最近在学习路由器的相关知识，总结一下分享给大家。

 

TCP/IP基础知识

 

传输介质简介

通信网络出了包含通信设备本身，还包含连接这些设备的传输介质。如：同轴电缆、双绞线和光纤等。不同的传输介质有不同的特性，如：线路编码方式、传输速度和传输距离等。

 

冲突域：共享式网络中可会出现信号冲突现象。

解决方法：CSMA/CD，CSMA/CD是Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection 的缩写，可译为“载波侦听多路访问/冲突检测”，或“带有冲突检测的载波侦听多路访问”。

它的工作原理是：发送数据前 先侦听信道是否空闲 ,若空闲，则立即发送数据。若信道忙碌，则等待一段时间至信道中的信息传输结束后再发送数据；若在上一段信息发送结束后，同

时有两个或两个以上的节点都提出发送请求，则判定为冲突。若侦听到冲突,则立即停止发送数据，等待一段随机时间,再重新尝试。

其原理简单总结为：先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发。

 

双工模式：半双工模式    只能发送不能接收数据，如：对讲机。

                  全双工模式    可以同时接收和发送数据，如：电话。

 

以太网帧结构

OSI 分层模型及每一层的作用

 

       举个例子，A通过QQ向B发送信息，首先根据端口号来确认它的应用程序是什么，然后对关键信息进行加密解密，经过会话层判断要发送的对象，进入传输层建立连接（可以选择可靠的TCP，也可以选择快速的UDP，QQ通常是UDP），再经过IP寻址和路由选择进行传输。最后通过数据链路层，传输介质，转变成比特流。

 

TCP/IP 分层模型

 

       从上到下的过程叫做封装，从下到上的过程叫做解封。

 

帧格式

 

      根据Length/Type长度分辨哪一种协议。

 

Ethernet_II帧格式

 

       D.MAC：目的MAC地址     S.MAC：源MAC地址     Type：根据Type类型判断交给哪个上层协议。  FCS：帧校验，判断帧的完整性。

 

IEEE802.3帧格式

                      

       MAC地址由两部分组成，分别是供应商代码和序列号。其中前24位代表该供应商代码，由IEEE管理和分配。剩下的24位序列号由厂商自己分配。

       第一个字节的第8个比特是0，说明是一个单播帧。

       第一个字节的第8个比特是1，说明是一个组播帧。

       每个比特全为1时，属于广播帧。

 

       当主机接收到的数据帧所包含的目的MAC地址是自己时，会把以太网封装剥掉后送往上层协议。

IP编址

 

version:版本号（IPv4或IPv6）   Header length：报文头部    DS Field：网络的业务类型   Total Length：整个报文长度

第二行用来处理数据包过大进行分片   Identification：标识符（数据包过大拆分，传输过去后通过标识符拼接）  Flag：标志（判断是否收到最后一个分片，最后一个分片设为1）

Fragment Offset:断片移（当数据传输顺序乱了的时候，通过其恢复）

Time to Live：生存时间（每经过一个设备就减1，防止发生循环导致网络中报文越来越多，初始值为255，为0时丢弃）         

Protocol：协议类型，决定上层协议   Header Checksum：帧校验

 

IP编址

 

IP地址分为网络部分和主机部分

IP地址由32个二进制位组成，通常用点分十进制表示

 

网络地址表示其属于哪个网段。网络地址和广播地址不可以使用。

 

IP地址分类

 

 

网络通信

 

       想要进行网络通信，如主机A发送数据至主机C，同属于同一网段，可以直接发送。若主机A发送数据至主机B，则需要知道下一跳的地址（通常是路由网关）。

       主机是怎么判断是否和目标同属于同一网段呢。使用子网掩码。

 

       通过IP地址与子网掩码相与，可以得到它的网段。

 

默认子网掩码

 

地址规划

 

网络位和广播位不可以使用，所以可用主机数要减2。

 

有类IP编址的缺陷

 

一个网段可以使用的主机数位254个，每个网段分别只需要30个、20个、10个主机，会造成浪费。

如何解决呢？

 

通过变长子网掩码来实现资源充分利用，主机位借一位作为网络位。原来的一个网段就变成两个网段。

 

网关

 

网关用来转发来自不同网段之间的数据包。

 

ICMP协议

       Internet控制消息协议ICMP（Internet Control Message Protocol）是网络层的一个重要协议，ICMP协议用来在网络设备间传递各种差错和控制信息，并用于收集各种网络信息、诊断和排除各种网络故障等方面起着至关重要的作用。

ICMP重定向

 

ICMP差错检测

 

ICMP错误报告

 

ICMP数据包格式

 

Type（是重定向还是request，还是reply）  code表示同一消息类型中的不同消息

ICMP消息类型和编码类型

ARP协议

        网络通信中，仅有IP地址是不够的，IP数据报文必须封装成帧才能通过数据链路进行发送。数据帧必须要包含目的MAC地址，通过目的IP地址来获取目的MAC地址的过程是由ARP（Address Resolution Protocol）协议来实现的。

 

ARP数据包格式

 

主机A发送一个数据包给主机C之前，首先要获取主机C的MAC地址。通过arp -a获取缓存表，查看是否已经有主机C的MAC地址，若没有需要发送ARP请求报文，通过IP地址获取MAC地址。

缓存表

ARP请求

 

先将目的MAC地址设为广播地址。

ARP代理

 

免费ARP

 

分配IP地址时可以通过免费ARP来判断IP地址是否冲突。

 

传输层协议

TCP是一种面向连接的传输层协议，提供可靠的传输服务。

TCP端口号

 

端口号用来区分不同的网络服务。固定端口号为：0 - 1023.均为一些知名端口。动态端口号为 1024 - 65535.

TCP头部

 

URG：标识紧急指针是否有效  ACK：标识确认序号是否有效  PSH：立刻读走缓存区数据  用来RST：重新建立连接  SYN：请求建立连接  FIN：通知对端断开连接

TCP建立连接的过程

 

TCP通过三次握手建立可靠连接。

TCP流量控制

UDP是一种面向无连接的传输协议，传输可靠性没有保证。

 

UDP头部仅占8字节，传输数据时没有确认机制。

使用UDP传输数据时，由应用程序根据需要提供报文到达确认、排序、流量控制等功能。

 

UDP不提供重传机制，占用资源小，处理效率高。

一些时延敏感的流量，如语音、视频等，通常使用UDP作为传输层协议。

数据转发过程

TCP封装

 

IP封装

 

ARP

通过ARP缓存表找到下一跳的MAC地址

如果表项里没有下一跳的MAC地址，主机A会发送ARP请求。

以太网封装

 

数据帧转发过程

 

数据包转发过程

 

数据帧解封装

 

数据包解封装

 

数据段解封装

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最后

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