华为认证hcia-tcp/ip基础知识

1、传输介质

1.1同轴电缆 ：粗同轴10BASE5、细同轴10BASE1 速率10Mbps 有效长度500/185米 BNC接头

1.2双绞线：10BASE .100BASE.1000BASE 有效长度100米 RJ45接头
568A线序：绿白 绿 橙白 蓝 蓝白 橙 棕白 棕
568B线序：橙白 橙 绿白 蓝 蓝白 绿 棕白 棕
直通线：两端568B 不同设备连接
交叉线：一端568B一端568A 相同设备连接
全反线：两端相反 连接设备console口和PC串口的终端线

1.3光纤：ST FC SC LC
多模 橙 短距离
单模 黄 长距离

1.4串口电缆：RS232 6米

1.5冲突域：共享网络信号冲突 CSMA-CD 载波侦听多路访问/冲突检测

1.6双工模式：单工、半双工、全双工

2、以太帧结构

2.1网络通信协议：不同的协议栈用于定义和管理不同网络的数据转发规则。局域网采用IEEE802、以太网协议，广域网采用PPP HDLC协议

2.2分层模型OSI：7层模型
物理层：比特流传输
数据链路层：控制网络层与物理层之间的通信
网络层：IP 寻址和路由选择
传输层：建立、维护、管理端到端连接
会话层：建立、维护、管理会话连接
表示层：数据格式化、加密、解密
应用层：为应用程序提供网络服务

2.3分层模型TCP/IP：
网络接口层：数据帧Frame
网络层：数据包PACKET
传输层:数据段Segment
应用层:数据PDU

2.4终端通讯
数据链路层控制数据帧在物理线路上传输
帧格式：Ethernet II 、IEEE802.3
Ethernet II 帧类型值大于等于1536，以太网数据帧的长度在64-1518字节之间
IEEE802.3帧长度字段值小于1500
数据链路层基于MAC地址进行帧的传输，MAC地址由两部分组成，分别是供应商代码和序列号。
数据帧的接收和发送：当主机接收的数据帧所包含的目的MAC地址是自己时，会把以太网封装剥掉后送往上层协议。
上层协议确认，type值 0X0800 IP协议 0X0806 ARP协议

3、IP编址

3.1 IP报文头部
上层协议类型，数据帧结构的TYPE值为0X0800时，表示为IP协议数据，转发至上层。

IP版本、帧头部长度、业务类型、整个帧报文的长度、分片标识符、分片标志、分片偏离、LLT 转发次数、Protocol上层协议类型、头部校验帧、源地址、目的地址

IDENTIFICATION分片标识符：指定哪一个包
FLAGS分片标志：识别是否结束
FRAGMENT OFFSET分片偏离：分片位置
Time To Live:TTL是 的缩写，该字段指定IP包被路由器丢弃之前允许通过的最大网段数量。TTL是IPv4报头的一个8 bit字段。
Protocol上层协议：TCP 6 UDP 17 ICMP 1

3.2 IP地址
网络地址：网络位+.0
广播地址：网络位+.255

A类地址：0开头，8+24
B类地址：10开头，16+16
C类地址：110开头，24+8
D类地址：1110开头，组播224.0.0.0—239.255.255.255
E类地址：1111开头，保留

私有地址范围
10.0.0.0-10.255.255.255
172.16.0.0-172.31.255.255
192.168.0.0-192.168.255.255

特殊地址
127.0.0.0-127.255.255.255
0.0.0.0
255.255.255.255

3.3无类域间路由
CIDR增强了网络的可扩展性。网关用来转发来自不同网段之间的数据包。

4、ICMP协议

ICMP用来传递差错、控制、查询等信息。它是TCP/IP协议簇的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。ICMP提供一致易懂的出错报告信息。发送的出错报文返回到发送原数据的设备，因为只有发送设备才是出错报文的逻辑接受者。发送设备随后可根据ICMP报文确定发生错误的类型，并确定如何才能更好地重发失败的数据包。但是ICMP唯一的功能是报告问题而不是纠正错误，纠正错误的任务由发送方完成。

4.1 ICMP重定向：当路由器检测到一台机器使用非优化路由的时候，它会向该主机发送一个ICMP重定向报文，请求主机改变路由。路由器也会把初始数据包向它的目的地转发。
4.2 ICMP差错检测：ICMP Rcho Request 和ICMP Echo Reply分别用来查询和响应某些信息，进行差错检测。
4.3 ICMP错误报告：当网络设备无法访问目标网络时，会自动发送ICMP目的不可达报文到发送端设备。

4.4ICMP数据包格式，封装在IP数据报中，TYPE 表示ICMP消息类型，Code表示同意消息类型中的不同信息。

4.5 ICMP应用Ping
Ping是工作在 TCP/IP网络体系结构中应用层的一个服务命令， 主要是向特定的目的主机发送 ICMP（Internet Control Message Protocol 因特网报文控制协议）Echo 请求报文，测试目的站是否可达及了解其有关状态。

Ping 192.168.0.111: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 192.168.0.111: bytes=32 seq=1 ttl=128 time=16 ms
From 192.168.0.111: bytes=32 seq=2 ttl=128 time=15 ms
From 192.168.0.111: bytes=32 seq=3 ttl=128 time<1 ms
From 192.168.0.111: bytes=32 seq=4 ttl=128 time=16 ms
From 192.168.0.111: bytes=32 seq=5 ttl=128 time<1 ms
— 192.168.0.111 ping statistics —
5 packet(s) transmitted
5 packet(s) received
0.00% packet loss
round-trip min/avg/max = 0/9/16 ms

4.6ICMP应用Tracert
Tracert（跟踪路由）是路由跟踪实用程序，用于确定 IP 数据包访问目标所采取的路径。Tracert 命令用 IP 生存时间 (TTL) 字段和 ICMP 错误消息来确定从一个主机到网络上其他主机的路由。

5、ARP协议

5.1地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到局域网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址；
数据链路层在进行数据封装时，需要目标MAC地址，ARP报文不能穿越路由器，不能被转发到其他广播域。
5.2ARP数据包格式

硬件类型、协议类型、MAC地址长度、协议地址长度、报文类型，源MAC地址，源IP地址，目标MAC地址，目标IP地址

5.3ARP工作过程
主机A发送一个数据包需要给主机C之前，首先要获取主机C的MAC地址，先判断缓存表是否记录对方地址，如果没有，将发送ARP请求，ARP为广播包，目标设备收到arp请求后，判断IP地址是否正确，保存源信息至缓存表，并回发ARP应答。

5.4 ARP代理
同一网段、不同物理网络上的计算机之间，可以通过ARP代理实现互相通信。

5.5免费ARP ：可以用来探测IP地址是否冲突

6、传输层协议

6.1TCP协议
是一种面向连接的传输层协议，可提供可靠的传输服务。
端口号用来区分不同的网络服务，固定端口0-1023，1024- 65535，如FTP 21/20 HTTP 80 Telnet 23 SMTP25
TCP报文头部：源端口、目的端口、序列号、头部长度、标志位、窗口大小、校验位

标志位6位
URG表示Urgent Pointer字段有意义：
ACK表示Acknowledgment Number字段有意义
PSH表示Push功能
RST表示复位TCP连接
SYN表示SYN报文（在建立TCP连接的时候使用）
FIN表示没有数据需要发送了（在关闭TCP连接的时候使用）

6.2TCP建立连接

6.3TCP关闭连接

6.4UDP协议是一种面向无连接的传输层协议，传输可靠性没有保证。头部仅占8字节，传输数据时没有确认机制，不提供重传机制，占用资源小，处理效率高。一些时延敏感的流量，如语音、食品等。

7、数据转发过程

7.1数据包在相同网段内或不同网段之间转发数据过程依据原理一致

TCP封装：当主机简历了达到目的地的TCP连接后，便开始对应用层数据进行封装，TCP Header+DATA
IP封装：包含上层协议字段，目的地址等信息，IP Header +TCP Header+DATA
查看路由：查询路由表
ARP：通过ARP缓存表找到下一跳的MAC地址
数据链路层封装：Ethernet Header+IP Header +TCP Header+DATA
数据帧转发过程：主机工作在半双工会使用CSMA/CD来检测链路是否空闲，前导码用于接受者进入同步状态，定界符用于指示帧的开始。同一个冲突域里的设备都会接收到主机A发送的数据帧。
数据包转发过程：网关检查是否具有达到目的网络的路由条目，如果存在转发路径，则为数据包添加新的二层帧头和帧尾。
数据帧解封装：路由以服务器的MAC地址作为目的MAC继续转发，接收该数据帧后进行解封装，检查IP地址，解封装，检查目的端口，将数据段发送给应用层。