网络层协议及IP编址
IP地址
· IP地址在网络中用于标识一个节点（或者网路设备的接口）
· IP地址用于IP报文在网络中寻址
IP地址表示
· 一个IPv4地址有32bit
· IPv4地址通常采用“点分十进制”表示
· IPv4地址范围：0.0.0.0~255.255.255.255
IP地址构成
· 网络部分：用来标识一个网络
· 主机部分：用于区分一个网络内的不同主机
· 网络掩码：用于区分一个IP地址中的网络部分及主机部分
IP地址分类
· 为了方便IP地址的管理及组网，IP地址分成五类：
· A，B，C类地址为单播IPv4地址，用于实现一对一通信
· D类地址组播IPv4地址，用于实现一对多通信
· E类地址科研保留不用
IP地址类型
· 我们通常把一个网络号所定义的网络范围称为一个网段
· 网络地址：用于标识一个网络
· 广播地址：用于向该网络中所有的主机发送数据的特殊地址
· 可以地址：可分配给网络中系的节点或网络设备接口的地址
私网IP地址
· 公网IP地址：IP地址是由IANA统一分配的，已保存任何一个IP地址在internet上的唯一性
· 私网IP地址：在A，B，C，三类地址中各预留了一些地址，用作私网地址
- A类：10.0.0.0~10.255.255.255
- B类：172.16.0.0~172.31.255.255
- C类：192.168.0.0~192.168.255.255
特殊IP地址
· IP地址空间中，有一些特殊的IP地址
有限广播地址 |
255.255.255.255 |
可作为目的地址，发往该网段所有主机 |
任意地址 |
0.0.0.0 |
任何网络的网络地址；这个网络上这个主机接口的IP地址 |
环回地址 |
127.0.0.0/8 |
测试设备自身的软件系统 |
本地链路地址 |
169.254.0.0/24 |
当主机自动获取地址失败后，可使用该网段中的某个地址进行临时通信 |
ICMP协议
· Internet控制消息协议ICMP是IP协议的辅助协议
· ICMP用于在网络设备传递各种差错和控制信息，对于收集各种网络信息，诊断和排除各种网络故障等方面起着重要作用。
ICMP重定向
· ICMP重定向报文是ICMP控制报文的一种。在特定情况下，当路由器检测到一台机器使用非最优路由的时候，他会向该主机发送一个ICMP重定向报文，请求主机改变路由。
ICMP差错检测
·ICMP Echo消息常用于诊断源和目的地之间的网络的连通信，同时还可以提供其他信息，如报文往返时间邓。
功能：ping
ping是网络设备，Windows，Unix，Linux平台上的一个命令，其基于ICMP协议。常用来探测到达目的节点的网络可达性。
ICMP错误报告
·ICMP定义了各种错误消息，用于诊断网络的连通性问题；根据这些错误消息，源设备可以判断出数据传输失败的原因
功能：Tracert
Tracert基于报文头部的TTL值来逐跳跟踪报文的转发路径。Tracert是检测网络丢包和延时的有效手段，同时可以帮助管理员发现网络中的路由环路。
以太网交换基础
以太网协议
- 以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，该标准定义了在局域网中采用的电缆类型和信号处理方法。
- 以太网是建立在CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）机制上的广播型网络。
冲突域：报文能够产生冲突的区域
广播域：一个广播报文能够传递的区域
集线器HUB既不隔离冲突域也不隔离广播域
交换机：隔离冲突域，不隔离广播域
路由器：及隔离冲突域，也隔离广播域
HUB总线型以太网
- 为了避免冲突域的问题，采用CSMA/CD载波侦听多路访问机制，设备只能半双工工作
- 带宽分享，用户上网体验差
- 基于物理信号的转发方式，只要接口收到物理信号，则向其他所有接口泛洪
SW矩阵型以太网交换机
- 交换机每个接口都是独立的冲突域，所有交换机隔离冲突域
- 交换机工作在全双工模式下
- 基于数据帧转发
交换机的3种数据帧处理行为
交换机收到数据帧时，会先将该帧的源MAC地址以及从哪个接口学习到的该MAC地址记录下来形成映射表
- 泛洪：当交换机收到的数据帧目标MAC为全FF时，则直接将该数据泛洪；当交换机收到的数据帧目标为单播MAC，但是在MAC地址表中查询不到该目标MAC地址的表项，则泛洪该数据。
- 转发：当交换机收到的数据帧目标MAC为单播MAC，在MAC地址表中能够查到该帧的目标MAC地址，此时，进行一对一转发
- 丢弃：当交换机从某个接口接收到该数据帧，又从该接口发出时，则丢弃。
交换机MAC地址表，老化时间300s，300s内没有收到该源MAC的数据，则老化该表项。当接口出现故障，或者接口down掉时，对应的MAC表项立即老化。