以太网帧

Internet控制消息协议是IP协议的辅助协议。用来在网络设备间传递各种差错和控制信息

  • ICMP重定向报文是ICMP控制报文中的一种。
  • ICMP Echo消息常用于诊断源和目的地之间的网络连通性，同时还可以提供其他信息，如报文往返时间等。Ping常用于探测到达目的节点的网络可达性
  • ICMP定义了各种错误消息，用于诊断网络连接性问题；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。Tracert基于报文头中的TTL值来逐跳跟踪报文的转发路径。

以太网是当今现有局域网（Local Area Network, LAN）采用的最通用的通信协议标准，定义了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 (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection，载波监听多路访问/冲突检测)机制上的广播型网络

冲突域是指连接在同一共享介质上的所有节点的集合，交换机 每个接口相当于1个独立的冲突域
广播报文所能到达的整个访问范围称为二层广播域，简称广播域，交换机收到广播报文后，转发
交换机没有网卡，只负责转发。

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若只有IP，没有MAC？
IP是基于网络拓扑进行地址分配的
实现的是不同网段之间的数据访问
若没有MAC，在互联网中进行数据传递，影响不大，但在局域网中会面临以下三个问题：
1、如果主机地址是自动分配的，动态分配IP，如何唯一标识一台主机
2、交换机对数据帧的转发，如果只存在IP，所有交换机必须是三层设备，构建接入网络，成本大
3、在进行数据高速转发时，基于MAC的转发速度比基于IP更快速，可以实现硬件转发

若只有MAC，没有IP？
MAC是基于制造商进行分配的，实现的是同网段之间的数据访问
如果只有MAC，没有IP，面临以下三个问题：
1、若网卡坏掉，MAC就会变化，MAC变化后，拓扑就会发生变化，网络就会不稳定
2、IP地址变更，但MAC是烧制到硬件中的，虽然可使用软件修改，但实现比较麻烦。
3、在广域网中，对于一些传输协议根本就不存在MAC地址，如PPP、HDLC，这种传输场景无法标识一台网络设备。
4、通信而且必须要在同一网络

单播帧：0000000
组播帧 00000001
广播帧 11111111

接入、汇聚、核心、出口层

以太网二层交换机转发数据的端口都是以太网口，并且只能够针对数据的二层头部 (以太网数据帧头) 中的MAC地址进行寻址并转发数据。
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交换机的3种数据帧处理行为：泛洪、转发、丢弃
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VLAN

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接口：主机移动，需要重新配置VLAN
MAC映射表：记录了MAC地址和VLAN ID的关联情况

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生成树

网络的可靠性：解决网络中产生环路，提供冗余备份路由
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问题：
1、广播风暴
2、MAC地址漂移

生成树能够动态响应网络拓扑变化调整阻塞接口【一般用在二层环路】，局域网中消除环路的协议，防止环路，提供冗余备份链路
三层环路：路由环路，最终一定会被丢掉，TTL值，三层路由能够防环

生成树基本概念：
1、桥ID：IEEE802.1D 规定BID由16位桥优先级与桥MAC地址组成，每一台运行STP的交换机都拥有唯一的BID，【BID桥优先级占据高16bit，其余48bit是桥MAC地址】，在STP网络中，BID最小的会被选为根桥，缺省为4096
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2、Cost开销值，接口到根路径的开销，根据接口带宽，带宽越大开销值越小，也可以人为调整，最小为1，取整数
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3、RPC根路径开销，某接口到根的开销值总和
4、PortID：高4bit接口优先级+低12bit接口编号。默认优先级128
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5、BPDU：桥协议数据单元。配置BPDU（2秒发送一次），TCN BPDU（通知网络拓扑变动）

配置BPDU的比较原则：
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最开始只有根桥才能向外转发配置BPDU，每台设备都会认为自己是根桥，发送配置BPDU后对比，决定根桥。根桥可以通过修改优先级抢占，最开始做好先指定，一般将初始优先级设置为0，互不抢占。
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就是看另一个接口收到的BPDU是不是最优的，不是就阻塞这个口。
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STP的接口状态

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故障
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SW3的根端口发生故障，导致生成树拓扑重新收敛，在生成树拓扑完成收敛之后，从主机A到主机B的帧仍然不能到达目的地。这是因为交换机依赖MAC地址表转发数据帧,缺省情况下，MAC地址表项的老化时间是300秒。
TCN BPDU在网络拓扑变化的时候产生。

STP不足

•STP协议虽然能够解决环路问题，但是由于网络拓扑收敛慢，影响了用户通信质量。
•STP没有细致区分接口状态和接口角色，不利于初学者学习及部署。
•网络协议的优劣往往取决于协议是否对各种情况加以细致区分。
▫从用户角度来讲，Listening、Learning和Blocking状态并没有区别，都同样不转发用户流量。
▫从使用和配置角度来讲，接口之间最本质的区别并不在于接口状态，而是在于接口扮演的角色。
▫根接口和指定接口可以都处于Listening状态，也可能都处于Forwarding状态。
•STP算法是被动的算法，依赖定时器等待的方式判断拓扑变化，收敛速度慢。
•STP算法要求在稳定的拓扑中，根桥主动发出配置BPDU报文，而其他设备进行处理，传遍整个STP网络。这
也是导致拓扑收敛慢的主要原因之一。

RSTP

•RSTP引入了新的接口角色—-备份端口，边缘端口。
•RSTP的状态规范—-3种状态

RSTP对STP的其他改进

配置BPDU的处理发生变化：
▫ 拓扑稳定后，配置BPDU报文的发送方式进行了优化
▫ 使用更短的BPDU超时计时
▫ 对处理次等BPDU的方式进行了优化
•配置BPDU格式的改变，充分利用了STP协议报文中的Flag字段，明确了接口角色
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STP/RSTP的缺陷：所有的VLAN共享一棵生成树

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MSTP概述

•MSTP把一个交换网络划分成多个域，每个域内形成多棵生成树，生成树之间彼此独立。
•每棵生成树叫做一个多生成树实例MSTI（Multiple Spanning Tree Instance）。
•所谓生成树实例就是多个VLAN的集合所对应的生成树。
•通过将多个VLAN捆绑到一个实例，可以节省通信开销和资源占用率。
•MSTP各个实例拓扑的计算相互独立，在这些实例上可以实现负载均衡。
•可以把多个相同拓扑结构的VLAN映射到一个实例里，这些VLAN在接口上的转发状态取决
于接口在对应实例的状态。
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服务数量一多 ，吞吐量一大，提升整个集群的性能，这时网络题就会出现 且大规模的微服务架构必定要上
云、使用 VPC 网络，这时就必定要考虑双活 灾备，必定要做各个层次的负载均衡，这些都需要网络方面的技术。

DNS

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为了提高 DNS 务器 解析性能，很多情况下都会就近部署 DNS 缓存 务器
第一项功能是根据网站名称查到具体的 IP 地址，另一项功能是针对多个地址做负载均衡，而且可以在多个地址中选择一个距离近的地址访问
问题：可能缓存地址过期、绕远路
域名缓存、域名转发、地址转发（NAT）、域名更新、解析延迟
HTTPDNS
CDN

  • 数据中心的人口和出口是路由器，由于处在数据中心的边界，这些路由器又被称为边界路由器（ Border Router 为了实现高可用，边界路由器会有许多
  • 一般家里只会连接一个运营商的网络，但为了高可用，在一个运营商出问题时可以享受另外一个运营商提供的服务，数据中心的边界路由器会连接多个运营商网络
  • 既然是路由器，就需要路由协议，数据中心往往就是路由协议中的自治区域 数据中心里面的机器如果想访问外面的网站，或者数据中心里面有机器需要对外提供服务，都可以通过 BGP来获取内外互通的路由信息 这就是我们常听到的多线 BGP 的概念
  • 如果数据中心非常简单，其中没几台机器，那么就像家里或者宿舍一样，所有的服务器都 直接连接到路由器上就可以了 但是数据中心里面往往有非常多的机器，当塞满一个机架（ Rack) 时，需要通过交换机将这些服务器连接起来，才可以实现互相通信
  • 这些交换机往往是放在机架顶端的，所以经常被称为 TOR (Top Of Rack ）交换机 ，这些交换机所处的一层被称为接入层（ Access Layer 注意这个接入层和原来讲过的应用的接入层不是一个概念
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堆叠，双活