1. 网络模型

(1). OSI七层模型

a. 介绍
  • 国际标准化组织(ISO)于1984颁布了开放系统互连(OSI)参考模型
b. 分层
①. 物理层
  • 单位：比特
  • 功能：传输比特流，与电信号相互转化
②. 数据链路层
  • 单位：帧
  • 功能：建立逻辑连接。进行硬件寻址、差错校验等功能
③. 网络层
  • 单位：数据包
  • 功能：进行逻辑寻址，实现不同网络的物理选择
④. 传输层

  • 单位：报文段/用户数据报

  • 功能：定义传输数据的协议(TCP、UDP)和端口号，保证报文的正确传输

⑤. 会话层
  • 功能：建立、管理和终止表示层实体之间的通信会话
⑥. 表示层
  • 功能：处理数据的表示，如编码、加解密和格式转换等
⑦. 应用层
  • 功能：提供接口，实现各种服务

OSI七层模型1-3

OSI七层模型4-7

(2). TCP/IP协议模型

a. 介绍
  • 是一个协议族的统称，包括了IP协议、ICMP协议、TCP协议、以及http、ftp、pop3、https协议等
b. 端口及协议号
①. 端口号
  • HTTP：80
  • HTTPS：443
  • POP3：110
  • FTP：20/21
  • SMTP：25
  • Telnet：23
  • SSH：22
  • server：445
  • RDP：3389
  • DNS：53
  • DHCP：67/68
②. 协议号
  • TCP：6
  • UDP：17
c. 分层
①. 网络接口层
  1. 物理层：接收信号并将其转化为比特流，传递给数据链路层
  2. 数据链路层：接收数据帧(以太帧)，去除数据链路层头部与尾部，将数据包传递给网络层
②. 网络层
  • 接收数据包，去除网络层头部，将报文段传递给传输层
③. 传输层
  • 接受报文段，去除传输层头部，将数据传递给应用层
④. 应用层
  • 接收数据并交给应用程序处理

2. 网络层

(1). ip地址

a. 概念
  • 每一台计算机一个唯一的编号
  • 唯一标识，是一段网络编码，由32位组成
b. 格式
  • 4个字节
  • 常用点分十进制表示
c. 分类
①A类

  • 格式：第1个字节为网络地址，后3个字节为主机地址

  • 范围：1.0.0.0 - 126.255.255.255

  • 数量：256^3-2（一亿六千万多个）

②B类
  • 格式：前2个字节为网络地址，后2个字节为主机地址
  • 范围：128.0.0.0 - 191.255.255.255
  • 数量：256^2-2
③C类
  • 格式：前3个字节为网络地址，最后1个字节为主机地址
  • 范围：192.0.0.0 - 223.255.255.255
  • 数量：256-2
④D类
  • 格式：不划分网络地址与主机地址，第一个字节前4位固定位1110
  • 范围：224.0.0.0 - 239.255.255.255
  • 作用：作为组播地址，无子网掩码
⑤E类
  • 格式：不划分网络地址与主机地址，第一个字节前5位固定位11110
  • 范围：240.0.0.0-255.255.255.255
  • 作用：用于Internet科研(实验地址)
d. 特殊分类

  1. 0.0.0.0：是所有不清楚的主机和目的网络的集合

  2. 255.255.255.255：作为本网段内的广播地址

  3. 127.0.0.1：环回地址，别名Localhost，Windows下整个127.0.0.x均为环回地址

  4. 169.254.x.x：DHCP发生故障或响应时间太长时的地址

  5. 私有地址

    1. 10.x.x.x

    2. 172.16.x.x ~ 172.31.x.x

    3. 192.168.x.x

e. 适用范围
IP地址分类适用范围

(2). 子网

a. 划分原因
  • 有效利用地址空间
  • 便于管理
  • 可以隔离广播和通信，减少网络拥塞
  • 出于安全方面的考虑
b. 划分方法
  • 主机号拿出一部分来标识子网，另一部分任然做主机号
  • 组成：网络号 + 子网号 + 主机号

(3). 子网掩码

a. 介绍
  • 不能单独存在，结合IP地址一起使用
  • 将某个IP地址划分为网络地址和主机地址两部分
b. 确定规则
  • 凡是IP地址的网络和子网标识部分，都用二进制1标识
  • 凡是IP地址的主机标识部分，都用二进制0表示
c. 三种运算方式
①. 与运算( & )
②. 或运算( | )
③. 异或运算( ^ )
  • 值不同为1，否则为0
 IP地址：11000000 10101000 00001010 11010111 => 192.168.10.215
子网掩码：11111111 11111111 11111111 00000000 => 255.255.255.0
与运算(&)
网络地址：11000000 10101000 00001010 00000000 => 192.168.10.0

(4). 无分类编址(CIDR)

a. 介绍
  • 消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念
  • 采用各种长度的“网络前缀”代替网络号和子网络号
b. 格式
  • 采用斜线记法，分为网络前缀和主机号两部分
  • 例如：127.14.35.7/20
c. CIDR聚合
①. 聚合目的
  • 将相邻的多个IP前缀合并为一个短前缀
  • 聚合后的网段刚好包含合并前网段的所有地址
②. 聚合过程
1、2个前缀相同的网络可以聚合成一个网络
10111110 10111010 11011011 01011|000  => 190.186.219.88/29
10111110 10111010 11011011 01010|000  => 190.186.219.80/29
2、聚合之后
10111110 10111010 11011011 0101|0000  => 190.186.219.80/28

(5). 路由寻址

a. 步骤
  1. 主机A判断和主机B是否在同一个网络
  2. 不在，则根据路由表规则，进行交接请求处理
  3. 路由器判断主机B是否在主机A的F0/0网段，在则转发给对应主机(聚合因素)
  4. 不在，查找其它接口，并继续判断
  5. 都不存在，则废弃该消息

(6). GNS指令

1. 路由器配置
configure terminal   => conf t 	//c从用户模式进入全局模式
interface f 0/0  	=> int f 0/0	//进入端口进行配置
ip add 192.168.1.1 255.255.255.0	
no shutdown		//开启端口，默认是关闭
end		//保存退出（只本次生效）
wr	//将配置固定

2.PC配置
ip 192.168.71.45/24 192.168.71.1
save  //将配置保存至配置文件，下次启动自动加载

(7). 命令行配置模式

a用户模式
①. 功能
  • 用户模式是最基本的模式，用户可以查看设备的基本状态和一些非配置性的命令。无法进行配置更改。
②常用命令
  • show、ping、traceroute 等。
③操作符
Switch>` 或 `Router>
b.特权模式
①. 功能
  • 特权模式允许执行更高级别的命令，包括查看详细信息和进入全局配置模式。需要通过输入 enable 命令从用户模式进入特权模式
②常用命令
  • 所有 show 命令、copy、debug、reload 等。
③操作符
Switch#` 或 `Router#
c.全局配置模式
①. 功能
  • 在全局配置模式下，可以配置整个设备的系统参数和功能设置
②常用命令
  • hostname、interface、router、line、ip 等。
③操作符
  • Switch(config)#` 或 `Router(config)#

3. TCP/IP协议栈

(1). ARP协议

a. 介绍
  • 将IP地址解析为以太网MAC地址的协议
b. 工作原理
  1. 主机A在当前局域网广播 ARP请求数据报，包含本机IP和MAC以及对方IP
  2. 局域网每一台主机接收并验证，验证失败的主机则废弃该数据报
  3. 验证成功的主机以单播返回ARP响应报文，包含接收方的IP地址和MAC地址
c. ARP缓存表
  • 包含IP地址到MAC地址的映射关系
d. ARP报文格式
  1. 操作类型：1代表请求报文，2代表响应报文
  2. 源MAC地址
  3. 源IP地址
  4. 目的MAC地址
  5. 目的IP地址

(2). IP协议

a. 格式
  • 首部前一部分固定20字节，后一部分可选字段长度可变
  • IP数据报格式
b. 重要字段分析

  • 协议：占8位

    协议号协议名
    1ICMP
    6TCP
    17UDP

(3). ICMP协议

a. 介绍
  • IPv4协议簇中的一个子协议，用于在IP主机与路由器之间传递控制信息
  • 控制信息：网络通不通、主机是否可达、路由是否可用
b. 作用
  • 在IP包无法传输时提供差错报告
c. 格式
  • 包含在IP数据报中
d. 类型及含义

ICMP协议类型含义

ICMP协议类型

(1). 重要字段结构

  • 目的MAC地址

  • 源MAC地址

  • 上层协议

    字段协议
    0x0800IP协议帧
    0x0806ARP协议帧

4. 传输层协议

(1). TCP

a. 介绍
  • 面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议
b. 主要特点
  • 面向连接的传输协议
  • 仅支持单播传输
  • 提供可靠交付
  • 基于字节流
c. 数据段格式
①. 源端口和目的端口
  • 各占16位
②. 序号
  • 占32位
③. 确认号
  • 占32位
④. 数据偏移
⑤. 确认位ACK
⑥ 复位RST
⑦. 同步位SYN
⑧. 终止位FIN
d. 端口
①. 系统端口号

范围：0~1023

  • FTP：21
  • TELNET：23
  • SMTP：25
  • DNS：53
  • HTTP：80
  • HTTPS：443
②. 登记端口号
③. 动态端口号
e. 连接建立
①. 三次握手
②. 四次挥手
f. 可靠传输原理
①. 无差错情况
②. 超时重传
  • 发送方保存发送分组的副本
  • 分组和确认分组必须编号
  • 超时计时器重传时间大于平均往返时间
③. 确认包丢失
  • 丢弃重复数据包
  • 接收方重新发送确认
④. 确认包迟到

(2). UDP

a. 介绍
  • 无链接传输层协议
b. 主要特点
  • 发送数据之前不需要建立连接
  • 不保证可靠交付
  • 面向报文的
  • 支持一对一、一对多、多对一和多对多
c. 数据报格式
①. 源端口
②. 目的端口
③. 长度
④. 校验和

(3). TCP与UDP异同点

a. 相同点
  • 都是传输层协议
  • 都需要开放端口
b. 差异点

差异点

5. 应用层协议

(1). DNS协议

a. 介绍
  • 将域名解析到IP地址的一种协议
  • DNS协议基于TCP/UDP协议的，端口53
  • 采用客户机/服务端模式运行在通信的端系统之间
  • 可以输入nslookup命令查询域名对应IP地址
b. 域名组成

域名组成

c. DNS解析
①. 查询方式
  1. 递归查询
    • 客户机向本地DNS服务器查询，由本地DNS服务器进行跳转(客户机只发起一次请求)
  2. 迭代查询
    • 客户机向本地DNS服务器查询，返回结果未命中，客户机继续向下一级DNS服务器发起请求(客户机发起多次请求)
②. 查询内容
  1. 正向解析
    • 已知域名，解析IP地址
  2. 反向解析
    • 已知IP地址，解析域名
③. 字段含义

DNS字段

(2). DHCP协议

a. 介绍
  • 简化主机IP配置管理的TCP/IP标准协议
  • 协议端口：UDP 67 / 68
  • 自动分配IP地址，并提供安全可靠、简单的TCP/IP网络配置
b. 原理
  1. 客户机广播请求IP地址
  2. 服务器响应提供的IP地址
  3. 客户机选择IP
  4. 服务器确定了租约，并提供网卡详细参数
c. 字段含义

DHCP字段