HCIA_R&S_Day02-CFANZ编程社区

文章目录

ICMP协议

ICMP应用

ARP协议

ARP代理
免费ARP

传输层协议

TCP建立过程
TCP流量控制
TCP关闭连接

数据转发过程

TCP封装
解封装

交换网络基础

交换机的转发行为

VLAN原理和配置

链路类型
PVID
端口类型

VLAN的划分
VLAN间路由
STP原理与配置

STP的作用
端口状态转换

BPDU

计时器
根桥故障
直连链路故障
非直连链路故障

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。

HCIA_R&S_Day02_运维

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

HCIA_R&S_Day02_网关_02

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

HCIA_R&S_Day02_网关_03

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

HCIA_R&S_Day02_网络_04

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。

HCIA_R&S_Day02_运维_05

[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

HCIA_R&S_Day02_网络_06

[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。

HCIA_R&S_Day02_网关_07

#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。

HCIA_R&S_Day02_运维_08

[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：

HCIA_R&S_Day02_交换机_09

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2s
Fwd 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

以上内容均属原创，如有不详或错误，敬请指出。

本文作者：

坏坏