2021-5-26 NTD第二阶段第三天

2024-01-24 19:08:16

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OSI 模型，是一个业界的参考模型；也是一个国际标准。【7】

实际工作中，使用的是 TCP/IP 模型【4/5】

网络环境中的任何的软件和硬件，都是基于 TCP/IP 模型开发出来的。

所以，按照相同模型制造出来的设备之间的通信过程，是这样的：
（A/B设备，A与B之间的通信）
1.A发送数据【5层的软件，产生数据，最终沿着1层的网线 -- 封装】
2.中间网络传输数据【通信网络，是由“通信设备”，例如交换机/路由器】
3.B接收数据【数据从物理层接收后，转发到应用层 -- 解封装】
4.B返回数据【精准理解“通信”的概念，指的是“双向”的。】
5.中间网络传输数据
6.A接收数据

-物理层
-数据链路层
-网络层
-传输层
-应用层

如果我们使用的那些“基于TCP/IP模型”制造出来的设备，他们之间的数据
是不能互通的，那么问题有可能存在：（A/B）
1.A->B有问题
*A发送不出来
*中间的网络传输不过去
*B接收不了
2.B->A有问题
*B发送不出来
*中间的网络传输不过去
*A接收不了

1层：
-协议，无
-设备，网线(双绞线)
*线序: 568a/b
           *类型：直通线，不同类型的设备之间互联使用；
           交叉线，相同类型的设备之间互联使用；
-数据表示：
在第一层表示的时候，是通过“电信号”，只有两种状态：高/低电压
   体现在数据层面，就是 0 和 1 ；
   所以，在第一层线路上传输的网络信号，通常称之为 0/1比特流。
   【比特(bit)指的是网络中的信息的大小的最小单位】
-数制以及数制转换
*2进制
   *10进制

IP地址：
任何一个上网的设备，都必须拥有一个IP地址。
但是IP地址的表示，是通过点分十进制的方式。
并且，
IP地址分为网络/主机位，所以就必须了解“网络掩码”
通过网络掩码，就可以轻松的判断出：两个IP地址是不是同一个网段。

任何两个设备之间通信的类型，都分为两种：

1.交换：同网段的设备之间的通信；
依靠设备：交换机

2.路由：不同网段设备之间的通信；
依靠设备：路由器

交换机：
主要是依靠自己的核心工作表“MAC地址表” 以及数据帧中的 MAC 地址。

-工作原理：
1.形成MAC地址表[靠源MAC]
*任何时候，在任何一个端口上，收到任何一个数据帧的时候，
   都会将数据帧中的“源MAC地址” 和 “数据帧的入端口” 记录下来，
       形成“MAC地址表” ：
       MAC地址 --------- 端口 ------- 类型(dynamic)
2.查找MAC地址表
*在交换机的MAC地址表中，查找是否有与 “目标MAC地址”相同的
   MAC地址条目：
       &能查到，则从对应的端口转发出去；
           &查不到，则进行广播

注意：
交换机从来不会“更改”数据的MAC地址和IP地址。
交换机是一个2层设备，它的功能，只能是查看设备的2层地址
无法查看3层地址

LLDP：
链路层发现协议，公有标准。
主要是用来查看设备之间的“连接端口”。
-配置思路：
1.开启LLDP功能
2.查看LLDP邻居

-除了上述的办法，我们还可以通过其他手段来判断设备之间的连接：
1.标签
2.接口的描述信息
interface gi0/0/x
description TO-CEO

IP数据包格式

网络层功能

定义了基于IP协议的逻辑地址
连接不同媒介类型
选择数据包通过网络的最佳路径

实验

在GE 0/0/0和GE 0/0/1抓包

先设置IP地址和网关。在GE 0/0/0处抓包，在PC1机 ping PC2。

IP头部分析：

* TTL:
time to live ，存活时间。
   IP数据包在传输过程中，每经过一个路由器，TTL都会减1；
   当减为0的时候，数据包就被丢弃了。
   该参数的这个特点，可以防止IP数据包的环路。

*协议号：
表示的是IP头部后面包含的是什么类型的数据包；
常见的协议号：ICMP -- 1
UDP -- 17
TCP -- 6

*Identification （标识符--ID）：
用于区分同一个设备发送的多个数据包；

*Source address ：源IP地址
表示的是发送数据包的设备的接口的IP地址

*Destination address ：目标IP地址
表示的是接收数据包的设备的接口的IP地址

注意：IP地址不变，MAC地址一直在变。

ICMP协议

ICMP协议的封装

Ping：主要用于测试设备之间的双向连通性
-使用的协议：ICMP
-工作原理：
1.发送ICMP 请求报文
   2.返回ICMP 响应报文

经常使用的参数：{在网络设备上使用的 ping 命令}
ping -c ，后面跟的是发送的 ICMP 报文的数量，默认是5个
例如：ping -c 500 192.168.1.1 ，即向 192.168.1.1 发送 500个报文

ping -t ，后面跟的是“请求报文和响应报文”之间的最长等待时间；
如果超过这个时间，还没收到“响应报文”，
           就认为 ping “是不通的”。默认是 2s
   例如：ping -t 3 192.168.1.1，即向 192.168.1.1 发送的请求报文
   如果在 3s 内没收到响应报文，则认为不通！

ping -s ，后面跟的是“每个测试数据包”的大小，默认是56字节；
例如：ping -s 1500 192.168.1.1，即向192.168.1.1 发送的每个
ping 的请求报文的大小是 1500 个字节；

注意：
如果想要中止 ping 命令操作，可以直接使用组合键： ctrl+c

在实际的工作中，我们经常需要做的是：
-长时间的 ping 无数多个数据包，即调用 -c 参数
-长时间的 ping 大的数据包，即调整测试数据包的大小，调用 -s 参数

实验ICMP查询报文

ARP协议

《理解ARP的工作原理》

1.首先判断PC1与PC2是否属于相同网段，
-如果是相同网段，则直接向PC2发送数据包；
-如果是不通网段，则直接向网关发送数据包；

在该案例中，PC1的地址为 192.168.1.1/24
我们需要访问的目标是 192.168.1.2
所以，PC1使用自己的掩码，来判断一下出目标IP地址的网络地址是：
192.168.1.0/24
即，PC1认为PC2的IP地址与自己是相同网段。
所以，PC1直接向 PC2 发送 ping 数据 ( ping 的请求报文:request)

2.PC1如果想要发送 ping 的请求报文，那么数据的封装如下：
   -ICMP头部+测试数据，默认大小是 56字节
   -IP头部，默认是20个字节
   *源 :192.168.1.1
       *目标:192.168.1.2
       *协议号: 1
   -2层头部
   *源MAC:PC1的网卡
       *目标MAC: ???（???表示MAC不固定，随时在变）
       *类型:0x0800

但是，在上述的封转过程中，2层头部因为缺少“目标MAC”地址，
   导致“封装失败”；

   所以，为了能够让 PC1 成功的发送这个 Ping 的请求报文，
   必须想办法获得：目标IP地址 192.168.1.2 所使用的目标MAC地址。
   此时，就需要使用到“ARP”协议。

3.PC1直接产生并发送一个ARP 请求报文，通过广播的方式。
数据报文格式如下：
-ARP头部+请求数据
   *发送方的IP：PC1的IP
       *发送方的MAC：PC1的MAC
       *目标方的IP：192.168.1.2
       *目标方的MAC：？？？？？
-2层头部
   *源MAC:PC1的网卡
       *目标MAC: 全F
       *类型:0x0806
4.SW1在Gi0/0/1接口，接收到 PC1 发送的 ARP 请求报文：
-形成MAC地址表
   *PC1的MAC ---- Gi0/0/1
-查找MAC地址表
*因为ARP请求报文的目标MAC地址是广播的，
所以会将该报文，从除了 Gi0/0/1以外的其他所有口发送出去
5.SW1在 Gi0/0/2接口上发送出去，被 PC2 接收，对数据进行解封装，
然后进行逐层分析：
-分析2层头部：
*因为目标MAC地址是“广播”，所以PC2可以接收；然后继续扔给上层处理
   *因为“类型”字段是 0x0806，所以我们得知：后面的数据是 ARP 协议的
   -分析3层头部：
   *该报文是一个 ARP 的请求报文；
   *包含了发送方的IP和MAC地址
   *包含了“目标方”的IP地址，并且这个地址，正好是和自己的IP地址相同
   所以，PC2进行以下2个动作：
       #1.在本地首先记录下发送方的IP和发送方的MAC地址，
       形成 ARP 表，所以在PC2本地的ARP表中，有以下的条目：
           192.168.1.1 --- PC1的MAC地址

               查看PC2的ARP表的命令：
               arp -a // 显示 ARP 表

       #2.PC2向PC1返回一个 ARP 应答报文(reply)，以单播的方式发送
   -ARP头部+应答报文
              *发送方的IP：PC2的IP
                       *发送方的MAC：PC2的MAC
                       *目标方的IP：192.168.1.1
                       *目标方的MAC：PC1的MAC地址
           -2层头部
                   *源MAC : PC2的网卡
                   *目标MAC: PC1的网卡
                   *类型:0x0806

6.SW1在Gi0/0/2接口，接收到该报文，然后：
*形成MAC地址表
   PC2的MAC ---- Gi0/0/2
   *查找MAC地址表
   在表中查找 PC1 的MAC 所对应的转发条目，
       因为之前PC1发送报文的时候，SW 已经形成了MAC地址表，
       所以该数据帧，直接从 Gi0/0/1 发送出去
7.PC1收到 ARP 应答报文之后，进行解封装：
-分析2层头部：
*因为目标MAC地址是PC1的MAC，所以PC1接收；然后继续扔给上层处理
   *因为“类型”字段是 0x0806，所以我们得知：后面的数据是 ARP 协议的
   -分析3层头部：
   *该报文是一个 ARP 的应答报文；
所以就直接使用报文中的“发送方IP和发送方MAC”形成ARP表：

           192.168.1.2 --- PC2的MAC地址

               查看PC1的ARP表的命令：
               arp -a // 显示 ARP 表

8.既然通过上面的ARP，PC1已经获得了 PC2 对应的MAC地址地址
所以，直接放在2层头部的“目标MAC地址”字段，将 Ping 的请求报文
发送出去。

9.PC2收到请求报文后，直接返回一个Ping 响应报文；
此时 PC1 和 PC2 互通。

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