大家好，我是瑞哥，昨天微信上有个朋友让我出一期H3CNE知识点的介绍。

H3CNE我是太熟悉了，大学时候考H3CTE证书，H3CNE属于基础部分，那本《构建中小型企业网络》书籍不知道被我翻了多少遍，左一遍又一遍，看到最后，随便提到哪个技术点，我能一下子翻到，笔记也是做的密密麻麻。

学过H3C认证的朋友都知道，虽然H3CNE属于基础认证，但是它涉及的技术点挺广的，有时候你学完H3CSE还要回来再巩固一下H3CNE的理论，因为好多基础H3CSE只是提一下，那么基础相对薄弱的同学学H3CSE的时候，就有这样的感觉，看完就忘，形不成体系！H3CNE理论不扎实，你就无法快速理解H3CSE为啥要分成大规模路由、园区网、广域网。

今天瑞哥带大家好好梳理一下H3CNE的理论部分，通过思维导图的形式，给大家树立一个全局观念：

可以看到H3CNE理论部分被我分成了28个部分，也是按照官方的教材分的：

• 一、计算机网络概述
• 二、网络参考模型
• 三、局域网基本原理
• 四、广域网基本原理
• 五、TCP/UDP原理
• 六、IP基本原理
• 七、命令行操作基础
• 八、网络设备文件管理
• 九、网络设备调试
• 十、以太网交换机工作原理
• 十一.Vlan和Trunk
• 十二、生成树协议
• 十三、链路聚合
• 十四、交换机端口安全技术
• 十五、IP子网划分
• 十六、DNS
• 十七、文件传输协议
• 十八、DHCP
• 十九、VLAN问路
• 二十、IPv6基础
• 二十一、IP路由原理
• 二十二、静态路由
• 二十三、路由协议概述
• 二十四、RIP
• 二十五、OSPF
• 二十六、ACL包过滤
• 二十七、NAT
• 二十八、PPP

下面我们来逐一展开讲解！

一、计算机网络概述

计算机网络定义

一组自治计算机互联的集合

计算机网络基本功能

• 资源共享
• 综合信息服务
• 分布式处理与负载均衡

计算机网络的类型

• 局域网

  • LAN
  • 由用户自行建设，使用私有地址组建的网络

• 城域网

  • MAN
  • 由运营商或大规模企业建设，连接城市范围的网络

• 广域网

  • WAN
  • 由运营商建设，连接城域网范围的网络

网络拓扑

分类

• 树型拓扑

优点：

• 结构简单，组网成本低
• 维护管理容易
• 星型拓扑的进一步发散型

缺点：

• 中央节点压力大

• 可靠性差

• 总线型拓扑

所有设备共享一条公共线路，线路中断会导致所有设备中断通讯

• 环型拓扑

所有设备共享一条环型总线，有一定冗余性

• 星型拓扑

中央节点故障会导致全网中断，其他节点都与中央节点直接相连，某条线路中断不会影响其他节点

• 网状拓扑

优点：

• 可靠性高
• 节点之间有多条线路可达

缺点：

• 组网成本高
• 维护管理复杂

衡量网络性能的指标

带宽

单位时间内能够传输的数据总量，单位：bps，带宽越大，网络质量越好

延迟

数据从一个节点到达另一个节点消耗的时间，单位：ms，延迟越低，网络质量越好

数据单位

• 1Kb=1024b
• 1Mb=1024Kb
• 1Gb=1024Mb
• Byte，字节，一个数字或字母占用1字节，一个汉子占用2字节
• bit，比特，1Byte=8bit

协议和标准

• 协议，数据通讯双方共同遵守的通讯规则
• 标准，公认的，所有厂商所共同遵守的协议规则

标准化组织：制定定义国际公认参考标准的组织团体

常见国际标准组织

• ISO，国际标准化组织
• IEEE，电子电器工程师协会

二、网络参考模型

OSI参考模型

产生背景

• 各大IT设备厂商只支持自己的私有协议，跨厂商设备兼容性差
• 用户购买和维护成本高
• 不利于网络技术发展

概念

定义了网络中设备所遵守的层次结构

优点

• 开放的标准化接口，协议不再封闭
• 多厂商设备兼容
• 易于理解、学习和更新协议标准
• 实现模块化工程，降低开发难度
• 便于故障排除

分层

• 1.物理层，定义电压、接口、线缆标准、传输距离、传输介质等物理参数
• 2.数据链路层，MAC地址寻址
• 3.网络层，网络层地址寻址、路由
• 4.传输层，数据分段、建立端到端连接、维护传输可靠性
• 5.会话层，建立、维护、拆除应用程序间的会话
• 6.表示层，定义数据格式、结构；数据加密、压缩
• 7.应用层，为应用程序进程提供网络服务

OSI参考模型的问题

• 划分层次过多，会话层、表示层存在意义不大
• IP协议成为事实的网络层唯一协议

TCP/IP参考模型

4层划分方法

• 1.网络接口层
  • 物理层
  • 数据链路层
• 2.网络层
• 3.传输层
• 4.应用层
  • 会话层
  • 表示层
  • 应用层

5层划分方法

• 1.物理层
• 2.数据链路层
• 3.网络层
• 4.传输层
• 5.应用层
  • 会话层
  • 表示层
  • 应用层

数据封装和解封装

定义

• 封装：在原始数据的基础上加入一些额外信息形成新的格式
• 解封装：拆除掉封装的额外信息，还原成原始数据

TCP/IP分层封装

• 1.物理层：比特流
• 2.数据链路层：数据帧
• 3.网络层：数据包
• 4.传输层：数据段
• 5.应用层：数据

数据封装和解封装过程

• 数据发送时，从上至下逐层封装
• 数据接收时，从下至上逐层解封装
• 只有拆除外层封装，才能看到内层封装

三、局域网基本原理

使用的协议及线缆

物理层

• 双绞线
• 同轴电缆
• 光纤
• 无线电

数据链路层

• 以太网，唯一事实标准
• 令牌环，淘汰
• FDDI：光纤分布式接口，淘汰

网络层

• IP，唯一事实标准
• IPX，淘汰
• Apple talk，淘汰

局域网设备

集线器

• 内部为总线型拓扑
• 任意时间只能由一台主机占用总线，连接的所有设备位于同一冲突域
• 工作在物理层，没由寻址能力，所有数据泛洪式转发

交换机

• 内部每两个接口都有一条独立线路，每个接口都是独立的冲突域
• 工作在数据链路层，基于MAC地址寻址，数据可单点转发

冲突域

设备发送数据会产生冲突的网络范围

CSMA/CD

带冲突检测的载波侦听多路访问

局域网线缆

双绞线

线型：

• 直连线

  • 异类直连
  • 两端线序一致

• 交叉线

  • 同类交叉
  • 两端线序不一致

线序：

• 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

接口类型：

• RJ-45
• RJ-11

光纤

多模光纤：

• 纤芯较粗，可传递多种光源
• 传输距离短
• 成本低

单模光纤：

• 纤芯较细，只能传递单一光源
• 传输距离远
• 成本高

四、广域网基本原理

使用的协议及线缆

物理层

• 串行线缆，淘汰
• 光纤，EPON

数据链路层

• PPP，淘汰
• HDLC，淘汰
• 帧中继，淘汰
• 以太网，唯一事实标准

网络层

IP，唯一事实标准

连接方式

• 电路交换
  • PSTN
  • ISDN，淘汰
• 分组交换，淘汰
• ADSL
• EPON

五、TCP/UDP原理

端口

• 每个应用程序进出网络都需要经过一个唯一端口，通过端口号来识别数据交由哪个应用程序处理
• 服务端：固定端口号
• 客户端：1024以上随机端口
• 知名端口号
  • 80 HTTP
  • 20 21 FTP
  • 23 TELNET
  • 25 SMTP
  • 53 DNS

TCP的原理

TCP头部封装格式

• Source Port，源端口
• Destination Port,目的端口
• Seq，序列号，标识本机发送的数据报文的编号
• Acknowledgement，确认号,标识请求对方下次发送的数据报文的编号
• Data Offset，数据偏移，标识数据分段在完整数据中的位置
• Reserved，保留位
• URG,紧急开关
• Ack，确认位开关
• Ps
• Rst，复位开关，用于强行中断TCP连接
• Syn,握手开关
• Fin,结束开关
• window，窗口尺寸,用来通告本机的接收能力
• Checksum，校验序列
• Urgent Pointer，紧急指针
• Options，可选项
• TCP可靠性机制

确认机制

Seq=上一次ack
Ack=上一次的seq+length

如果没有接收到，或接收到的是不完整数据，会再次发送Ack请求对方重发

• 三次握手
  • 第一次,SYN置位
  • 第二次,SYN，ACK置位
  • 第三次,ACK置位
• 窗口机制
  滑动窗口,通过通告对方本机接收能力，来实现流量控制
• 完整性校验
  通过Checksum来检查数据完整性

TCP特征

• 优点：传输可靠性高
• 缺点：占用带宽高，传输延迟高

TCP的适用场景

对数据完整性要求高，但是对传输延迟要求低

UDP的原理

UDP特征

• 优点:占用带宽低，传输延迟低
• 缺点:没有任何可靠性机制

UDP的适用场景

对传输延迟要求高，但数据完整性要求低

六、IP基本原理

IP的定义

• 当前唯一的网络层协议标准
• 定义数据网络层的封装方式、编址方法

IP头部封装格式

• version,版本，用于标识封装是IPv4还是IPv6
• IHL,头部长度，描述了数据包头的内容长度
• Type of service,服务类型，用于标识DSCP或IP优先级，用于QOS识别
• Total length,数据包总长度
• Identification,标识符,用于标识某个分片来自于哪个数据包
• Flags,标志,标识数据包是否允许分片
• Fragment offset,分片偏移,用于描述分片在数据包中的位置
• Time to Live,TTL，生存时间,该数据包允许经过的路由器的最大跳数
• Protocol,协议,用于标识上层协议是TCP/UDP/ICMP
• Header Checksum,头部校验序列,用于头部信息差错校验
• Source Address,源IP地址
• Destination Address,目的IP地址
• Options,可选项

IP地址

定义

网络层地址

格式

• 32位长度，点分十进制
• 由网络位+主机位组成
• 网络位长度和数字完全一致的地址属于同一网段

分类

• A类
  • 地址范围:1.0.0.0-126.255.255.255
  • 网络位划分,前8位为网络位，后24位为主机位
• B类
  • 地址范围:128.0.0.0-191.255.255.255
  • 网络位划分,前16位为网络位，后16位为主机位
• C类
  • 地址范围:192.0.0.0-223.255.255.255
  • 网络位划分,前24位为网络位，后8位为主机位
• D类
  • 地址范围:224.X.X.X-239.X.X.X
  • 作用,组播地址，不可用于配置为地址
• E类
  • 地址范围:240.X.X.X-255.X.X.X
  • 作用,科研用地址，不对公开放
• IP地址分类用来划分不同的网络规模

特殊地址

• 127.X.X.X,本地环回地址，用于标识本机
• 主机位全0的地址,网络地址，用来标识某个网段
• 主机位全1的地址,本网段广播地址
• 255.255.255.255,全网广播地址
• 0.0.0.0,任意IP地址

公网/私网地址

• 公网地址,可以在互联网上寻址的地址，全球唯一，需要运营商分配
• 私网地址,本地随意使用，无法在互联网上寻址

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

ARP协议

定义

地址解析协议，把IP地址解析为Mac地址

工作原理

• A主机以广播形式发送ARP查询请求，询问B主机的IP对应的MAC地址
• B主机以单播形式回复A主机本机MAC地址
• A主机把B主机的IP地址和MAC地址的映射关系写入ARP缓存表

相关命令

查询ARP缓存

arp -a

清空ARP缓存

arp -d

ICMP协议

• Ping，测试网络连通性
• Tracert，路由跟踪

H3C的设备开启路由跟踪功能需要的前置命令

ip ttl-expires enable

IP数据转发原理

• 如果目的IP和本机IP属于同一网段，会直接查询目的IP的Mac地址，并进行封装
• 如果目的IP和本机IP不属于同一网段，会查询网关IP地址的Mac地址，并进行封装

网关

本网段出口的IP地址

七、命令行操作基础

H3C路由交换产品连接方法

• 使用console线本地连接
  • 协议Serial，接口com口，波特率9600
  • 适用于设备的初次调试
• 使用Telnet远程访问
  • 适用于设备上架配置好后的维护管理
• 使用SSH远程访问
  • 数据传输过程加密，安全的远程访问

命令行使用基础

命令行视图

• 用户视图

<h3c>

只能查看配置，不能修改配置

• 系统视图

[h3c]

可以查看和修改全局配置

• 接口视图

[H3C-GigabitEthernet0/0]

可以对接口修改配置

视图的切换

• system-view:从用户视图进入系统视图
• interface g0/0:从系统视图进入g0/0接口的接口视图
• quit:返回上层视图
• return:直接返回到用户视图,快捷键 Ctrl+Z

常用查看命令

• display current-configuration:查看当前的所有配置
• display ip interface brief:查看所有三层接口的摘要信息
• display ip interface g0/0:查看g0/0接口的详细信息
• display version:查看设备硬件版本信息
• display this:查看当前视图下配置了哪些参数

设备操作命令

• sysname R1:更改设备名称为R1
• reboot:重启设备
• save:保存当前配置
• reset saved-configuration:清空保存的配置,不会影响设备的当前运行状态

命令行帮助

• 命令简写
• ？键命令提示
• Tab 键自动补齐命令

八、网络设备文件管理

设备存储器

• ROM,只读存储器，存储了Bootrom程序,在Bootrom模式下可以破解密码
• Flash,闪存，永久存储操作系统文件、配置文件等数据
• RAM,内存，存储当前正在运行的数据，断电数据会丢失

设备的配置文件

当前配置

• current-configuration
• 设备当前正在运行和生效的配置信息，存储在RAM中

起始配置

• startup-configuration
• 每次设备开启会自动加载的配置信息，存储在Flash中

起始配置文件的备份

• 通过USB或者FTP把startup.cfg和startup.mdb拷贝到其他存储
• 配置还原后，需要通过startup saved‐configuration startup.cfg命令来指定新的配置文件

九、网络设备调试

Debug

定义

• 对相应的协议所收发的所有报文全部在屏幕上输出显示
• 用于网络排错

开启debub命令

• terminal monitor
• terminal debugging
• debugging 协议类型

结束dubug

undo debugging all

十、以太网交换机工作原理

以太网

定义

传输标准Ethernet II类型帧的网络

特征

多路访问，广播式的网络

Mac地址

• 每台网络设备生产时就写入的一个全球唯一的物理地址
• 48位长度，16进制格式地址
• 前24位为厂商标识，后24是设备标识

以太网帧格式

• 目的Mac地址
• 源Mac地址
• 服务和类型
• DATA
• 帧校验序列

交换机

定义

工作在数据链路层，通过识别Mac地址来进行数据转发的设备

交换机数据转发原理

MAC地址表

• 记录交换机每个端口和所连接的设备的MAC地址的映射关系
• 一个端口可以对应多个MAC地址
• 一个Mac地址不能对应多个接口
• 老化时间：300秒

工作机制

• 交换机学习数据帧的源MAC地址，来获得端口和设备MAC地址的映射关系，写入MAC地址表
• 交换机检查数据帧的目的MAC地址，从MAC地址表中的映射关系来判断把数据帧从哪个端口发出
• 交换机对于目的MAC地址不存在于MAC地址表中的数据帧进行广播处理

数据帧的转发方式

• 对于目的MAC地址已知的单播帧，交换机查询MAC地址表进行转发
• 对于目的MAC地址未知的单播帧，交换机进行广播处理
• 对于广播帧，交换机继续广播处理

数据传输模式

• 单播,接收者是某一个设备
• 广播,接收者是所有其他设备
• 组播,接收者是某一部分设备

广播域

• 网络中所有能接收到同样广播消息的设备的集合
• 默认情况下，交换机的所有端口属于同一个广播域

十一、Vlan和Trunk

VLAN的定义

• 虚拟局域网，用来在二层网络中隔离广播域
• 不同VLAN的设备在二层网络中无法互相通讯

VLAN的转发过程举例

1. PC发送数据帧进入交换机，会被打上vlan tag；vlan tag中的vlan id就是收到帧的接口的所属vlan；一旦数据帧被打上vlan tag，就变成了802.1Q格式的帧
   2.交换机检查数据帧的目的MAC地址，进行判断；如果目的MAC对应的接口允许tag中的vlan id通过，则数据帧可以转发；否则，丢弃该帧
   3.数据帧从出接口发往PC前，会剥离vlan tag，使之还原为标准的以太网帧格式

802.1Q

在源Mac地址和Type之间携带vlan tag的帧格式，计算机不识别

VLAN工作原理

交换机端口类型

Access

• 必须加入到一个vlan，只能加入到一个vlan；从access端口收到的帧，会打上该端口所属vlan的tag；从access端口发出的帧会剥离tag
• 一般用来连接PC或路由器
• H3C交换机默认所有端口都是access类型属于vlan1；华为是hybrid

Trunk

• 可以允许多个vlan的数据通过；从trunk端口发出的帧保留vlan tag，但是缺省vlan除外；trunk端口收到未打tag的帧，会重新打上缺省vlan的tag
• 一般用来连接交换机

Hybrid

• 可以允许多个vlan的数据通过；可以手动配置从Hybrid端口发出的帧，哪个vlan保留tag，哪个vlan剥离tag，缺省vlan必定剥离tag；Hybrid收到未打tag的帧，会重新打上缺省vlan的tag
• 既可以连接PC/路由器，也可以连接交换机

PVID

定义:表示某个端口的缺省vlan；任何类型的端口转发tag中vlan id和pvid一致的帧，都会剥离tag

特征

• Access端口所属的vlan就是pvid，不用配置，默认是vlan1
• Trunk端口需要手动配置pvid，默认是vlan 1
• Hybrid端口需要手动配置pvid，默认是vlan1

总结

• 任何端口收到未打tag的帧，都会打上缺省vlan的tag
• 任何端口转发携带缺省vlan tag的帧，都会剥离tag

VLAN类型

基于端口的VLAN

端口固定属于某个vlan

基于Mac地址的VLAN

• Mac地址绑定到vlan，同一Mac地址的设备，无论连接在哪个端口，vlan归属不变
• 端口类型需要配置为Hybrid

基于协议的VLAN

• 三层协议绑定到vlan，同一协议的报文，无论从哪个端口接收，vlan归属不变
• 端口类型需要配置为Hybrid

基于IP子网的VLAN

• IP网段绑定到vlan，同一IP子网的设备，无论连接在哪个端口，vlan归属不变
• 端口类型需要配置为Hybrid

VLAN归属优先级

Mac地址vlan>IP子网vlan>协议vlan>端口vlan

VLAN常用命令

• [h3c]vlan 'vlan id':创建vlan，进入vlan视图
  `
• [h3c-vlan10]name 'text’:vlan命名
  `
• [h3c-vlan10]port 'port id':把端口以Access类型加入到vlan
  `
• [h3c-GigabitEthernet1/0/1]port link-type 'access/trunk/hybrid':配置端口类型
  `
• [h3c-GigabitEthernet1/0/1]port trunk permit vlan 'vlan-id-list/all':配置Trunk端口允许通过的vlan
  `
• [h3c-GigabitEthernet1/0/1]port trunk pvid 'vlan id':配置Trunk端口的缺省vlan
  `
• [h3c]display vlan ''vlan id':查看某个vlan详细信息
  `
• [h3c]display vlan brief:查看vlan摘要信息
  `
• [h3c]display port trunk:查看Trunk端口信息

十二、生成树协议

二层环路带来的问题

• 广播风暴
• MAC地址表震荡

生成树定义

STP，用来解决二层环路问题

STP相关概念

BPDU,桥协议数据单元，用于传递STP协议相关报文

分类:

• 配置BPDU,用于传递STP的配置信息
• TCN BPDU,用于通告拓扑变更信息

STP的选举机制

(1)在所有交换机中选举出一台作为根网桥（Root bridge）
选举规则： Bridge-id小的优先

Brideg-id：桥ID，BID，用来标识交换机身份

格式：

• 优先级+Mac地址
• 优先级默认32768，必须是4096的倍数

(2)每台非根网桥（交换机）选举出一个根端口（Root port）

选举规则：

• 到达根网桥开销小的优先
• 对端交换机BID小的优先
• 端口ID小的优先

开销，Cost，代表路径耗费的代价和成本，带宽越大，开销越小

(3)每个物理段上选举出一个指定端口（Designated port）

选举规则：

• 到达根网桥开销小的优先
• 本机BID小的优先
• 端口ID小的优先

(4)剩下没有角色的端口就是闭塞端口（Blocked Port）

STP初始化流程

交换机端口状态

• disable：禁用状态，被关闭的端口
• blocking：闭塞状态，接收BPDU，但不发送BPDU，不学习Mac地址，不转发数据
• listening：监听状态，接收并发送BPDU，不学习Mac地址，不转发数据，持续15秒
• learning：学习状态，接收并发送BPDU，学习Mac地址，不转发数据，持续15秒
• forwarding：转发状态，接收并发送BPDU，学习Mac地址，转发数据

STP计时器

• Hello time
  • 2秒
  • 配置BPDU的发送周期
• Max age
  • 20秒
  • 判断链路故障的时间，10个Hello time周期
• Forwarding delay
  • 15秒
  • 状态切换延迟

STP拓扑变更机制

1. Max age超时/有接口变更为转发状态，判断为拓扑发生变更，向根网桥发起TCN BPDU
2. 收到TCN BPDU的交换机继续向根网桥转发TCN BPDU，到达根网桥为止
3. 根网桥收到TCN BPDU后，向所有端口发起TC置位的配置BPDU
4. 交换机收到TC置位的配置BPDU后，Mac地址表的老化时间缩短到15秒

STP的问题

• 收敛速度慢，故障切换时间太长
• 网络中大量主机频繁上下线，会导致TCN BPDU大量发送

RSTP

快速生成树协议

• 端口状态减少到3种
• 端口角色增加到4种
  • 根端口和指定端口不变
  • 闭塞端口细分为2种
    • 替代端口（Alternata port），根端口的备份
    • 备份端口（Backup port），指定端口的备份
• 边缘端口机制
  • 当链路激活，边缘端口立即进入转发状态，不参与STP计算
  • 边缘端口UP/DOWN不会触发拓扑变更
  • 建议把连接PC的端口配置为边缘端口

MSTP

多生成树协议

• 将多个vlan捆绑到一个生成树实例，每个实例分别独立计算生成树
• 基于STP计算结果不同，实现不同vlan的流量负载均衡

STP常用命令

• [h3c]display stp：查看STP相关信息
• [h3c]display stp brief：查看STP端口状态
• [h3c]stp global enable：全局启用STP
• [h3c-GigabitEthernet 1/0/1]undo stp enable：关闭端口上STP
• [h3c]stp mode 'stp/rstp/mstp'：更改STP模式，默认模式是mstp
• [h3c]stp priority 'priority'：更改交换机优先级
• [h3c-GigabitEthernet 1/0/1]stp cost 'cost'：更改接口生成树的cost
• [h3c-GigabitEthernet 1/0/1]stp edged-port：配置端口为边缘端口

十三、链路聚合

定义

把连接到同一台交换机上的多个物理端口捆绑为一个逻辑端口

功能

• 提高链路可靠性:聚合组内只要还有物理端口存活，链路就不会中断
• 增加链路传输带宽:避免了STP计算，聚合组内物理端口不会被闭塞

负载分担

• 也称负载均衡
• 聚合后的链路会基于流自动负载分担

分类

• 静态聚合:双方不会协商聚合参数
• 动态聚合:双方通过LACP协议协商聚合参数

常用命令

• [h3c]interface bridge-aggregation 'number':创建聚合端口，进入聚合端口视图
• [h3c-GigabitEthernet 1/0/1]port link-aggregation group 'number':物理接口加入聚合组
• [h3c]display link-aggregation summary:查看聚合链路信息

十四、交换机端口安全技术

802.1X

定义

起源于WLAN协议802.11，解决局域网终端的接入认证问题

认证方式

• 本地认证
• 远程集中认证

端口接入控制方式

• 基于端口认证
• 基于Mac地址认证

端口隔离技术

• 用于在同vlan内部隔离用户
• 同一隔离组端口不能通讯，不同隔离组端口可以通讯

十五、IP子网划分

子网掩码

产生背景

• 通过自然分类来划分网络规模会造成大量IP地址浪费
• IPv4地址资源已经全部耗尽

定义

• 由连续的1或0组成的32位掩码，用来衡量IP地址网络位的长度
• 1对应的部分为网络位
• 0对应的部分为主机位

分类

• 主类掩码,和自然分类一致的子网掩码
• VLSM,可变长子网掩码,通过把子网掩码变长来把一个网段划分为多个子网
• CIDR,无类域间路由,通过把子网掩码缩短来把多个网段聚合为一个网段

常见子网划分对应关系

• 25：255.255.255.128，126个可用地址
• 26: 255.255.255.192，62个可用地址
• 27：255.255.255.224，30个可用地址
• 28：255.255.255.240，14个可用地址
• 29：255.255.255.248，6个可用地址
• 30：255.255.255.252，2个可用地址
• 31：255.255.255.254，2个可用地址，PPP链路可用
• 32：255.255.255.255，1个可用地址,设备的Loopback接口可用

十六、DNS

域名

产生背景

• 通过IP地址访问目标主机，不便于记忆
• 通过容易记忆的域名来标识主机位置

域名的树形层次化结构

• 根域
• 顶级域，主机所处的国家/区域，注册人的性质
• 二级域，注册人自行创建的名称
• 主机名，区域内部的主机的名称

定义

用于域名和IP地址的互相解析

DNS查询模式

递归查询：

• DNS服务器一定会返回一个确切的查询结果
• 客户端到DNS的查询

迭代查询：

• DNS服务器会返回一个已知的其他DNS服务器，由请求者自行查询
• DNS服务器到DNS服务器的查询

H3C配置DNS代理

[h3c]dns proxy enable
[h3c]dns server '公网DNS地址'

内网终端DNS服务器指向为本路由器

十七、文件传输协议

FTP

定义

• 文件传输协议
• 客户端/服务器模型，具备身份验证功能
• 双TCP连接

端口

• 控制连接：21，用于传输FTP命令和执行信息
• 数据连接：20，用于数据上传、下载

数据传输方式

主动方式：

• 数据连接由服务器主动发起
• 控制连接：21端口
• 数据连接：20端口

被动方式：

• 数据连接由客户端主动发起
• 控制连接：21端口
• 数据连接：服务器随机产生端口

TFTP

• 简单文件传输协议
• 基于UDP，69号端口
• 只有数据传输功能，不提供身份验证，目录列表等功能

常用命令

• [h3c]ftp server enable：开启FTP服务
• <h3c>ftp 'ip address'：连接FTP服务器
• ftp>ls：列出当前目录
• ftp>get 'fliename'：下载文件
• ftp>put 'filename'：上传文件
• ftp>bye；断开FTP连接

十八、DHCP

产生背景

局域网中手动配置静态IP地址任务繁琐，而且容易出错

定义

• 动态主机配置协议
• 用于为局域网中主机动态分配IP地址及相关信息
• 采用客户端/服务器模式
• 服务端端口UDP 67
• 客户端端口UDP 68

工作原理

分配IP地址工作流程

• 客户端以全网广播形式发起IP地址请求
• 服务器以全网单播形式向客户端发送IP地址提供
• 客户端选择好IP地址后，以全网广播形式向服务器通告选择结果
• 服务器向客户端以全网单播形式发送IP地址确认

特殊情况的处理

当网络中存在多台DHCP服务器，客户端会优先选择最先到达的IP地址提供

IP地址租约更新

• 租期到达50%，客户端如在线，会向服务器发起租约更新请求
• 租期到达87.5%，客户端如在线，会向服务器发起租约更新请求

DHCP中继代理

• 用于跨网段分配IP地址
• IP地址请求的相关报文都是广播发送，无法跨越网段，所以需要在中间路由器开启DHCP中继代理功能

相关命令

• [h3c]dhcp enable:开启DHCP服务
• [h3c]dhcp server ip-pool 'name':创建DHCP地址池
• [h3c-dhcp-pool1]network 'network' mask 'mask':配置用于分配的地址范围
• [h3c-dhcp-pool1]gateway-list 'ip address':配置用于分配的网关地址
• [h3c-dhcp-pool1]dns-list 'ip address':配置用于分配的DNS服务器地址
• [h3c-dhcp-pool1]expired ……:配置DHCP租期
• [h3c]dhcp server forbidden-ip 'start ip address' 'end ip address':配置不参与分配的IP地址
• [h3c-GigabitEthernet 0/0]dhcp select relay:接口上开启DHCP中继功能
• [h3c-GigabitEthernet 0/0]dhcp relay server-address 'ip address':指定用于中继的DHCP服务器地址
• [h3c]display dhcp server statistics:查看DHCP服务器统计信息

十九、VLAN间路由

定义

指导设备对不同vlan间进行三层数据转发

实现方式

单臂路由

• 交换机上划分多个VLAN
• 路由器单线连接到交换机
  • 路由器接口,划分若干子接口，子接口的IP为下连vlan的网关，并绑定相应vlan
  • 交换机接口,配置TRUNK，允许所有vlan通过

三层交换

• 三层交换机上启用vlanif三层接口，配置为网关IP
• 自动产生所有到达所有vlan的直连路由

常用命令

• [h3c]interface 'sub-interface':创建子接口，进入子接口视图
• [h3c-GigabitEthernet0/0.1]vlan-type dot1q vid 'vlan-id':子接口开启802.1Q识别，并绑定Vlan
• [h3c]interface vlan-interface 'vlan-id':创建Vlanif三层接口，进入Vlanif接口视图

二十、IPv6基础

IPv4的问题

• 地址资源已经全部耗尽
• 终端用户配置不够简便
• 协议本身不具备安全性和QOS特性

IPv6的优势

• 几乎无尽的地址空间,3.4X10^38个可用地址
• 终端用户无需任何配置，甚至不需要DHCP
• 协议自带安全性和QOS特性

地址格式

• 冒号十六进制格式
• 每段16位，共8段，一共128位

地址书写压缩

• 段内前导0压缩
  • 段内前导的0可省略
  • 全为0的段压缩为一个0
• 全0段压缩
  • 连续为0的段可用::表示
  • 一个IPv6地址内只允许使用一次全0段压缩

网段划分

• 前缀:前缀长度和数字一致则为同一网段
• 接口标识符:根据Mac地址计算而来，全球唯一
• 前缀长度:标识前缀的长度

地址分类

单播地址

未指定地址:

::/128

本地环回地址:

::1/128

链路本地地址:

FE80::/10

• 仅用于同网段内部通讯，自动生成
• FE80::接口标识符/10

站点本地地址:

FEC0::/10

私有地址

全球单播地址:

2000::/3

组播地址

• 标识组播地址
• 广播地址属于一种特殊的组播地址

任播地址

• 用于智能寻路，寻找最近的下一跳
• 从单播地址中分配

IPv6邻居发现协议

• 地址解析，类似ARP

• 邻居关系建立和维持

• 路由器发现/前缀发现

• 地址自动配置

  • 1.终端发送RD消息，请求路由器的前缀和前缀长度
  • 2.路由器回复本机的前缀和前缀长度
  • 3.终端使用路由器回复的前缀+接口标识符/前缀长度，自动产生IPv6全球单播地址

• 地址重复检测

常用命令

• [h3c-GigabitEthernet 0/0]ipv6 address 'ipv6 address':配置静态IPv6地址
• [h3c-GigabitEthernet 0/0]ipv6 address auto:配置为自动产生IPv6地址
• [h3c-GigabitEthernet 0/0]undo ipv6 nd ra halt:解除路由器ND消息抑制

二十一、IP路由原理

定义

• 路由器负责将数据报文在IP网段之间进行转发
• 路由是指导路由器如何进行数据转发的路径信息

IP连通的前提

• 沿途的每台路由器上都有到达目的网段的路由信息
• 路由是单向的路径信息，沿途每台路由器都要有往返双向路由信息

路由表

作用

存储路由信息

字段内容

• Destination/mask:目的网段和掩码
• Proto:路由的来源
• Pre:优先级
• Cost:度量值
• Nexthop:下一跳地址,数据报文从接口发出后到达的下一个IP地址
• Interface:出接口,数据报文发出的接口
• 最长掩码匹配规则:当数据包在路由表中匹配到多条掩码长度不同的路由，会按照掩码最长的路由进行转发
• 路由迭代规则:当路由的下一跳为非直连网段地址，路由器会再次在路由表中查询下一跳地址，直到查询到下一跳是直连地址为止

来源

直连路由,根据直连接口所在网段自动产生

产生条件:
- 接口UP
- 接口配置IP地址

静态路由:

• 定义:手动配置到达每个目的网段的路由信息
• 特点:配置和维护繁琐复杂,没有协议开销，减轻设备和带宽压力

动态路由协议

• 定义:通过路由协议从邻居自动学习路由信息
• 特点:配置简单，维护便捷,协议开销会消耗设备资源和链路资源
• 常见路由协议
  • RIP,路由信息协议，年代久远，已经被淘汰
  • OSPF,开放式最短路径优先，目前最主流的路由协议
  • BGP,边界网关协议，运营商之间使用的唯一协议

路由表写表规则

• 不同来源的路由优先级高（数字小）的优先
• 同一来源的路由Cost小的优先
• 同一来源Cost相等的路由会形成等价路由,数据流会在等价路由上自动负载分担

路由优先级

• 直连路由（Direct）:0
• OSPF内部路由:10
• 静态路由:60
• RIP:100
• OSPF外部路由:150
• BGP:255

常用命令

• [h3c]display ip routing-table:查看路由表
• [h3c]display ip routing-table 'network' 'mask':查看指定网段的路由信息

二十二、静态路由

配置要点

• 如下一跳所在接口是点到点接口，可以以指出接口的方式来配置静态路由
• 如下一跳所在接口是以太网接口，只能以指下一跳来配置静态路由

默认路由

• 目的网段为0.0.0.0/0
• 当数据包在路由表中匹配不到明细路由时，按照默认路由转发

常用命令

• [h3c]ip route-static 'network' 'mask' 'nexthop/interface':配置静态路由
• [h3c]ip route-static 'network' 'mask' 'nexthop/interface' preference 'number':配置静态路由并修改优先级

二十三、路由协议概述

定义

• 路由协议,用来计算、维护网络路由信息的协议
• 可路由协议,可被路由转发的协议，通常指IP

路由协议的功能

• 邻居发现
• 路由交换
• 路由计算
• 路由维护

路由协议的分类

按照使用位置分类

• IGP:内部网关协议,运行在自治系统内部的路由协议,RIP，OSPF，IS-IS
• EGP:外部网关协议,运行在自治系统之间的路由协议,BGP

自治系统

• AS
• 一组被统一管理，运行同一个IGP的路由器组成的网络范围
• 一般不同城域网都是不同的AS，不同运营商也是不同的AS

按照协议算法分类

• 距离矢量协议,度量值是跳数,RIP
• 链路状态协议,度量值是开销,OSPF IS-IS
• 路径矢量协议,有多种度量值,BGP

二十四、RIP

定义

• 路由信息协议，基于距离矢量算法
• 基于UDP端口520

RIP初始化流程

• RIP运行后，会从每个参与协议的接口上以广播形式发送路由请求
• 收到路由请求后，将自己完整的路由表以广播形式响应
• 收到路由响应后，根据计算规则，把路由写入到路由表
• 路由信息会按照发送方向逐跳扩散

路由信息更新

路由响应报文会以30秒为周期发送，以对网络变化进行更新

RIP的环路问题

产生原因

• 链路故障，导致路由从表中删除
• 30秒的更新周期还未到来，提前收到了邻居传递过来的刚刚被删除的路由，形成环路

防环机制

• 水平分割:从某个接口收到的路由信息不会从该接口回传
• 毒性逆转:从某个接口收到的路由信息会设置为16跳后回传
• 路由毒化:当路由失效，标记为16跳，并通告邻居，使邻居及时删除路由
• 抑制计时器:计时时间内，不接收和原路由跳数一致或更高的路由更新
• 触发更新:当路由失效，不用等待更新周期，立即发出路由更新，来通告错误
• 最大跳数:不接收跳数大于15跳的路由更新

RIP计时器

• 更新计时器:30秒
• 失效计时器:180秒,路由打上possibly down标签，路由设置为16跳
• 垃圾收集计时器:240秒,彻底删除路由
• 抑制计时器:180秒,路由信息失效，被打上PD标签,从其他接口收到比原路由更差的路由更新

RIPv2

• 报文以组播发送，组播地址224.0.0.9
• 路由更新携带子网掩码
• 可以关闭自动聚合，支持手动聚合
• 支持身份验证

常用命令

• [h3c]rip 'process id'：创建RIP进程，进入RIP协议视图
• [h3c-rip-1]version 2：更改RIP版本为v2
• [h3c-rip-1]undo summary：关闭自动聚合
• [h3c-rip-1]network 'network'：宣告网段，network命令的2层功能，使能接口（每个接口的IP地址与宣告的网段进行匹配，被匹配的接口能够收发RIP协议报文），使能路由（每个接口的IP地址与宣告的网段进行匹配，被匹配的接口所产生的直连路由能够传递给邻居）
• [h3c-rip-1]silent-interface 'interface number'：配置静默接口，静默接口上不会收发RIP协议报文
• [h3c-GigabitEthernet 0/0]rip authentication mode ……：配置RIP接口身份验证

二十五、OSPF

RIP的缺陷

• 最大跳数限制了网络规模
• 以跳数为度量值无法准确判断最优路径
• 路由更新发送完整路由表消耗网络带宽
• 收敛速度慢
• 协议会产生路由自环

定义

• 开放式最短路径优先，基于链路状态特征
• 工作在IP层，协议号89

OSPF初始化流程

1.建立邻居和邻接关系

发送hello报文发现和建立邻居关系，组播地址224.0.0.5

• 接口UP
• 双方接口IP地址在同一网段
• 双方接口在同一区域
• ……

选举DR/BDR，建立邻接关系

DR/BDR选举

• 选举原因，广播网络中使路由信息交换更加高速有序
• 选举范围，每条广播链路上都需要选举出一个DR和一个BDR
• 选举规则
  • 1.优先级大的优先，默认优先级都是1
  • 2.Router-id大的优先

Router-id

定义，Rid，标识路由器的身份

产生方法：

• 手动配置一个IPv4地址格式作为Rid
• 自动选举
  • 1.在所有环回口中选举IP地址最大的作为Rid
  • 2.在所有物理接口中选举IP地址最大的作为Rid

建议手动配置一个本地环回口的IP地址作为Rid

关系状态

• DRother与DR建立邻接关系
• DRother与BDR建立邻接关系
• DR与BDR建立邻接关系
• DRother之间保持邻居关系

2.邻接路由器之间交换链路状态信息，实现区域内链路状态数据库同步

相关概念

• 链路状态通告，LSA，用来描述路由器的接口、路由条目的相关信息，向邻接路由器发送DD报文，通告本地LSDB中所有LSA的摘要信息
• 链路状态数据库，LSDB，存储本地所有LSA

工作流程

• 收到DD后，与本地LSDB对比，向对方发送LSR报文，请求发送本地所需的LSA的完整信息
• 收到LSR后，把对方所需的LSA的完整信息打包为一条LSU报文，发送至对方
• 收到LSU后，向对方回复LSAck报文，进行确认

3.每台路由器根据本机链路状态数据库，计算到达每个目的网段的最优路由，写入路由表

OSPF分区域管理

分区域的原因

• 加快收敛速度
• 把网络故障隔离在区域内部

路由器角色

• IR,普通路由器,所有接口都处于普通区域
• BR,骨干路由器,所有接口都处于骨干区域
• ABR,区域边界路由器,连接不同区域的路由器
• ASBR,自治系统边界路由器,连接外部自治系统的路由器

区域类型

• 骨干区域，只能有一个骨干区域，骨干区域必须是连续的
• 非骨干区域，非骨干区域必须连接到骨干区域
• 特殊区域

常用命令

• [h3c]ospf 'process id' router-id 'rid':开启OSPF进程，指定Router-id，进入OSPF协议视图
• [h3c-ospf-1]area 'area id':进入区域视图
• [h3c-ospf-1-area 0.0.0.0]network 'ip address' 'wild-mask':宣告网段

wild-mask:

• 掩码通配符

• 0对应的部分需要匹配一致，1对应的部分不检查

• [h3c-ospf-1]slient-interface 'interface id':配置静默接口

• [h3c-GigabitEthernet 0/0]ospf dr-pririty 'priority':修改OSPF接口优先级

• [h3c-GigabitEthernet 0/0]ospf cost 'cost':修改接口OSPF开销

• <h3c>reset ospf 'process id' process:重置OSPF进程

• [h3c]display ospf peer:查看OSPF邻居关系

  • FULL：邻接关系
  • 2-Way：邻居关系

• [h3c]display ospf lsdb:查看OSPF链路状态数据库

• [h3c]display ospf routing:查看OSPF路由

二十六、ACL包过滤

ACL

定义

• 访问控制列表
• 用于数据流的匹配和筛选

常见功能

• 访问控制:ACL+Packet-filter
• 路由控制:ACL+Route-policy
• 流量控制:ACL+QOS

基于ACL的包过滤

定义

• 对进出的数据包逐包检查，丢弃或允许通过
• 包过滤必须配置在接口的某个方向上才能生效
• 一个接口的一个方向只能配置一个包过滤策略

包过滤的方向

• 入方向:只对从外部进入的数据包做过滤

• 出方向:只对从内部发出的数据包做过滤

包过滤的工作流程

• 数据包到达接口检查是否应用了ACL，是则进入匹配，否则放行
• 按照ACL编号匹配第一条规则，匹配则进一步检查该条规则动作，否则与下一条规则进行匹配
  • 动作允许则放行
  • 动作拒绝则丢弃
• 继续进行匹配，如匹配则检查规则动作，否则与下一条进行匹配
• 所有规则都不匹配，检查默认动作
  • 默认动作允许则放行
  • 默认动作拒绝则丢弃

注意事项

• 如果默认动作是允许，至少需要一条拒绝规则
• 如果默认动作是拒绝，至少需要一条允许规则
• H3C的ACL用于包过滤默认允许，用于其他默认拒绝
• 把小范围的规则分配一个靠前的顺序
• 在不影响实际效果前提下，把包过滤尽量配置在离源地址最近的接口的入方向

ACL分类

• 基本ACL
  • 只对数据包的源地址进行匹配
  • 编号2000-2999
• 高级ACL
  • 对数据包的五元组进行匹配（源IP，目的IP，源端口，目的端口，协议）
  • 编号3000-3999

常用命令

• [h3c]acl basic 'acl-number':创建基本ACL，进入ACL视图
• [h3c]acl advanced 'acl-number':创建高级ACL，进入ACL视图
• [h3c-acl-basic-2000]rule 'rule id' 'permit/deny' source 'ip address' 'wild-mask':创建基本ACL规则,如不写rule-id，则系统自动从0开始以5的倍数增加序号
• [h3c-acl-basic-3000]rule 'rule id' 'protocol' source 'ip address' 'wild-mask' source-port 'port' destination 'ip address' 'wild-mask' destination-port 'port':创建高级ACL规则
• [h3c-GigabitEthernet 0/0]packet-filter 'acl number' 'inbound/outbound':配置包过滤
• [h3c]packet-filter default deny:更改默认动作为拒绝

二十七、NAT

产生背景

• IPv4公网地址资源耗尽
• IPv6普及遥遥无期
• 子网划分杯水车薪

定义

• 网络地址转换
• 通过把私有地址转换为公有地址，使私有IP地址主机可以访问互联网，来解决公网地址不够用的问题

分类

静态 NAT

把公有地址一对一的静态映射给私有地址使用

基本 NAT

• 建立公有地址池，把地址池中的公有地址动态的映射给私有地址使用
• 本质上仍然是一对一的映射

NAPT

• 把公有地址和端口动态的映射给私有地址和端口，实现一个公有地址可以供多个私有地址同时使用访问互联网
• 转换源IP和源端口，数据回包还原目的IP和目的端口

Easy IP

• NAPT的一种简易实现形式
• 适用于公网地址不固定的场景

NAT Server

• 把公网IP的某个端口固定映射到私网IP的某个端口，让公网上的用户可以主动访问私网中的服务
• 转换目的IP和目的端口，数据回包还原源IP和源端口
• 也称端口映射

常用命令

• [h3c]nat address-group 'group-number'：创建 NAT 公网地址池
• [h3c-address-group-1]address 'start-ip' 'end-ip'：设置地址池的地址范围
• [h3c-GigabitEthernet0/0]nat outbound 'acl-number' address-group 'group-number'：在公网接口上配置 NAPT
• [h3c-GigabitEthernet0/0]nat outbound 'acl-number'：在公网接口上配置 Easy IP
• [h3c-GigabitEthernet0/0]nat server protocol 'tcp/udp/icmp' global 'global-address' 'global-port' inside 'inside-address' 'inside-port'：在公网接口上配置NAT Server

二十八、PPP

定义

• 点到点协议
• 在串行线路上运行的协议

特点

• 支持身份验证
• 支持地址自动协商

工作阶段

• 阶段1，LCP阶段，链路状态协商
• 阶段2，验证阶段，可选
• 阶段3，NCP阶段，IP地址协商

验证

验证方式

• PAP

  • 两次握手
  • 用户名和密码在网络中明文传输

• CHAP

  • 三次握手
  • 密码不在网络中传输，更安全

验证分类

• 单向验证:主验证方对被验证方进行验证
• 双向验证:双方互相验证

PPP-MP

把两台路由器之间的多条PPP链路捆绑成一条逻辑PPP链路

功能

• 实现链路冗余
• 增加链路带宽

要点

• IP地址配置在MP口上
• 身份验证配置在物理口上

常用命令

• [h3c-Serial1/0]ppp authentication-mode 'pap/chap':设置接口开启PPP验证，并指定验证方式
• [h3c-Serial1/0]ppp pap local-user 'username' password 'simple/cipher' 'password':被验证方设置接口上用于pap验证的用户和密码
• [h3c-Serial1/0]ppp chap user 'username':被验证方设置接口上用于chap验证的用户
• [h3c-Serial1/0]ppp chap password 'simple/cipher' 'password':被验证方设置接口上用于chap验证的密码
• [h3c]interface mp-group 'group-number':创建PPP-MP口，进入MP口接口视图
• [h3c-Serial1/0]ppp mp mp-group 'group-number':物理接口加入到MP口
• 双向验证时，如果两端用于验证的用户名和密码一致，则在PPP接口下只用指定用户名，不用指定密码

H3C配置DNS代理

[h3c]dns proxy enable
[h3c]dns server '公网DNS地址'

内网终端DNS服务器指向为本路由器

十七、文件传输协议

FTP

定义

• 文件传输协议
• 客户端/服务器模型，具备身份验证功能
• 双TCP连接

端口

• 控制连接：21，用于传输FTP命令和执行信息
• 数据连接：20，用于数据上传、下载

数据传输方式

主动方式：

• 数据连接由服务器主动发起
• 控制连接：21端口
• 数据连接：20端口

被动方式：

• 数据连接由客户端主动发起
• 控制连接：21端口
• 数据连接：服务器随机产生端口

TFTP

• 简单文件传输协议
• 基于UDP，69号端口
• 只有数据传输功能，不提供身份验证，目录列表等功能

常用命令

• [h3c]ftp server enable：开启FTP服务
• <h3c>ftp 'ip address'：连接FTP服务器
• ftp>ls：列出当前目录
• ftp>get 'fliename'：下载文件
• ftp>put 'filename'：上传文件
• ftp>bye；断开FTP连接

十八、DHCP

产生背景

局域网中手动配置静态IP地址任务繁琐，而且容易出错

定义

• 动态主机配置协议
• 用于为局域网中主机动态分配IP地址及相关信息
• 采用客户端/服务器模式
• 服务端端口UDP 67
• 客户端端口UDP 68

工作原理

分配IP地址工作流程

• 客户端以全网广播形式发起IP地址请求
• 服务器以全网单播形式向客户端发送IP地址提供
• 客户端选择好IP地址后，以全网广播形式向服务器通告选择结果
• 服务器向客户端以全网单播形式发送IP地址确认

特殊情况的处理

当网络中存在多台DHCP服务器，客户端会优先选择最先到达的IP地址提供

IP地址租约更新

• 租期到达50%，客户端如在线，会向服务器发起租约更新请求
• 租期到达87.5%，客户端如在线，会向服务器发起租约更新请求

DHCP中继代理

• 用于跨网段分配IP地址
• IP地址请求的相关报文都是广播发送，无法跨越网段，所以需要在中间路由器开启DHCP中继代理功能

相关命令

• [h3c]dhcp enable:开启DHCP服务
• [h3c]dhcp server ip-pool 'name':创建DHCP地址池
• [h3c-dhcp-pool1]network 'network' mask 'mask':配置用于分配的地址范围
• [h3c-dhcp-pool1]gateway-list 'ip address':配置用于分配的网关地址
• [h3c-dhcp-pool1]dns-list 'ip address':配置用于分配的DNS服务器地址
• [h3c-dhcp-pool1]expired ……:配置DHCP租期
• [h3c]dhcp server forbidden-ip 'start ip address' 'end ip address':配置不参与分配的IP地址
• [h3c-GigabitEthernet 0/0]dhcp select relay:接口上开启DHCP中继功能
• [h3c-GigabitEthernet 0/0]dhcp relay server-address 'ip address':指定用于中继的DHCP服务器地址
• [h3c]display dhcp server statistics:查看DHCP服务器统计信息

十九、VLAN间路由

定义

指导设备对不同vlan间进行三层数据转发

实现方式

单臂路由

• 交换机上划分多个VLAN
• 路由器单线连接到交换机
  • 路由器接口,划分若干子接口，子接口的IP为下连vlan的网关，并绑定相应vlan
  • 交换机接口,配置TRUNK，允许所有vlan通过

三层交换

• 三层交换机上启用vlanif三层接口，配置为网关IP
• 自动产生所有到达所有vlan的直连路由

常用命令

• [h3c]interface 'sub-interface':创建子接口，进入子接口视图
• [h3c-GigabitEthernet0/0.1]vlan-type dot1q vid 'vlan-id':子接口开启802.1Q识别，并绑定Vlan
• [h3c]interface vlan-interface 'vlan-id':创建Vlanif三层接口，进入Vlanif接口视图

二十、IPv6基础

IPv4的问题

• 地址资源已经全部耗尽
• 终端用户配置不够简便
• 协议本身不具备安全性和QOS特性

IPv6的优势

• 几乎无尽的地址空间,3.4X10^38个可用地址
• 终端用户无需任何配置，甚至不需要DHCP
• 协议自带安全性和QOS特性

地址格式

• 冒号十六进制格式
• 每段16位，共8段，一共128位

地址书写压缩

• 段内前导0压缩
  • 段内前导的0可省略
  • 全为0的段压缩为一个0
• 全0段压缩
  • 连续为0的段可用::表示
  • 一个IPv6地址内只允许使用一次全0段压缩

网段划分

• 前缀:前缀长度和数字一致则为同一网段
• 接口标识符:根据Mac地址计算而来，全球唯一
• 前缀长度:标识前缀的长度

地址分类

单播地址

未指定地址:

::/128

本地环回地址:

::1/128

链路本地地址:

FE80::/10

• 仅用于同网段内部通讯，自动生成
• FE80::接口标识符/10

站点本地地址:

FEC0::/10

私有地址

全球单播地址:

2000::/3

组播地址

• 标识组播地址
• 广播地址属于一种特殊的组播地址

任播地址

• 用于智能寻路，寻找最近的下一跳
• 从单播地址中分配

IPv6邻居发现协议

• 地址解析，类似ARP

• 邻居关系建立和维持

• 路由器发现/前缀发现

• 地址自动配置

  • 1.终端发送RD消息，请求路由器的前缀和前缀长度
  • 2.路由器回复本机的前缀和前缀长度
  • 3.终端使用路由器回复的前缀+接口标识符/前缀长度，自动产生IPv6全球单播地址

• 地址重复检测

常用命令

• [h3c-GigabitEthernet 0/0]ipv6 address 'ipv6 address':配置静态IPv6地址
• [h3c-GigabitEthernet 0/0]ipv6 address auto:配置为自动产生IPv6地址
• [h3c-GigabitEthernet 0/0]undo ipv6 nd ra halt:解除路由器ND消息抑制

二十一、IP路由原理

定义

• 路由器负责将数据报文在IP网段之间进行转发
• 路由是指导路由器如何进行数据转发的路径信息

IP连通的前提

• 沿途的每台路由器上都有到达目的网段的路由信息
• 路由是单向的路径信息，沿途每台路由器都要有往返双向路由信息

路由表

作用

存储路由信息

字段内容

• Destination/mask:目的网段和掩码
• Proto:路由的来源
• Pre:优先级
• Cost:度量值
• Nexthop:下一跳地址,数据报文从接口发出后到达的下一个IP地址
• Interface:出接口,数据报文发出的接口
• 最长掩码匹配规则:当数据包在路由表中匹配到多条掩码长度不同的路由，会按照掩码最长的路由进行转发
• 路由迭代规则:当路由的下一跳为非直连网段地址，路由器会再次在路由表中查询下一跳地址，直到查询到下一跳是直连地址为止

来源

直连路由,根据直连接口所在网段自动产生

产生条件:
- 接口UP
- 接口配置IP地址

静态路由:

• 定义:手动配置到达每个目的网段的路由信息
• 特点:配置和维护繁琐复杂,没有协议开销，减轻设备和带宽压力

动态路由协议

• 定义:通过路由协议从邻居自动学习路由信息
• 特点:配置简单，维护便捷,协议开销会消耗设备资源和链路资源
• 常见路由协议
  • RIP,路由信息协议，年代久远，已经被淘汰
  • OSPF,开放式最短路径优先，目前最主流的路由协议
  • BGP,边界网关协议，运营商之间使用的唯一协议

路由表写表规则

• 不同来源的路由优先级高（数字小）的优先
• 同一来源的路由Cost小的优先
• 同一来源Cost相等的路由会形成等价路由,数据流会在等价路由上自动负载分担

路由优先级

• 直连路由（Direct）:0
• OSPF内部路由:10
• 静态路由:60
• RIP:100
• OSPF外部路由:150
• BGP:255

常用命令

• [h3c]display ip routing-table

  • 查看路由表

• [h3c]display ip routing-table ‘network’ ‘mask’

  • 查看指定网段的路由信息

二十二、静态路由

配置要点

• 如下一跳所在接口是点到点接口，可以以指出接口的方式来配置静态路由
• 如下一跳所在接口是以太网接口，只能以指下一跳来配置静态路由

默认路由

• 目的网段为0.0.0.0/0
• 当数据包在路由表中匹配不到明细路由时，按照默认路由转发

常用命令

• [h3c]ip route-static ‘network’ ‘mask’ ‘nexthop/interface’

  • 配置静态路由

• [h3c]ip route-static ‘network’ ‘mask’ ‘nexthop/interface’ preference ‘number’

  • 配置静态路由并修改优先级

二十三、路由协议概述

定义

• 路由协议

  • 用来计算、维护网络路由信息的协议

• 可路由协议

  • 可被路由转发的协议，通常指IP

路由协议的功能

• 邻居发现
• 路由交换
• 路由计算
• 路由维护

路由协议的分类

按照使用位置分类

• IGP:内部网关协议,运行在自治系统内部的路由协议,RIP，OSPF，IS-IS
• EGP:外部网关协议,运行在自治系统之间的路由协议,BGP

自治系统

• AS
• 一组被统一管理，运行同一个IGP的路由器组成的网络范围
• 一般不同城域网都是不同的AS，不同运营商也是不同的AS

按照协议算法分类

• 距离矢量协议,度量值是跳数,RIP
• 链路状态协议,度量值是开销,OSPF IS-IS
• 路径矢量协议,有多种度量值,BGP

二十四、RIP

定义

• 路由信息协议，基于距离矢量算法
• 基于UDP端口520

RIP初始化流程

• RIP运行后，会从每个参与协议的接口上以广播形式发送路由请求
• 收到路由请求后，将自己完整的路由表以广播形式响应
• 收到路由响应后，根据计算规则，把路由写入到路由表
• 路由信息会按照发送方向逐跳扩散

路由信息更新

路由响应报文会以30秒为周期发送，以对网络变化进行更新

RIP的环路问题

产生原因

• 链路故障，导致路由从表中删除
• 30秒的更新周期还未到来，提前收到了邻居传递过来的刚刚被删除的路由，形成环路

防环机制

• 水平分割:从某个接口收到的路由信息不会从该接口回传
• 毒性逆转:从某个接口收到的路由信息会设置为16跳后回传
• 路由毒化:当路由失效，标记为16跳，并通告邻居，使邻居及时删除路由
• 抑制计时器:计时时间内，不接收和原路由跳数一致或更高的路由更新
• 触发更新:当路由失效，不用等待更新周期，立即发出路由更新，来通告错误
• 最大跳数:不接收跳数大于15跳的路由更新

RIP计时器

• 更新计时器:30秒
• 失效计时器:180秒,路由打上possibly down标签，路由设置为16跳
• 垃圾收集计时器:240秒,彻底删除路由
• 抑制计时器:180秒,路由信息失效，被打上PD标签,从其他接口收到比原路由更差的路由更新

RIPv2

• 报文以组播发送，组播地址224.0.0.9
• 路由更新携带子网掩码
• 可以关闭自动聚合，支持手动聚合
• 支持身份验证

常用命令

• [h3c]rip 'process id'：创建RIP进程，进入RIP协议视图
• [h3c-rip-1]version 2：更改RIP版本为v2
• [h3c-rip-1]undo summary：关闭自动聚合
• [h3c-rip-1]network 'network'：宣告网段，network命令的2层功能，使能接口（每个接口的IP地址与宣告的网段进行匹配，被匹配的接口能够收发RIP协议报文），使能路由（每个接口的IP地址与宣告的网段进行匹配，被匹配的接口所产生的直连路由能够传递给邻居）
• [h3c-rip-1]silent-interface 'interface number'：配置静默接口，静默接口上不会收发RIP协议报文
• [h3c-GigabitEthernet 0/0]rip authentication mode ……：配置RIP接口身份验证

二十五、OSPF

RIP的缺陷

• 最大跳数限制了网络规模
• 以跳数为度量值无法准确判断最优路径
• 路由更新发送完整路由表消耗网络带宽
• 收敛速度慢
• 协议会产生路由自环

定义

• 开放式最短路径优先，基于链路状态特征
• 工作在IP层，协议号89

OSPF初始化流程

1.建立邻居和邻接关系

发送hello报文发现和建立邻居关系，组播地址224.0.0.5

• 接口UP
• 双方接口IP地址在同一网段
• 双方接口在同一区域
• ……

选举DR/BDR，建立邻接关系

DR/BDR选举

• 选举原因，广播网络中使路由信息交换更加高速有序
• 选举范围，每条广播链路上都需要选举出一个DR和一个BDR
• 选举规则
  • 1.优先级大的优先，默认优先级都是1
  • 2.Router-id大的优先

Router-id

定义，Rid，标识路由器的身份

产生方法：

• 手动配置一个IPv4地址格式作为Rid
• 自动选举
  • 1.在所有环回口中选举IP地址最大的作为Rid
  • 2.在所有物理接口中选举IP地址最大的作为Rid

建议手动配置一个本地环回口的IP地址作为Rid

关系状态

• DRother与DR建立邻接关系
• DRother与BDR建立邻接关系
• DR与BDR建立邻接关系
• DRother之间保持邻居关系

2.邻接路由器之间交换链路状态信息，实现区域内链路状态数据库同步

相关概念

• 链路状态通告，LSA，用来描述路由器的接口、路由条目的相关信息，向邻接路由器发送DD报文，通告本地LSDB中所有LSA的摘要信息
• 链路状态数据库，LSDB，存储本地所有LSA

工作流程

• 收到DD后，与本地LSDB对比，向对方发送LSR报文，请求发送本地所需的LSA的完整信息
• 收到LSR后，把对方所需的LSA的完整信息打包为一条LSU报文，发送至对方
• 收到LSU后，向对方回复LSAck报文，进行确认

3.每台路由器根据本机链路状态数据库，计算到达每个目的网段的最优路由，写入路由表

OSPF分区域管理

分区域的原因

• 加快收敛速度
• 把网络故障隔离在区域内部

路由器角色

• IR,普通路由器,所有接口都处于普通区域
• BR,骨干路由器,所有接口都处于骨干区域
• ABR,区域边界路由器,连接不同区域的路由器
• ASBR,自治系统边界路由器,连接外部自治系统的路由器

区域类型

• 骨干区域，只能有一个骨干区域，骨干区域必须是连续的
• 非骨干区域，非骨干区域必须连接到骨干区域
• 特殊区域

常用命令

• [h3c]ospf 'process id' router-id 'rid':开启OSPF进程，指定Router-id，进入OSPF协议视图
• [h3c-ospf-1]area 'area id':进入区域视图
• [h3c-ospf-1-area 0.0.0.0]network 'ip address' 'wild-mask':宣告网段

wild-mask:

• 掩码通配符

• 0对应的部分需要匹配一致，1对应的部分不检查

• [h3c-ospf-1]slient-interface 'interface id':配置静默接口

• [h3c-GigabitEthernet 0/0]ospf dr-pririty 'priority':修改OSPF接口优先级

• [h3c-GigabitEthernet 0/0]ospf cost 'cost':修改接口OSPF开销

• <h3c>reset ospf 'process id' process:重置OSPF进程

• [h3c]display ospf peer:查看OSPF邻居关系

  • FULL：邻接关系
  • 2-Way：邻居关系

• [h3c]display ospf lsdb:查看OSPF链路状态数据库

• [h3c]display ospf routing:查看OSPF路由

二十六、ACL包过滤

ACL

定义

• 访问控制列表
• 用于数据流的匹配和筛选

常见功能

• 访问控制:ACL+Packet-filter
• 路由控制:ACL+Route-policy
• 流量控制:ACL+QOS

基于ACL的包过滤

定义

• 对进出的数据包逐包检查，丢弃或允许通过
• 包过滤必须配置在接口的某个方向上才能生效
• 一个接口的一个方向只能配置一个包过滤策略

包过滤的方向

• 入方向:只对从外部进入的数据包做过滤

• 出方向:只对从内部发出的数据包做过滤

包过滤的工作流程

• 数据包到达接口检查是否应用了ACL，是则进入匹配，否则放行
• 按照ACL编号匹配第一条规则，匹配则进一步检查该条规则动作，否则与下一条规则进行匹配
  • 动作允许则放行
  • 动作拒绝则丢弃
• 继续进行匹配，如匹配则检查规则动作，否则与下一条进行匹配
• 所有规则都不匹配，检查默认动作
  • 默认动作允许则放行
  • 默认动作拒绝则丢弃

注意事项

• 如果默认动作是允许，至少需要一条拒绝规则
• 如果默认动作是拒绝，至少需要一条允许规则
• H3C的ACL用于包过滤默认允许，用于其他默认拒绝
• 把小范围的规则分配一个靠前的顺序
• 在不影响实际效果前提下，把包过滤尽量配置在离源地址最近的接口的入方向

ACL分类

• 基本ACL
  • 只对数据包的源地址进行匹配
  • 编号2000-2999
• 高级ACL
  • 对数据包的五元组进行匹配（源IP，目的IP，源端口，目的端口，协议）
  • 编号3000-3999

常用命令

• [h3c]acl basic 'acl-number':创建基本ACL，进入ACL视图
• [h3c]acl advanced 'acl-number':创建高级ACL，进入ACL视图
• [h3c-acl-basic-2000]rule 'rule id' 'permit/deny' source 'ip address' 'wild-mask':创建基本ACL规则,如不写rule-id，则系统自动从0开始以5的倍数增加序号
• [h3c-acl-basic-3000]rule 'rule id' 'protocol' source 'ip address' 'wild-mask' source-port 'port' destination 'ip address' 'wild-mask' destination-port 'port':创建高级ACL规则
• [h3c-GigabitEthernet 0/0]packet-filter 'acl number' 'inbound/outbound':配置包过滤
• [h3c]packet-filter default deny:更改默认动作为拒绝

二十七、NAT

产生背景

• IPv4公网地址资源耗尽
• IPv6普及遥遥无期
• 子网划分杯水车薪

定义

• 网络地址转换
• 通过把私有地址转换为公有地址，使私有IP地址主机可以访问互联网，来解决公网地址不够用的问题

分类

静态 NAT

把公有地址一对一的静态映射给私有地址使用

基本 NAT

• 建立公有地址池，把地址池中的公有地址动态的映射给私有地址使用
• 本质上仍然是一对一的映射

NAPT

• 把公有地址和端口动态的映射给私有地址和端口，实现一个公有地址可以供多个私有地址同时使用访问互联网
• 转换源IP和源端口，数据回包还原目的IP和目的端口

Easy IP

• NAPT的一种简易实现形式
• 适用于公网地址不固定的场景

NAT Server

• 把公网IP的某个端口固定映射到私网IP的某个端口，让公网上的用户可以主动访问私网中的服务
• 转换目的IP和目的端口，数据回包还原源IP和源端口
• 也称端口映射

常用命令

• [h3c]nat address-group 'group-number'：创建 NAT 公网地址池
• [h3c-address-group-1]address 'start-ip' 'end-ip'：设置地址池的地址范围
• [h3c-GigabitEthernet0/0]nat outbound 'acl-number' address-group 'group-number'：在公网接口上配置 NAPT
• [h3c-GigabitEthernet0/0]nat outbound 'acl-number'：在公网接口上配置 Easy IP
• [h3c-GigabitEthernet0/0]nat server protocol 'tcp/udp/icmp' global 'global-address' 'global-port' inside 'inside-address' 'inside-port'：在公网接口上配置NAT Server

二十八、PPP

定义

• 点到点协议
• 在串行线路上运行的协议

特点

• 支持身份验证
• 支持地址自动协商

工作阶段

• 阶段1，LCP阶段，链路状态协商
• 阶段2，验证阶段，可选
• 阶段3，NCP阶段，IP地址协商

验证

验证方式

• PAP

  • 两次握手
  • 用户名和密码在网络中明文传输

• CHAP

  • 三次握手
  • 密码不在网络中传输，更安全

验证分类

• 单向验证:主验证方对被验证方进行验证
• 双向验证:双方互相验证

PPP-MP

把两台路由器之间的多条PPP链路捆绑成一条逻辑PPP链路

功能

• 实现链路冗余
• 增加链路带宽

要点

• IP地址配置在MP口上
• 身份验证配置在物理口上

常用命令

• [h3c-Serial1/0]ppp authentication-mode 'pap/chap':设置接口开启PPP验证，并指定验证方式
• [h3c-Serial1/0]ppp pap local-user 'username' password 'simple/cipher' 'password':被验证方设置接口上用于pap验证的用户和密码
• [h3c-Serial1/0]ppp chap user 'username':被验证方设置接口上用于chap验证的用户
• [h3c-Serial1/0]ppp chap password 'simple/cipher' 'password':被验证方设置接口上用于chap验证的密码
• [h3c]interface mp-group 'group-number':创建PPP-MP口，进入MP口接口视图
• [h3c-Serial1/0]ppp mp mp-group 'group-number':物理接口加入到MP口
• 双向验证时，如果两端用于验证的用户名和密码一致，则在PPP接口下只用指定用户名，不用指定密码