢

物理層-目標MAC：00226B451F1B 源MAC:0016D323688A-目標IP:68.87.71.226 源IP:68.85.2.101-目標端口號：53 源端口號：1025-應用層-數據

通過ARP，獲取網關的MAC，DNS請求報文就可以完成封裝了

3.TCP連接-三次握手

4.客戶端用HTTP協議發送數據包給服務器

HTTP:超文本傳輸協議：一個典型的C/S架構協議，基于TCP協議工作，端口號80

HTTP請求報文

HTTP應答報文

5.取消連接-四次揮手

TCP協議的擴展

TCP協議在傳輸數據的時候，需要在發送數據之前，先建立一條點對點的連接

結構：

異常連接：一般發送到一個無效的TCP連接時，都會使用RST報文段來終止

TCP的可靠傳輸機制-確認、重傳、流控、校驗和

1.連接確認機制

TCP協議保證對方能夠收到本端發送的數據段的方法，就是讓對方回復一個確認報文段。

? ? ? ? ? 確認報文特點：TCP頭部中的ACK標記位=1；確認的數據是由確認序列號來決定的。

2.重傳機制

超時重傳：當超過一定時間限制，則發送端主動重傳相關報文

（1）RTT：往返時間 --- 發出端發送數據后，到收到對端的反饋的確認報文的這一段時間

（2）RTO：超時重傳時間 --- 根據RTT計算得到，比RTT時間略大。當設備超過RTO時間未收到回復，則認為數據包丟失，需要進行重傳操作。并且，RTO時間是動態變化的。

（3）超時間隔加倍：當發送端多次重傳相同報文時，則每一次會將RTO時間*2，直到接收到對端的確認報文，則重新計算RTT和RTO

（4）快速重傳機制

當發送方連續收到三次冗余ACK時，則認為這三個ACK報文所標識的信息丟失，需要進行快速重傳機制

失序報文：接收方在收到一個數據段的序列號大于自己期望序列號，說明有報文可能丟失

冗余ACK：服務器會通過再次發送攜帶確認序列號的確認報文

3.流控機制

目的：防止發送方發送流量過大，導致接收方緩存區溢出問題

滑動窗口：窗口大小由接收方通過TCP報文的窗口字段通知發送方

小窗口處理：零窗口：接收方的緩沖區已滿，會將窗口大小設置為0，發送方會暫停發送數據，直到接收方通知新的窗口大小

? ? ? ? ? ? ?發送方啟用延時處理，滿足條件二選一，才發送數據

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 條件1：窗口大小>=MSS 且數據大小 >=MSS

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 條件2：收到之前發送的數據ack回包

TCP的擁塞控制

目的：TCP視察網絡擁堵情況，如果擁塞嚴重會降低發送量，緩解擁塞情況

判斷：丟包行為

? ? ? ? ? ?數據包的確認報文超時

? ? ? ? ? ?收到對端發送的3個冗余ACK報文

方法；

1.擁塞窗口:控制網絡擁塞情況下的數據發送速率，其大小動態調整

慢啟動 ---> 通常，cwnd一開始會被設定為一個很小的數值，一般等同于一個MSS，即一次只能發送一個數據報文段。每收到一個新的ACK確認報文(重傳ACK不算)，就會增加一個MSS的大小。

慢啟動門限 --->防止cwnd過快增長，導致網絡擁塞。

當cwnd<門限，則使用慢啟動算法

當cwnd>門限，則使用擁塞避免算法

當cwdn = 門限，則兩者都可使用

擁塞避免算法 --->不是直接避免擁塞，而是通過降低cwnd的增長速率來使得網絡不容易出現擁塞；每?個新的傳輸回合，cwnd增長一個MSS。

當發生確認報文超時現象，則認為發生擁塞，此時會觸發超時重傳機制；此時TCP會將門限值設定為cwnd的一半，之后將cwnd設定為1。

?如果，網絡不會發生擁塞，則繼續按照算法執行下去。直到下一次擁塞的到來。

? ? ?當發生收到3次冗余ACK時，判斷出現擁塞，且此時擁塞情況并沒有那么嚴重。（可能網絡中? ? ? ? ?不是真的擁塞，可能只是數據報文丟失）。

? ? 采用快速恢復算法 --->將門限值設定為cwnd的一半，同時將cwnd設定為新的門限值。之后直接? ? ? 開始擁塞避免算法。

第二章：網絡類型及數據鏈路層協議

一、網絡類型的分類(4種）

1.MA（多點接入）

BMA:廣播型多點接入? ? ? ? ?--以太網

NBMA:非廣播型多點接入? ?--幀中繼網絡

spoke之間不能互訪

spoke和hub之間能互訪

2.P2MP(點到多點）

點到多點網絡，由其他網絡類型手動更改：例如在ospf接口下：ospf network-type 網絡類型

ospf network-type ?
broadcast
nbma
p2mp
p2p

模擬組播發送協議報文（幀中繼建立子接口模擬組播發報文），需要手動指定鄰居

peer ?(IP address)

3.P2P（點到點）

一條物理鏈路上，有且只有兩個節點；不允許第三臺設備的加入。

構建方式 --- 使用串口線連接設備的串線接口，形成的網絡。

串口線 --- VGA視頻線；HDMI視頻線；Console配置線

串線標準 --- 速率標準

E1標準 --- 歐洲標準 --- 2.048Mbps --- 使用廣泛

T1標準 --- 北美標準 --- 1.544Mbps

二、數據鏈路層協議

1.MA網絡：
以太網協議

特點 --- 需要使用MAC地址對設備進行區分和標識。屬于BMA網絡。

構建方式 --- 使用以太網線連接設備的以太網接口，形成的網絡被稱為BMA網絡。

以太網線 --- 同軸電纜、雙絞線、光纖。以太網接口 --- Ethernet接口、GigabitEthernet接口、Ten-GigabitEthernet接口

特色 --- 傳輸速率高 --- 頻分技術

2.P2P網絡：

（1）HDLC協議

高級數據鏈路控制協議，私有協議，廠商之間不兼容

思科設備默認采用的串線協議是HDLC,華為設備默認采用PPP協議

兩邊接口下修改鏈路類型：
[r1-serial4/0/0]link-protocol hdlc
[r1]display interface serial 4/0/0

（2）PPP協議

PPP基本概念：ppp協議，公有協議，所有廠商兼容，支持同步和異步線路

特點：

直連間配置不同網段IP地址可以正常通信
ppp協議支持驗證，具備錯誤檢測能力，但不具備糾錯能力

對網絡層地址進行協商，能夠遠程動態分配IP地址

[Huawei-Serial4/0/0]remote address 12.0.0.2 -----配置在主動給對端分配地址的設備上
[Huawei-Serial4/0/0]ip address ppp-negotiate ----配置在需要主動獲取IP地址的設備上

4.ppp兼容性較好，可同時支持多種網絡層協議；

5.無重傳機制，網絡開銷小

結構：

組成：

LCP：鏈路控制協議--主要是完成ppp會話建立第一階段的協商

NCP：網絡控制協議：完成ppp會話建立的第三階段，針對網絡層協議進行協商，IP地址協商。

工作過程：

總結：

鏈路建立階段--LCP建立：通過相互發送LCP協議數據包來商議，如：MTU、是否需要認證，以及使用什么方法認證、鏈路通信模式、接口速率
認證階段--ppp認證
網絡層協議協商階段--NCP協商---IP地址協商

流程：

PPP驗證：

1.PAP驗證

被驗證方首先發起驗證請求，兩次握手驗證；
密碼以明文傳送；
支持單、雙向認證；

2.CHAP驗證

主驗證方首先發起驗證請求，三次握手驗證；
不發送密碼，安全性比PAP高；
支持單、雙向認證；

命令總結：

主驗證方：配置用戶列表及驗證方式
[R2]aaa
[R2-aaa]local-user wangdaye password cipher wdy12345
[R2-aaa]local-user wangdaye service-type ppp
[R2]int Serial 3/0/0   
[R2-Serial3/0/0]ppp authentication-mode chap/pap    //設置驗證類型
[R2-Serial3/0/0]link-protocol ppp //設置接口報文的封裝模式
被驗證方：配置驗證用戶名
[R1]interface Serial 3/0/0
[R1-Serial3/0/0]ppp chap user wangdaye
[R1-Serial3/0/0]ppp chap password cipher wdy12345
[R1-Serial3/0/0]ppp pap local-user wangdaye password cipher wdy12345

ppp mp

MP（multilink ppp），將多個ppp鏈路捆綁后，當做一條鏈路使用；

MP可以實現增加帶寬、負載分擔、鏈路備份以及降低報文時延

配置方式：用MP-GROUP配置

創建MP-Group接口
interface Mp-group mp-number
加入MP-Group組
ppp mp Mp-group mp-number

示例：