#19 子網掩碼的由來，與幾種常見的網絡協議
子網掩碼：
對應的IP地址中，網絡位1，主機位0
IP地址和子網掩碼進行邏輯“與”運算，得到的結就是IP地址所對應的網絡地址；
主機（終端）使用子網掩碼的方式：
將本次通信的目標IP地址與本地IP地址所使用的子網掩碼進行邏輯“與”運算，同時也要使用同一個子網掩碼與本地IP地址進行邏輯“與”運算，比較這兩個結果，如果相同，則表示兩臺主機位於同一邏輯網段中，可以直接利用ARP協議解析目標主機的Mac地址，從而進行數據通信；否則，無法直接利用ARP協議解析目標主機的Mac地址，退而求其次，解析本地網關對應的Mac地址；
路由器使用子網掩碼的方式；
路由器是根據路由表進行數據的轉發；
將從某個接口接收到的數據中的目標IP地址，與路由表中的每一條路由表項中對應的子網掩碼進行邏輯“與”運算，分別比較每個路由表項中的目標網絡地址；如果不匹配，則比較下一跳；如果沒有任何一條路由表項能夠匹配該目標地址，則直接丟棄該數據；如果找到了匹配的路由表項，則根據路由表的指示從指定的接口將數據發出；因為路由器是三層設備（網絡層設備），所以必須要拆除二層的封裝內容之後才能使用IP地址；在路由器轉發數據的時候，需要為其進行二層信息的重新封裝；
路由基本概念：
路由器是根據路由表進行數據的轉發；
路由表：
靜態路由 ip route network mask {next-hop|outgonig-interface}
默認路由
動態路由
直連路由
默認路由
子網劃分：
為什麽要實施子網劃分？
主類網絡中，每個網絡包含的IP地址數量可能很龐大，而在整個網絡中，一旦某個主類網絡地址被使用，則在任何其他的網絡定義中都不能再使用此網段中的其他IP地址；因為，我們可以通過子網劃分的方法，將一個主類網段劃分成若幹個更小的更合理的子網；
子網劃分的實質：
增加IP地址中的網絡的數量，減少主機位的網絡；
子網劃分的依據：
1.計劃劃分的子網的數量；
2^n >= 子網數量
2.計劃每個子網中的主機數量；
2^m-2 >= 主機數量
172.16.0.0/16
1.至少50個子網：
2^n >= 50 n >= 6 64個子網
172.16.000000 00.0 172.16.0.0/22 255.255.252.0
172.16.000001 00.0 172.16.4.0/22 255.255.252.0
172.16.000010 00.0 172.16.8.0/22 255.255.252.0
172.16.000011 00.0 172.16.12.0/22 255.255.252.0
...
172.16.111110 00.0 172.16.248.0/22 255.255.252.0
172.16.111111 00.0 172.16.252.0/22 255.255.252.0
2.每個子網中至少容納50臺主機
2^m-2 >= 50 2^m >= 52 m >= 6
172.16.00000000.00 000000 172.16.0.0/26 255.255.255.192
255.255.11111111.11000000
172.16.00000000.01 000000 172.16.0.64/26 255.255.255.192
172.16.00000000.10 000000 172.16.0.128/26 255.255.255.192
172.16.00000000.11 000000 172.16.0.192/26 255.255.255.192
172.16.00000001.00 000000 172.16.1.0/26 255.255.255.192
...
172.16.11111111.10 000000 172.16.255.128/26 255.255.255.192
172.16.11111111.11 000000 172.16.255.192/26 255.255.255.192
如果不實施子網劃分，則我們只能使用主類網絡；
A類：16777734地址；
三層交換——非專業術語，市場營銷人創造的
交換——二層，數據鏈路層
路由——三層，網絡層
三層交換——非專業術語——在交換機上實現路由轉發
四層交換——非專業術語——負載均衡、流量控制
七層交換——非專業術語——負載均衡、內容識別控制
ping——主機之間的連通性測試命令
測試源主機到目標主機之間的網絡是否能夠正常完成數據通信；
其返回值只有兩種：能連通|不能連同；
如果其返回值為不能連通，無法進一步定位故障點；
traceroute（tracert）——路由跟蹤命令
在網絡中，每遇到一個路由功能接口，就將該接口的IP地址信息返回測試主機；
測試數據的TTL最大不超過30；
第一次測試：生成一個TTL=1的數據包；
交換技術：
VLAN
STP
路由技術：
路由協議
NAT
VLAN技術：
交換機的兩種接口類型：
接入接口（訪問接口）：
僅僅只能傳輸某特定VLAN數據，access接口；
中級接口：
可以同時傳遞多個VLAN的數據，還可以通過特定的標簽來區分不同VLAN的數據，trunk接口；
由接入接口連接起來的鏈路稱為接入鏈路，access鏈路；
由中繼接口連接起來的鏈路稱為中繼鏈路，trunk鏈路；
在華為的設備上，還有一種接口，hybrid接口；hyperbridge,超級橋接；
能夠傳遞指定的多個VLAN數據；
中繼鏈路的封裝協議：
IEEE 802.1Q --- dot1Q
Cisco ISL --- ISL （幾乎被廢棄，因為Cisco設備的市場占有率不高）
STP——spanning-tree protocol，生成樹協議
防止交換環路（物理環路）
RSTP——rapid spanning - tree protocol，快速生成樹協議
MST（MSTP）——multi spanning - tree protocol，多實例生成樹協議
CTP -- pvst(per-VLAN spanning-tree，每VLAN生成樹協議) -- pvst++(Cisco在STP系列基礎上研究的)
以太通道（Cisco etherchannale）---- 鏈路聚合（端口聚合，華為，port-aggressive）
意義：以最低的成本投入達到提升帶寬的目的！
生成樹協議的原理：
每個物理環中有一個根橋
每個根橋有一個根端口
根端口：處於轉發狀態的端口，可以用於進行正常的數據幀發送和接口；
每個網段有一個指定端口。
指定端口：處於轉發狀態的端口，可以用於進行正常的數據幀發送和接口；
經過生成樹協議算法的選擇，最終每個環路都會選出一個被阻塞的端口，該端口稱為非指定端口，處於阻塞狀態；在阻塞狀態下，該端口只能接收BPDU數據幀，不能發送BPDU，也不能收發普通的數據幀；
一旦拓撲結構發生變化，位於變化一端的交換機會生成一個叫做“TC”的BPDU數據幀；該幀會傳遍整個網絡，也會被處於阻塞狀態的端口接收；一旦處於阻塞狀態的端口接收到該類數據幀，其會試圖自動轉換狀態至轉發狀態以用於進行正常數據幀收發；從而可以實現鏈路的冗余備份；一旦損壞的網段修復，重新計算生成樹；
根橋的選擇標準：
橋ID最小的即為根橋；
橋ID = 橋優先級 + 橋MAC地址
橋優先級：第一參考標準，0-65535，Cisco設備上，默認是的橋優先級為32768；
橋MAC地址：交換機管理接口的MAC地址，通常會認為是VLAN1虛擬接口的MAC地址；
根端口的選擇標準：
1.從該端口到達根橋的開銷值最小；
開銷值的計算：
1.根據帶寬計算路徑開銷：
10000mbps：2
1000mbps：4
100mbps：19
10mbps：100
2.開銷值累加
2.如果非根橋的兩個端口到達根橋的開銷值相同，則比較兩個端口ID，端口ID最小的即為根端口；
端口ID：端口優先級 + 端口的MAC地址
端口優先級：第一參考標準，0-255，默認值為128；
端口MAC地址：物理端口的MAC地址；
指定端口的選擇標準：從每個網段中選擇指定端口；
1.從該端口到達根橋的開銷值最小；
特例：根橋上的端口一定是指定端口（根橋的端口到達根橋的開銷值為0）；
2.如果某網段上的兩個端口到達根橋的開銷值相同，則比較端口所在的交換機的橋ID，橋ID最小的就是指定端口；
portfast端口特性，通常是設置在連接主機的端口上；
Cisco catalyst 交換機支持三種類型的 STP:
PVST+
PVRST+
MSTP
switch（config）# spanning-tree mod {pvst|rapid-pvst}
華為交換機支持的三種類型STP：
STP
RSTP
MSTP
動態路由協議：
管理距離：衡量路由信息來源的可靠性的標準；
Cisco路由器管理距離定義：
直連路由：0
靜態路由：1
EIGRP：90
IGRP：100
OSPF：110
RIPv2:120
靜態默認路由：254
不可達路由：255
華為路由器的管理距離定義：
直連路由：0
OSPF：40
靜態路由：60
RIP：120
靜態默認路由：254
不可達路由：255
度量值：衡量路徑的成本的（越小越好）：
RIP：跳數，經過的路由器的個數；
度量值的最大值：15
OSPF：開銷（成本），COST=10^8/帶寬 註意：帶寬的單位是bps
度量值的最大值：65535
EIGRP：符合度量值，與帶寬、延遲、負載量、可靠性、MTU（最大傳輸單元）有關；
度量值的最大值：2^32
使路由器中能夠出現直連路由的條件：
1.給路由器的接口配置了正確的IP地址；
2.給路由器的接口連接了正確的通信介質；
3.路由器的接口被開啟（no shutdown）；
NAT
network address translation，網絡地址轉換
前提：IP地址換分為公有地址和私有地址；
公有地址可以直接訪問互聯網；互聯網中的各個路由器為所有的公有地址提供路由表；
私有地址只能在局域網內使用，互聯網中的各個路由器不會為私有地址提供任何路由；
比較常用的NAT有兩種：
SNAT：source-address network address translation
讓使用私有IP地址的主機能夠訪問到互聯網資源的方法；
將局域網接入互聯網；
DNAT：destination-address network address translation
此次數據通信的目的地在某個局域網內的主機或服務器的方法；
訪問局域網內服務器的方法；
局域網內部的服務器發布；
NTA會被配置在互聯網邊界路由器上
在數據發送過程中，通常會使用全局地址替換本地地址；也就是說，最終封裝在數據包上的源和目的IP地址，都是全局地址；
為了實現NAT轉換的正常進行，在路由器內部，保存了一個NAT表；
對於每臺路由器而言，NAT表是實現NAT的依據；
生成NAT表的方式：靜態和動態
靜態：管理員手動的完成，ip nat inside source static insiede_local inside_global
動態：由路由器自動執行完成，ip nat inside source insiede_local inside_global [overload]
inside local port inside global port outside local prot outside global prot
192.168.10.1 56789 202.99.99.99 1041
#19 子網掩碼的由來，與幾種常見的網絡協議