路由交换学习笔记（一）IP网络基础（路由和交换基础）

路由交换学习笔记（一）IP网络基础（路由和交换基础）

一、OSI参考模型

OSI参考模型是由国际标准组织ISO定义的，规范不同系统间的互联标准，使两个不同的系统能够较容易方式进行通信。OSI参考模型把网络按照层次分为七层，依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、标识层、应用层。

物理层：负责比特流传输，定义接口和媒介的物理特性 数据链路层：控制网络层与物理层之间的数据传输 网络层：为网络设备提供逻辑地址；进行路由选择、维护路由表；负责将分组数据从源端传输到目的端 传输层：负责建立、维护和管理端到端的连接 会话层：负责建立、维护和管理会话连接 表示层：数据的编码与解码，数据的加密与解密，数据的压缩与解压缩 应用层：为应用程序提供网络服务

二、TCP/IP模型

实际应用中通常使用TCP/IP 模型。将OSI 参考模型简化为TCP/IP 4层模型，即网络接口层、网络层、传输层、应用层

网络接口层：控制网络层和物理层间的数据传输，对应OSI模型中的物理层和数据链路层 网络层：IP选址和路由选择，对应OSI模型中的网络层 传输层：负责建立、维护和管理端到端之间的连接，对应OSI模型中的传输层 应用层：为应用程序提供网络服务，对应OSI模型中会话层、表示层和应用层

三、ICMP协议

Internet控制报文协议ICMP是网络层的一个重要协议，在网络设备间传递差错、控制、查询等信息。ICMP协议

1、ICMP保文类型

ICMP 重定向ICMP Redirect重定向消息用于支持路由功能。报文从源端直接发送到目的端，而不是先发送到网关设备，再由网关设备发送到目的端 ICMP差错检测ICMP Echo消息常用于诊断源和目的之间的网络连通性，进行差错检测。 ICMP错误报告当网络设备无法访问目标时，自动发送ICMP目的不可达报文到发生端设备。

2、ICMP保文格式

四、ARP协议

地址解析协议ARP，用来将IP地址解析为相应的MAC地址。ARP协议应用于广播型网络，点对点链路不使用ARP协议。 数据链路层在进行数据封装时，需要目的MAC地址。ARP报文不能穿越路由器，不能被转发到其他广播域。

1、ARP 报文类型

2、ARP工作原理

3. ARP缓存

ARP 缓存用来存放IP地址和MAC地址的关联信息。在发送数据前。设备会查找ARP缓存表，如果缓存表中存在对方设备的MAC地址，则直接使用MAC地址封装帧；如果缓存表不存在，则发送ARP Request请求报文。

4. ARP代理

如果ARP请求是一个物理网络发往另一个另一个物理网络，那么连接这两个网络的设备可以应答该ARP请求，将这个过程称为ARP代理（Proxy ARP）。Proxy ARP分为路由式 Proxy ARP、VLAN内Proxy ARP和VLAN间Proxy ARP。

路由式 Proxy ARP应用场景：需要互通的主机（主机上没有配置缺省网关）处于相同的网段但不在同一广播域内 VLAN内Proxy ARP应用场景：需要互通的主机处于相同网段，且属于相同VLAN，但是VLAN间配置了端口隔离 VLAN间Proxy ARP应用场景：需要互通的主机处于相同网段，但属于不同VLAN

5. 免费ARP

免费ARP用来探测IP地址是否冲突。主机发送ARP Request广播报文，目的IP地址是源IP地址，当目的IP地址被使用时，收到响应的ARP Reply报文。

6. ARP老化时间

每台主机或设备上维护ARP高速缓存，ARP高速缓存中保存动态ARP表项。 主机或设备每次发送报文时，会先在本地高速缓存中查找目的IP地址所对应的MAC地址。如果高速缓存中有对应的MAC地址，主机或设备不会再发送ARP请求报文，而是直接将报文发至这个MAC地址；如果高速缓存中没有对应的MAC地址，主机或设备才会广播发送ARP请求报文，进行ARP地址解析。设备上动态ARP表项到达老化超时时间后，设备会发送老化探测报文（即ARP请求报文）。设备发送的老化探测报文可以是单播报文，也可以是广播报文。缺省情况下，设备只在最后一次发送ARP老化探测报文是广播模式，其余均为单播模式发送。ARP老化时间一般 20分钟。

五、传输层协议

传输层定义了主机应用程序之间端到端的连通性，常用传输控制协议TCP和用户数据包协议。

1、TCP

URG：紧急指针有效ACK：确认序号有效PSH：接收方应该尽快将这个报文段交给应用层RST：重建连接SYN：同步序号用来发起一个连接FIN：发端完成发送任务

2、UDP

UDP是一种面向无连接的传输层协议，传输可靠性没有保证。

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