太久没学习了，来复习一下，参考学习视频记录的笔记

华为数通

网络模型

OSI 模型

1. 应用层（第七层）

   • 对应用程序提供接口、服务

2. 表示层

   • 进行数据格式转换、加密与解密、图片/文字 编码

3. 会话层

   • 建立、维持、断开通信会话

4. 传输层

   • 端到端传输，负责端口、可靠/不可靠传输

5. 网络层

   • 路由寻址，决定数据走向

6. 数据链路层

   • 相邻设备传输、差错校验、物理寻址

7. 物理层 （第一层）

   • 物理硬件、信号传输，只传输比特流 0/1

TCP/IP 模型

1. 应用层（第四层）

   • 合并 OSI 应用、表示、会话层。面向用户与程序

   • 协议：HTTP（80）、HTTPS（443）、FTP（21）、SSH（22）、Telnet（23）、SMTP（25）、POM3（110）、IMAP（143）、DNS（53）、APP 与浏览器等

2. 传输层

   • 端到端传输，靠端口区分程序

   • 协议：TCP（065535）可靠、UDP（065535）高效

   • 0~1023 知名固定端口，1024+ 动态自定义端口

3. 网际层（互联网层）

   • 路由寻址、靠 IP 地址寻找目标主机

   • 协议：IP、ICMP

4. 网络接口层（网络层）

   • 合并 OSI 数据链路层、物理层，负责硬件传输、MAC 寻址、网线\信号转发

   • 设备：网卡、交换机、网线

TCP UDP 报文格式

以太网帧格式

ARP 地址解析协议

ARP 原理

1. HOST1 ARP 缓存

1. ARP 请求

1. HOST2 ARP 缓存 收到后发单播包，保存至缓存表

1. ARP 响应 收到后发单播包，保存至缓存表

1. HOST1 ARP 响应

IP 协议

IPv4 报文格式

数据包分片

1. 将报文分割成多个片段的过程

2. 网络中转发的 IP 报文长度可以不同，但长度超出数据链路层最大长度时需要进行分割成若干个小片段进行传输

   • 数据链路层有MTU 最大传输单元，以太网默认MTU=1500字节

Flag 标志位

1. 标识 (Identification)

   • 同一原始数据包拆分出所有分片，标识值完全相同，接收方靠它判断哪些分片属于同一大包

2. 标志位 (Flags)（3 位，只用后 2 位）

3. MF 位（More Fragment）

   • 1 = 后面还有分片

   • 0 = 这是最后一片

   • 另一位：禁止分片位。置 1 时不允许分片，包过大直接丢弃，返回 ICMP 差错报文

4. 片偏移 (Fragment Offset)

   • 8 字节

   • 表示：当前分片的数据部分，距离原始数据包开头偏移了多少个 8 字节

   • 用于排序重组

   • 除最后一个分片，其余分片长度必须是8字节的整数倍

   • 计算时需排除 IP 头部固定 20 字节（无选项字段），即为：1480字节

5. 每个分片都有独立 IP 头部（头部不变，数据被拆分）

6. 路由转发时，分片可在不同路径传输，到达时顺序可能乱，接收方依靠：标识+片偏移 排序重组

$\text{片偏移} = \frac{\text{当前分片之前所有分片的数据总字节数}}{8}$

生存时间 TTL（Time To Live）

1. IPv4 头部一个 8 位字段。取值：0~255

2. 限制数据包最大路由转发跳数，用于防环

IP 分类

类别	起始比特	首段十进制范围	默认子网掩码	网络位	主机位	主要用途
A	0	1 ~ 126	255.0.0.0	8	24	大型网络
B	10	128 ~ 191	255.255.0.0	16	16	中型网络
C	110	192 ~ 223	255.255.255.0	24	8	小型局域网
D	1110	224 ~ 239	—	—	—	组播通信
E	1111	240 ~ 255	—	—	—	科研 / 保留
可在内网自由使用的私有 IP，不占用公网地址：

• A 类私有段：10.0.0.0 ~ 10.255.255.255

• B 类私有段：172.16.0.0 ~ 172.31.255.255

• C 类私有段：192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

路由

路由获取方式

1. 直连路由

   1. 设备相连自动生成，优先级 0，最高

2. 静态路由

   1. 手动配置，优先级默认 60

3. 动态路由

   1. 设备之间互相自动交换路由信息

   2. 自学习，自更新

   3. OSPF 路由

      1. 内部路由优先级 10

      2. 外部路由优先级 150

静态路由配置规则：

ip route-static 目标网段 掩码 {下一跳 IP | 出接口 | 下一跳+出接口}

等价路由

定义：去往同一个目标网段，多条路由开销度量值 cost 相同完全相等，路由器同时把流量从多条链路转发
满足以下三点，路由表会同时生成多条路由条目，启用等价负载分担。前提：

1. 目的 IP 网段相同

2. 路由协议计算出的 cost 相同

3. 下一跳、出接口不同（存在两条或多条不同物理线路）

浮动路由

定义：同目的网段，配置两条静态路由，主路由优先级高量；备用路由优先级低不进路由表，主链路断了，备用自动顶上
关键点：

1. 华为 / 华三：优先级数值越小越优先，思科越小越优先

2. 默认静态优先级 60

3. 浮动备用路由设置：61~255（越大优先级越低）

OSPF

定义

定义：开放式最短路径优先，无类域间路由协议，属于IGP内部网关协议、链路状态路由协议。基于 SPF 算法

1. 协议号：89

2. 组播地址：224.0.0.5（所有 OSPF 路由）、224.0.0.6（DR/BDR）

3. 特点：无类、支持 VLSM、支持路由汇总、收敛快、防环路、适合大中型园区 / 运营商内网

4. LSDB（Link-State DataBase 链路状态数据库）：同一个 OSPF 区域内，所有路由器共用的「全网拓扑地图」，存着本区域全部 LSA 条目。

OSPF 原理

1. 链路状态 IGP 协议，IP 协议号 89；路由之间不直接交换路由，互相发送 LSA 链路状态通告，描述链路、开销和邻居

2. 同一个区域内得路由器完全同步一样得 LSDB 链路状态数据库

3. 邻居通告 Hello 包发现和保活，协商通过后交互 LSA，LSDB 达成 Full 邻接

4. 每台路由器以自己为根运行 SPF 算法，基于 LSDB 独立算出最短路径，生成路由表

5. 划分 Area 区域，非为骨干 Area0 和非骨干；目的减少 LSA 泛洪范围；ABR 负责区域间路由传递

6. 广播网络选举 DR/BDR，减少邻接关系数量

7. 用 Cost 来度量，默认是 10^8/接口带宽`

8. 不同类型得 LSA 负责区域间、区域内、外部路由，LSA 按规定范围泛洪

OSPF 的 8 种状态的功能与建立过程

状态顺序：Down → Attempt → Init → 2‑Way → ExStart → Exchange → Loading → Full

其中Attempt 是仅限 NBMA 网络（帧中继）才会出现

完整 8 个状态交互如下：

1. Down（关闭）

   • 一开始没有发送 Hello 报文，则会处于 Down 状态

2. Attempt（尝试）

   • 手动配置邻居，单播发送 Hello 报文，等待对端回应

3. init（初始化）

   • 当收到 Hello 报文后，开始运行 OSFP，进入 Init 状态

   • 主要是为了发现对方了解链路信息，开销和邻居等信息

   • 例如：R1 发送 Hello 报文给 R2，R2 收到 Hello 报文看见报文里对方的Router-ID，了解到对端的相关信息后；R2回复hello 报文，邻居列表写上 R1 的 RID，以及相关信息，R1收到后报文，看见自己的RID在邻居列表进入 2-Way；R1 此时还需要发送 Hello 报文，带上R2的RID，R2收到报文看见自己的 RID，R2进入2-Way

   • 此过程需要互相收到对方的 Hello 报文，双向邻居建立

   • Router‑ID 只是身份标识；邻居列表字段才是双向确认的凭证。

4. 2-Way（双向通信）

   • 收到 Hello，且 Hello 报文中邻居列表存在自己，双向连通，邻居关系建立。

   • 2-Way 之后，广播网络会做 DR/BDR 选举，p2p 网络则跳过

   • 既不是 DR 指定路由，也不是 BDR 备用指定路由器的其他路由器叫：DRother

   • DRother 之间只停留在 2‑Way，不再继续往下走

   • 需要建邻接的设备进入 ExStart。如：DRother ↔ DR；DRother ↔ BDR

5. ExStart（预启动）

   • 进入 ExStart 后开始同步 LSDB 数据库，互发 DBD 报文，选举主从，一般 Router‑ID 大的为主设备；它控制 DBD 报文序列号。只协商主从，不传 LSA 摘要。

   • 主从确立后进入 ExChange

6. ExChange（交换）

   • 进入 ExChange 后开始交互携带LSA摘要的DBD报文。互相告知自己的LSDB有哪些 LSA，只传递 LSA 摘要，不传完整 LSA

7. Loading（加载）

   • 对比 DBD 摘要，当发现自己缺少某些 LSA，开始发送 LSR 报文请求完整 LSA

   • 对端收到 LSR 请求回复 LSU 报文（内携带完整 LSA）；收到后还会回复 LSAck 确认

   • 反复请求，更新，确认

8. Full（完全邻接）

   • 所有 LSA 同步完成，LSDB 数据库一致时，开始运行 SPF 算法计算路由，邻接关系完成进入 Full 状态

   • 生成的完整 OSPF 路由表，注意：每台路由器都有自己的全局路由表，邻居之间不传递路由条目，只传 LSA 拓扑，各算各的路由。其中LSA 老化时间一小时

   • 无故障时依赖 Hello（10s）报文保活，10 秒发送一次 hello 确保邻居还活着

   • 当连续四次 hello 报文无响应，有一个Dead Time 40 秒计时器，也就是邻居的最大允许超时时间：四次 Hello 报文发送周期，那么当计时器耗尽就判定邻居失效，删除该邻居与其学习到所有 LSA 重新开始 SPF 计算，状态重置为 Down

   • 当网络发生变化，生成更新版本号的 LSA，用 LSU 报文泛洪整个网络，但不同类型 LSA 传递范围有限制，仅仅泛洪 LSA 所达的对应范围，详情可看 LSA 分类

     • 收到 LSU 的路由器会对比 LSDB，并更新本地 LSDB，回复 LSAck 确认

     • 触发 SPF 重新计算（并不是全部重算）刷新 OSPF 路由表

     • 邻居状态还是处于 Full 不会退回 ExStart，只有邻居故障断开才会回退状态

OSPF 区域

分区域概念：整网不分区仅有 Area0，会导致全设备一个 LSDB，导致网络过大；也会导致 LSA 数量庞大导致全网反复跑 SPF、频繁震荡网络

LSA 分类

编号	俗称	LSA 名称	生成者	泛洪范围	核心作用
Type‑1	一类 LSA	Router LSA 路由器 LSA	本区域每一台路由器	本区域	描述路由器所有直连链路、开销；区域内路由来源
Type‑2	二类 LSA	Network LSA 网络 LSA	广播网段 DR	本区域	描述广播 / NBMA 多路访问网段，列出本网段所有路由器
Type‑3	三类 LSA	Summary‑Network LSA 网络汇总 LSA	ABR	其他区域	传递不同区域之间路由，域间路由 O IA；支持路由汇总
Type‑4	四类 LSA	Summary‑ASBR LSA ASBR 汇总 LSA	ABR	其他区域	通告 ASBR 路由器的 Router‑ID 位置，为 5 类外部路由服务
Type‑5	五类 LSA	AS‑External LSA AS 外部 LSA	ASBR	整个 OSPF AS	引入外部路由（静态、其他协议）；E1/E2 两种度量
Type‑6	六类 LSA	Group‑Membership LSA 组播成员 LSA	MOSPF 路由器	本区域	MOSPF 组播 OSPF 使用，普通单播 OSPF 不使用
Type‑7	七类 LSA	NSSA‑External LSA NSSA 外部 LSA	NSSA 区域内 ASBR	仅 NSSA 区域	NSSA 区域引入外部路由；NSSA‑ABR 将 7 类转换为 5 类 LSA；N1/N2
Type‑8	八类 LSA	External‑Attribute LSA 外部属性 LSA	ASBR	整个 AS	携带 BGP 等外部路由属性，现网几乎不用
Type‑9	九号 Opaque LSA	Opaque‑LSA（链路本地）	路由器	仅本地链路	扩展特性，不能跨路由器泛洪
Type‑10	十号 Opaque LSA	Opaque‑LSA（区域范围）	路由器	本区域	MPLS‑TE、Segment Routing，在本区域泛洪
Type‑11	十一号 Opaque LSA	Opaque‑LSA（AS 全域）	路由器	整个 AS 域	SR 等扩展，全 OSPF 域泛洪

骨干区域

Area 0 定义：

1. 存在且唯一，骨干区域

2. 所有普通区域必须直连Area 0，不能区域挂区域（Area1 连 Area2、不连 0 是错误组网）

3. 非骨干隔离开无法直连 Area 0 需配置 虚链路 Virtual-link 打通至骨干

Area 0 作用：各区域路由汇总后统一走骨干转发，充当整个 OSPF 的高速主干道

非骨干区域

Area 1~N 属于非骨干区域
特点：本区域拓扑变化，LSA 不会出本区域，别的 LSDB 不会受影响

IR内部路由器定义：所有接口全部在同一个 Area（全 Area0 或 全 Area1），不跨区域
ABR区域边界路由器定义：一端 Area 0、一端普通区域；生成3类汇总LSA；负责区域间路由
ASBR自治域边界路由器定义：ABR设备引入静态路由、RIP、BGP 等外部路由就成为ASBR；生成 5 类 LSA（NSSA 生成 7 类，出区域变 5 类）

特殊区域

普通标准区域：1、2、3、4、5类LSA全部存在
特殊区域用于屏蔽 4、5类外部LSA，ABR 自动下发一条默认路由代替海量明细路由

参照明细表：

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