零、网络基础概述（TCP/IP模型、端口、网关、DNS、ARP、IP编址与子网划分、UDP、VRP）_网关,子网,ip,端口

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前言

PC访问互联网三要素：
① ip地址
② 网关（gateway）
③ DNS（域名解析）

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一、网络基础

1、TCP/IP模型

二层：数据链路层 源MAC 目标MAC
三层：网络层 源IP 目标IP
四层：传输层 源端口 目标端口 TCP端口 UDP端口
高层：应用程序
注意：数据在转发的过程中，二层MAC地址会不断变化，三层IP地址会保持不变（不考虑NAT过程），端口保持不变

2、端口的作用：

建立连接、识别服务

3、MAC 地址

（1）查看mac地址表：dis mac-address
（2）mac地址表形成：交换机会根据接收报文的源MAC地址构建自己的MAC地址表项。例如：从一个接口收到报文（任何报文，不一定是arp），交换机会立刻查看报文的源MAC地址，同时结合入接口来构建mac地址表项。
（3）数据转发过程中mac地址变化原因：数据在转发过程中如果遇到交换机，需根据mac转发，而交换机只能学习本广播域的mac。
广播域：广播包可以发送的范围区域。广播包只能在二层交换机上面进行群发。路由器隔离广播域，路由器的每一个接口都是一个广播域。

4、网关（gateway）

作用：当PC访问的目标和自己的IP不在同一网段时，此时PC需将报文交给网关处理。网关通常是离自己“最近”的上游设备的IP地址。PC的网关需和自己的IP在同一网段。
注意：局域网互访不需要网关。不同网段的PC互访时才需要网关。

5、域名解析服务（DNS）

Domain Name Service 域名解析服务
作用：将域名（网址）解析成对应的 ip 地址：www.baidu.com => 115.239.211.112
DNS 查询过程：
① hosts 文件查询
② dns 缓存
③ 向dns服务器发包请求
cmd—ipconfig /displaydns 查看 dns 的缓存记录

6、TCP端口、UDP端口区别：

TCP：可靠传输（四层本身保障可靠性）、面向连接
UDP：不可靠传输、非面向连接（主要应用与直播，优点：快、抢占带宽能力强，不可靠缺点需要有应用层自己保障，对于实时性要求较高的场景大多都是UDP）

7、交换机与路由器

交换机基于mac地址转发数据
转发表项：自学习，MAC——接口映射表
路由器基于ip地址转发数据
转发表项：人参与，IP网段——下一跳映射表

二、ARP 理论

1、定义

ARP（Address Resolution Protocol）,地址解析协议，通过目的IP地址，请求对方MAC地址的过
程。

2、查看ARP缓存

本机cmd
arp -a：显示arp缓存
arp -d *：清空arp缓存表

3、ARP 报文种类：

特殊mac地址：
全F的MAC地址：广播
01-00-5e-xx-xx-xx：组播mac

（1）arp 请求包 request：（广播）
PC1 ——> PC2
MAC1 ——> 全F
目标mac为全F（或者目标IP为255.255.255.255），该报文属于广播，交换机见到目标mac为全F的报文会群发（泛洪）。

（2）arp 响应包 replay：（单播）
PC1 <—— PC2
MAC2 ——> MAC1

4、转发过程

（1）PC1判断9.9和自己不在同一网段，PC1需将报文发给网关R1
（2）PC1发送arp请求网关的mac
（3）交换机收到报文后先查看源mac地址，然后构建mac地址表项，然后根据目标mac转发。
（4）R1收到报文后，查看路由表转发数据并继续发送arp请求下一个端口的mac。

5、黑名单

交换机：
mac-address blackhole mac地址 vlan1

三、IP编址与子网划分

1、二进制和十进制

（1）255以内十进制转为二进制：使用八个数累加法（128 64 32 16 8 4 2 1）
例如：
3 => 1+2 => 00000011 => 11
6 => 2+4 => 00000110 => 110
10 => 2+8 => 00001010 => 1010

（2）255以内二进制转换成十进制：补0，并将对应位数转换为（128 64 32 16 8 4 2 1）后相加
例如：
101 => 00000101 => 4+1 => 5
1100 => 00001100=> 8+4 => 12
奇数：最后一个bit 一定是1，7=111，5=101
偶数：最后一个bit一定是0，6=110，12=1100

2、IP地址分类

（1）ipv4地址：点分十进制
例如：192.168.1.6（32bit）
4个部分，每个部分占8个bit，每个部分也称为一个8位组
总数：2^32个 =43亿

（2）ipv6地址：冒号分十六进制
例如：fe80::6d0a:eca1:5a3:e7d（128bit）
总数：2^128
临时解决ipv4地址不足：NAT+私有地址一个网卡配置多个ip地址

3、A、B、C、D、E类地址

A类：1-126
例如：8.200.1.1
默认掩码：255.0.0.0

B类：128-191
例如：172.16.1.1
默认掩码：255.255.0.0

C类：192-223
例如：192.168.1.1
默认掩码：255.255.255.0

D类：224-239（组播地址）
例如：224.5.5.5

E类：（剩下实验地址）
注意：A、B、C类地址属于单播地址，可以配置在PC上面。D、E类无法配置在PC上面。

4、私网地址和公网地址

（1）私网地址：任何人都可以使用的地址，一般用于局域网（内网），私网地址无法在公网上（运营商）被路由（传输）。
私有地址范围：
A类：10.0 0.0~10.255.255.255
B类：172.16 0.0~172.31.255.255
C类：192.168.0.0~192.168.255.255

（2）公网地址：全球独一无二，可以在公网上被路由。

（3）特殊IP地址：
a、127.0.0.0 ~ 127.255.255.255：本地环回，代表自己
b、0.0.0.0：代表任何网段
c、255.255.255.255：广播
d、169.254.x.x：没获取到地址

5、子网掩码（subnet mask）

（1）作用：规定了该主机所属的网段（子网）。
255以内前面的1bit是连续的八个数：
128、192、224、240、248、252、254、255

（2）规定：子网掩码前面必须是连续的1bit。
255.255.224.0 合法
255.255.210.0 非法

（3）自然掩码、默认掩码（缺省掩码）
A类：255.0.0.0
B类：255.255.0.0
C类：255.255.255.0

（4）子网掩码的表达方式
255.255.255.0==/24
255.255.0.0==/16
255.0.0.0==/8
255.255.255.128==/25

（5）VLSM（Variable Length Subnet Mask，可变长子网掩码）
灵活划分子网，让IP地址使用效率更高效，缺省子网掩码可以进一步划分，成为变长子网掩（VLSM）。通过改变子网掩码，可以将网络划分为多个子网。借用一部分主机位作为网络位。
注意：不能延长组播。