路由器相关协议及原理 笔记

USR-G781

1. 不同组网方式切换
   LAN 局域网 WAN广域网

   WAN+4G+LAN WAN异常切换4G 稳定
   双LAN+4G WAN和LAN切换

2. 4G通信接口
   APN配置网络接入设置-----

3. DHCP动态地址分配
   DHCP服务器设置 自动分配IP地址 给LAN口下主机分配IP并可设置租约时间
   设置LAN为DHCP服务器：
   主机DHCP客户端
   主机广播DHCP DISCOVER报文请求IP地址及配置信息
   LAN的DHCP服务器回应DHCP OFFER广播报文（包含IP地址及配置）
   主机发送DHCP REQUEST回应OFFER 接受相关配置 在主机延续IP租约时也会发送
   服务器发送DHCOP ACK 对客户端的REQUSET确认 客户端接收到此报文后获得IP

   DHCP  NAK：服务器拒绝REQUEST报文的响应报文，客户端接收后重新DHCP过程
   DHCP INFORM：客户端获得IP后发送来请求其他配置信息	
   

DHCP客户端设置 获取IP地址 WAN口获得IP
自动分配：从DHCP服务器获得IP后永久使用
手动分配：由DHCP服务器管理员专门指定的IP地址
动态分配：从DHCP服务器获得地址后，用完后释放IP

4. 静态路由设置
   目的地址 子网掩码 下一跳地址/通过下一跳地址路由表查到达目的地址的线路
   默认路由：路由表找不到目的地时使用默认路由、一般0.0.0.0 和所有地址匹配。
   TCP/IP协议栈：
   链路层：首部（目的MAC、源MAC、类型）、数据、尾部（数据帧校验序列）//以太网通过广播，将数据包发送，各主机读取首部目的MAC匹配再处理
   网络层：首部（目的IP、源IP）、数据
   IP、ARP（地址解析协议ip与mac匹配）、路由协议
   网络层的主要工作是定义网络地址，区分网段，子网内MAC寻址，对于不同子网 的数据包进行路由。
   、 传输层：首部（目的端口、源端口）数据//TCP UDP
5. VPN
   PPTP—点对点隧道 基于PPP协议
   PPP协议：点到点协议，数据链路层协议
   LCP：是PPP协议的一个子集，发送端和接收端通过发送LCP包来确定在数据传输中的必要信息
   VPDN:虚拟专用拨号网

L2TP—第二层隧道协议
用户侧到服务侧IP报文传递过程：
IP报文先经过PPP封装，在LAC侧将相同的数据报文作为用户数据传递给L2TP协议，在封装成UDP报文，UDP再次封装成可以再Internet上传输的IP报文用户报文的IP是私有地址，而LAC上的IP为公有地址。

IPSEC—在网络层进行安全加密//通过两个安全协议来实现对IP数据包或上层协议的保护（AH和ESP）
AH:报文验证头协议，主要提供数据源验证、数据完整性校验和防报文重放功能
ESP：封装安全载荷协议，提供AH所有功能 并且可以提供IP报文的加密功能
工作模式：
传输模式：实现端到端保护 两台主机之间数据保护
隧道模式：实现站点到站点的保护 建立安全的VPN隧道
加密算法：对称DES 3DES AES 非对称：DH
IPSec SA：在IPSEC的两个端点之间的安全关联（通信对等体间的某些要素的约定 如哪种协议（AH |ESP）协议的封装模式（传输和隧道）加密算法…）
IPSEC加密传输流程：
IP数据包到达路由器，IPSEC将SA的信息与包头放到IPSEC队列，逐一根据SA配置信息处理，当为传输模式（将IP包头提出，仅送数据加密）当为隧道模式（将原IP整个包加密）通过AH或ESP封装协议封装然后加密，最后为新的数据包打上新的包头，隧道模式（入口和出口作为源和目的地址），传输模式（原IP包头，仅修改协议号成了AH或ESP）
IKE：安全机制，提供端与端之间的动态认证，为IPSEC提供了自动协商交换密钥，建立SA服务，简化IPSEC的使用（SA交换和密钥交换DH）。
DPD：检测对端是否存活

OPENVPN—Linux下基于SSL应用层VPN协议
OPENVPN：配置自用静态虚拟IP和虚拟地址池，为成功建立SSL客户端动态分配IP，客户端和OPENVPN组成局域网。并且OPENVPN可以提供对客户端虚拟网卡的路由管理。
Tun和tap模式//操作系统中虚拟的网络设备
tun模式：从虚拟网卡上收到的是不含物理帧头IP数据包，SSL处理模块对IP包进行SSL封装；（模拟网络层设备）
tap模式：从虚拟网卡上收到的是包含物理帧头的数据包，SSL处理模块对整个物理帧进行SSL封装。Tap模式称为网桥模式，整个虚拟的网络就像网桥方式连接的物理网络。这种模式可以传输以太网帧、IPX（分组交换，路由选择协议）等数据包（模拟以太网设备）。
数据包的处理流程：
经TCP/IP层处理，经过路由到虚拟网卡，OPENVPN对数据包使用SSL协议做封装处理，传送的数据可以通过LZO算法压缩，通过socket发送出去，物理网卡接收数据包，经TCP/IP层上传OPENVPN，OPENVPN使用SSL解析包，解析后的包被OPENVPN写入虚拟网卡，再次进入TCP/IP协议栈，传到上层程序。
OpenVPn设置：
Keepalive：检测死连接的机制
MTU：最大传输单元，一种通信协议的某一层所能通过在大数据包的大小（字节为单位）
MSS:TCP建立连接时，双方协商每一个报文段所能承载的最大数据长度

GRE：通用路由封装协议
GRE VPN直接使用GRE封装建立GRE隧道，在一种协议的网络上传送其他协议
GRE VPN隧道处理流程：
隧道起点路由查找，加GRE封装，承载协议路由转发，中途转发，解封装，隧道重点路由查找
GRE VPN设置：
远端地址：公网中目的地址 隧道地址（GRE隧道的源和目的地址） TTL（生存周期），MTU（网络上传送的最大数据包）

SSTP----套接字隧道协议
SSTP VPN 执行过程：
SSTPVPN客户端随机的TCP端口建立TCP连接至SSTP VPN服务器（常常是SSTP VPN网关服务器）上的TCP443端口， 客户端和服务器通过SSL加密来协商，客户端发送一个基于HTTP（HTTPS）请求至SSTP VPN服务器，客户端与服务器协商SSTP隧道，客户端与服务器协商PPP连接，SSTP VPN客户端开始发送基于PPP连接的通讯数据。”

6. 静态IP
   通过MAC地址绑定静态IP

7. DDNS动态域名解析
   把域名与动态IP对应
   DDNS服务器：通知DNS服务器动态更新域名和IP地址之间的对应关系

8. 内网穿透
   （网络地址转换）实现内外网动态映射，使外网与内网节点通信

9. iptables防火墙
   Filter 对数据包的接收拒绝和丢弃 过滤规则
   Nat 端口映射 nat表定义网络地址转换规则

规则表和规则链
Filter表：过滤 INPUT FORWARD OUTPUT 链
Nat表：网络地址的转换 PREROUTING（外网->内网） POSTROUTING（内网->外网） OUTPUT 链
Mangle表：修改数据包服务类型、TTL（生存周期）来调控路由
Raw：决定是否对数据包进行状态跟踪

规则表应用优先级：raw→mangle→nat→filter

入站数据流向：数据包到达防火墙后首先被PREROUTING链处理(是否修改数据包地址等)，然后进行路由选择（判断数据包发往何处），如果数据包的目标地址是防火墙本机（如：Internet用户访问网关的Web服务端口），那么内核将其传递给INPUT链进行处理(决定是否允许通过等)。
转发数据流向：来自外界的数据包到达防火墙后首先被PREROUTTING链处理，然后再进行路由选择；如果数据包的目标地址是其他的外部地址(如局域网用户通过网关访问QQ服务器)，则内核将其传递给FORWARD链进行处理(允许转发，拦截，丢弃)，最后交给POSTROUTING链(是否修改数据包的地址等)进行处理。
出站数据流向：防火墙本机向外部地址发送的数据包(如在防火墙主机中测试公网DNS服务时)，首先被OUTPUT链处理，然后进行路由选择，再交给POSTROUTING链(是否修改数据包的地址等)进行处理。

10. NTP时间同步
    时间同步设置（服务器和客户端）

11. DTU
    串口：
    流控：使数据接收设备在不能接收数据时通知数据发送设备
    注册包 使服务器识别数据来源或获取服务器功能授权密码
    心跳包 与服务器保持连接
    HTTPD和网络透传
    Modbus串行通信协议：
    起始位、设备地址、功能代码、数据、CRC校验、结束符
    Modbus RTU（远程终端单元）