网络参考模型

这是一篇关于网络参考模型的思维导图，主要内容包括：TCP/IP参考模型。应用层、 传输层、网络层、数据链路层等。

网络参考模型

• TCP/IP参考模型
  • 应用层
    • DHCP
      • 动态主机配置协议 功能：可以为客户机自动分配IP地址、子网掩码以及缺省网关、DNS服务 器的IP地址等TCP/IP参数。
    • HTTP
      • 超文本传输协议 功能：客户端和服务端进行数据传输的一种规则
    • FTP
      • 文件传输协议 功能：用于在网络上进行文件传输的标准协议之一。它允许用户在客户端和服务器之间传输文件，并提供了一种简单的方式来管理文件系统。
    • TELNET
      • 远程终端协议 功能：用于远程登录到计算机或设备的网络协议。它允许用户通过网络连接到远程主机，并在该主机上执行命令、查看和修改文件等操作 端口号23
    • SSH
      • 安全外壳协议 功能： 用于安全地在网络上进行远程登录和执行命令。它通过加密通信会话，提供了对网络中数据传输的保密性和完整性，并提供了对远程服务器进行身份验证的机制 端口号22
  • 传输层
    • TCP
      • 传输控制协议 面向连接,基于字节流的传输层协议 端口号：6
      • 三次握手
        • 握手过程
          • 主动关闭连接的一方向对方发送一个带有FIN（Finish）标志的TCP报文段。 这表示发送方已经完成了数据的发送，希望关闭连接。
          • 对方接收到带有FIN标志的TCP报文段后，会向发送方发送一个带有ACK（Acknowledgement）和FIN标志的TCP报文段。
          • 对方收到ACK后，会向发送方发送一个带有FIN标志的TCP报文段。 这表示对方也已经完成了数据的发送，希望关闭连接。
        • 滑动窗口机制：TCP（Transmission Control Protocol）的滑动窗口机制是一种流量控制机制，用于控制发送方和接收方之间的数据传输速率，以确保网络的有效利用和稳定性。该机制通过调整发送方和接收方的窗口大小来实现。
      • 四次挥手
        • 挥手过程
          • 发送方（Client）向接收方（Server）发送一个带有FIN（Finish）标志的TCP报文段，表示发送方已经没有数据要发送了，但仍可以接收数据。
          • 接收方收到FIN后，向发送方发送一个确认（ACK）报文段，表示已经收到了发送方的关闭请求。
          • 接收方（Server）也可能有数据要发送，因此在关闭之前，它会先发送一个带有FIN标志的TCP报文段给发送方。
          • 发送方收到接收方的FIN后，发送一个确认（ACK）报文段给接收方，表示已经收到了关闭请求。
    • UDP
      • 用户数据包协议 简单的，面向无连接的传输层协议 端口号：17
  • 网络层
    • 静态路由
    • 动态路由
      • RIP
        • 基于距离矢量的路由协议 功能：根据路由器之间的距离来衡量路径的优劣。选择最佳路由。度量值是跳数。
      • IS-IS
        • 基于链路状态的内部网关协议 功能：通过在网络中的路由器之间交换链路状态信息来确定最佳路径。
        • 协商过程状态
          • 1. 邻居关系状态（Neighbor Relationship State）： Down状态：初始状态，表示邻居关系尚未建立。 Init状态：表示正在等待收到对方路由器的Hello消息。 Up状态：表示邻居关系已建立，可以进行路由信息的交换。 2-Way状态：表示双方已经确认彼此存在，但尚未达成邻居协议。
          • 2. 路由器状态（Router State）： L1状态：表示路由器在Level 1区域中。 L2状态：表示路由器在Level 2区域中。 L1/L2状态：表示路由器同时在Level 1和Level 2区域中。
      • OSPF
        • 基于链路状态的开放式最短路径优先协议 功能：通过Dijkstra算法来计算最短路径，并选择最佳的路径传输数据包。度量值是开销
        • 协商过程状态
          • Down（关闭）：初始状态，表示OSPF进程已经关闭，路由器尚未进行任何邻居关系的建立。
          • Init（初始化）：表示路由器正在尝试向另一个路由器发送Hello报文，以建立邻居关系。
          • 2-Way（双向）：表示两个路由器之间已经成功交换了Hello报文，彼此已经意识到对方的存在，但还没有建立完全的邻居关系。
          • Exstart（起始）：在此状态下，路由器确定谁将充当Master，开始在Master和Slave之间交换数据库描述符（DD）报文。
          • Exchange（交换）：在此状态下，路由器交换LSA摘要列表（LSA Summary List），用于描述其拥有的链路状态信息。
          • Loading（加载）：在此状态下，路由器根据收到的数据库描述符（DD）报文请求，从邻居路由器请求缺少的链路状态信息，并开始加载。
          • Full（完全）：表示路由器之间已经建立了完全的邻居关系，已经成功交换了所有链路状态信息，可以开始转发数据了。
        • 协商过程报文类型
          • Hello报文（Hello Packet）：用于发现邻居路由器和建立邻居关系。Hello报文中包含了路由器的ID、区域ID、优先级等信息，用于确认网络中其他OSPF路由器的存在。
          • 数据库描述符报文（Database Description Packet，简称DD报文）：用于描述路由器拥有的链路状态数据库（LSDB）的摘要信息。DD报文中包含了LSA的序列号、LSA的类型等信息，用于邻居路由器之间的数据库同步。
          • 链路状态请求报文（Link State Request Packet，简称LSR报文）：用于请求邻居路由器发送其拥有的某个LSA。当发现某个邻居路由器拥有的LSA在本地路由器的LSDB中不存在时，就会发送LSR报文请求该LSA的详情。
          • 链路状态更新报文（Link State Update Packet，简称LSU报文）：用于向邻居路由器发送本地路由器拥有的某个LSA的详细信息。当收到LSR报文请求某个LSA时，就会发送LSU报文向邻居路由器提供相应的LSA内容。
          • 链路状态确认报文（Link State Acknowledgment Packet，简称LSAck报文）：用于确认收到LSU报文。当收到LSU报文后，邻居路由器会发送LSAck报文确认收到。LSAck报文也用于确认收到LSR报文。
      • BGP
        • 边界网关协议 功能：用于在不同自治系统（AS）之间交换路由信息。
        • EBGP（External BGP）：EBGP是指两个不同AS之间的BGP邻居关系。当两个相邻路由器属于不同的自治系统时，它们之间的BGP邻居关系就是EBGP关系。EBGP邻居关系通常用于在不同的ISP之间交换路由信息，或者用于连接不同的企业网络。
        • IBGP（Internal BGP）：IBGP是指同一个AS内的BGP邻居关系。当两个相邻路由器属于同一个自治系统时，它们之间的BGP邻居关系就是IBGP关系。IBGP邻居关系通常用于在一个自治系统内部传播路由信息，确保所有路由器都了解到AS内部的完整路由信息。
        • 路由反射 基本思想是在一个AS内部创建BGP路由反射器（Route Reflector），它负责向其他的IBGP路由器传播路由信息。其他的IBGP路由器将路由信息发送给路由反射器，而不再直接发送给所有的IBGP邻居。路由反射器会将接收到的路由信息再传播给其他的IBGP路由器，从而实现了路由信息的分发。
      • 路由引入
        • 路由黑洞（Routing Blackhole）： 路由黑洞是指在网络中存在一些无效的或者不可达的路由，导致数据包被路由到一个不存在的地址或者无法到达的目的地，最终被丢弃掉。这种情况可能由于配置错误、网络故障或者路由选择算法问题等原因引起。
        • 黑洞路由（Blackhole Route）： 黑洞路由是指网络中设置了一个特殊的路由，将所有传入的数据包都丢弃掉，而不进行转发。这种路由通常被用于防御DDoS（分布式拒绝服务）攻击或者网络流量过载的情况下，将攻击流量引入黑洞路由，以减轻对网络的影响。
    • 地址转换
      • 静态NAT
        • 一种一对一的地址映射技术，将一个私有IP地址映射到一个公共IP地址，这种映射关系是固定的，不会随时间或连接数的变化而改变。静态NAT通常用于服务器等需要对外提供服务的设备。
      • 动态NAT
        • 一种多对多的地址映射技术，将私有IP地址动态地映射到公共IP地址池中的一个可用IP地址，映射关系随着时间或连接数的变化而动态调整。动态NAT通常用于大型网络中的客户端主机访问公共网络资源。
    • 路由控制
      • 策略路由
        • 通过策略路由，可以根据源地址、目标地址、服务类型、数据包大小等因素，将数据包引导到不同的出口或路径。功能：可以用于实现流量工程、负载均衡、故障切换等网络管理目的。
      • 路由策略
        • 可以根据源地址、目标地址、协议类型等条件来确定路由选择的优先级和行为。功能：优化网络性能、提高安全性、实现特定的网络需求，例如限制流量、过滤恶意流量等。
  • 数据链路层
    • 交换机工作原理
      • 转发（Forwarding）： 一旦交换机学习到了目的主机的MAC地址和相应的端口信息，它就可以直接将数据包转发到目标端口，而不再进行泛洪。转发是指交换机根据学习到的MAC地址表来确定数据包应该转发到哪个端口，以最快速度将数据包传递到目的地。
      • 丢弃（Discarding）： 有时，交换机可能会因为一些原因无法正确地转发数据包，比如目标MAC地址不在MAC地址表中，或者端口出现故障。在这种情况下，交换机会丢弃该数据包，以防止它在网络中产生不必要的传播，同时可以减少网络拥堵和资源浪费。
      • 泛洪（Flooding）： 当交换机收到一个数据包，但无法确定数据包应该转发到哪个端口时，它会将该数据包通过除了接收端口外的所有端口进行广播。这个过程称为泛洪。泛洪确保了数据包可以到达目的地，同时也有助于学习网络中的拓扑结构。
      • MAC地址表是交换机中的一种数据结构，用于记录MAC地址与端口之间的对应关系。当交换机接收到一个数据帧时，它会检查帧中的源MAC地址，并将其与接收到该帧的端口相关联，然后将这个对应关系记录到MAC地址表中。当需要转发数据帧时，交换机会查询MAC地址表，找到目标MAC地址对应的端口，并将数据帧转发到该端口。这样可以避免数据帧在网络中传播，提高了网络的传输效率。MAC地址表是动态更新的，会根据网络中不断发送的数据帧来不断更新，以确保表中的记录与网络拓扑结构保持一致。
    • 生成树协议
      • 用于解决网络核心层构建冗余链路里产生的网络环路问题。
      • （Spanning Tree Protocol，STP）是一种网络协议，用于在具有冗余连接的以太网网络中防止环路的产生，保证网络的稳定性和可靠性。STP通过选择一条最佳路径，将网络中的冗余连接进行屏蔽，从而构建一棵无环的树形拓扑结构。
      • Rapid Spanning Tree Protocol（RSTP）是STP的一种改进版本，其主要特点是在网络拓扑结构发生变化时，重新计算生成树的时间更快，可以更快地恢复网络的可用性。
      • Multiple Spanning Tree Protocol（MSTP）是一种支持多个生成树实例的协议，允许网络管理员将网络划分为多个区域，并为每个区域分配一个独立的生成树实例，以提高网络资源利用率和灵活性。MSTP是IEEE 802.1s标准定义的，结合了RSTP的快速收敛特性和VLAN的灵活性，是企业级以太网交换机常用的生成树协议。
    • 虚拟局域网/VLAN
      • 子主题
      • 交换机接口类型
        • Access
          • 接收（RX）： 在接收方向，交换机的"Access"接口接收来自终端设备的数据帧。 当终端设备发送数据帧到交换机的"Access"接口时，交换机会对数据帧进行处理，包括解封装以太网帧、检查目标MAC地址等。 如果数据帧的目标MAC地址与交换机的MAC地址表中的条目匹配，并且该条目指示该数据包应该通过该"Access"接口发送到特定端口，则数据包将被转发到该端口。
          • 发送（TX）： 在发送方向，交换机的"Access"接口将数据帧发送到连接的终端设备。 当交换机收到需要发送到特定"Access"接口的数据包时，它会将数据包发送到该接口，并将其封装为以太网帧。 终端设备的网卡接收到数据帧后，会进行解封装，并将数据包传递给连接到该网卡的设备或应用程序进行进一步处理。
        • Trunk接口用于在交换机之间或交换机与路由器之间传输多个VLAN的数据。它允许通过单个物理链路传输多个VLAN的数据帧，并且通常会使用VLAN标记来区分不同的VLAN。 Trunk接口上的数据帧通常会使用IEEE 802.1Q标准进行标记，以便在传输过程中识别和区分不同的VLAN。 Trunk接口通常配置为允许所有VLAN通过，并且是网络中不同设备之间VLAN信息传输的关键部分。
        • Hybrid接口是一种灵活的接口类型，它可以同时传输未标记的数据帧和已标记的数据帧。 这种接口类型通常用于连接网络设备和终端设备之间的链路，允许同时传输不同类型的数据帧，包括未标记的数据（access数据）和已标记的数据（trunk数据）。 Hybrid接口通常需要管理员配置以确定哪些VLAN是标记的（trunk）以及哪些是未标记的（access），并且可以根据具体的网络需求进行灵活配置。
      • 子网划分的流程涉及确定需求、选择子网掩码、计算子网范围、划分子网和配置网络设备等步骤，而其原理则是通过子网掩码来区分网络位和主机位，并通过增加网络位数来划分更多的子网。
  • 物理层
    • RG45双绞线
    • 光纤
    • 同轴线缆