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04_计算机网络笔记-ARP协议-ICMP协议-路由-三层交换-TTL

程序员文章站 2022-07-10 20:15:00
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文章目录


个人博客
https://blog.csdn.net/cPen_web

子网划分

  • ip地址由32位二进制组成

    区分网络段和主机段

    网络段用来标识是否在同一个网段，同一个网段对的主机ip，它们的网络段是一致的

  • 掩码就是用来区分网络段

    高位为网络段，低位为主机段
    网络段二进制掩码标识全为1，主机段二进制掩码标识全为0

  • A、B、C三类地址

    A类地址，网络位8位，主机位24位，掩码就是255.0.0.0
    A类私有：10.0.0.0/8
    B类地址，网络位16位，主机位16位，掩码就是255.255.0.0
    B类私有：172.16-31/16网段
    C类地址，网络为24位，主机位8位，掩码就是255.255.255.0
    C类私有：192.168.0~255/24

    A、B、C类地址称为 有类地址，其他的进行子网划分（192.168.1.128/25）称为无类地址。

  • 子网划分就是网络位向主机位借位，或者是主机位向网络位借位，已达到合理分配ip地址的目的

ARP协议

  • Address Resolution Protocol 地址解析协议
  • 地址解析协议 ip --> mac地址
  • 局域网内使用mac地址进行包的转发
  ip地址通信流程：
 	1、源ip与目的ip地址和当前主机掩码进行“与”运算
	2、“与”运算的结果判断是否在同一个网段，如果源地址和目的地址在不同网段，就去查找本地路由表，进行路由转发
	3、如果源地址与目的地址在同一网段，先查找本地arp表，存在相应ip地址的映射就进行转发。不存在相应地址映射关系，就进行arp广播。
  	4、收到广播的其他机器，如果是目标机器，就会单播回复他的mac地址，并且将源ip的mac地址保存在本地arp表。

arp二层  目的mac地址是 ff-ff-ff-ff-ff-ff
静态的arp条目比动态的优先级高。静态绑定的好处是 防范arp病毒

示例：arp静态绑定

[[email protected]_C ~]# arp -s 192.168.0.1 3c:f5:cc:49:16:04
[[email protected]_C ~]# arp -a								#注：查看arp缓存表

arp协议二层封装和3层封装

1.arp request
	二层：源mac是自己的mac  	目的mac是ff:ff:ff:ff:ff:ff
	三层：源ip是自己的ip  		目的ip是对方的ip
2.arp response

路由

跨越从源主机到目标主机的一个互联网络来转发数据包 的过程

路由表里的路由类型

	1.直连路由  --》优先级最高  --》接口配置上ip地址，**
	2.静态路由  --》优先级仅次于直连路由  --》需要人去配置、单向
	3.默认路由 --》属于特殊的静态路由--》优先级最低--》需要配置---》添加默认网关其实就是配置默认路由
	4.动态路由  --》优先级高于默认路由低于静态路由--》不需要手工配置，会自动获得。
		linux---》zebra--》osfp
		linux --> 安装zebra --> 打开osfp协议  这台Linux服务器会支持动态路由

直连路由
网口直接连接，直接连接的局域网
静态路由
手动配置，单向 缺乏灵活性
动态路由
路由之间相互学习，自动发现，无需手动配置
默认路由
优先级最低

[[email protected]_C ~]# ip r add 192.168.2.0/26 via 192.168.1.8	#注：配置静态路由

[[email protected]_C ~]# ip r										#注：查看路由表（服务器上）
default via 192.168.1.1 dev ens33 proto dhcp metric 100 	#注：默认路由
192.168.1.0/24 dev ens33 proto kernel scope link src 192.168.1.6 metric 100 	#注：直连路由
192.168.2.0/26 via 192.168.1.8 dev ens37  					#注：静态路由

永久添加静态路由

#注：把添加路由的命令写在启动脚本下
[[email protected]_A network-scripts]# pwd
/etc/sysconfig/network-scripts
[[email protected]_A network-scripts]# ls
…… ifdown-routes ……

[[email protected]_C ~]# ip route add default via 192.168.0.1 dev ens33	#注：添加默认路由
[[email protected]_C ~]# ip route										#注：查看路由表

3层、4层、7层 哪个负载均衡效果好？

	答：3层负载均衡效果好，因为解封装只要解封到第3层（少做事，效率高）

[[email protected]_A ~]# ip route				#注：ip路由表
default via 192.168.1.1 dev ens33 proto dhcp metric 100 		#注：via 192.168.1.1 下一跳
default via 192.168.31.2 dev ens37 proto dhcp metric 101 		#注：metric 度量值 越小优先级越高
192.168.1.0/24 dev ens33 proto kernel scope link src 192.168.1.5 metric 100 	#注：直连路由
192.168.31.0/24 dev ens37 proto kernel scope link src 192.168.31.158 metric 101 
#注：scope 范围，在整个Linux内核里面都是生效的

什么设备里有路由表？什么时候路由表会发生变化？

	答：路由器，三层交换机，电脑，手机；有系统的 能上网的设备。
	linux服务器
	路由器
		改ip地址成别的网段 --> 直连路由
		修改网关 --> 默认路由
		添加/删除静态路由
		重启网络相关的服务 --> 会刷新路由表
		重启路由器（或断电）

什么设备里mac地址表？什么时候mac地址表会发生变化？

	答：交换机
	带有vlan标志的只有交换机能识别
	答：增加和删除设备
		创建vlan，将接口加入到vlan
		其他交换机上增加新设备
		arp广播
		重新启动

示例：添加静态路由

[[email protected]_A network-scripts]# ip route add 192.168.100.0/24 via 192.168.0.23 dev ens33
#注：重新**网卡，静态路由会消失，路由表会刷新

路由

跨越从源主机到目标主机的一个互联网络来转发数据包的过程

路由表里  网段是目标网段，接口是自己的接口

示例：查看路由表

Windows里查看路由表
	C:\Users\15334>route print
Linux里查看路由表
	[[email protected]_A network-scripts]# ip route

动态路由自动学习，适用于网络规模比较大的场景
静态路由 适用于网络规模比较小的场景

ICMP协议

互联网控制消息协议（Internet Control Message Protocol，简称：ICMP）

ICMP协议  通过IP数据包封装的
作用：错误侦测与回馈机制
我们日常使用最多的ping，就是响应请求（Type=8）和应答（Type=0）
ICMP它是TCP/IP协议簇的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息
ICMP它属于网络层协议，主要用于在主机与路由器之间传递控制信息

ping命令用了icmp协议，网络层协议；icmp协议又嵌入ip协议（icmp协议 借助ip协议）
icmp协议  别人问路 B机器必须有回复

icmp协议封装的头部信息占用8个字节，在网络层的上层协议对应的值是1
ip报文里：6 tcp，17 udp，icmp是1  （上层协议）

ICMP类型

TYPE CODE Description Query Error
8 0 Echo request——回显请求（Ping请求） x
0 0 Echo Reply——回显应答（Ping应答） x
3 0 Network Unreachable——网络不可达 x
3 1 Host Unreachable——主机不可达 x

ICMP百度百科
https://baike.baidu.com/item/ICMP/572452?fr=aladdin

ping命令

选项
-c 发包的数量 count [-c count]
-i 时间间隔，每个包之间的时间间隔 [-i interval]
-I 从哪个口出去 [-I interface]
-w 期限 [-w deadline]
-W 只等你这么久 [-W timeout]
-s 发送包的大小 [-s packetsize] 
	发的包大，回复的包也很大	( ping之死 )

丢包率：ping过程中丢包率太高，说明网络不稳定

[[email protected]_C ~]# ping www.baidu.com -s 100
……
--- www.a.shifen.com ping statistics ---
10 packets transmitted, 10 received, 0% packet loss, time 9018ms
rtt min/avg/max/mdev = 7.605/8.322/9.926/0.613 ms
#注：ping命令可以判定网络质量

示例：启用防火墙，将ping命令请求包扔掉，让别人ping不通

[[email protected]_A ~]# iptables -A INPUT -p icmp --icmp-type 8 -j DROP		#注：添加 -A
[[email protected]_A ~]# iptables -I INPUT -p icmp --icmp-type 8 -j DROP		#注：插入 -I

hostA 192.168.0.163/24 PING hostB 192.168.10.1

1.hostA 会拿自己的ip地址和子网掩码进行与运算得到网段号192.168.0.0/24
2.hostA 会拿hostB的ip地址和自己的子网掩码进行与运算得到网段号192.168.10.0/24
3.hostA 会比较这2个网段号是否一样，如果一样，hostA 就认为hostB和它是一个网段的，就会查找路由表，因为路由表里直连路由的优先级最高，走直连路由。封装帧，需要hostB的mac地址，如果没有hostB的mac地址，会发arp广播包。交换机会转发，然后所有的局域网里的电脑都收到arp广播包。HOSTB会回复hostA，这样hostA就有hostB的mac地址了
4.hostA 会比较这2个网段号是否一样，如果不一样，hostA 就认为hostB和它不是一个网段的，就会查找路由表，没有找到，默认就会走默认路由。然后就会查找网关ip地址对应的mac地址，因为封装帧，需要网关的mac地址，如果没有网关的mac地址，会发arp广播包。交换机会转发，然后所有的局域网里的电脑都收到arp广播包。网关会回复hostA，这样hostA就有网关的mac地址了

计算网段号--》查找路由表--》查arp缓存--》发arp广播

Windows里想要一直发包 -t （ping命令）

C:\Users\15334>ping 192.168.1.3 -t

TTL

Time To Live 生命周期，生命时间

[[email protected]_A ~]# ping www.baidu.com
PING www.a.shifen.com (36.152.44.95) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 36.152.44.95 (36.152.44.95): icmp_seq=1 ttl=58 time=12.1 ms

示例：追踪，查看你的电脑到百度经过多少路由器（下一跳）

[[email protected]_A ~]# tracepath www.baidu.com
#注：巧妙用到ping命令（icmp协议）。trace 追踪
#注：tracepath6  ipv6

示例：追踪

[[email protected]_A ~]# yum install traceroute -y
[[email protected]_A ~]# traceroute 114.114.114.114
#注：traceroute6  ipv6

上层协议  TCP是6，UDP是17，icmp是1

三层交换

三层交换：具有路由功能的交换机

三层交换机 = 二层交换 + 三层转发
三层交换作用于：局域网内，不同vlan之间的通信
三层交换核心：一次路由，多次交换

为什么需要三层交换机？

好处和优势：
	路由器接口一般都比较少，交换机的口多，可以接很多网段 --> 性价比高
	路由转发的时候，速度快 --> 一次路由多次交换
	三层交换价格不高

无线路由器就是一个三层交换机
	有路由功能
	LAN口

路由器的接口，可以配置ip地址
交换机的接口不需要配置ip地址

什么时候需要配置默认路由？

	答：配置网关就是配置默认路由

核心汇聚层 路由器 可能会非常忙碌，所以此类核心交换 一般用三层交换机（减轻核心汇聚时 计算资源的消耗）

为什么不在外网用？

	答：因为只是稍微有点转发功能，其实还是交换机
		路由器会有各种计算，线路消耗，选择最优的路；三层交换机不具备这种功能

三层交换机与路由器
https://zhuanlan.zhihu.com/p/64455461

交换机的Access口与Trunk口
https://www.cnblogs.com/boshen-hzb/p/9900814.html

OSPF协议

Open Shortest Path First 开放式最短路径优先协议

	动态路由协议 - 不需要手动添加路由，由动态路由协议协商，自己发现。

配置OSPF

1、运行ospf （路由器上）
2、设置router-id
3、宣告网络
#注：邻接关系  信息交换
#注：同网段  同局域网  邻接关系

OSPF区域
04_计算机网络笔记-ARP协议-ICMP协议-路由-三层交换-TTL

区域基本上area0就可以了；特大型网络划分区域（中心核心区域 叫做骨干区域 area0；area1、area2非骨干区域）
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