ccna_20210711day02

复习：

网络模型

OSI MODULE 7层

TCP/IP STACK 4层 （习惯性的按照5层去理解和分析问题）

封装：从发送端的高层到低层，逐层加装头部的一个行为

解封装：从接收端的低层到高层，逐层剥离头部的一个行为

PDU：

APP：data

TRAN：segment

NET：packet

D-L：frame

PHY：bit-flow

二层头部：Ethernet-II

| D-MAC | S-MAC | type

三层头部：IPv4

version、header length、tos、totally length、ID、flags、fragmentation offset、ttl、protocl、checksum、source-ip、destination-ip

四层头部：

TCP：

source-port、destination-port、sequence-NO.、acknowledge-NO.、header-length、flags、window、checksum、pointer

UDP：

source-port、destination-port、length、checksum

ARP：地址解析协议：

动态：使用ARP-request和ARP-reply报文来动态解析对方接口的MAC地址。

ARP-request（broadcast）

ARP-reply（unicast）

sender-mac：

sender-ip：

target-mac：

target-ip：

标准ARP：sender-ip和target-ip是不一样的（用来解析对方接口的MAC地址）

免费ARP：sender-ip和target-ip是一样的（用来进行重复IP地址探测）

数据帧的跨跳转发封装和解封装的流程：

数据帧在跨越路由器转发时，默认情况下，三层地址不发生变化，二层地址会逐链路（每跨越一台路由器）发生变化！

数据帧没跨越一台路由器，必然会经历一次二层解封装和二层重新封装的过程。

IPv4地址：

总长度：32bit

表达：点分十进制。每个IP有三个点，四个段。因此每个段长度为1Byte。

192.168.1.1 IP

255.255.255.0 MASK

mask是用来表达ip的网络位长度的！

总长度=网络位长度+主机位长度

网络位长度：NET-length

主机位长度：HOST-length

MASK中有多少个1，那么其对应的IP网络位长度就是多少！

192.168.1.1

255.255.255.0

192.168.1.1/24

NET-length=24

HOST-length=8

网络位的意义：指定一个地方的名字

主机位的意义：代表网络位指定的这个地方里面有多少个变化可能性

8个bit，有多少种变化可能性？2^8=256

192.168.1.0 光明小区

2^8个住户

192.168.1.1只是192.168.1.0/24里面的一个地址而已。

192.168.1.0/24

192.168.1.1

192.168.1.2

192.168.1.100

。。。。

192.168.1.0/24 192.168.1.0 /24 2^(32-24) 最小

172.16.0.0/16 172.16.0.0 /16 2^(32-16) 居中

10.0.0.0/8 10.0.0.0 /8 2^(32-8) 最大

网络位越长，主机位越短，网络规模越小

网络位越短，主机位越长，网络规模越大

=时间分割线穿越回过去=============

在过去，没有mask这一项。

在过去，有土办法。土办法就是给IPv4地址分类：

A /8 0开头的

B /16 10开头的

C /24 110开头的

D

E

300个人

网络划分：（大网络划分成多个小网络）

如果有了MASK之后，网络位长度是不是就可以弹性变化了？

1. 50
2. 60
3. 59
4. 62

如果将一个C类平均分成4个网络是否可以够用啊？答案：可以

如何将一个C类平均分成4个网络呢？

192.168.1.0/24

1. 从右向左（优先关注主机位）
   HOST-length=32-24=8
   2^8=256 主机地址个数 block地址块
   因为要平均分成4个小网络，那么每个小网络的block应该是多少？
   256/4=64
   2^H=block H代表主机位长度，block代表地址块大小
   2^H=64 => H=6 这个6代表什么含义呢？这个6代表的是每个小网络的主机位长度
   那么每个小网络的网络位长度=32-6=26
   NET-length（小）=26
   HOST-length（小）=6
   block（小）=64 | 网络名及网络范围 | 网络地址范围 | 网络可用地址范围 | | —- | —- | —- | | 192.168.1.0/26 | 192.168.1.0~63 | 192.168.1.1~62 | | 192.168.1.64/26 | 192.168.1.64~127 | 192.168.1.65~126 | | 192.168.1.128/26 | 192.168.1.128~191 | 192.168.1.129~190 | | 192.168.1.192/26 | 192.168.1.192~255 | 192.168.1.193~254 |

2. 注：可用地址范围是地址范围减去2。因为要把主机位全0和主机位全1减掉。
   主机位全0代表这个网络的名字，因此不能分配给主机使用。
   主机位全1代表这个网络的广播地址，因此不能分配给主机使用。
   192.168.1.00|000000 192.168.1.00|111111
   192.168.1.01|000000 192.168.1.01|111111
   192.168.1.10|000000 192.168.1.10|111111
   192.168.1.11|000000 192.168.1.11|111111

3. 从左向右（优先关注网络位）
   将一个大网络划成多个小网络，网络位是变长还是变短？答案：变长
   那么至于要变长多少位，取决于要划分成多少个小网络？
   192.168.1.00|000000/24
   到底借几位呢？B代表借的位数
   2^B=小网络的个数
   因为要平均分成4个小网络，因此，上式可表达为：
   2^B=4 => B=2，因此得出结果是要借2位
   因为原来的掩码长度是24，因此新的小网络的掩码长度是24+2=26（小网络的网络位长度）
   那么新的小网络的主机位长度就是32-26=6
   NET-length（小）=26
   HOST-length（小）=6
   block（小）=64 | 网络名及网络范围 | 网络地址范围 | 网络可用地址范围 | | —- | —- | —- | | 192.168.1.0/26 | 192.168.1.0~63 | 192.168.1.1~62 | | 192.168.1.64/26 | 192.168.1.64~127 | 192.168.1.65~126 | | 192.168.1.128/26 | 192.168.1.128~191 | 192.168.1.129~190 | | 192.168.1.192/26 | 192.168.1.192~255 | 192.168.1.193~254 |

/30

NET-length=30

HOST-length=2

block=2^2=4

4-2=2

课堂练习：

1. 将192.168.1.0/24平均分成8个小网络的结果是什么？
2. 将192.168.1.0/24分成4个网络。这四个网络中的主机数分别如下：
   a. 100
   b. 60
   c. 20
   d. 10
   总体要求：尽最大努力不造成地址浪费！
   192.168.1.0/24是一个C类网络，因此其block=256
   把这个C类网络分成多个小网络（不管是否平均分），每个小网络的block肯定都会比这个C类的block要小。
   把一个C类网络分成多个小网络，其地址块大小有几种可能性啊？
   128 100
   64 60
   32 20
   16 10
   8
   4
   幂
   128：
   192.168.1.0/25 192.168.1.0~127 192.168.1.1~126 ======> 100
   192.168.1.128/25
   64:
   192.168.1.128/26 192.168.1.128~191 192.168.1.129~190 =======> 60
   192.168.1.192/26
   32:
   192.168.1.192/27 192.168.1.192~223 192.168.1.193~222 =========> 20
   192.168.1.224/27
   16:
   192.168.1.224/28 192.168.1.224~239 192.168.1.225~238 ==========> 10
   192.168.1.240/28 192.168.1.240~255 192.168.1.241~254 ==========> 剩余

网络汇总：（小网络合并成大网络）

192.168.0.0/24

192.168.1.0/24

192.168.2.0/24

192.168.3.0/24

192.168.000000|00.0/24

192.168.000000|01.0/24

192.168.000000|10.0/24

192.168.000000|11.0/24

192.168.0.0/22

192.168.1.0/24

192.168.2.0/24

192.168.3.0/24

192.168.4.0/24

192.168.00000|001.0/24

192.168.00000|010.0/24

192.168.00000|011.0/24

192.168.00000|100.0/24

192.168.0.0/21 （不严谨的汇总）

总结：

网络汇总，需要严谨汇总，不应该将其他网络也汇总进来。

若想实现严谨汇总，必须二进制“连续”（该“连续”的理解应该是二进制的不同位，长度相同）。

汇总之后的大网络，包括所有已经罗列出来的明细网络，则可以称为“精确汇总”。

如果汇总之后的大网络不仅包括了罗列出来的明细网络，还包括了其他没有罗列出来的明细网络，那么就不能称为“精确汇总”。

子网和超网：

无论是子网还是超网，都是相对于主类网络来说的。

192.168.0.0/25是192.168.0.0/24的子网。

192.168.0.0/23是192.168.0.0/24的超网。

提问：

10.0.0.0/16是10.0.0.0/8的子网

10.0.0.0/7是谁的超网？10.0.0.0/8

私有地址范围：

A: 10.0.0.0~10.255.255.255

B: 172.16.0.0~172.31.255.255

C: 192.168.0.0~192.168.255.255

特殊地址：

loopback地址（环回地址）：用来测试本地TCP/IP协议栈安装是否正常！

127.0.0.0~127.255.255.255. 127.0.0.1~127.255.255.254

未指定地址：

0.0.0.0

在做DHCP地址申请时，报文的source-ip会是0.0.0.0

全网广播：

255.255.255.255

DNS Domain Name System

在DNS Server上记录的是域名和Ip地址之间的对应关系！

182.61.200.7<======>www.baidu.com

系统本地都会存在host文件

host文件中的记录要优先于DNS查询。

www.baidu.com

DNS劫持 x.x.x.x shadow website

物流中转站点的决定？

上海中转站点能到如下很多地方：

深圳

广州

西安

宁夏

郑州

由于这个包裹是从浙江义乌去往北京中关村，所以上海中转站点的决定是将该包裹送往郑州。

提问：

1. 上海中转站是否知道北京在哪？是否知道经过哪里可以到北京最优？（什么是可达性信息？）
   结果是：必须知道！！！
2. 上海中转站点是怎么知道的？（可达性信息如何获得？）
   方法一：其他站点告诉上海中转站的。例如：郑州告诉上海说：我是郑州，我能到北京
   方法二：公司直接发来可达性文件。
3. 每个中转站点，是不是都得知道其他所有站点的可达性信息？（可达性信息是否需要保存）
   答案是：必须的

综上：每个中转站点就相当于网络中的路由器，那么每个路由器也得知道这个网络中都有哪些可达的地方！并且需要把这些地方的可达性信息罗列成表，作为转发数据包的依据，存放在本地。

那么这个表，也就是这个转发依据被称为“路由表”！

R1:

协议 协议类别 Prefix/mask [AD/metric] next-hop time outgoing-interface

O OIA 10.1.1.0/24 [110/2] via 23,1,1,3 00:00:00 fastethernet0/0

O OIA 20.1.1.0/24 [110/2] via 33,1,1,3 00:00:00 fastethernet0/1

source-ip：3.3.3.3

destination-ip：30.1.1.100

这里涉及一个关于路由匹配的问题：什么叫做匹配上了？

就是一个IP数据包的destination-ip隶属于了某一个路由条目的网络范围，就被成为匹配成功！

路由器会收到很多网络可达性信息，那么路由器如何决策哪些是比较优的路由条目呢？

路由决策：

1. AD Administration Distance 管理距离 其含义就是“可信度”。数值越小越优。
2. metric 开销 其含义就是“成本”。数值越小越优。

注意：AD和metric之间，AD优先于metric。而且，如果通过AD可以确定优劣，那么metric将被直接忽略！

路由决策原则：（选路原则）

总前提：只有当本地去往同一个目的地，存在多个可达性信息时，才会激发路由决策！

1. AD，数值越小越优
2. metric，数值越小越优
3. 协议类型，OIA>OE1>OE2
4. load-balance

路由决策练习：

协议 协议类别 Prefix/mask [AD/metric] next-hop time outgoing-interface

O OIA 20.1.1.0/24 [110/3] via 23,1,1,3 00:00:00 fastethernet0/0

O OIA 20.1.1.0/24 [110/2] via 33,1,1,3 00:00:00 fastethernet0/1（优）

决策中更优的那个条目会被放入路由表中成为转发依据。此动作被称为“加表”。

决策中暂时不优的那个条目会被放入本协议的数据库中，以待下次决策。

综上：路由决策过程发生在路由器的控制平面（control plane）

那么路由器的数据平面（data plane）有没有什么原则呢？

1. 最长匹配
   10.1.1.0/24 F0/0
   10.0.0.0/8 F0/1
   Destination-ip: 10.1.1.100
   最长匹配指的是，当一个Ip包的destination-ip同时匹配到了路由表中的多个条目时，则基于掩码长度更长的那一条执行转发。因为当两个条目存在交叠时，掩码长度更长，则代表越精确。
2. 递归查找
   问：卫生间在哪里？
   答：卫生间在鱼缸的旁边！
   问：鱼缸在哪里？
   若想到达卫生间，那么必须得先到达鱼缸。

实验命令：

查看路由表：show ip route

路由类型：

1. 直连路由 connected
   路由器互联接口之间可以相互ping通，就是基于直连路由的。
   路由器上的接口，正确配置Ip地址之后，当接口up了，那么路由器就会自动生成与该ip地址关联的直连路由。
2. 静态路由 static
   标准静态路由：
   ip route [prefix mask] [next-hop]
   ip route 192.168.22.0 255.255.255.0 12.1.1.2
   缺省静态路由：
   ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 12.1.1.2
   0.0.0.0/0 网络位长度为0，代表网络规模最大，因此其代表整个网络。
   浮动静态路由：
   ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 12.1.1.2 10
   ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 14.1.1.4 20

homework：

Lab01：

标准静态路由实现PC1和PC2互通

Lab02：

浮动静态路由，实现双出口路由的主备浮动！