2.第二天、第三天、第四天笔记

1.传输层：

• 传输层是核心层

• 传输层为分布在不同地理位置计算机的进程通信提供可靠的端-端连接与数据传输服务

• 作用：提供端口号，数据分段（受MTU限制 （MTU：最大传输单元，默认1500字节））

• 端口号：

  • 作用：标识不同进程

  • 静态端口：1-1023，固定给网络上常见的某个协议使用

    • elnet：23，ftp：20/21，http：80
    • https：443，dns：53，dhcp：67/68

  • 动态端口：1024-65535，某些协议自动随机生成的端口

• 数据传输单元：段

• 协议：TCP/UDP协议

2.网络层：

• Internet协议--IP

• 数据传输单元：包

• 与IP协议有关的网络层协议：

  • ARP：地址解析协议，通过对方的IP地址来获取对方的MAC地址
  • RARP反地址解析协议：已知本地的MAC，通过对端来获取本地的IP地址
  • ICMP网络控制报文协议：用来在网络设备间传递各种差错，控制，查询等信息，对于收集各种网络信息，诊断盒排除各种网络故障
  • IGMP网际组管理协议：是用于管理网络协议多播组成员的一种通信协议

• IP报文内容：

  • MTU（最大传输单元，在以太网中，MTU值为46~1500字节（IP报文头+IP分片））

  • IP报文头部：

    • IP头部最小20字节，最大60字节
    • Version：版本号（4：IPv4,6：IPv6）
    • DS Field：服务类型
    • IP Options：IP的可选项
    • Time to Live：生存时间
    • Protocol：上一层所使用的协议
    • Header Checksum：校验盒（验证完整性）

- IP分片：

    -   标识字段：作用相当于序号，假设给第一个分片的报文序号随机为X，则后续每个报文+1

    -   标志位：3bit，0；DF；MF

        -   DF代表该报文是否被分片，0代表分片；1代表不分片
        -   MF代表该报文是否为最后一片报文，0代表最后一片；1代表后面还有报文

    -   片偏移：（(分片开始位置-0) / 8）

        -   表示一个相对位置

    -   例题：

        ```
        一个数据段，5000字节；MTU，1500字节
        分为了多个片，每一个报文片的标识字段，标志位和片偏移分别是多少
                  0   -   1479      1480 -
        标识字段：     X                 X+1
        标志位：   DF：0，MF：1       DF：0，MF：1
        片偏移：       0                  185
        
        
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3.TCP/UDP协议：

1.TCP传输控制协议

• TCP是一个面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议

• 面向连接：通过TCP的三次握手建立端到端的虚链路

• 可靠传输机制：

  1. 确认机制：每接收到一个数据段，都需要进行一次确认

  2. 重传机制：当一个数据段中的某个包丢失，发出者会重新发送这个报文

  3. 排序机制：传输一个数据段，被分为多个报文后；从不同路径传输，最终到达目的地的顺序会被打乱；所以需要重传排序，依靠TCP首部中的序列号字段

  4. 流控机制（滑动窗口机制）：调节窗口大小来对流量进行控制的，接收方的数据处理有限

     • 窗口大小：指无需等待确认就可以连续发送数据的最大量

• TCP分段：

  • 作用：用来代替IP分片，TCP分段后IP不能分片

  • MSS（最大传输段）=MTU（最大传输单元）-IP头部-TCP头部

  • 下图中个字段的意义和作用：

    • seq：序列号
    • ack：确认序列号
    • PST：重置连接
    • PSH：接收方应该尽快将这个报文交给应用层
    • URG：紧急指针（URG开启时，urgent point有效）
    • SYN=1：建立连接，FIN=1：断开连接，
    • window：滑动窗口长度
    • checksum：效验盒，效验有效

• 面向连接：

  • SYN=1：请求建立连接，FIN=1：请求断开连接，seq：序列号，ACK：确认，ack：确认序列号

  • 三次握手：

    1. 第一次握手：客户端向服务端发送报文，请求建立客户端到服务端的数据通道（SYN=1，seq=X）

    2. 第二次握手：服务端向客户端发送确认报文，确认数据通道，请求建立服务端到客户端的数据通道（SYN=1，ACK=1，seq=Y，ack=X+1）

    3. 第三次握手：客户端向服务端发送报文，确认通道（ACK=1，seq=X+1，ack=Y+1）

- 四次挥手：

    0.  客户端 告诉 服务器端我要关闭连接（FIN=1，seq=u）

    0.  服务器端 响应 说 我知道了（ACK=1，seq=v，ack=u+1）；取消客户端到服务端的数据通道

    0.  服务器端 说 我现在要关闭链接了（FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1）

    0.  客户端说 可以关闭了（ACK=1，seq=u+1，ack=w+1）； 取消服务端到客户端的数据通道
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2.UDP用户数据报协议，

• UDP是一个面向无连接的传输层协议。

• 仅完成传输层的基本工作（分段，提供端口号）

3.TCP与UDP的区别：

• TCP协议面向连接；而UDP是面向无连接
• TCP协议可靠的；UDP是不可靠
• TCP具备流控和拥塞控制；而UDP没有
• TCP可以分段
• TCP消耗资源多，速度慢；UDP消耗资源少，速度快

4.ICMP协议：

• ICMP网络控制报文协议

• 用来在网络设备间传递各种差错，控制，查询等信息，对于收集各种网络信息，诊断盒排除各种网络故障

• ping：检测网络联通性：

  -a（-S） 指定ping包中的源IP地址，如果不指定源IP地址，则采用出接口的IP地址作为报文源IP
  -c（-n/-t） 指定发送报文次数，缺省情况下是五次
  -h 指定TTL值，缺省为255
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• tracert---用于逐跳检测追踪报文的转发路径
  ```

1.华为模拟器：

1.操作模式：

• 用户视图模式（第一级别模式，可以对设备进行所有的查看及测试）：

  
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• 配置模式（第二级别模式，改名，设置密码等）

  [Huawei]
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• 专用配置模式（第三级别模式）

  [Huawei-?????]
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• 专用配置模式（第四级别模式）

  [Huawei-?????-?????]
  复制代码

• 高级模式可以执行低级模式命令

2.用户视图配置命令：

• 查看接口配置简介：

  display interface brief
  复制代码

  Interface                   PHY   Protocol InUti OutUti   inErrors  outErrors
  GigabitEthernet0/0/0        up    up          0%     0%          0          0
  # PHY（物理状态，通电即为up）
  #Protocol(协议，配置IP地址即为up)
  复制代码

• 保存配置：

  save
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• 重启设备：

  reboot
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3.配置模式：

• 查看当前配置

  display current-configuration
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• 设置主机名

  # 如将[Huawei]改成[r1]
  sysname [name]
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• 设置时间和时区：

  clock datetime [YY:MM:TT]
  clock timezone [时区名称] add [YY:MM:TT]   # 更改时区
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• 查看时间和时区：

  display clock
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• 查看系统版本：

  display version
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• 查看路由表：

  display ip routing-table
  display ip routing-table protocol [协议类型]   # 只查看其中一种协议的路由表
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• 查看DHCP地址池：

  display ip pool
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• 查看DHCP获取报文情况

  display dhcp statistics 
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4.接口配置命令：

• 进入端口：

  interface ???Ethernet [端口号]
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• undo取消此命令：

  undo shutdown # 开启端口
  shutdown  # 关闭端口
  undo ip address [IP地址] [网路地址长度/子网掩码]
  复制代码

• 配置端口IP地址和子网掩码或网络号长度

  ip address [IP地址] [网路地址长度/子网掩码]
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• 查看当前接口的所有配置

  display this
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5.帮助命令：

• ？：查看该模式或该单词后可以配置的命令及注解
• Tab键：自动补全单词

6.命令级别：

参观级：0，监控级：1，配置级：2，管理级：3级以上
用户等级：0-15
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2.Telnet（用户）：

• telnet是基于TCP协议的，端口号23

• 开启用户接口空间（先配置各接口IP地址）：写在被登录的设备

  [Huawei]user-interface vty 0 4
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• 修改认证模式为AAA

  authentication-mode aaa
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• 进入AAA接口模式

  [Huawei]aaa
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• 创建本地用户及密码

  [Huawei-aaa]local-user huawei password cipher 123456
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• 修改huawei用户的权限等级

  [Huawei-aaa]local-user huawei privilege level 15
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• 修改huawei用户的服务类型为telnet

  [Huawei-aaa]local-user huawei service-type telnet
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• 测试：连接telnet服务器

  telnet 192.168.1.2
  Press CTRL_] to quit telnet mode
  Trying 192.168.1.2 ...
  Connected to 192.168.1.2 ...
  ​
  Login authentication
  ​
  Username:huawei
  Password:
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3.DHCP服务：

• 基本概念：

  • 动态主机配置协议

  • C/S架构：响应速度快

  • 基于UDP，67/68（68用于客户端，67、用于服务端）

  • 报文类型：八种

    1. DHCP discover：客户端用于寻找DHCP服务器
    2. DHCP offer：DHCP服务器回复客户端的DISCOVER报文，该报文携带了网络参数
    3. DHCP request：客户端请求配置确认或续租
    4. DHCP ack：服务器对request确认
    5. DHCP nak：服务器对reqeust拒绝
    6. DHCP release：客户端请求释放地址
    7. DHCP decline：客户端用于检测IP地址冲突后，发送给服务器的
    8. DHCP inform：当客户端获取IP报文后，使用哦个此报文获取其他配置信息

  • 工作过程：

    1. 客户机广播DHCP discover报文来发现当前网络中的DHCP服务器

    # 源IP地址：0.0.0.0，目的IP地址：255.255.255.255
    # 源MAC地址：他自己，目的IP地址：fffffff
    复制代码

    1. DHCP服务器发送DHCP offer报文，携带即将分配给客户机的IP地址和

    # 源IP地址：他自己IP地址，目的IP地址：分配的IP地址（华为），255.255.255.255（其他厂家）
    # 源MAC地址：他自己，目的IP地址：客户机MAC地址（华为）,fffffff（其他厂家）
    复制代码

    1. 客户机接受此分配，广播DHCP request报文，向服务器请求使用该IP地址

    # 源IP地址0.0.0.0，目的IP地址：255.255.255.255
    # 源MAC地址：他自己，目的IP地址：fffffff
    复制代码

    1. DHCP服务器收到后，发送DHCP ack报文，告知客户机允许使用该IP地址

    # 源IP地址：他自己IP地址，目的IP地址：分配的IP地址（华为），255.255.255.255（其他厂家）
    # 源MAC地址：他自己，目的IP地址：客户机MAC地址（华为）,fffffff（其他厂家）
    复制代码

    1. 客户机使用无故ARP来检测是否有人使用此IP地址，若没有人响应就使用。

  • DHCP租期：

    • 租期更新计时器：

      • 华为默认24小时：

      • 租期到达一半（12小时）

        1. PC发送一个DHCP request报文，是单播发送
        2. 若服务器回复ACK报文，则租期更新计时器刷新
        3. 若服务器回复MAK报文，PC等待下一个更新周期

    • 租期重绑计时器：

      • 当租期到达87.5%（21小时），此时PC进行第二次续租

      • PC发送DHCP Request，使用广播

        • 如果收到ACK报文，则刷新各类计时器，并绑定新的服务器
        • 如果收到NAK报文，则PC必须立刻停止使用现在使用的IP地址，然后重新申请IP地址

    • 租期失效计时器：

      • PC在租期内正常到期，服务器没有回复，PC才停止使用该IP地址，并发送DHCP release报文

        • PC重新进入DHCP工作流程，发送DHCP discover报文申请IP地址

      • PC主动放弃使用分配得的IP地址，此时发送DHCP release报文

  • 地址池：

    • 全局地址池：为所有连接到服务器的PC提供地址
    • 接口地址池：为连接到该接口

• 先给路由器端口和服务器配置IP地址子网掩码

• 全局地址池配置：

  • 开启DHCP服务（在配置模式下）：

    dhcp enable
    复制代码

  • 创建名为...的全局地址池：

    ip pool [name]  # 一台设备上可以创建多个池塘，但一个池塘只能服务一个广播域
    复制代码

  • 配置IP地址池的子网地址和子网掩码

    network [IP网段] mask [子网掩码/网络地址长度] 
    复制代码

  • 配置默认网关：

    gateway-list [IP地址]
    复制代码

  • 配置DNS服务器IP地址：

    dns-list [IP地址1] [IP地址2]
    复制代码

  • 设置地址租约时间（可选，默认24小时）：

    lease day [num] hour [num]
    复制代码

  • 排除IP地址：

    excluded-ip-address 192.168.1.253 192.168.1.253   # 将192.168.1.253排除在地址段外
    复制代码

  • 进入相对应的端口，启动dhcp服务

    dhcp select global
    复制代码

  • 在终端上设置IPv4设置为DHCP

• 接口地址池配置：（了解）

  [Huawei]dhcp enable
  [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]dhcp select interface //开启接口DHCP功能
  [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]dhcp server dns-list 114.114.114.114
  [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]dhcp server excluded-ip-address 192.168.1.10 192.168.1.253
  [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]dhcp server static-bind ip-address 192.168.1.5 mac-address 5489-9842-3FA4
  复制代码

5.路由：

1.静态路由：

• 查看路由表详情：

  目的地址/掩码         协议      优先级  开销值           下一条           接口
  Destination/Mask    Proto     Pre    Cost      Flags  NextHop         Interface
  127.0.0.0/8         Direct    0      0         D      127.0.0.1       InLoopBack0
  127.0.0.1/32        Direct    0      0         D      127.0.0.1       InLoopBack0
  复制代码

• 若匹配上多条路由项，则按照 "最长掩码匹配规则" 进行选择

• 路由的来源：

  • 直连路由：设备自动发现
  • 静态路由：手工配置
  • 动态路由：通过动态协议算法计算得出

• 路由优先级：

  路由来源	缺省优先级（华为）	缺省优先级（思科）
  直连路由	0	0
  OSPF	10	110
  静态路由	60	100
  RIP	100	120
  BGP	255	255
  EIGRP		90

• 如果时跳转到下一个路由器的下一个路由器的相连网段，下一跳路由器端口的IP地址写（下一个路由器）

• 可以对多个网段进行聚合，减少路由表的条数

• 配置了源路由到目标路由的静态路由，还需配置目标路由到源路由的静态路由

• 配置：

  ip route-static [目标IP网段] [子网掩码/网络地址长度] [下一跳路由器端口的IP地址]
  复制代码

  ip route-static 172.16.1.0 24 GigabitEthernet 0/0/1 192.168.1.2   # 接口配置静态路由（了解）
  复制代码

2.路由扩展配置：

1. 负载均衡（等价鲈鱼）：当访问相同目标，具有多条开销相等路径时，可以让设备将流量拆分后延多条路径同时传输，起到带宽叠加的作用，减少单条链路数据传输压力

2. 环同接口：创建后，可用于路由器测试TCP/IP协议组件是否能封装与解封；同时可用于实验环境中，模拟连接PC终端的用户接口，来减少实际设备成本需求。

   • 创建LoopBack虚拟接口（配置模式下）：

     interface LoopBack [0~2147483647]
     复制代码

   • 设置虚拟接口IP地址

     ip address 1.1.1.1 24
     复制代码

   • 创建环回接口可以在本设备上ping通本设备上的所有端口，相当于本设备连接了一个虚拟终端PC

3. 手工汇总：当路由器需要配置多条路由项时，可以选择将其进行子网汇总，减少路由表项数量，降低CPU运算负载，提高转发效率

4. 路由黑洞：在手工汇总时，可能会包含一些网络中实际不存在的网段，造成流量有去无回的现象，浪费了链路资源

5. 缺省路由：一条不限定目标的路由，代表所有的网段；路由器查表时在查询完本地所有的直连，静态，动态路由后若依然没有可达路径，才使用该条目。

   • 设置缺省路由：

     ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 <下一跳路由器的IP地址>
     复制代码

6. 空接口：当路由黑洞与缺省路由相遇时，将必然出现环路；在黑洞路由器上，配置一条到达汇总网段的空接口路由，空接口及丢弃流量，来避免环路的产生。

   ip route-static [汇总后的IP地址] [子网掩码/网络地址长度] NULL 0
   复制代码

7. 浮动静态：访问相同目标，具有多条路径时，将加载优先级最小的路径到表中；若优先级相同将同时加入表中（负载均衡）；因此修改部分路由的优先级，可以实现静态备份的效果。

   • 设置静态路由优先级：（越小优先级越大）

     ip route-static [目标IP地址] [子网掩码/网络地址长度] preference [num]
     复制代码

8. 环路：当两个路由器上的路由表，分别存在一条到达同一网段且下一条是另一台路由器时，将形成环路

   • 占用大量带宽，影响正常数据包转发
   • 损耗路由器资源，当路由器资源消耗过大时，设备会宕机
   • 解决方式---TTL

3.动态路由

• 静态协议的优缺点及结论：

  • 缺点：

    1. 中大型网络配置量过大
    2. 不能基于拓扑的变化而实时变化

  • 优点：

    1. 不会额外占用物理资源
    2. 安全问题
    3. 计算路径问题

  • 结论：小型网络建议使用静态路由；中大型较复杂网络，建议使用动态

• 动态路由协议：

  • 概念：路由器间沟通，协商，计算自动生成路由表；在拓扑结构发生变化后，可以实时收敛（重新计算）来适应新的结构

    • 基于AS进行分类：（AS自治系统 0~65535标准编号）

      • IGP 内部网关路由协议，AS内部使用（RIP，OSPF，EIGRP，ISIS.....）
      • BGP 外部网关路由协议，AS之间使用（BGP，EGP）

    • IGP分类：

      • 基于工作特点进行分类：

        • DV 距离矢量（RIP，EIGRP）：向相邻路由器共享路由表

        • LS 链路状态（OSPF，ISIS）：向邻接路由器共享拓扑图，自我计算路由；

          • 优点：防环能力上优于距离矢量，选路能力上也优于距离矢量；
          • 缺点：更新量大，占带宽

      • 基于更新时是否携带子网掩码：

        • 有类别（不携带子网掩码，按主类定义子网掩码）
        • 无类别（携带子网掩码，基于实际掩码来判断网段）

4.RIP协议：

• RIP：路由信息协议，也称距离矢量协议

• 存在三个版本：V1 / V2 / NG（下一代IPV6专用）

• 特点：

  • 基于UDP520端口工作；使用跳数作为度量（最大跳数为15，当值为16时，该路由不可达） ；
  • 更新方式：30s周期更新（保活，确认），触发更新（开销值发生变化时）；
  • 支持等开销负载均衡

• V1和V2的区别：

  • 更新是是否携带掩码：

    • V1有类别协议（不携带子网掩码），不能区分和汇总
    • V2无类别协议（携带子网掩码），进行子网划分（VLSM）和子网汇总（不能比主类短），不支持超网（可以比主类短）

  • 更新方式：

    • V1是广播更新（255.255.255.255）
    • V2组播更新（224.0.0.9）

  • V2支持手工认证

• RIP环路问题：

  • 触发更新：

    • 当某一个路由器中的路由项发生改变时，不需要等待下一次周期更新到来，就可以直接将发生改变的路由项发送
    • 不能完全避免环路发生

  • 水平分割（华为默认开启）：从此口进，不从此口出

  • 毒性逆转：从次口进从此口出，但COST设置为16

  • 最大跳数：15跳为最大条数

  • 注意：

    # 水平分割和毒性逆转机制，原理相同，但是做法不同，故只能选择其中一个与触发更新搭配防环。
    # 若水平分割和毒性逆转机制同时开启，则按照毒性逆转执行。
    复制代码

  • 例题：

    问题：
    1.能不能光使用水平分割或毒性逆转机制，不使用触发更新？
    2.触发更新可以加快路由的收敛速度。
    复制代码

• RIP的数据包：

  • request包（请求报文）：只能在启动RIP进程后悔使用，希望尽快获取邻居的路由信息
  • response包（应答报文）：携带了具体的路由信息，用来回答请求报文

• RIP工作原理：

  1. 初始化：

  • RIP在初始化时，会从每一个参与工作的接口上发送请求数据包。该请求数据包会向所有的RIP路由器请求一份完整的路由表

  • 该请求通过广播形式（组播形式）发送

  1. 接受请求：

  • RIP路由器在接收到请求数据包后，会使用应答数据包回复，且该数据包包含了本地所有的路由信息

  1. 接接到响应数据包：

  • 路由器接收并处理该数据包

  • 将接受到的数据包内容与自己本地路由表进行对比，然后进行添加，删除，修改等操作

  1. 常规路由更新：

  • 当收敛完成后，路由器会以30S为周期，发送应答包文
  • 邻居路由器收到应答报文后，会设置180s的超时时间，如果180s内没有收到邻居发来的应答报文，路由器会认为邻居出现问题，并将下一跳设置为16

• RIP算法：贝尔曼福特算法

  1. 当接收到的数据包中含有本地路由表中没有的路由项，则直接加载到本地路由表
  2. 当接收到的数据包含有本地已具有的路由项时，且下一跳地址相同，则将数据包中的路由项更新至本地
  3. 当接收到的数据包中含有本地已具备的路由项时，但下一跳不同，则比较COST值，若本地路由表中的COST值较大，则进行更；若本地路由表中的COST值较小，则不进行更新

• RIP计时器：

  • 更新计时器：

    • 每台启动了RIP协议的路由器，都有一个属于自己的更新计时器

    • 30S

    • 当更新计时器为0时，则向周围发送响应报文

    • 为什么要进行周期更新？

      • UDP是不可靠的
      • RIP路由传递过程中需要可靠机制
      • RIP

  • 无效计时器：

    • 每台路由器上的每一个路由项都有一个无效计时器
    • 180S(一般是更新计时器的六倍)
    • 每条路由条目被更新时，计时器刷新为180S
    • 当计时器为0时，则认为该路由项无效，会将开销值设置为16，并向外传输（告诉其他路由器，这个网段不可达）

  • 垃圾收集计时器：

    • 当一个路由项变为无效路由项时，虽然COST值会被设置为16，但是路由项本身并不会被立刻删除，而是会启动垃圾收集计时器，在这个计时器倒计时为0前，该路由器周期更新时仍然会携带该无效路由项
    • 一旦该计时器为0，则删除该路由项（包括之前与之对应的无效计时器，垃圾收集计时器）
    • 120S（更新计时器的四倍）
    • 注意：垃圾收集计时器为0前的某一时刻，该路由项被更新，则该路由项可以正常加表使用，COST值回复，删除垃圾收集计时器，回复无效计时器

  • 例题：

    假设某一时刻，一台路由器的RIP路由器中共有30个路由项，其中COST值的有23个，等于16的有7个，问，此时一共有多少个计时器在工作？分贝是什么计时器？
    复制代码

• 具体配置步骤：

  1. 启动RIP：（配置模式下，启动时可以定义进程号，默认1，范围1~65535）

  rip [进程IP]
  复制代码

  1. 选择版本：（版本1：其他路由获取得到的IP地址是主类，版本2：其他路由获取得到的IP地址是精确的网络地址）

  version [num]
  复制代码

  1. 宣告（含义：激活（被选中接口可以收发RIP的信息）和共享路由（被选中接口的网段可以共享给本地的所有邻居））：

  network [端口网络地址]
  如：network 12.0.0.0   network 172.16.0.0   network 192.168.1.0 
  # 如果有多个不同的主类端口，宣告多次；如果多个接口主类相同，只宣告一次 

作者：阿尔托莉雅969
链接：https://juejin.cn/post/7158753810360303646
来源：稀土掘金
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