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3万字总结!华三H3CNE知识点大集合,网络工程师收藏

大家好,我是瑞哥,昨天微信上有个朋友让我出一期H3CNE知识点的介绍。

H3CNE我是太熟悉了,大学时候考H3CTE证书,H3CNE属于基础部分,那本《构建中小型企业网络》书籍不知道被我翻了多少遍,左一遍又一遍,看到最后,随便提到哪个技术点,我能一下子翻到,笔记也是做的密密麻麻。

学过H3C认证的朋友都知道,虽然H3CNE属于基础认证,但是它涉及的技术点挺广的,有时候你学完H3CSE还要回来再巩固一下H3CNE的理论,因为好多基础H3CSE只是提一下,那么基础相对薄弱的同学学H3CSE的时候,就有这样的感觉,看完就忘,形不成体系!H3CNE理论不扎实,你就无法快速理解H3CSE为啥要分成大规模路由园区网广域网

今天瑞哥带大家好好梳理一下H3CNE的理论部分,通过思维导图的形式,给大家树立一个全局观念:

3万字总结!华三H3CNE知识点大集合,网络工程师收藏

H3CNE思维导图

可以看到H3CNE理论部分被我分成了28个部分,也是按照官方的教材分的:

  • 一、计算机网络概述
  • 二、网络参考模型
  • 三、局域网基本原理
  • 四、广域网基本原理
  • 五、TCP/UDP原理
  • 六、IP基本原理
  • 七、命令行操作基础
  • 八、网络设备文件管理
  • 九、网络设备调试
  • 十、以太网交换机工作原理
  • 十一.Vlan和Trunk
  • 十二、生成树协议
  • 十三、链路聚合
  • 十四、交换机端口安全技术
  • 十五、IP子网划分
  • 十六、DNS
  • 十七、文件传输协议
  • 十八、DHCP
  • 十九、VLAN问路
  • 二十、IPv6基础
  • 二十一、IP路由原理
  • 二十二、静态路由
  • 二十三、路由协议概述
  • 二十四、RIP
  • 二十五、OSPF
  • 二十六、ACL包过滤
  • 二十七、NAT
  • 二十八、PPP

下面我们来逐一展开讲解!

一、计算机网络概述

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计算机网络定义

一组自治计算机互联的集合

计算机网络基本功能

  • 资源共享
  • 综合信息服务
  • 分布式处理与负载均衡

计算机网络的类型

  • 局域网 - LAN - 由用户自行建设,使用私有地址组建的网络
  • 城域网 - MAN - 由运营商或大规模企业建设,连接城市范围的网络
  • 广域网 - WAN - 由运营商建设,连接城域网范围的网络

网络拓扑

分类
  • 树型拓扑

优点:

  • 结构简单,组网成本低
  • 维护管理容易
  • 星型拓扑的进一步发散型

缺点:

  • 中央节点压力大
  • 可靠性差
  • 总线型拓扑

所有设备共享一条公共线路,线路中断会导致所有设备中断通讯

  • 环型拓扑

所有设备共享一条环型总线,有一定冗余性

  • 星型拓扑

中央节点故障会导致全网中断,其他节点都与中央节点直接相连,某条线路中断不会影响其他节点

  • 网状拓扑

优点:

  • 可靠性高
  • 节点之间有多条线路可达

缺点:

  • 组网成本高
  • 维护管理复杂

衡量网络性能的指标

带宽

单位时间内能够传输的数据总量,单位:bps,带宽越大,网络质量越好

延迟

数据从一个节点到达另一个节点消耗的时间,单位:ms,延迟越低,网络质量越好

数据单位

  • 1Kb=1024b
  • 1Mb=1024Kb
  • 1Gb=1024Mb
  • Byte,字节,一个数字或字母占用1字节,一个汉子占用2字节
  • bit,比特,1Byte=8bit

协议和标准

  • 协议,数据通讯双方共同遵守的通讯规则
  • 标准,公认的,所有厂商所共同遵守的协议规则

标准化组织:制定定义国际公认参考标准的组织团体

常见国际标准组织
  • ISO,国际标准化组织
  • IEEE,电子电器工程师协会

二、网络参考模型

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OSI参考模型

产生背景
  • 各大IT设备厂商只支持自己的私有协议,跨厂商设备兼容性差
  • 用户购买和维护成本高
  • 不利于网络技术发展
概念

定义了网络中设备所遵守的层次结构

优点
  • 开放的标准化接口,协议不再封闭
  • 多厂商设备兼容
  • 易于理解、学习和更新协议标准
  • 实现模块化工程,降低开发难度
  • 便于故障排除
分层
  • 1.物理层,定义电压、接口、线缆标准、传输距离、传输介质等物理参数
  • 2.数据链路层,MAC地址寻址
  • 3.网络层,网络层地址寻址、路由
  • 4.传输层,数据分段、建立端到端连接、维护传输可靠性
  • 5.会话层,建立、维护、拆除应用程序间的会话
  • 6.表示层,定义数据格式、结构;数据加密、压缩
  • 7.应用层,为应用程序进程提供网络服务
OSI参考模型的问题
  • 划分层次过多,会话层、表示层存在意义不大
  • IP协议成为事实的网络层唯一协议

TCP/IP参考模型

4层划分方法
  • 1.网络接口层
    • 物理层
    • 数据链路层
  • 2.网络层
  • 3.传输层
  • 4.应用层
    • 会话层
    • 表示层
    • 应用层
5层划分方法
  • 1.物理层
  • 2.数据链路层
  • 3.网络层
  • 4.传输层
  • 5.应用层 - 会话层 - 表示层 - 应用层

数据封装和解封装

定义
  • 封装:在原始数据的基础上加入一些额外信息形成新的格式
  • 解封装:拆除掉封装的额外信息,还原成原始数据
TCP/IP分层封装
  • 1.物理层:比特流
  • 2.数据链路层:数据帧
  • 3.网络层:数据包
  • 4.传输层:数据段
  • 5.应用层:数据
数据封装和解封装过程
  • 数据发送时,从上至下逐层封装
  • 数据接收时,从下至上逐层解封装
  • 只有拆除外层封装,才能看到内层封装

三、局域网基本原理

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使用的协议及线缆

物理层
  • 双绞线
  • 同轴电缆
  • 光纤
  • 无线电
数据链路层
  • 以太网,唯一事实标准
  • 令牌环,淘汰
  • FDDI:光纤分布式接口,淘汰
网络层
  • IP,唯一事实标准
  • IPX,淘汰
  • Apple talk,淘汰

局域网设备

集线器
  • 内部为总线型拓扑
  • 任意时间只能由一台主机占用总线,连接的所有设备位于同一冲突域
  • 工作在物理层,没由寻址能力,所有数据泛洪式转发
交换机
  • 内部每两个接口都有一条独立线路,每个接口都是独立的冲突域
  • 工作在数据链路层,基于MAC地址寻址,数据可单点转发
冲突域

设备发送数据会产生冲突的网络范围

CSMA/CD

带冲突检测的载波侦听多路访问

局域网线缆

双绞线

线型:

  • 直连线 - 异类直连 - 两端线序一致
  • 交叉线 - 同类交叉 - 两端线序不一致

线序:

  • T568A:白绿,绿,白橙,蓝,白蓝,橙,白棕,棕
  • T568B:白橙,橙,白绿,蓝,白蓝,绿,白棕,棕

接口类型:

  • RJ-45
  • RJ-11
光纤

多模光纤:

  • 纤芯较粗,可传递多种光源
  • 传输距离短
  • 成本低

单模光纤:

  • 纤芯较细,只能传递单一光源
  • 传输距离远
  • 成本高

四、广域网基本原理

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使用的协议及线缆

物理层
  • 串行线缆,淘汰
  • 光纤,EPON
数据链路层
  • PPP,淘汰
  • HDLC,淘汰
  • 帧中继,淘汰
  • 以太网,唯一事实标准
网络层

IP,唯一事实标准

连接方式

  • 电路交换
    • PSTN
    • ISDN,淘汰
  • 分组交换,淘汰
  • ADSL
  • EPON

五、TCP/UDP原理

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端口

  • 每个应用程序进出网络都需要经过一个唯一端口,通过端口号来识别数据交由哪个应用程序处理
  • 服务端:固定端口号
  • 客户端:1024以上随机端口
  • 知名端口号
    • 80 HTTP
    • 20 21 FTP
    • 23 TELNET
    • 25 SMTP
    • 53 DNS

TCP的原理

TCP头部封装格式
  • Source Port,源端口
  • Destination Port,目的端口
  • Seq,序列号,标识本机发送的数据报文的编号
  • Acknowledgement,确认号,标识请求对方下次发送的数据报文的编号
  • Data Offset,数据偏移,标识数据分段在完整数据中的位置
  • Reserved,保留位
  • URG,紧急开关
  • Ack,确认位开关
  • Ps
  • Rst,复位开关,用于强行中断TCP连接
  • Syn,握手开关
  • Fin,结束开关
  • window,窗口尺寸,用来通告本机的接收能力
  • Checksum,校验序列
  • Urgent Pointer,紧急指针
  • Options,可选项
  • TCP可靠性机制
确认机制
Seq=上一次ack
Ack=上一次的seq+length

如果没有接收到,或接收到的是不完整数据,会再次发送Ack请求对方重发

  • 三次握手 - 第一次,SYN置位 - 第二次,SYN,ACK置位 - 第三次,ACK置位
  • 窗口机制 滑动窗口,通过通告对方本机接收能力,来实现流量控制
  • 完整性校验 通过Checksum来检查数据完整性
TCP特征
  • 优点:传输可靠性高
  • 缺点:占用带宽高,传输延迟高
TCP的适用场景

对数据完整性要求高,但是对传输延迟要求低

UDP的原理

UDP特征
  • 优点:占用带宽低,传输延迟低
  • 缺点:没有任何可靠性机制
UDP的适用场景

对传输延迟要求高,但数据完整性要求低

六、IP基本原理

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IP的定义

  • 当前唯一的网络层协议标准
  • 定义数据网络层的封装方式、编址方法

IP头部封装格式

  • version,版本,用于标识封装是IPv4还是IPv6
  • IHL,头部长度,描述了数据包头的内容长度
  • Type of service,服务类型,用于标识DSCP或IP优先级,用于QOS识别
  • Total length,数据包总长度
  • Identification,标识符,用于标识某个分片来自于哪个数据包
  • Flags,标志,标识数据包是否允许分片
  • Fragment offset,分片偏移,用于描述分片在数据包中的位置
  • Time to Live,TTL,生存时间,该数据包允许经过的路由器的最大跳数
  • Protocol,协议,用于标识上层协议是TCP/UDP/ICMP
  • Header Checksum,头部校验序列,用于头部信息差错校验
  • Source Address,源IP地址
  • Destination Address,目的IP地址
  • Options,可选项

IP地址

定义

网络层地址

格式
  • 32位长度,点分十进制
  • 由网络位+主机位组成
  • 网络位长度和数字完全一致的地址属于同一网段
分类
  • A类 - 地址范围:1.0.0.0-126.255.255.255 - 网络位划分,前8位为网络位,后24位为主机位
  • B类 - 地址范围:128.0.0.0-191.255.255.255 - 网络位划分,前16位为网络位,后16位为主机位
  • C类 - 地址范围:192.0.0.0-223.255.255.255 - 网络位划分,前24位为网络位,后8位为主机位
  • D类 - 地址范围:224.X.X.X-239.X.X.X - 作用,组播地址,不可用于配置为地址
  • E类 - 地址范围:240.X.X.X-255.X.X.X - 作用,科研用地址,不对公开放
  • IP地址分类用来划分不同的网络规模
特殊地址
  • 127.X.X.X,本地环回地址,用于标识本机
  • 主机位全0的地址,网络地址,用来标识某个网段
  • 主机位全1的地址,本网段广播地址
  • 255.255.255.255,全网广播地址
  • 0.0.0.0,任意IP地址
公网/私网地址
  • 公网地址,可以在互联网上寻址的地址,全球唯一,需要运营商分配
  • 私网地址,本地随意使用,无法在互联网上寻址

地址范围:

  • 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

ARP协议

定义

地址解析协议,把IP地址解析为Mac地址

工作原理
  • A主机以广播形式发送ARP查询请求,询问B主机的IP对应的MAC地址
  • B主机以单播形式回复A主机本机MAC地址
  • A主机把B主机的IP地址和MAC地址的映射关系写入ARP缓存表
相关命令

查询ARP缓存

arp -a

清空ARP缓存

arp -d

ICMP协议

  • Ping,测试网络连通性
  • Tracert,路由跟踪

H3C的设备开启路由跟踪功能需要的前置命令

ip ttl-expires enable

IP数据转发原理

  • 如果目的IP和本机IP属于同一网段,会直接查询目的IP的Mac地址,并进行封装
  • 如果目的IP和本机IP不属于同一网段,会查询网关IP地址的Mac地址,并进行封装

网关

本网段出口的IP地址

七、命令行操作基础

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H3C路由交换产品连接方法

  • 使用console线本地连接 - 协议Serial,接口com口,波特率9600 - 适用于设备的初次调试
  • 使用Telnet远程访问 - 适用于设备上架配置好后的维护管理
  • 使用SSH远程访问 - 数据传输过程加密,安全的远程访问

命令行使用基础

命令行视图
  • 用户视图<h3c>只能查看配置,不能修改配置
  • 系统视图[h3c]可以查看和修改全局配置
  • 接口视图[H3C-GigabitEthernet0/0]可以对接口修改配置
视图的切换
  • system-view:从用户视图进入系统视图
  • interface g0/0:从系统视图进入g0/0接口的接口视图
  • quit:返回上层视图
  • return:直接返回到用户视图,快捷键 Ctrl+Z
常用查看命令
  • display current-configuration:查看当前的所有配置
  • display ip interface brief:查看所有三层接口的摘要信息
  • display ip interface g0/0:查看g0/0接口的详细信息
  • display version:查看设备硬件版本信息
  • display this:查看当前视图下配置了哪些参数
设备操作命令
  • sysname R1:更改设备名称为R1
  • reboot:重启设备
  • save:保存当前配置
  • reset saved-configuration:清空保存的配置,不会影响设备的当前运行状态
命令行帮助
  • 命令简写
  • ?键命令提示
  • Tab 键自动补齐命令

八、网络设备文件管理

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设备存储器

  • ROM,只读存储器,存储了Bootrom程序,在Bootrom模式下可以破解密码
  • Flash,闪存,永久存储操作系统文件、配置文件等数据
  • RAM,内存,存储当前正在运行的数据,断电数据会丢失

设备的配置文件

当前配置

  • current-configuration
  • 设备当前正在运行和生效的配置信息,存储在RAM中

起始配置

  • startup-configuration
  • 每次设备开启会自动加载的配置信息,存储在Flash中

起始配置文件的备份

  • 通过USB或者FTP把startup.cfg和startup.mdb拷贝到其他存储
  • 配置还原后,需要通过startup saved‐configuration startup.cfg命令来指定新的配置文件

九、网络设备调试

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Debug

定义
  • 对相应的协议所收发的所有报文全部在屏幕上输出显示
  • 用于网络排错
开启debub命令
  • terminal monitor
  • terminal debugging
  • debugging 协议类型
结束dubug

undo debugging all

十、以太网交换机工作原理

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以太网

定义

传输标准Ethernet II类型帧的网络

特征

多路访问,广播式的网络

Mac地址
  • 每台网络设备生产时就写入的一个全球唯一的物理地址
  • 48位长度,16进制格式地址
  • 前24位为厂商标识,后24是设备标识
以太网帧格式
  • 目的Mac地址
  • 源Mac地址
  • 服务和类型
  • DATA
  • 帧校验序列

交换机

定义

工作在数据链路层,通过识别Mac地址来进行数据转发的设备

交换机数据转发原理

MAC地址表

  • 记录交换机每个端口和所连接的设备的MAC地址的映射关系
  • 一个端口可以对应多个MAC地址
  • 一个Mac地址不能对应多个接口
  • 老化时间:300秒

工作机制

  • 交换机学习数据帧的源MAC地址,来获得端口和设备MAC地址的映射关系,写入MAC地址表
  • 交换机检查数据帧的目的MAC地址,从MAC地址表中的映射关系来判断把数据帧从哪个端口发出
  • 交换机对于目的MAC地址不存在于MAC地址表中的数据帧进行广播处理

数据帧的转发方式

  • 对于目的MAC地址已知的单播帧,交换机查询MAC地址表进行转发
  • 对于目的MAC地址未知的单播帧,交换机进行广播处理
  • 对于广播帧,交换机继续广播处理
数据传输模式
  • 单播,接收者是某一个设备
  • 广播,接收者是所有其他设备
  • 组播,接收者是某一部分设备
广播域
  • 网络中所有能接收到同样广播消息的设备的集合
  • 默认情况下,交换机的所有端口属于同一个广播域

十一、Vlan和Trunk

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VLAN的定义

  • 虚拟局域网,用来在二层网络中隔离广播域
  • 不同VLAN的设备在二层网络中无法互相通讯

VLAN的转发过程举例

  1. PC发送数据帧进入交换机,会被打上vlan tag;vlan tag中的vlan id就是收到帧的接口的所属vlan;一旦数据帧被打上vlan tag,就变成了802.1Q格式的帧 2.交换机检查数据帧的目的MAC地址,进行判断;如果目的MAC对应的接口允许tag中的vlan id通过,则数据帧可以转发;否则,丢弃该帧 3.数据帧从出接口发往PC前,会剥离vlan tag,使之还原为标准的以太网帧格式

802.1Q

在源Mac地址和Type之间携带vlan tag的帧格式,计算机不识别

VLAN工作原理

交换机端口类型

Access

  • 必须加入到一个vlan,只能加入到一个vlan;从access端口收到的帧,会打上该端口所属vlan的tag;从access端口发出的帧会剥离tag
  • 一般用来连接PC或路由器
  • H3C交换机默认所有端口都是access类型属于vlan1;华为是hybrid

Trunk

  • 可以允许多个vlan的数据通过;从trunk端口发出的帧保留vlan tag,但是缺省vlan除外;trunk端口收到未打tag的帧,会重新打上缺省vlan的tag
  • 一般用来连接交换机

Hybrid

  • 可以允许多个vlan的数据通过;可以手动配置从Hybrid端口发出的帧,哪个vlan保留tag,哪个vlan剥离tag,缺省vlan必定剥离tag;Hybrid收到未打tag的帧,会重新打上缺省vlan的tag
  • 既可以连接PC/路由器,也可以连接交换机
PVID

定义:表示某个端口的缺省vlan;任何类型的端口转发tag中vlan id和pvid一致的帧,都会剥离tag

特征

  • Access端口所属的vlan就是pvid,不用配置,默认是vlan1
  • Trunk端口需要手动配置pvid,默认是vlan 1
  • Hybrid端口需要手动配置pvid,默认是vlan1

总结

  • 任何端口收到未打tag的帧,都会打上缺省vlan的tag
  • 任何端口转发携带缺省vlan tag的帧,都会剥离tag

VLAN类型

基于端口的VLAN

端口固定属于某个vlan

基于Mac地址的VLAN
  • Mac地址绑定到vlan,同一Mac地址的设备,无论连接在哪个端口,vlan归属不变
  • 端口类型需要配置为Hybrid
基于协议的VLAN
  • 三层协议绑定到vlan,同一协议的报文,无论从哪个端口接收,vlan归属不变
  • 端口类型需要配置为Hybrid
基于IP子网的VLAN
  • IP网段绑定到vlan,同一IP子网的设备,无论连接在哪个端口,vlan归属不变
  • 端口类型需要配置为Hybrid
VLAN归属优先级
Mac地址vlan>IP子网vlan>协议vlan>端口vlan

VLAN常用命令

  • [h3c]vlan 'vlan id':创建vlan,进入vlan视图 `
  • [h3c-vlan10]name 'text’:vlan命名 `
  • [h3c-vlan10]port 'port id':把端口以Access类型加入到vlan `
  • [h3c-GigabitEthernet1/0/1]port link-type 'access/trunk/hybrid':配置端口类型 `
  • [h3c-GigabitEthernet1/0/1]port trunk permit vlan 'vlan-id-list/all':配置Trunk端口允许通过的vlan `
  • [h3c-GigabitEthernet1/0/1]port trunk pvid 'vlan id':配置Trunk端口的缺省vlan `
  • [h3c]display vlan ''vlan id':查看某个vlan详细信息 `
  • [h3c]display vlan brief:查看vlan摘要信息 `
  • [h3c]display port trunk:查看Trunk端口信息

十二、生成树协议

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二层环路带来的问题

  • 广播风暴
  • MAC地址表震荡

生成树定义

STP,用来解决二层环路问题

STP相关概念

BPDU,桥协议数据单元,用于传递STP协议相关报文

分类:

  • 配置BPDU,用于传递STP的配置信息
  • TCN BPDU,用于通告拓扑变更信息

STP的选举机制

(1)在所有交换机中选举出一台作为根网桥(Root bridge)

选举规则: Bridge-id小的优先

Brideg-id:桥ID,BID,用来标识交换机身份

格式:

  • 优先级+Mac地址
  • 优先级默认32768,必须是4096的倍数

(2)每台非根网桥(交换机)选举出一个根端口(Root port)

选举规则:

  • 到达根网桥开销小的优先
  • 对端交换机BID小的优先
  • 端口ID小的优先

开销,Cost,代表路径耗费的代价和成本,带宽越大,开销越小

(3)每个物理段上选举出一个指定端口(Designated port)

选举规则:

  • 到达根网桥开销小的优先
  • 本机BID小的优先
  • 端口ID小的优先

(4)剩下没有角色的端口就是闭塞端口(Blocked Port)

STP初始化流程

交换机端口状态
  • disable:禁用状态,被关闭的端口
  • blocking:闭塞状态,接收BPDU,但不发送BPDU,不学习Mac地址,不转发数据
  • listening:监听状态,接收并发送BPDU,不学习Mac地址,不转发数据,持续15秒
  • learning:学习状态,接收并发送BPDU,学习Mac地址,不转发数据,持续15秒
  • forwarding:转发状态,接收并发送BPDU,学习Mac地址,转发数据

STP计时器

  • Hello time - 2秒 - 配置BPDU的发送周期
  • Max age - 20秒 - 判断链路故障的时间,10个Hello time周期
  • Forwarding delay - 15秒 - 状态切换延迟

STP拓扑变更机制

  1. Max age超时/有接口变更为转发状态,判断为拓扑发生变更,向根网桥发起TCN BPDU
  2. 收到TCN BPDU的交换机继续向根网桥转发TCN BPDU,到达根网桥为止
  3. 根网桥收到TCN BPDU后,向所有端口发起TC置位的配置BPDU
  4. 交换机收到TC置位的配置BPDU后,Mac地址表的老化时间缩短到15秒

STP的问题

  • 收敛速度慢,故障切换时间太长
  • 网络中大量主机频繁上下线,会导致TCN BPDU大量发送

RSTP

快速生成树协议
  • 端口状态减少到3种
  • 端口角色增加到4种 - 根端口和指定端口不变 - 闭塞端口细分为2种 - 替代端口(Alternata port),根端口的备份 - 备份端口(Backup port),指定端口的备份
  • 边缘端口机制 - 当链路激活,边缘端口立即进入转发状态,不参与STP计算 - 边缘端口UP/DOWN不会触发拓扑变更 - 建议把连接PC的端口配置为边缘端口

MSTP

多生成树协议
  • 将多个vlan捆绑到一个生成树实例,每个实例分别独立计算生成树
  • 基于STP计算结果不同,实现不同vlan的流量负载均衡

STP常用命令

  • [h3c]display stp:查看STP相关信息
  • [h3c]display stp brief:查看STP端口状态
  • [h3c]stp global enable:全局启用STP
  • [h3c-GigabitEthernet 1/0/1]undo stp enable:关闭端口上STP
  • [h3c]stp mode 'stp/rstp/mstp':更改STP模式,默认模式是mstp
  • [h3c]stp priority 'priority':更改交换机优先级
  • [h3c-GigabitEthernet 1/0/1]stp cost 'cost':更改接口生成树的cost
  • [h3c-GigabitEthernet 1/0/1]stp edged-port:配置端口为边缘端口

十三、链路聚合

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定义

把连接到同一台交换机上的多个物理端口捆绑为一个逻辑端口

功能

  • 提高链路可靠性:聚合组内只要还有物理端口存活,链路就不会中断
  • 增加链路传输带宽:避免了STP计算,聚合组内物理端口不会被闭塞

负载分担

  • 也称负载均衡
  • 聚合后的链路会基于流自动负载分担

分类

  • 静态聚合:双方不会协商聚合参数
  • 动态聚合:双方通过LACP协议协商聚合参数

常用命令

  • [h3c]interface bridge-aggregation 'number':创建聚合端口,进入聚合端口视图
  • [h3c-GigabitEthernet 1/0/1]port link-aggregation group 'number':物理接口加入聚合组
  • [h3c]display link-aggregation summary:查看聚合链路信息

十四、交换机端口安全技术

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802.1X

定义

起源于WLAN协议802.11,解决局域网终端的接入认证问题

认证方式
  • 本地认证
  • 远程集中认证
端口接入控制方式
  • 基于端口认证
  • 基于Mac地址认证

端口隔离技术

  • 用于在同vlan内部隔离用户
  • 同一隔离组端口不能通讯,不同隔离组端口可以通讯

十五、IP子网划分

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子网掩码

产生背景
  • 通过自然分类来划分网络规模会造成大量IP地址浪费
  • IPv4地址资源已经全部耗尽
定义
  • 由连续的1或0组成的32位掩码,用来衡量IP地址网络位的长度
  • 1对应的部分为网络位
  • 0对应的部分为主机位
分类
  • 主类掩码,和自然分类一致的子网掩码
  • VLSM,可变长子网掩码,通过把子网掩码变长来把一个网段划分为多个子网
  • CIDR,无类域间路由,通过把子网掩码缩短来把多个网段聚合为一个网段

常见子网划分对应关系

  • 25:255.255.255.128,126个可用地址
  • 26: 255.255.255.192,62个可用地址
  • 27:255.255.255.224,30个可用地址
  • 28:255.255.255.240,14个可用地址
  • 29:255.255.255.248,6个可用地址
  • 30:255.255.255.252,2个可用地址
  • 31:255.255.255.254,2个可用地址,PPP链路可用
  • 32:255.255.255.255,1个可用地址,设备的Loopback接口可用

十六、DNS

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域名

产生背景
  • 通过IP地址访问目标主机,不便于记忆
  • 通过容易记忆的域名来标识主机位置
域名的树形层次化结构
  • 根域
  • 顶级域,主机所处的国家/区域,注册人的性质
  • 二级域,注册人自行创建的名称
  • 主机名,区域内部的主机的名称

定义

用于域名和IP地址的互相解析

DNS查询模式

递归查询:

  • DNS服务器一定会返回一个确切的查询结果
  • 客户端到DNS的查询

迭代查询:

  • DNS服务器会返回一个已知的其他DNS服务器,由请求者自行查询
  • DNS服务器到DNS服务器的查询

H3C配置DNS代理

[h3c]dns proxy enable
[h3c]dns server '公网DNS地址'

内网终端DNS服务器指向为本路由器

十七、文件传输协议

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FTP

定义
  • 文件传输协议
  • 客户端/服务器模型,具备身份验证功能
  • 双TCP连接
端口
  • 控制连接:21,用于传输FTP命令和执行信息
  • 数据连接:20,用于数据上传、下载
数据传输方式

主动方式:

  • 数据连接由服务器主动发起
  • 控制连接:21端口
  • 数据连接:20端口

被动方式:

  • 数据连接由客户端主动发起
  • 控制连接:21端口
  • 数据连接:服务器随机产生端口

TFTP

  • 简单文件传输协议
  • 基于UDP,69号端口
  • 只有数据传输功能,不提供身份验证,目录列表等功能

常用命令

  • [h3c]ftp server enable:开启FTP服务
  • <h3c>ftp 'ip address':连接FTP服务器
  • ftp>ls:列出当前目录
  • ftp>get 'fliename':下载文件
  • ftp>put 'filename':上传文件
  • ftp>bye;断开FTP连接

十八、DHCP

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产生背景

局域网中手动配置静态IP地址任务繁琐,而且容易出错

定义

  • 动态主机配置协议
  • 用于为局域网中主机动态分配IP地址及相关信息
  • 采用客户端/服务器模式
  • 服务端端口UDP 67
  • 客户端端口UDP 68

工作原理

分配IP地址工作流程
  • 客户端以全网广播形式发起IP地址请求
  • 服务器以全网单播形式向客户端发送IP地址提供
  • 客户端选择好IP地址后,以全网广播形式向服务器通告选择结果
  • 服务器向客户端以全网单播形式发送IP地址确认
特殊情况的处理

当网络中存在多台DHCP服务器,客户端会优先选择最先到达的IP地址提供

IP地址租约更新
  • 租期到达50%,客户端如在线,会向服务器发起租约更新请求
  • 租期到达87.5%,客户端如在线,会向服务器发起租约更新请求

DHCP中继代理

  • 用于跨网段分配IP地址
  • IP地址请求的相关报文都是广播发送,无法跨越网段,所以需要在中间路由器开启DHCP中继代理功能

相关命令

  • [h3c]dhcp enable:开启DHCP服务
  • [h3c]dhcp server ip-pool 'name':创建DHCP地址池
  • [h3c-dhcp-pool1]network 'network' mask 'mask':配置用于分配的地址范围
  • [h3c-dhcp-pool1]gateway-list 'ip address':配置用于分配的网关地址
  • [h3c-dhcp-pool1]dns-list 'ip address':配置用于分配的DNS服务器地址
  • [h3c-dhcp-pool1]expired ……:配置DHCP租期
  • [h3c]dhcp server forbidden-ip 'start ip address' 'end ip address':配置不参与分配的IP地址
  • [h3c-GigabitEthernet 0/0]dhcp select relay:接口上开启DHCP中继功能
  • [h3c-GigabitEthernet 0/0]dhcp relay server-address 'ip address':指定用于中继的DHCP服务器地址
  • [h3c]display dhcp server statistics:查看DHCP服务器统计信息

十九、VLAN间路由

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定义

指导设备对不同vlan间进行三层数据转发

实现方式

单臂路由
  • 交换机上划分多个VLAN
  • 路由器单线连接到交换机 - 路由器接口,划分若干子接口,子接口的IP为下连vlan的网关,并绑定相应vlan - 交换机接口,配置TRUNK,允许所有vlan通过
三层交换
  • 三层交换机上启用vlanif三层接口,配置为网关IP
  • 自动产生所有到达所有vlan的直连路由

常用命令

  • [h3c]interface 'sub-interface':创建子接口,进入子接口视图
  • [h3c-GigabitEthernet0/0.1]vlan-type dot1q vid 'vlan-id':子接口开启802.1Q识别,并绑定Vlan
  • [h3c]interface vlan-interface 'vlan-id':创建Vlanif三层接口,进入Vlanif接口视图

二十、IPv6基础

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IPv4的问题

  • 地址资源已经全部耗尽
  • 终端用户配置不够简便
  • 协议本身不具备安全性和QOS特性

IPv6的优势

  • 几乎无尽的地址空间,3.4X10^38个可用地址
  • 终端用户无需任何配置,甚至不需要DHCP
  • 协议自带安全性和QOS特性

地址格式

  • 冒号十六进制格式
  • 每段16位,共8段,一共128位

地址书写压缩

  • 段内前导0压缩 - 段内前导的0可省略 - 全为0的段压缩为一个0
  • 全0段压缩 - 连续为0的段可用::表示 - 一个IPv6地址内只允许使用一次全0段压缩

网段划分

  • 前缀:前缀长度和数字一致则为同一网段
  • 接口标识符:根据Mac地址计算而来,全球唯一
  • 前缀长度:标识前缀的长度

地址分类

单播地址

未指定地址:

::/128

本地环回地址:

::1/128

链路本地地址:

FE80::/10
  • 仅用于同网段内部通讯,自动生成
  • FE80::接口标识符/10

站点本地地址:

FEC0::/10

私有地址

全球单播地址:

2000::/3
组播地址
  • 标识组播地址
  • 广播地址属于一种特殊的组播地址
任播地址
  • 用于智能寻路,寻找最近的下一跳
  • 从单播地址中分配

IPv6邻居发现协议

  • 地址解析,类似ARP
  • 邻居关系建立和维持
  • 路由器发现/前缀发现
  • 地址自动配置 - 1.终端发送RD消息,请求路由器的前缀和前缀长度 - 2.路由器回复本机的前缀和前缀长度 - 3.终端使用路由器回复的前缀+接口标识符/前缀长度,自动产生IPv6全球单播地址
  • 地址重复检测

常用命令

  • [h3c-GigabitEthernet 0/0]ipv6 address 'ipv6 address':配置静态IPv6地址
  • [h3c-GigabitEthernet 0/0]ipv6 address auto:配置为自动产生IPv6地址
  • [h3c-GigabitEthernet 0/0]undo ipv6 nd ra halt:解除路由器ND消息抑制

二十一、IP路由原理

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定义

  • 路由器负责将数据报文在IP网段之间进行转发
  • 路由是指导路由器如何进行数据转发的路径信息

IP连通的前提

  • 沿途的每台路由器上都有到达目的网段的路由信息
  • 路由是单向的路径信息,沿途每台路由器都要有往返双向路由信息

路由表

作用

存储路由信息

字段内容
  • Destination/mask:目的网段和掩码
  • Proto:路由的来源
  • Pre:优先级
  • Cost:度量值
  • Nexthop:下一跳地址,数据报文从接口发出后到达的下一个IP地址
  • Interface:出接口,数据报文发出的接口
  • 最长掩码匹配规则:当数据包在路由表中匹配到多条掩码长度不同的路由,会按照掩码最长的路由进行转发
  • 路由迭代规则:当路由的下一跳为非直连网段地址,路由器会再次在路由表中查询下一跳地址,直到查询到下一跳是直连地址为止
来源

直连路由,根据直连接口所在网段自动产生

产生条件:

- 接口UP
- 接口配置IP地址

静态路由:

  • 定义:手动配置到达每个目的网段的路由信息
  • 特点:配置和维护繁琐复杂,没有协议开销,减轻设备和带宽压力
动态路由协议
  • 定义:通过路由协议从邻居自动学习路由信息
  • 特点:配置简单,维护便捷,协议开销会消耗设备资源和链路资源
  • 常见路由协议 - RIP,路由信息协议,年代久远,已经被淘汰 - OSPF,开放式最短路径优先,目前最主流的路由协议 - BGP,边界网关协议,运营商之间使用的唯一协议
路由表写表规则
  • 不同来源的路由优先级高(数字小)的优先
  • 同一来源的路由Cost小的优先
  • 同一来源Cost相等的路由会形成等价路由,数据流会在等价路由上自动负载分担
路由优先级
  • 直连路由(Direct):0
  • OSPF内部路由:10
  • 静态路由:60
  • RIP:100
  • OSPF外部路由:150
  • BGP:255

常用命令

  • [h3c]display ip routing-table:查看路由表
  • [h3c]display ip routing-table 'network' 'mask':查看指定网段的路由信息

二十二、静态路由

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配置要点

  • 如下一跳所在接口是点到点接口,可以以指出接口的方式来配置静态路由
  • 如下一跳所在接口是以太网接口,只能以指下一跳来配置静态路由

默认路由

  • 目的网段为0.0.0.0/0
  • 当数据包在路由表中匹配不到明细路由时,按照默认路由转发

常用命令

  • [h3c]ip route-static 'network' 'mask' 'nexthop/interface':配置静态路由
  • [h3c]ip route-static 'network' 'mask' 'nexthop/interface' preference 'number':配置静态路由并修改优先级

二十三、路由协议概述

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定义

  • 路由协议,用来计算、维护网络路由信息的协议
  • 可路由协议,可被路由转发的协议,通常指IP

路由协议的功能

  • 邻居发现
  • 路由交换
  • 路由计算
  • 路由维护

路由协议的分类

按照使用位置分类
  • IGP:内部网关协议,运行在自治系统内部的路由协议,RIP,OSPF,IS-IS
  • EGP:外部网关协议,运行在自治系统之间的路由协议,BGP
自治系统
  • AS
  • 一组被统一管理,运行同一个IGP的路由器组成的网络范围
  • 一般不同城域网都是不同的AS,不同运营商也是不同的AS
按照协议算法分类
  • 距离矢量协议,度量值是跳数,RIP
  • 链路状态协议,度量值是开销,OSPF IS-IS
  • 路径矢量协议,有多种度量值,BGP

二十四、RIP

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定义

  • 路由信息协议,基于距离矢量算法
  • 基于UDP端口520

RIP初始化流程

  • RIP运行后,会从每个参与协议的接口上以广播形式发送路由请求
  • 收到路由请求后,将自己完整的路由表以广播形式响应
  • 收到路由响应后,根据计算规则,把路由写入到路由表
  • 路由信息会按照发送方向逐跳扩散

路由信息更新

路由响应报文会以30秒为周期发送,以对网络变化进行更新

RIP的环路问题

产生原因
  • 链路故障,导致路由从表中删除
  • 30秒的更新周期还未到来,提前收到了邻居传递过来的刚刚被删除的路由,形成环路
防环机制
  • 水平分割:从某个接口收到的路由信息不会从该接口回传
  • 毒性逆转:从某个接口收到的路由信息会设置为16跳后回传
  • 路由毒化:当路由失效,标记为16跳,并通告邻居,使邻居及时删除路由
  • 抑制计时器:计时时间内,不接收和原路由跳数一致或更高的路由更新
  • 触发更新:当路由失效,不用等待更新周期,立即发出路由更新,来通告错误
  • 最大跳数:不接收跳数大于15跳的路由更新
RIP计时器
  • 更新计时器:30秒
  • 失效计时器:180秒,路由打上possibly down标签,路由设置为16跳
  • 垃圾收集计时器:240秒,彻底删除路由
  • 抑制计时器:180秒,路由信息失效,被打上PD标签,从其他接口收到比原路由更差的路由更新

RIPv2

  • 报文以组播发送,组播地址224.0.0.9
  • 路由更新携带子网掩码
  • 可以关闭自动聚合,支持手动聚合
  • 支持身份验证

常用命令

  • [h3c]rip 'process id':创建RIP进程,进入RIP协议视图
  • [h3c-rip-1]version 2:更改RIP版本为v2
  • [h3c-rip-1]undo summary:关闭自动聚合
  • [h3c-rip-1]network 'network':宣告网段,network命令的2层功能,使能接口(每个接口的IP地址与宣告的网段进行匹配,被匹配的接口能够收发RIP协议报文),使能路由(每个接口的IP地址与宣告的网段进行匹配,被匹配的接口所产生的直连路由能够传递给邻居)
  • [h3c-rip-1]silent-interface 'interface number':配置静默接口,静默接口上不会收发RIP协议报文
  • [h3c-GigabitEthernet 0/0]rip authentication mode ……:配置RIP接口身份验证

二十五、OSPF

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RIP的缺陷

  • 最大跳数限制了网络规模
  • 以跳数为度量值无法准确判断最优路径
  • 路由更新发送完整路由表消耗网络带宽
  • 收敛速度慢
  • 协议会产生路由自环

定义

  • 开放式最短路径优先,基于链路状态特征
  • 工作在IP层,协议号89

OSPF初始化流程

1.建立邻居和邻接关系

发送hello报文发现和建立邻居关系,组播地址224.0.0.5

  • 接口UP
  • 双方接口IP地址在同一网段
  • 双方接口在同一区域
  • ……

选举DR/BDR,建立邻接关系

DR/BDR选举

  • 选举原因,广播网络中使路由信息交换更加高速有序
  • 选举范围,每条广播链路上都需要选举出一个DR和一个BDR
  • 选举规则 - 1.优先级大的优先,默认优先级都是1 - 2.Router-id大的优先
Router-id

定义,Rid,标识路由器的身份

产生方法:

  • 手动配置一个IPv4地址格式作为Rid
  • 自动选举 - 1.在所有环回口中选举IP地址最大的作为Rid - 2.在所有物理接口中选举IP地址最大的作为Rid

建议手动配置一个本地环回口的IP地址作为Rid

关系状态

  • DRother与DR建立邻接关系
  • DRother与BDR建立邻接关系
  • DR与BDR建立邻接关系
  • DRother之间保持邻居关系
2.邻接路由器之间交换链路状态信息,实现区域内链路状态数据库同步

相关概念

  • 链路状态通告,LSA,用来描述路由器的接口、路由条目的相关信息,向邻接路由器发送DD报文,通告本地LSDB中所有LSA的摘要信息
  • 链路状态数据库,LSDB,存储本地所有LSA

工作流程

  • 收到DD后,与本地LSDB对比,向对方发送LSR报文,请求发送本地所需的LSA的完整信息
  • 收到LSR后,把对方所需的LSA的完整信息打包为一条LSU报文,发送至对方
  • 收到LSU后,向对方回复LSAck报文,进行确认
3.每台路由器根据本机链路状态数据库,计算到达每个目的网段的最优路由,写入路由表

OSPF分区域管理

分区域的原因
  • 加快收敛速度
  • 把网络故障隔离在区域内部
路由器角色
  • IR,普通路由器,所有接口都处于普通区域
  • BR,骨干路由器,所有接口都处于骨干区域
  • ABR,区域边界路由器,连接不同区域的路由器
  • ASBR,自治系统边界路由器,连接外部自治系统的路由器
区域类型
  • 骨干区域,只能有一个骨干区域,骨干区域必须是连续的
  • 非骨干区域,非骨干区域必须连接到骨干区域
  • 特殊区域

常用命令

  • [h3c]ospf 'process id' router-id 'rid':开启OSPF进程,指定Router-id,进入OSPF协议视图
  • [h3c-ospf-1]area 'area id':进入区域视图
  • [h3c-ospf-1-area 0.0.0.0]network 'ip address' 'wild-mask':宣告网段

wild-mask:

  • 掩码通配符
  • 0对应的部分需要匹配一致,1对应的部分不检查
  • [h3c-ospf-1]slient-interface 'interface id':配置静默接口
  • [h3c-GigabitEthernet 0/0]ospf dr-pririty 'priority':修改OSPF接口优先级
  • [h3c-GigabitEthernet 0/0]ospf cost 'cost':修改接口OSPF开销
  • <h3c>reset ospf 'process id' process:重置OSPF进程
  • [h3c]display ospf peer:查看OSPF邻居关系 - FULL:邻接关系 - 2-Way:邻居关系
  • [h3c]display ospf lsdb:查看OSPF链路状态数据库
  • [h3c]display ospf routing:查看OSPF路由

二十六、ACL包过滤

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ACL

定义
  • 访问控制列表
  • 用于数据流的匹配和筛选
常见功能
  • 访问控制:ACL+Packet-filter
  • 路由控制:ACL+Route-policy
  • 流量控制:ACL+QOS

基于ACL的包过滤

定义
  • 对进出的数据包逐包检查,丢弃或允许通过
  • 包过滤必须配置在接口的某个方向上才能生效
  • 一个接口的一个方向只能配置一个包过滤策略
包过滤的方向
  • 入方向:只对从外部进入的数据包做过滤
  • 出方向:只对从内部发出的数据包做过滤
包过滤的工作流程
  • 数据包到达接口检查是否应用了ACL,是则进入匹配,否则放行
  • 按照ACL编号匹配第一条规则,匹配则进一步检查该条规则动作,否则与下一条规则进行匹配 - 动作允许则放行 - 动作拒绝则丢弃
  • 继续进行匹配,如匹配则检查规则动作,否则与下一条进行匹配
  • 所有规则都不匹配,检查默认动作 - 默认动作允许则放行 - 默认动作拒绝则丢弃
注意事项
  • 如果默认动作是允许,至少需要一条拒绝规则
  • 如果默认动作是拒绝,至少需要一条允许规则
  • H3C的ACL用于包过滤默认允许,用于其他默认拒绝
  • 把小范围的规则分配一个靠前的顺序
  • 在不影响实际效果前提下,把包过滤尽量配置在离源地址最近的接口的入方向

ACL分类

  • 基本ACL - 只对数据包的源地址进行匹配 - 编号2000-2999
  • 高级ACL - 对数据包的五元组进行匹配(源IP,目的IP,源端口,目的端口,协议) - 编号3000-3999

常用命令

  • [h3c]acl basic 'acl-number':创建基本ACL,进入ACL视图
  • [h3c]acl advanced 'acl-number':创建高级ACL,进入ACL视图
  • [h3c-acl-basic-2000]rule 'rule id' 'permit/deny' source 'ip address' 'wild-mask':创建基本ACL规则,如不写rule-id,则系统自动从0开始以5的倍数增加序号
  • [h3c-acl-basic-3000]rule 'rule id' 'protocol' source 'ip address' 'wild-mask' source-port 'port' destination 'ip address' 'wild-mask' destination-port 'port':创建高级ACL规则
  • [h3c-GigabitEthernet 0/0]packet-filter 'acl number' 'inbound/outbound':配置包过滤
  • [h3c]packet-filter default deny:更改默认动作为拒绝

二十七、NAT

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产生背景

  • IPv4公网地址资源耗尽
  • IPv6普及遥遥无期
  • 子网划分杯水车薪

定义

  • 网络地址转换
  • 通过把私有地址转换为公有地址,使私有IP地址主机可以访问互联网,来解决公网地址不够用的问题

分类

静态 NAT

把公有地址一对一的静态映射给私有地址使用

基本 NAT
  • 建立公有地址池,把地址池中的公有地址动态的映射给私有地址使用
  • 本质上仍然是一对一的映射
NAPT
  • 把公有地址和端口动态的映射给私有地址和端口,实现一个公有地址可以供多个私有地址同时使用访问互联网
  • 转换源IP和源端口,数据回包还原目的IP和目的端口
Easy IP
  • NAPT的一种简易实现形式
  • 适用于公网地址不固定的场景
NAT Server
  • 把公网IP的某个端口固定映射到私网IP的某个端口,让公网上的用户可以主动访问私网中的服务
  • 转换目的IP和目的端口,数据回包还原源IP和源端口
  • 也称端口映射

常用命令

  • [h3c]nat address-group 'group-number':创建 NAT 公网地址池
  • [h3c-address-group-1]address 'start-ip' 'end-ip':设置地址池的地址范围
  • [h3c-GigabitEthernet0/0]nat outbound 'acl-number' address-group 'group-number':在公网接口上配置 NAPT
  • [h3c-GigabitEthernet0/0]nat outbound 'acl-number':在公网接口上配置 Easy IP
  • [h3c-GigabitEthernet0/0]nat server protocol 'tcp/udp/icmp' global 'global-address' 'global-port' inside 'inside-address' 'inside-port':在公网接口上配置NAT Server

二十八、PPP

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定义

  • 点到点协议
  • 在串行线路上运行的协议

特点

  • 支持身份验证
  • 支持地址自动协商

工作阶段

  • 阶段1,LCP阶段,链路状态协商
  • 阶段2,验证阶段,可选
  • 阶段3,NCP阶段,IP地址协商

验证

验证方式
  • PAP - 两次握手 - 用户名和密码在网络中明文传输
  • CHAP - 三次握手 - 密码不在网络中传输,更安全
验证分类
  • 单向验证:主验证方对被验证方进行验证
  • 双向验证:双方互相验证

PPP-MP

把两台路由器之间的多条PPP链路捆绑成一条逻辑PPP链路

功能
  • 实现链路冗余
  • 增加链路带宽
要点
  • IP地址配置在MP口上
  • 身份验证配置在物理口上

常用命令

  • [h3c-Serial1/0]ppp authentication-mode 'pap/chap':设置接口开启PPP验证,并指定验证方式
  • [h3c-Serial1/0]ppp pap local-user 'username' password 'simple/cipher' 'password':被验证方设置接口上用于pap验证的用户和密码
  • [h3c-Serial1/0]ppp chap user 'username':被验证方设置接口上用于chap验证的用户
  • [h3c-Serial1/0]ppp chap password 'simple/cipher' 'password':被验证方设置接口上用于chap验证的密码
  • [h3c]interface mp-group 'group-number':创建PPP-MP口,进入MP口接口视图
  • [h3c-Serial1/0]ppp mp mp-group 'group-number':物理接口加入到MP口
  • 双向验证时,如果两端用于验证的用户名和密码一致,则在PPP接口下只用指定用户名,不用指定密码

H3C配置DNS代理

[h3c]dns proxy enable
[h3c]dns server '公网DNS地址'

内网终端DNS服务器指向为本路由器

十七、文件传输协议

FTP

定义
  • 文件传输协议
  • 客户端/服务器模型,具备身份验证功能
  • 双TCP连接
端口
  • 控制连接:21,用于传输FTP命令和执行信息
  • 数据连接:20,用于数据上传、下载
数据传输方式

主动方式:

  • 数据连接由服务器主动发起
  • 控制连接:21端口
  • 数据连接:20端口

被动方式:

  • 数据连接由客户端主动发起
  • 控制连接:21端口
  • 数据连接:服务器随机产生端口

TFTP

  • 简单文件传输协议
  • 基于UDP,69号端口
  • 只有数据传输功能,不提供身份验证,目录列表等功能

常用命令

  • [h3c]ftp server enable:开启FTP服务
  • <h3c>ftp 'ip address':连接FTP服务器
  • ftp>ls:列出当前目录
  • ftp>get 'fliename':下载文件
  • ftp>put 'filename':上传文件
  • ftp>bye;断开FTP连接

十八、DHCP

产生背景

局域网中手动配置静态IP地址任务繁琐,而且容易出错

定义

  • 动态主机配置协议
  • 用于为局域网中主机动态分配IP地址及相关信息
  • 采用客户端/服务器模式
  • 服务端端口UDP 67
  • 客户端端口UDP 68

工作原理

分配IP地址工作流程
  • 客户端以全网广播形式发起IP地址请求
  • 服务器以全网单播形式向客户端发送IP地址提供
  • 客户端选择好IP地址后,以全网广播形式向服务器通告选择结果
  • 服务器向客户端以全网单播形式发送IP地址确认
特殊情况的处理

当网络中存在多台DHCP服务器,客户端会优先选择最先到达的IP地址提供

IP地址租约更新
  • 租期到达50%,客户端如在线,会向服务器发起租约更新请求
  • 租期到达87.5%,客户端如在线,会向服务器发起租约更新请求

DHCP中继代理

  • 用于跨网段分配IP地址
  • IP地址请求的相关报文都是广播发送,无法跨越网段,所以需要在中间路由器开启DHCP中继代理功能

相关命令

  • [h3c]dhcp enable:开启DHCP服务
  • [h3c]dhcp server ip-pool 'name':创建DHCP地址池
  • [h3c-dhcp-pool1]network 'network' mask 'mask':配置用于分配的地址范围
  • [h3c-dhcp-pool1]gateway-list 'ip address':配置用于分配的网关地址
  • [h3c-dhcp-pool1]dns-list 'ip address':配置用于分配的DNS服务器地址
  • [h3c-dhcp-pool1]expired ……:配置DHCP租期
  • [h3c]dhcp server forbidden-ip 'start ip address' 'end ip address':配置不参与分配的IP地址
  • [h3c-GigabitEthernet 0/0]dhcp select relay:接口上开启DHCP中继功能
  • [h3c-GigabitEthernet 0/0]dhcp relay server-address 'ip address':指定用于中继的DHCP服务器地址
  • [h3c]display dhcp server statistics:查看DHCP服务器统计信息

十九、VLAN间路由

定义

指导设备对不同vlan间进行三层数据转发

实现方式

单臂路由
  • 交换机上划分多个VLAN
  • 路由器单线连接到交换机 - 路由器接口,划分若干子接口,子接口的IP为下连vlan的网关,并绑定相应vlan - 交换机接口,配置TRUNK,允许所有vlan通过
三层交换
  • 三层交换机上启用vlanif三层接口,配置为网关IP
  • 自动产生所有到达所有vlan的直连路由

常用命令

  • [h3c]interface 'sub-interface':创建子接口,进入子接口视图
  • [h3c-GigabitEthernet0/0.1]vlan-type dot1q vid 'vlan-id':子接口开启802.1Q识别,并绑定Vlan
  • [h3c]interface vlan-interface 'vlan-id':创建Vlanif三层接口,进入Vlanif接口视图

二十、IPv6基础

IPv4的问题

  • 地址资源已经全部耗尽
  • 终端用户配置不够简便
  • 协议本身不具备安全性和QOS特性

IPv6的优势

  • 几乎无尽的地址空间,3.4X10^38个可用地址
  • 终端用户无需任何配置,甚至不需要DHCP
  • 协议自带安全性和QOS特性

地址格式

  • 冒号十六进制格式
  • 每段16位,共8段,一共128位

地址书写压缩

  • 段内前导0压缩 - 段内前导的0可省略 - 全为0的段压缩为一个0
  • 全0段压缩 - 连续为0的段可用::表示 - 一个IPv6地址内只允许使用一次全0段压缩

网段划分

  • 前缀:前缀长度和数字一致则为同一网段
  • 接口标识符:根据Mac地址计算而来,全球唯一
  • 前缀长度:标识前缀的长度

地址分类

单播地址

未指定地址:

::/128

本地环回地址:

::1/128

链路本地地址:

FE80::/10
  • 仅用于同网段内部通讯,自动生成
  • FE80::接口标识符/10

站点本地地址:

FEC0::/10

私有地址

全球单播地址:

2000::/3
组播地址
  • 标识组播地址
  • 广播地址属于一种特殊的组播地址
任播地址
  • 用于智能寻路,寻找最近的下一跳
  • 从单播地址中分配

IPv6邻居发现协议

  • 地址解析,类似ARP
  • 邻居关系建立和维持
  • 路由器发现/前缀发现
  • 地址自动配置 - 1.终端发送RD消息,请求路由器的前缀和前缀长度 - 2.路由器回复本机的前缀和前缀长度 - 3.终端使用路由器回复的前缀+接口标识符/前缀长度,自动产生IPv6全球单播地址
  • 地址重复检测

常用命令

  • [h3c-GigabitEthernet 0/0]ipv6 address 'ipv6 address':配置静态IPv6地址
  • [h3c-GigabitEthernet 0/0]ipv6 address auto:配置为自动产生IPv6地址
  • [h3c-GigabitEthernet 0/0]undo ipv6 nd ra halt:解除路由器ND消息抑制

二十一、IP路由原理

定义

  • 路由器负责将数据报文在IP网段之间进行转发
  • 路由是指导路由器如何进行数据转发的路径信息

IP连通的前提

  • 沿途的每台路由器上都有到达目的网段的路由信息
  • 路由是单向的路径信息,沿途每台路由器都要有往返双向路由信息

路由表

作用

存储路由信息

字段内容
  • Destination/mask:目的网段和掩码
  • Proto:路由的来源
  • Pre:优先级
  • Cost:度量值
  • Nexthop:下一跳地址,数据报文从接口发出后到达的下一个IP地址
  • Interface:出接口,数据报文发出的接口
  • 最长掩码匹配规则:当数据包在路由表中匹配到多条掩码长度不同的路由,会按照掩码最长的路由进行转发
  • 路由迭代规则:当路由的下一跳为非直连网段地址,路由器会再次在路由表中查询下一跳地址,直到查询到下一跳是直连地址为止
来源

直连路由,根据直连接口所在网段自动产生

产生条件:

- 接口UP
- 接口配置IP地址

静态路由:

  • 定义:手动配置到达每个目的网段的路由信息
  • 特点:配置和维护繁琐复杂,没有协议开销,减轻设备和带宽压力
动态路由协议
  • 定义:通过路由协议从邻居自动学习路由信息
  • 特点:配置简单,维护便捷,协议开销会消耗设备资源和链路资源
  • 常见路由协议 - RIP,路由信息协议,年代久远,已经被淘汰 - OSPF,开放式最短路径优先,目前最主流的路由协议 - BGP,边界网关协议,运营商之间使用的唯一协议
路由表写表规则
  • 不同来源的路由优先级高(数字小)的优先
  • 同一来源的路由Cost小的优先
  • 同一来源Cost相等的路由会形成等价路由,数据流会在等价路由上自动负载分担
路由优先级
  • 直连路由(Direct):0
  • OSPF内部路由:10
  • 静态路由:60
  • RIP:100
  • OSPF外部路由:150
  • BGP:255

常用命令

  • h3cdisplay ip routing-table
- 查看路由表
  • h3cdisplay ip routing-table 'network' 'mask'
- 查看指定网段的路由信息

二十二、静态路由

配置要点

  • 如下一跳所在接口是点到点接口,可以以指出接口的方式来配置静态路由
  • 如下一跳所在接口是以太网接口,只能以指下一跳来配置静态路由

默认路由

  • 目的网段为0.0.0.0/0
  • 当数据包在路由表中匹配不到明细路由时,按照默认路由转发

常用命令

  • h3cip route-static 'network' 'mask' 'nexthop/interface'
- 配置静态路由
  • h3cip route-static 'network' 'mask' 'nexthop/interface' preference 'number'
- 配置静态路由并修改优先级

二十三、路由协议概述

定义

  • 路由协议
- 用来计算、维护网络路由信息的协议
  • 可路由协议
- 可被路由转发的协议,通常指IP

路由协议的功能

  • 邻居发现
  • 路由交换
  • 路由计算
  • 路由维护

路由协议的分类

按照使用位置分类
  • IGP:内部网关协议,运行在自治系统内部的路由协议,RIP,OSPF,IS-IS
  • EGP:外部网关协议,运行在自治系统之间的路由协议,BGP
自治系统
  • AS
  • 一组被统一管理,运行同一个IGP的路由器组成的网络范围
  • 一般不同城域网都是不同的AS,不同运营商也是不同的AS
按照协议算法分类
  • 距离矢量协议,度量值是跳数,RIP
  • 链路状态协议,度量值是开销,OSPF IS-IS
  • 路径矢量协议,有多种度量值,BGP

二十四、RIP

定义

  • 路由信息协议,基于距离矢量算法
  • 基于UDP端口520

RIP初始化流程

  • RIP运行后,会从每个参与协议的接口上以广播形式发送路由请求
  • 收到路由请求后,将自己完整的路由表以广播形式响应
  • 收到路由响应后,根据计算规则,把路由写入到路由表
  • 路由信息会按照发送方向逐跳扩散

路由信息更新

路由响应报文会以30秒为周期发送,以对网络变化进行更新

RIP的环路问题

产生原因
  • 链路故障,导致路由从表中删除
  • 30秒的更新周期还未到来,提前收到了邻居传递过来的刚刚被删除的路由,形成环路
防环机制
  • 水平分割:从某个接口收到的路由信息不会从该接口回传
  • 毒性逆转:从某个接口收到的路由信息会设置为16跳后回传
  • 路由毒化:当路由失效,标记为16跳,并通告邻居,使邻居及时删除路由
  • 抑制计时器:计时时间内,不接收和原路由跳数一致或更高的路由更新
  • 触发更新:当路由失效,不用等待更新周期,立即发出路由更新,来通告错误
  • 最大跳数:不接收跳数大于15跳的路由更新
RIP计时器
  • 更新计时器:30秒
  • 失效计时器:180秒,路由打上possibly down标签,路由设置为16跳
  • 垃圾收集计时器:240秒,彻底删除路由
  • 抑制计时器:180秒,路由信息失效,被打上PD标签,从其他接口收到比原路由更差的路由更新

RIPv2

  • 报文以组播发送,组播地址224.0.0.9
  • 路由更新携带子网掩码
  • 可以关闭自动聚合,支持手动聚合
  • 支持身份验证

常用命令

  • [h3c]rip 'process id':创建RIP进程,进入RIP协议视图
  • [h3c-rip-1]version 2:更改RIP版本为v2
  • [h3c-rip-1]undo summary:关闭自动聚合
  • [h3c-rip-1]network 'network':宣告网段,network命令的2层功能,使能接口(每个接口的IP地址与宣告的网段进行匹配,被匹配的接口能够收发RIP协议报文),使能路由(每个接口的IP地址与宣告的网段进行匹配,被匹配的接口所产生的直连路由能够传递给邻居)
  • [h3c-rip-1]silent-interface 'interface number':配置静默接口,静默接口上不会收发RIP协议报文
  • [h3c-GigabitEthernet 0/0]rip authentication mode ……:配置RIP接口身份验证

二十五、OSPF

RIP的缺陷

  • 最大跳数限制了网络规模
  • 以跳数为度量值无法准确判断最优路径
  • 路由更新发送完整路由表消耗网络带宽
  • 收敛速度慢
  • 协议会产生路由自环

定义

  • 开放式最短路径优先,基于链路状态特征
  • 工作在IP层,协议号89

OSPF初始化流程

1.建立邻居和邻接关系

发送hello报文发现和建立邻居关系,组播地址224.0.0.5

  • 接口UP
  • 双方接口IP地址在同一网段
  • 双方接口在同一区域
  • ……

选举DR/BDR,建立邻接关系

DR/BDR选举

  • 选举原因,广播网络中使路由信息交换更加高速有序
  • 选举范围,每条广播链路上都需要选举出一个DR和一个BDR
  • 选举规则 - 1.优先级大的优先,默认优先级都是1 - 2.Router-id大的优先
Router-id

定义,Rid,标识路由器的身份

产生方法:

  • 手动配置一个IPv4地址格式作为Rid
  • 自动选举 - 1.在所有环回口中选举IP地址最大的作为Rid - 2.在所有物理接口中选举IP地址最大的作为Rid

建议手动配置一个本地环回口的IP地址作为Rid

关系状态

  • DRother与DR建立邻接关系
  • DRother与BDR建立邻接关系
  • DR与BDR建立邻接关系
  • DRother之间保持邻居关系
2.邻接路由器之间交换链路状态信息,实现区域内链路状态数据库同步

相关概念

  • 链路状态通告,LSA,用来描述路由器的接口、路由条目的相关信息,向邻接路由器发送DD报文,通告本地LSDB中所有LSA的摘要信息
  • 链路状态数据库,LSDB,存储本地所有LSA

工作流程

  • 收到DD后,与本地LSDB对比,向对方发送LSR报文,请求发送本地所需的LSA的完整信息
  • 收到LSR后,把对方所需的LSA的完整信息打包为一条LSU报文,发送至对方
  • 收到LSU后,向对方回复LSAck报文,进行确认
3.每台路由器根据本机链路状态数据库,计算到达每个目的网段的最优路由,写入路由表

OSPF分区域管理

分区域的原因
  • 加快收敛速度
  • 把网络故障隔离在区域内部
路由器角色
  • IR,普通路由器,所有接口都处于普通区域
  • BR,骨干路由器,所有接口都处于骨干区域
  • ABR,区域边界路由器,连接不同区域的路由器
  • ASBR,自治系统边界路由器,连接外部自治系统的路由器
区域类型
  • 骨干区域,只能有一个骨干区域,骨干区域必须是连续的
  • 非骨干区域,非骨干区域必须连接到骨干区域
  • 特殊区域

常用命令

  • [h3c]ospf 'process id' router-id 'rid':开启OSPF进程,指定Router-id,进入OSPF协议视图
  • [h3c-ospf-1]area 'area id':进入区域视图
  • [h3c-ospf-1-area 0.0.0.0]network 'ip address' 'wild-mask':宣告网段

wild-mask:

  • 掩码通配符
  • 0对应的部分需要匹配一致,1对应的部分不检查
  • [h3c-ospf-1]slient-interface 'interface id':配置静默接口
  • [h3c-GigabitEthernet 0/0]ospf dr-pririty 'priority':修改OSPF接口优先级
  • [h3c-GigabitEthernet 0/0]ospf cost 'cost':修改接口OSPF开销
  • <h3c>reset ospf 'process id' process:重置OSPF进程
  • [h3c]display ospf peer:查看OSPF邻居关系 - FULL:邻接关系 - 2-Way:邻居关系
  • [h3c]display ospf lsdb:查看OSPF链路状态数据库
  • [h3c]display ospf routing:查看OSPF路由

二十六、ACL包过滤

ACL

定义
  • 访问控制列表
  • 用于数据流的匹配和筛选
常见功能
  • 访问控制:ACL+Packet-filter
  • 路由控制:ACL+Route-policy
  • 流量控制:ACL+QOS

基于ACL的包过滤

定义
  • 对进出的数据包逐包检查,丢弃或允许通过
  • 包过滤必须配置在接口的某个方向上才能生效
  • 一个接口的一个方向只能配置一个包过滤策略
包过滤的方向
  • 入方向:只对从外部进入的数据包做过滤
  • 出方向:只对从内部发出的数据包做过滤
包过滤的工作流程
  • 数据包到达接口检查是否应用了ACL,是则进入匹配,否则放行
  • 按照ACL编号匹配第一条规则,匹配则进一步检查该条规则动作,否则与下一条规则进行匹配 - 动作允许则放行 - 动作拒绝则丢弃
  • 继续进行匹配,如匹配则检查规则动作,否则与下一条进行匹配
  • 所有规则都不匹配,检查默认动作 - 默认动作允许则放行 - 默认动作拒绝则丢弃
注意事项
  • 如果默认动作是允许,至少需要一条拒绝规则
  • 如果默认动作是拒绝,至少需要一条允许规则
  • H3C的ACL用于包过滤默认允许,用于其他默认拒绝
  • 把小范围的规则分配一个靠前的顺序
  • 在不影响实际效果前提下,把包过滤尽量配置在离源地址最近的接口的入方向

ACL分类

  • 基本ACL - 只对数据包的源地址进行匹配 - 编号2000-2999
  • 高级ACL - 对数据包的五元组进行匹配(源IP,目的IP,源端口,目的端口,协议) - 编号3000-3999

常用命令

  • [h3c]acl basic 'acl-number':创建基本ACL,进入ACL视图
  • [h3c]acl advanced 'acl-number':创建高级ACL,进入ACL视图
  • [h3c-acl-basic-2000]rule 'rule id' 'permit/deny' source 'ip address' 'wild-mask':创建基本ACL规则,如不写rule-id,则系统自动从0开始以5的倍数增加序号
  • [h3c-acl-basic-3000]rule 'rule id' 'protocol' source 'ip address' 'wild-mask' source-port 'port' destination 'ip address' 'wild-mask' destination-port 'port':创建高级ACL规则
  • [h3c-GigabitEthernet 0/0]packet-filter 'acl number' 'inbound/outbound':配置包过滤
  • [h3c]packet-filter default deny:更改默认动作为拒绝

二十七、NAT

产生背景

  • IPv4公网地址资源耗尽
  • IPv6普及遥遥无期
  • 子网划分杯水车薪

定义

  • 网络地址转换
  • 通过把私有地址转换为公有地址,使私有IP地址主机可以访问互联网,来解决公网地址不够用的问题

分类

静态 NAT

把公有地址一对一的静态映射给私有地址使用

基本 NAT
  • 建立公有地址池,把地址池中的公有地址动态的映射给私有地址使用
  • 本质上仍然是一对一的映射
NAPT
  • 把公有地址和端口动态的映射给私有地址和端口,实现一个公有地址可以供多个私有地址同时使用访问互联网
  • 转换源IP和源端口,数据回包还原目的IP和目的端口
Easy IP
  • NAPT的一种简易实现形式
  • 适用于公网地址不固定的场景
NAT Server
  • 把公网IP的某个端口固定映射到私网IP的某个端口,让公网上的用户可以主动访问私网中的服务
  • 转换目的IP和目的端口,数据回包还原源IP和源端口
  • 也称端口映射

常用命令

  • [h3c]nat address-group 'group-number':创建 NAT 公网地址池
  • [h3c-address-group-1]address 'start-ip' 'end-ip':设置地址池的地址范围
  • [h3c-GigabitEthernet0/0]nat outbound 'acl-number' address-group 'group-number':在公网接口上配置 NAPT
  • [h3c-GigabitEthernet0/0]nat outbound 'acl-number':在公网接口上配置 Easy IP
  • [h3c-GigabitEthernet0/0]nat server protocol 'tcp/udp/icmp' global 'global-address' 'global-port' inside 'inside-address' 'inside-port':在公网接口上配置NAT Server

二十八、PPP

定义

  • 点到点协议
  • 在串行线路上运行的协议

特点

  • 支持身份验证
  • 支持地址自动协商

工作阶段

  • 阶段1,LCP阶段,链路状态协商
  • 阶段2,验证阶段,可选
  • 阶段3,NCP阶段,IP地址协商

验证

验证方式
  • PAP - 两次握手 - 用户名和密码在网络中明文传输
  • CHAP - 三次握手 - 密码不在网络中传输,更安全
验证分类
  • 单向验证:主验证方对被验证方进行验证
  • 双向验证:双方互相验证

PPP-MP

把两台路由器之间的多条PPP链路捆绑成一条逻辑PPP链路

功能
  • 实现链路冗余
  • 增加链路带宽
要点
  • IP地址配置在MP口上
  • 身份验证配置在物理口上

常用命令

  • [h3c-Serial1/0]ppp authentication-mode 'pap/chap':设置接口开启PPP验证,并指定验证方式
  • [h3c-Serial1/0]ppp pap local-user 'username' password 'simple/cipher' 'password':被验证方设置接口上用于pap验证的用户和密码
  • [h3c-Serial1/0]ppp chap user 'username':被验证方设置接口上用于chap验证的用户
  • [h3c-Serial1/0]ppp chap password 'simple/cipher' 'password':被验证方设置接口上用于chap验证的密码
  • [h3c]interface mp-group 'group-number':创建PPP-MP口,进入MP口接口视图
  • [h3c-Serial1/0]ppp mp mp-group 'group-number':物理接口加入到MP口
  • 双向验证时,如果两端用于验证的用户名和密码一致,则在PPP接口下只用指定用户名,不用指定密码

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