HCIP笔记

2025.3.3

HCIP
  
HCIA复习
OSI参考模型---开放式系统互联模型---OSI/RM
ISO---国际标准化组织；
特点:先有模型，再有协议。
OSI七层参考模型：
应用层：提供网络服务；自然语言--编码
表示层：对数据的处理；格式化，加解密，压缩解压缩等等
会话层：建立、维护、管理会话连接。点到点的通讯
传输层：建立、维护、管理端到端的连接
网络层：逻辑寻址和路由选择
数据链路层：物理寻址以及控制物理层通讯
物理层：比特流的传输

TCP/IP：先有协议，后建立模型。
ARP协议
    作用：通过某一个地址，来获取另一个地址
正向ARP：通过IP获取MAC地址
反向ARP:  通过MAC获取IP地址
免费ARP:  利用正向ARP的原理，请求自己的IP地址。

3.5
MAC----48bit
前24bit为厂商ID，也被称为OUI；后24bit被称为产品ID。
第一字节的第八比特位，分为单播-0和组播-1.

DHCP协议---动态主机配置协议
C/S架构。先发送数据报文的终端位客户端。
功能：为网络中的终端设备，提供网络参数

DNS服务---域名解析服务
通过域名，查找IP地址
DNS协议是基于TCP/UDP的53号端口来传输数据

路由器转发原理
基于数据包中的目的IP地址，查找路由表。若表中存在记录，则无条件转发，若没有记录，则直接放弃
获取未知路由项信息的手段：直连路由，静态路由，动态路由
直连路由的生成条件：1,接口双UP；2,接口配置IP地址。

HTTP协议---超文本传输协议
典型C/S架构协议。基于TCP协议进行工作的，端口80（默认）.
超文本：超链接+多媒体元素标记--Web（网页）--URL来表示的

————————————————————————————————————
3.12 第二章，TCP协议
TCP---传输控制协议
是一种面向链接的可靠传输协议。

TCP目的：在不可靠的IP层之上，实现可靠的数据传输协议。

TCP是全双工通信

标记位：
  紧急位URG
  确认位ACK
  推送位PSH
  复位RST
  同步位SYN
  终止位FIN

TCP可靠性
排序机制：IP分片，TCP分段

确认机制：是TCP可靠性的核心       
       确认报文的特点：TCP头部中的ACK标记位=1；确认的数据是由确认序列号来决定的
选择确认：SACK--在确认报文中，增加一个变量。
设备之间，想要使用确认机制，也需要提前协商。在三次握手的前两次SYN报文中进行协商使用
，使用可选项字段携带。

重传机制：1.超时重传
                  2.快速重传机制：当发送方连续收到三次冗余ACK时，则认为这三个ACK报文所标识的信息丢失，需要进行快速重传机制。

TCP流量控制机制--流控：发送方通过观察接受方的确认报文中的Windows大小，来动态调整自己连续发送的数据量

TCP的拥塞控制机制
拥塞：网络中对资源需求超过了资源可用量的情况。

——————————————————————————————————————
3.17

TCP连接管理

TCP的连接建立：    每一方需要确认对方的存在   
                                双方需要进行参数的协商
                                需要进行资源分配
 

———————————————————————————————————————
第二部分：园区网

园区网架构-----核心点：冗余性
三层：接入层：提供大量的用户终端接入接口——一般使用二层交换机
           汇聚层：终端设备的网关所在地，并且是下层网络的流量汇聚地——三层交换机
           核心层：负责连接不同的区域模块，负责不同模块之间的流量高速发展——一般三层交换机

————————————————————————————————————————
第三章---VLAN技术
虚拟局域网
VLAN特点：1.一个VLAN就是一个广播域；2.广播报文会被限制在一个VLAN内；3.VLAN的划分不受地域限制

VLAN配置
第一步配置：创建VLAN
[Huawei]vlan batch 2 3 --批量创建vlan 
[Huawei]vlan 10 ---单独创建 
第二步配置：将接口划入VLAN 
[Huawei]int g 0/0/1 [Huawei-GigabitEthernet0/0/1]port link-type access
第三步：Trunk干道配置 
[sw1-GigabitEthernet0/0/5]port link-type trunk 
[sw1-GigabitEthernet0/0/5]port trunk allow-pass vlan 2 3 ---该命令只能编写T允许列表 
[sw1-GigabitEthernet0/0/5]port trunk pvid vlan ? ---修改
PVID INTEGER<1-4094> VLAN ID 
----特点：PVID与允许列表没有任何关联，且允许列表和PVID的配置相互独立。

PVID：华为体系规定，所有通过接口进入到交换机的数据，都必须打上接口所对应的PVID标签，也
就是说，交换机内部所有的数据，都必须是携带标签转发的

Access类型
Access类型是二层接口用于连接终端设备的。

Trunk类型
可以接收和发送多个VLAN，并且一般用于连接交换机

hybrid类型
该类型是华为私有设计的类型。可以实现任何操作(包含了Access和Trunk的功能)。
--------------------------------------------------------------------------------------------
VLAN间通讯技术
三层交换机转发 --- 企业中最常用的方式。

SVI接口 --- Switch virtual interface，交换机虚拟接口 --- 在华为中被称为VLAN-IF接口。是一个
虚拟的，三层逻辑接口。可以配置IP地址，并处理三层数据报文。--->通常情况下，该IP地址会成为该
VLAN中的默认网关地址

---------------------------------------------------------------------------------------------------------
VLAN聚合---Super VLAN
VLAN聚合作用：允许将一个IP网段用于多个VLAN。
Super-vlan：理解为“父VLAN”的概念。
                      该vlan不能包含任何物理接口，只用于将sub-vlan进行聚合，并且提供一个三层接口(vlanif接口)。
Sub-vlan：子VLAN”的概念
                   该vlan可以被添加到任何物理接口，但是不能够创建sub-vlan对应的VLANIF接口。同一个super-vlan中的sub-vlan之间依然是二层隔离的。但是这个sub-vlan共用同一个vlanif接口。

——————————————————————————————————————————————

STP生成树协议

二层环路问题：
1.二层环路非常严重，因为无法像三层环路那样，通过TTL字段将报文丢弃，从而解决环路。
2.广播风暴 --- 广播帧在二层环路中形成顺时针和逆时针转动的两层环路，并且无限循环，最终导致设
备宕机，网络瘫痪。
3.MAC地址表翻摆(漂移) --- 同一个数据帧在顺时针接收后记录MAC地址和接口关系后，之后，逆时
针在记录一遍，如此循环，导致MAC地址表一直发生改变。
4.多重复数据帧

STP原理：交换机之间相互发送STP报文，进行一系列的计算(最短无环路径树)，从而选定出一些接口在逻辑上被阻塞。

生成树
STP基本概念
1.桥ID---交换机ID：每一台运行STP的交换机都拥有一个唯一的桥ID。 桥ID总共8字节，16bit桥优先级+48bit桥MAC地址。
2.根网桥：STP作用是计算出来一个无环树--->根网桥就是一颗STP生成树的树根节点

选出根桥设备。并且，在一个交换网络中，根网桥有且只有一个。
选举规则：网络中拥有最小桥ID的交换机称为根网桥
     先比较桥优先级，越小越优。--->默认32768。
     取值必须是4096的倍数。
     桥优先级相同，在比较桥MAC地址，越小越优

开销(cost)、根路径开销(RPC)
每一个激活了STP协议的接口都维护着一个Cost值。接口的Cost主要是用于计算RPC。
Cost数值--->在华为体系下，存在三种计算方式，默认使用算法为IEEE 802.1t标准。总体而
言，带宽越高，开销越小。
RPC的计算，是从根节点到达本地所经过的所有入接口的开销之和。

接口ID
运行了STP协议的每一个交换机的每个接口都存在一个接口ID，用来区分不同的接口。
接口ID长16bit = 4bit接口优先级 + 12bit接口编号
缺省时，接口优先级=128，每一次修改时，必须为16的倍数

--------------------------------------------------------------------------------------
STP报文---BPDU

BPDU --- 网桥协议数据单元

TCN BPDU报文

STP角色选举过程：选举根网桥
                                选举范围：整个交换网络。
选举根接口：指的是非根网桥上所有接口中收到最优BPDU的接口

选举指定接口：
指定接口的作用：1.该接口是该链路上所有接口中到达根网桥最优的接口；2.该接口负责
向该链路发送BPDU报文。
一般而言，根网桥的所有接口都是指定接口。且存在根接口的链路上，对端必然是指定接口。

选举非指定接口：
除了根接口和指定接口以外的接口，都是非指定接口。

————————————————————————————————————————
802.1W---RSTP
STP：根端口、指定端口、非指定端口 
RSTP：根端口、指定端口 
非指定端口被分为两部分：替代端口、备份端口 
1.替代端口---作为根端口的备份 当收到了其他设备发送的BPDU报文而被阻塞的端口被称为替代端口。
2.备份端口---作为指定端口的备份 由于收到了发送者为本地BID的BPDU报文而被阻塞的端口。 但是这两个接口都是被阻塞的接口

RSTP与STP不同，网络稳定后，无论是不是根网桥，都可以周期性发送BPDU报文
---------------------------------------------------------------------------------------------------
P/A机制 --- 加快收敛核心机制
设备发送P标记位置位的BPDU报文，请求将自己的接口状态切换为转发状态。

对端收到该报文后，将本地除了接收该报文的接口以外的接口，全部切换为丢弃状态，来保障本地
无环，该过程被称为同步过程

同步过程完成后，本地其他接口均处于丢弃状态，本地向上游设备回复A标记位置位的BPDU报文，
表示同意，并且将本接口切换为转发状态

上游设备收到A标记位置位的BPDU报文后，认为下游不再存在环路，所以将接口切换为转发状态。
后续所有设备之间链路均启动P/A机制来加快收敛。

---------------------------------------------------------------------------------------------------
802.1S---MSTP---多生成树

MSTP是解决了链路利用率低的问题。MSTP是应用最广泛的破环协议。
MSTP将一个或多个VLAN映射到一个实例(instance)中，然后基于实例来计算生成树，映射到同一
个实例中的VLAN共享同一颗生成树

————————————————————————————————————————————

第五章-----链路聚合+VRRP
链路聚合
概念：可以将多个物理接口捆绑成一个逻辑接口，即将N条物理链路聚合为一条逻辑链路，可以在
不升级硬件资源的条件下，达到增加链路带宽的目的。

eth-trunk接口在添加物理接口时，物理接口中不能存在任何配置，否则不能被加入到聚合链路
中；并且，当物理接口加入聚合链路后，所有关于物理接口的配置，都需要在聚合链路中进行操作。

--------------------
LACP模式 --- 链路聚合控制协议
LACP是在聚合链路形成后，负责链路维护的协议，即自动调整链路状态。
LACP协议分为静态和动态。
静态 --- 聚合接口创建，成员接口的加入，都是手工配置
但是，LACP会通过协议报文，确定那些接口为活跃接口。
动态 --- 所有内容都是LACP自动完成

如何判断不同的报文属于相同的数据流：基于数据包的五元组信息判断(源目IP、源目端口、协议
号)

-------------------------------
VRRP协议 --- 虚拟路由器冗余协议

VRRP基本概念
版本：VRRPv2/v3
VRRP路由器 --- 运行了VRRP协议的路由器。VRRP协议是基于接口工作的。 当VRRP协议激活时，路由器上激活了VRRP协议的接口会开始发送和侦听VRRP报文。-->目的
选择出Master设备。
注意：一起协同工作的VRRP路由器的接口必须处于同一个广播域，否则VRRP报文无法正常交
互。
VRRP组和VRID
VRRP组---指的是多台协同工作的路由器的接口组成。
VRRP组使用VRID(虚拟路由器标识符)进行标识。
VRID --- 8bit
虚拟路由器参数
虚拟IP地址
虚拟MAC地址(0000-5e00-01xx；其中xx为VRID数值)。
Master路由器和Backup路由器
Master --- 指的是接口状态处于Master状态的路由器。也被称为主路由器。
功能：1.可以承担报文转发功能；2.可以响应虚拟IP和虚拟MAC的请求信息；3.周期性发
送VRRP报文，来通知Backup设备，自己的存在。
Backup --- 指的是接口状态处于Backup状态的路由器。也被称为备份路由器。
功能：1.周期性接收Master设备发送的VRRP报文；2.随时准备替代Master的工作。

VRRP工作机制
VRRP协议属于应用层协议，但是是直接封装在IP报文中，IP报文中的协议号=112；目的IP地址是组
播地址224.0.0.18。--- 该报文中TTL不为1，VRRP报文中TTL=255，报文都只能转发一跳

——————————————————————————————————————————
第六章———OSPF
动态路由协议 --- 收敛速度快、选路优、占用资源小。

IGP --- 内部网关协议
 距离矢量型协议---RIP --- 传递路由 
链路状态型协议---OSPF -- 传递拓扑 
EGP --- 外部网关协议

OSPF协议 --- 开放式最短路径优先
是一种典型的链路状态型协议

OSPF结构化部署 --- 区域划分
区域划分的目的：为了减少设备的资源消耗，因为OSPF传递的是拓扑信息，对资源消耗较大。

ABR(区域边界路由器)设备 --- 本质工作就是将不同区域的路由信息相互传递。
ABR设备的定义：
1. 至少连接两个区域
2. 至少有一个接口连接在骨干区域
3. 在骨干区域中至少存在一个活跃的邻居
ASBR --- 自治系统边界路由器 --- 本质工作并非是传递路由，但是可以传递路由，需要管理员进行配
置

OSPF协议在区域内部会运行SPF算法，而SPF算法是计算一个树形结构，导致区域内部不会出现环
路，而区域之间因为传递的是路由信息，所以存在出现环路的隐患，而OSPF协议设定了许多规则来防止
区域之间的环路产生。

------------------------------------------
OSPF报文格式

————————————————————————————————————————
OSPF的不规则区域划分的解决方案

规则：
1.骨干区域必须唯一：
2.满足星型结构--- 非骨干区域必须与骨干区域直接相连

规则：非骨干区域之间不允许直接相互发布路由信息

不规则区域划分：
远离骨干的非骨干区域
不连续骨干区域

OSPF规定：Vlink所在的非骨干区域，不能传递聚合路由；即ABR设备不能向存在Vlink链路的区域
发布聚合路由信息。

路由表中路由项匹配原则：最长掩码匹配规则。

多进程双向重发布
重发布 --- 将本地从某一种协议学习到的路由信息，以另外一种协议的方式重新发布出去。
重发布是将本地除了缺省路由以外的其他路由信息向外发布。

O_ASE--->代表该路由的来源为域外路由信息。OSPF域外路由信息优先级150。

LSA三元组：链路状态类型、链路状态ID、通告路由器。---唯一的标识一条LSA信息。

判断LSA新旧关系
1. 比较LSA的序列号，序列号越大代表LSA越新。
2. 如果LSA序列号相同，则比较校验和，校验和越大越新。
3. 如果校验和也相同，则比较老化时间
   -如果存在老化时间为3600S的LSA，则无条件接收该LSA。
   -如果不存在老化时间为3600S的LSA，则比较两条LSA的老化时间差值
      -如果差值大于15min，则认为老化时间小的LSA更新。
      -如果差值小于15min，则认为两条LSA相同。

标记位
V --- 代表发送该LSA的路由器为Vlink的一个端点。
E --- 代表发送该LSA的路由器为ASBR设备。
        如果这台设备执行了重发布操作，则该标记位置位。
B --- 代表发送该LSA的路由器为边界路由器；不是ABR

一个Link信息，包含了“链路类型”、“链路ID”、“链路数据”以及“度量值”。

二类LSA
需要列举出接入该MA网络的所有路由器的RID，以及这个网络的掩码信息，因此二类LSA
仅存在于拥有MA网络的区域中，并且是由DR设备产生。

三类LSA
是ABR设备通过每个区域的一二类LSA计算出的路由信息转换而来的，并且是保存在其他区
域中；每一条路由信息都会使用单独的一条LSA来描述。
：三类LSA存在一个递归过程：设备收到三类LSA后，会根据1/2类LSA来计算这个三类LSA的通告
者，如果能够计算出来，则认为这条三类LSA有效，才会应用。

LSA的撤销：
1类LSA撤销
--通过序列号+1的方式来撤销LSA。
2类LSA撤销
--通过序列号+1方式撤销。
--序列号不变，老化时间=3600S撤销。
3/5/7类LSA撤销
--序列号不变，老化时间=3600S撤销。

——————————————————————————————
OSPF优化

OSPF的优化，主要是针对LSA进行，减少LSA数量。

1. 路由汇总 --- 减少骨干区域LSA信息
汇总5类LSA开销值计算方式
Type-1
汇总网段的开销值 = 所有明细路由中开销值的最大值
Type-2
汇总网段的开销值 = 所有明细路由中开销值的最大值 + 1

2.特殊区域---减少非骨干区域LSA信息

第一大类 --- 末梢区域
第二大类 --- 非完全末梢区域

OSPF的选路原则：
优先级是决定不同路由协议加入到全局路由表的。Cost值是绝对同一种路由协议的多条路由之间有
几条路由可以加入到全局路由表。

—————————————————————————————————————————
第七章
优化与控制

BFD技术 --- 双向转发检测技术
一种用于快速检测、监控网络中链路或者IP路由的联通情况。

BFD概述
BFD --- 通用的、标准化的、与介质无关、与协议无关的快速故障检测机制。
BFD --- 是一个简单的“hello”协议。两个待检测设备之间建立BFD会话通道，周期性发送BFD的检测
报文，如果某个系统在规定时间内没有收到对端的检测报文，则认为该通告的某个部分发生了故障

BFD检测模式
异步模式和查询模式
异步模式 --- 相互周期性发送BFD报文。
查询模式 --- 在需要验证连通性的情况下，系统连续发送多个BFD报文，如果在检测时间内，没有收
到返回的报文，则认为会话down。
本质区域 --- 检测的位置不同，异步模式下本端按照发送周期发送BFD报文，检测位置为远端；而查
询模式下，本端检测自身发送的BFD报文是否得到回应。--- 异步是告知对端自己的存在，而查询是等待
对方回复自己。
BFD检测时间
检测时间 = TX(最小发送时间)，RX(最小接收时间)，DM(检测倍数)三个参数共同决定。
发送时间 = MAX(本地发送间隔，对端接收间隔)
接收时间 = MAX(对端发送间隔，本地接收间隔)
实际检测时间
异步模式：
检测时间 = 接收时间 * 对端配置的检测倍数
查询模式：
检测时间 = 接收时间 * 本端配置的检测倍数
缺省时间：发送时间和接收时间均为1000毫秒，本地检测倍数为3倍。

对于RIP协议而言，路由的开销值 = 收到的RIP报文中的Cost数值，而报文中的Cost = 设备发送时
本地路由表中的开销值+1。--->默认向外传递+1；接收+0；

配置总结：
即便拒绝流量，在抓取时，也需要允许。之后路由策略拒绝。
在一条规则中，若没有进行流量匹配，则为匹配所有；若没有应用，那么仅对匹配流量做大动作处
理。
节点之间是或关系；而节点内部的条件语句为且关系。

————————————————————————————————————————
第八章 简单VPN技术

VPN --- 虚拟私有网络(虚拟专用网络)：指依靠ISP或其他NSP的公共网络基础设施，来构建专属于自
己的专用安全数据通信网络。而该网络是逻辑上的而不是物理的。

GRE技术 --- 通用路由封装
隧道技术 --- 在通信节点双方之间，通过封装和解封装技术在公网上建立一条数据通道，使用该数据
通道进行数据传输。
GRE是一个标准的三层隧道技术，并且是一种点到点隧道

NHRP协议 --- 下一跳解析协议

Hub and Spoke架构。--- 特点就是只有总部可以直接和分部进行通讯。
NHS --- 下一跳服务器 --->一般为Hub节点，因为Hub节点的公网IP地址一般是不会发生变化的。
在广域网环境中，企业的出接口公网IP地址，一般都会是由运营商动态分配的，即实时变化的。
NHRP协议原理 --- 选择一个出接口IP地址不变的设备作为NHS，然后由其他分支设备，将自己的隧
道IP和物理IP一起通告给NHS设备。如果发生改变，则需要重新通道。对于NHS而言，需要在本地将这
个映射关系记录在NHRP映射表中。
MGRE虽然在逻辑拓扑上看起来类似于MA网络，但是其本质还是从GRE协议升级来的，故本身还是
一个点到点的发送模式，也就不会存在所谓的广播和组播行为，即该网络架构可以近似的看做是
NBMA。
NHRP表项，1800S更新一次，7200S老化时间

————————————————————————————————————————

第九章，Internet接入技术（PPPoE技术）

PPP协议
优势： 1、兼容性强 --- 任何串行接口，只要能够支持全双工通信，都可以支持PPP协议。 2、具有可移植性 --- PPPoE、L2TP VPN 认证和授权 3、无重传机制--->传输速率快

PAP --- 简单密钥认证协议
CHAP --- 挑战握手协议
网络层协议协商阶段 --- NCP协商

————————————————————————————————
第十章

BGP---无类别的路径矢量型协议
*无类别--传递时携带真实掩码信息
*矢量--方向--谁传递给我，谁就是我的下一跳
*距离矢量--将一个路由器看作是一个单位计算开销
*路径矢量--将一个AS看作一个整体，来计算一跳

IGP---内部网关协议
EGP---外部网关协议
     基于AS来分隔的
AS---自治系统
     定义：由一个单一的机构或者所管理的一系列IP网络及其设备所构成 集合