物理层（网线）、数据链路层（交换机）、网络层（IP协议、ARP协议、ICMP协议、路由器）、VLAN（虚拟局域网）、HSRP协议、ACL、NAT
文章目录
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- 物理层（Physic Layer）
- 数据链路层（2层 Data Link Layer）
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- 1、帧结构：
- 2、帧格式：
- 3、工作在数据链路层的设备： 交换机/网卡
- 4、交换机基本的工作原理：MAC地址表
- 5、交换机的端口：
- 6、交换机5大基本工作模式及命令（支持缩写，思科）
- 9、快捷键
- 10、交换机开机动作
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- 网络层（3层）
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- 1、IP包头分析
- 2、路由器
- 3、路由器基本的原理：路由表，ip协议
- 4、路由器的工作原理
- 5、ARP协议
- 6、ICMP协议
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- VLAN：Virtual LAN（虚拟局域网）
- HSRP（Hot Standby Router Protocol）
- ACL
- NAT(Network Address Translations)
物理层（Physic Layer）
1、设备（介质）：网线/光纤/空气
2、比特bit
8bit=1Byte
1024B=1KB
1024KB=1MB
1024MB=1GB
1024GB=1TB
1024TB=1PB
3、信号
电信号（模拟信号：抗干扰能力弱：放大器、数字信号：抗干扰能力强：中继器）
光信号
4、光纤
单模光纤、多模光纤：传播距离远的话单模好一点，近距离两者差不多
5、网线/双绞线
5类双绞线
超5类双绞线
6类双绞线：基于超5类增强抗干扰能力
7类双绞线
T568A：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕
T568B：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕
网线的用途分类：
1）交叉线：一端为A，一端为B。同种设备（3层及以上的设备可视为同种设备）之间使用！
2）直通线：两端都为A或B（市面上都是B）。异种设备之间使用！
3）全反线：一端为A，另一端为反A，也称为console线
数据链路层（2层 Data Link Layer）
1、帧结构：
2、帧格式：
802.3：有线网卡
802.11：无线网卡
类型：0x0800:IP协议、0x0806:ARP协议，长度：2字节
作用：识别上层协议，为上层提供服务
MAC地址：全球唯一，长度：48位，6字节
3、工作在数据链路层的设备： 交换机/网卡
4、交换机基本的工作原理：MAC地址表
检查帧头，根据源MAC地址动态的生成MAC地址表，再匹配目标MAC地址，如没有则广播转发帧，有则单播转发
老化时间：PC1和交换机1断开连接，等待300秒后MAC地址表里的数据会自动消失
这时PC2连接到了PC1原来的端口，则交换机1会立即更新PC2的绑定记录
例如：PC1给PC4发送信息
1）首先将帧由PC1经过端口F0/1发送到交换机1中
2）交换机1检查MAC地址表中没有这个记录，然后将源MAC地址与接口的对应记录添加到表中并广播转发
3）PC2收到之后会当作垃圾丢掉，交换机2收到后会检查自己的MAC地址表，发现没有则添加相应的记录并除接收端外广播转发
4）PC3收到后会当作垃圾丢掉，PC4则成功收到帧，并进行解封装后收到消息
PC4回复PC1的消息
1）PC4将帧经由F0/1端口发送到交换机2
2）交换机2检查MAC地址表中没有源MAC地址这个记录，然后将源MAC地址与端口的对应记录添加到表中并发现有目标MAC地址的记录，然后将帧经F0/2接口单播转发至交换机1
3）交换机1发现没有源MAC地址的记录，然后将相应的记录添加至表中，再检查到有目标MAC地址的记录，单播转发至PC1，解封装后收到信息
5、交换机的端口：
E:10Mb
F:100Mb
G:1000Mb
Te:10000Mb
F0/1:0是模块号，1是端口号
接口速率自适应：1000/100/10Mb自适应
速率工作模式可以是1000/100/10任何一种状态
端口状态：up/down
down的三种可能：
1）人工down掉
2）速率不匹配down掉
3）双工模式不匹配（双工duplex）
双工模式：单工、半双工、全双工
6、交换机5大基本工作模式及命令（支持缩写，思科）
第一次配置网络设备，需要使用console线，在pc上需要使用“超级终端”软件。
1）用户模式：
switch>
可以查看交换机的基本简单信息，但不能做任何修改配置！
2）特权模式：用户模式输入命令enable简化---->en命令进入特权模式
switch#
可以查看交换机的所有配置，不能修改配置，但是可以做测试、保存、初始化等操作
reload:重启，内存中的数据都会丢失
show:查看，例如show mac-address-table:查看MAC地址表，show ip interface brief:查看接口状态列表
write|cpoy running-config startup-config:将设置保存到硬盘
erase startup-config:清空配置文件
特权模式的命令前面加do后都可以在其他模式使用，但是不能自动补全了
3）全局配置模式：特权模式下输入configure terminal简化---->conf t进入全局配置模式
switch(config)#
默认不能查看配置，可以修改配置，且全局生效！
hostname 新用户名：修改用户名，立即生效
enable password 新密码|enable secret 新密码：设置明文/密文（在running-config文件中是否加密）特权密码，两个同时配置明文密码失效
no ip domain-lookup:关闭自动解析功能
ip defalut-gateway ip:配置网关
line vty 0 4:全局配置模式中，进入虚拟终端，开启远程控制，默认打开23（telnet），可以有4个同时控制
int vlan 1:全局配置模式下，进入虚拟端口，配置远程控制telnet，可以给这个端口（有一台虚拟pc）配IP，然后就可以同网段远程管理了，跨网段的话还需要配置网关
4）接口配置模式：全局配置模式下输入interface 接口名简化---->int 接口名进入接口模式
switch(config-if)#
默认不能查看配置，可以修改配置，且对该接口生效！
exit:退出一级
end:直接退到特权模式
shutdown:手工关闭接口
no 以前配置的命令:删除这条命令，在哪模式配的在哪删
ip address ip 子网掩码：为3层端口配IP（只有3层及3层以上的设备才有IP地址，另外3层设备的端口默认是人工关闭的，需要手动开启no shut，2层设备的端口默认是开启的）
5）console口/线/控制台模式：全局配置模式下输入line console 0---->line co 0进入console口模式
switch(config-line)#
默认不能查看配置，可以修改配置，且对console口生效！
password 密码：设置用户密码
login：开启身份验证
exit
7、字母+？可以提示命令
8、Tab补全键
9、快捷键
ctrl+u：快速删除光标前所有的字符
ctrl+a：快速定位光标到行首
ctrl+e：快速定位光标到行尾
10、交换机开机动作
先去硬盘中查找有无startup-config文件，如果没有，则在内存中创建一个新的running-config文件，如果存在，则复制到内存中并改名为running-config。真正有效的是running-config文件，startup-config文件只是为了保证关机不消失。
网络层（3层）
1、IP包头分析
长度：20（最小）-60字节
版本（4bit）：表示IPV4或者IPV6
首部长度（4bit）：单位是4字节，表示IP包头的长度
优先级与服务类型（8bit）：前3位表示优先级，中间4位表示服务类型，最后一位没启用
总长度（16bit）：IP包的长度
IP分片（网络层，为了防止DDOS攻击现在一般在应用层进行）：一个帧只能存1500个字节的上三层数据，所以总长度超过1500要进行分片。分几片就复制几份IP包头，IP包头除底下这三个值（还原的时候看）不一样之外，其他都一样。
标识符（16bit）：标识同一个报文内的所有分片。
标志（3bit）：第一位没启用一直是0；第二位是1则代表没分片，0代表分片；第三位是1则代表不是最后一个分片，0代表是最后一片。
段偏移量（13bit）：决定分片的先后顺序（一般是1480*（n-1），n表示第几片）。
TTL（8bit）：Time To Live：存活时间，0-255，防止一个数据包在网络上永久的循环下去（每经过一台路由器就减一）
协议号（8bit）：和类型的作用一样，用来标识上层封装的协议是谁，6是TCP，17是UDP，1是ICMP
首部校验和（16bit）：校验的是IP包头
原地址（32bit）：IP地址
目标地址（32bit）：IP地址
2、路由器
路由：跨越源主机到目标主机的一个互联网络来转发数据包的过程（路由器为IP包选择路径的过程）
路由器：拥有路由能力的机器，作用：连接不同网段的（内网与外网）
3、路由器基本的原理：路由表，ip协议
路由条目存储的是网段和端口的对应关系
直连路由条目：配好IP，开启端口之后就会自动形成，用C表示
静态路由条目：手工配置的，用S表示ip route 目标网段 子网掩码 下一跳IP地址
默认路由条目：用S*表示，网段和子网掩码都为0，表示所有网段，适合边缘路由器ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 下一跳IP地址
浮动路由条目：作为备用选项，配置管理距离值，优先级低的会隐藏起来ip route 目标网段 子网掩码 下一跳IP地址 管理距离值
路由表里有相应的路由条目才会进行转发，没有则丢弃，进行反馈
管理距离值：在路由表里C的默认值为0，S默认为1，S*默认为无穷大
优先级和管理距离值成反比
路由器的一些命令
show ip route:特权模式，查看路由表
ip domain-name 域名：全局模式下，起个域名（不是真的域名只是叫这个而已）
crypto key generate rsa 长度:全局模式下，生成rsa的密钥对
line vty 0 4:全局配置模式中，进入虚拟终端，开启远程控制，默认打开23（telnet），可以有4个同时控制
password 新密码：设置telnet连接密码
login:启用密码验证
transport input 协议名:可以切换远程控制协议
login local:启用本地数据库验证
username xxx password xxx:全局配置模式下，创建用户名和密码
4、路由器的工作原理
- 一个帧到达路由，路由器首先检查目标MAC地址是不是自己，如果不是则丢弃，如果是则解封装，并将IP包送到路由器内部
- 路由器检查IP包头中的目标IP，并匹配路由表，如果匹配失败则丢弃并向源IP回馈错误信息，成功则将IP包路由到出接口
- 封装帧，首先将出接口的MAC地址作为源MAC地址封装，然后检查ARP缓存表，检查是否有下一跳MAC地址，如果有，提起并作为目标MAC地址封装到帧中，如果没有，则发送ARP广播请求下一跳的MAC地址，并获取到对方的MAC地址，再记录缓存并封装帧，再将帧发送出去
5、ARP协议
1、广播与广播域
- 广播：将广播地址作为目的地址的数据帧
- 广播域：网络中能接收到同一个广播所有节点的集合（越小越好）
交换机不能隔离广播域，路由器可以（圈代表广播域）
2、MAC广播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF（所有）
3、IP广播地址：255.255.255.255（全局广播）、网段广播：主机位为255
4、什么是ARP协议
ARP：Adress Resolution Protocol：地址解析协议
作用：在内网将已知的IP地址解析成MAC地址
5、ARP原理
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发送ARP广播请求
- PC1发送数据给PC2，查看缓存没有PC2的MAC地址，PC1发送ARP请求消息（广播）
ARP报文内容：我是10.1.1.1 我的mac：AA 谁是10.1.1.3 你的mac：？
- PC1发送数据给PC2，查看缓存没有PC2的MAC地址，PC1发送ARP请求消息（广播）
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接收ARP单播应答
- 所有主机收到ARP请求消息，PC2回复ARP应答（单播），其他主机丢弃
PC1将PC2的MAC保存在缓存中，发送数据
内网通信请求的是目标主机的MAC地址，外网通信请求的是网关（路由器）的MAC地址
ARP报文：28字节
Windows系统中的ARP命令：
arp -a：查看本机的ARP缓存表
arp -d：清除ARP缓存
arp -s：ARP绑定
Cisco系统中的ARP命令：
Router#show arp:查看本机的ARP缓存表
Router#clear arp-cache:清除ARP缓存
Router(config)#arp ip地址 MAC地址 arpa:ARP绑定
ARP缓存表是后来居上（后响应的ARP报文会覆盖原来的数据），ARP协议没有身份验证机制，不管是单播还是广播都会存进缓存中
6、ARP攻击原理
通过发送伪造的虚假的ARP广播或者单播报文以及虚假伪造的MAC地址来进行攻击
目的：终止通信/断网，容易被发现
7、ARP欺骗原理
中间人攻击
通过发送伪造的虚假的ARP广播或者单播报文和自己的MAC地址来实现欺骗
目的：监听、窃取、篡改、控制流量，但不中断通信！
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ARP欺骗主机
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ARP欺骗网关
也可以说是攻击者通过虚假伪造的ARP报文对受害者进行ARP缓存投毒
8、ARP攻击的防御
- 静态ARP绑定：手工双向绑定
缺点：工作量大！建议用在公司的主要服务器上 - ARP防火墙：以毒攻毒，自动绑定网关静态ARP，（主动防御）然后一直给网关发包
缺点：网关受不了了，增加网络负担，成功率不是100% - 硬件级的防御：
DAI技术：D：DHCP、AI：ARP检测侦察技术（依赖于DHCP记录表），将攻击拍死在萌芽之中
交换机支持端口做动态ARP绑定（配合DHCP服务器）或做静态绑定
cont f
ip dhcp snooping
ip arp inspect #检查侦测
6、ICMP协议
作用：网络探测与回馈机制，适用于任何协议
1.网络探测
2.路由跟踪 Windows：tracert ip地址、Linux或路由：traceroute ip地址
3.错误反馈
ICMP封装格式：
ICMP头：ICMP类型、代码
ICMP类型：8代表ping请求、0代表ping应答、3代表目标主机不可达、11代表TTL超时
代码：目标主机不可达时分类
VLAN：Virtual LAN（虚拟局域网）
- 广播的危害:增加网络/终端负担，传播病毒，安全性
- 如何控制广播？
控制广播=隔离广播域
路由器隔离广播（物理隔离）:缺点：成本高、不灵活
1、VLAN是干什么的？
采用新的技术VLAN来控制广播，VLAN技术是在交换机上实现的，且是通过逻辑隔离划分的广播域
不同VLAN之间不能通信，交换机首先查看是从哪个端口出来的然后比对VLAN表看是在哪个VLAN，然后再根据MAC地址表转发，经过端口时会再次查看VLAN表进行比对，不是同一VLAN则丢弃帧
2、一个VLAN=一个广播域=一个网段
VLAN是二层技术
3、VLAN 的类型
-
静态VLAN：手工配置，基于端口划分的VLAN
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动态VLAN：手工配置，基于MAC地址划分的VLAN
4、静态VLAN命令
每个交换机都有默认的VLAN1，所有端口默认都在VLAN1中
1）创建VLAN：
conf t
vlan ID,ID,ID-ID
name 自定义名称
exit
2）查看VLAN表:
en
show vlan brief
3）将端口加入到VLAN：
int f0/x
switchport access vlan id
5、Trunk：解决跨交换机的相同VLAN通信的问题
中继链路：不属于任何VLAN，同时允许任何VLAN的数据从这里通过
通过在数据帧加上标签（交换机上）来区分不同VLAN的数据
标签：802.1q标签：公有协议，所有厂家都支持，标签大小4字节，属于内部标签。
交换机端口链路类型：
- 接入端口：access，一般连接pc，只能允许某一个VLAN的数据通过
- 中继端口：trunk，一般连接其他交换机，属于公共端口，允许所有VLAN的数据通过
配置trunk命令：
int f0/x
switchport trunk encapsulation dot1q/isl
switchport mode trunk
exit
6、单臂路由：解决不同VLAN之间无法通信的问题
第一步：配置路由器的接口，3层接口无法设置trunk
cont f
int f0/0.1 #进入子接口
encapsulation dot1q 10 #设置只能识别vlan10这个标签
ip add 10.1.1.254 255.255.255.0 #设置ip，配置网关
no shut
exit
int f0/0.2
encapsulation dot1q 20
ip add 20.1.1.254 255.255.255.0
no shut
exit
int f0/0
no shut
第二步：将F0/3设为trunk端口
int f0/3
switchport trunk encapsulation dot1q
switchport mode trunk
exit
原理：
PC1（左）给PC2（右）发信息，首先查看是否在同一网段，发现不是则发给网关，发现没有网关的mac地址，则发送ARP广播请求网关的mac地址，得到网关的mac地址后发送至交换机，交换机查看vlan表发现是vlan10来的数据，然后查看MAC地址表进行转发，经过端口F0/3时加上标签10，f0/0.1收到数据后转给f0/0.2,f0/0.2加上标签20后发往交换机，交换机进行转发。
单臂路由缺点：1.网络瓶颈、2.容易发生单点物理故障（所有子接口依赖于总物理接口）、3.vlan间通信的每一个帧都要进行单独路由
DHCP中继
可以让DHCP广播包单播转发给DHCP服务器
在路由器上配置：哪个VLAN需要帮助就在哪个接口上配，只有DHCP服务器所在的接口不用配
int f0/x
ip helper-address dhcp服务器ip
exit
在三层路由器上部署DHCP服务器：
conf t
ip dhcp excluded-address 10.1.1.1 10.1.1.99 #排除地址池的IP
ip dhcp pool v10
network 10.1.1.0 255.255.255.0
defalut-router 10.1.1.254
dns-server 40.1.1.1
exit
7、三层交换技术
实现不同VLAN的通信，代替单臂路由
1）三层交换机=三层路由器+二层交换机
2）三层路由引擎可以自由关闭
conf t
ip routing #开启
no ip routing #关闭
3）三层交换机的优点：
与单臂路由相比：解决了网络瓶颈问题、解决了单点故障（虚拟接口不再依赖物理接口）、一次路由永久交换
4）三层交换机上开启虚接口（配置VLAN的网关）
int vlan 10 #10代表给VLAN10配网关
ip add 10.1.1.254 255.255.255.0
no shut
exit
5）二层端口升级为三层端口,可以连接外网
int f0/x
no switchport
exit
HSRP（Hot Standby Router Protocol）
HSRP：Cisco私有的协议
VRRP：公有的协议
原理都差不多一样
热备份路由协议：实际上备份的是网关，在路由器上配置
作用：在一个网关出现故障的时候，可以自动的切换到另一个备份网关上面，继续上网
原理：员工网关指向虚拟路由器，由虚拟路由器转发给活跃路由器
-
两个网关加入同一个HSRP组：id1-255，无大小之分
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加入同一个组之后在这个组里会产生一个虚拟路由器（也连接到这个局域网），配置虚拟IP地址
standby 1 ip xxxxx
-
HSRP组里的成员：
虚拟路由器（老大，无优先级）
活跃路由器
备份路由器
其他路由器 -
HSRP优先级：1-255
standby 1 priority 优先级
默认为100，越大优先级越高 -
HSRP组成员通过定时发送hello包来交流，默认每隔3秒
hello时间3秒，坚持时间10秒（得不到回信备份路由器就篡位了） -
占先权preempt：不用等坚持时间
standby 1 preempt
当检测不到对方（路由器网关接口坏了）或检测到对方优先级比自己低，立即抢占活跃路由的名分。 -
配置跟踪track，跟踪外网的端口状态，一旦外网端口down掉就自降优先级！
STP协议：生成树协议
交换机物理环路，会产生广播风暴，STP协议会逻辑down掉一个接口，取消环路
ACL
Access Control List：访问控制列表，一种包过滤技术，基于三层IP包头的IP地址、四层TCP/UDP头部的端口号[5层数据]来过滤
ACL在路由器上配置，也可以在防火墙上配置（一般称为策略）
ACL主要分为两大类：标准ACL/扩展ACL
- 标准ACL：
表号：1-99
特点：只能基于源IP对包进行过滤
命令：
创建ACL表：
conf t
access-list 表号 permit/deny 源IP或网段 反子网掩码
注释：反子网掩码就是将子网掩码的0和1（二进制）倒置，其实算下来也就是将0和255倒置
255.0.0.0---------0.255.255.255
255.255.0.0---------0.0.255.255
255.255.255.0---------0.0.0.255
反子网掩码的作用：用来匹配，与0对应的需要严格匹配，与1对应的忽略
例如：access-list 1 deny 10.1.1.3 0.0.255.255 拒绝所有源IP为10.1开头的
access-list 1 deny 10.1.1.3 0.0.0.0 拒绝所有源IP为10.1.1.3的主机
简写：access-list 1 deny host 10.1.1.3
access-list 1 deny 10.1.1.3 0.0.255.255 拒绝所有人
简写：access-list 1 deny any
将ACL表应用到接口
int f0/x
ip access-group in/out
exit
查看ACL表：
show ip access-list 表号
删除ACL表：
no access-list 表号
- 扩展ACL：
表号：100-199
特点：可以基于源IP、目标IP、端口号、协议等对包进行过滤
命令：
创建ACL表：
conf t
acc 100 permit/deny 协议 源IP或源网段 反子网掩码 目标IP或目标网段 反子网掩码 [eq 端口号]
注释：协议：TCP/UDP/IP/ICMP
- 原理：
ACL表必须应用到接口的进或出的方向才生效！
一个接口的一个方向只能有一张ACL表！
进还是出方向取决于流量控制总方向
ACL表是严格自上而下检查每一条，所以要注意书写顺序，越严格就越靠前
每一条是由条件和动作（permit允许、deny拒绝）组成，当流量没有满足某条件，则继续检查下一条
先判断ACL写的位置（哪个路由器的哪个接口的哪个方向？？？）
标准ACL尽量写在靠近目标的地方
扩展ACL尽量写在靠近源IP的地方
再考虑如何写？
首先判断最终要允许还是拒绝所有，然后将严格的控制写在前面
一般情况下，标准或扩展ACL表一旦编写好，无法修改或删除某一条，也无法修改顺序，无法在中间添加，只能在最后一条添加新的条目，或者删了ACL重新写一个表
- 命名ACL：
作用：可以对标准或者扩展ACL进行自定义命名
优点：自定义命名更加容易辨认，也便于记忆，可以任意修改或删除某一条，也可以往中间插入
conf t
ip access-list extended(扩展)/standard(标准) 自定义名称 直接进入表内部（可以进入任何表中用名字）
内部直接从动作开始写
删除是按照标号来的 no 10
插入也是，先写标号 ，再从动作开始写
NAT(Network Address Translations)
-
NAT：网络地址转换，主要是实现公私有IP地址的转换，一般是在路由器外网接口或防火墙上来完成，不建议在三层交换机上配置！
作用：解决ipv4地址严重不够用了的问题 A B C三类可用 -
IP地址分为公网IP和私网IP
公网IP只能在公网上使用，私网IP只能在内网使用
公网上不允许出现私有IP！！!
私有IP可以重复在内网使用 -
私有地址范围：在ABC三类中拿一些出来
1) 10.0.0.0/8 以10开头的（前8位二进制数字）
2）172.16.0.0/16 - 172.31.0.0/16 以172.16开头的到172.31开头的
3）192.168.0.0/16 以192.168开头的
-
NAT三大类：
静态NAT：公司内部服务器使用，1对1映射，（静态PAT，端口映射技术，手动在NAT地址转换表配置IP和端口的对应）
动态NAT
PAT（Port Adress Translation：端口地址转换也叫端口复用技术）
通过端口号来区分内网不同的人的，路由器自己生成的
-
命令：
定义内外网接口：
内到外的数据：转换源IP、外到内的数据：转换目标IP
端口号范围：0-65535
int f0/0
ip nat inside/outside
exit
配置PAT：
定义内部地址池：
acc 1 permit 192.168.0.0 0.0.255.255
做PAT动态映射：
conf t
ip nat inside source list 1 int f0/1 overlode 做匹配使用
配置静态端口转换：
conf t
ip nat inside source static tcp 192.168.1.3 80 100.1.1.2 80
查看NAT表：sh ip nat translation