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#19 子网掩码的由来，与几种常见的网络协议
子网掩码：
对应的IP地址中，网络位1，主机位0
IP地址和子网掩码进行逻辑“与”运算，得到的结就是IP地址所对应的网络地址；
主机（终端）使用子网掩码的方式：
将本次通信的目标IP地址与本地IP地址所使用的子网掩码进行逻辑“与”运算，同时也要使用同一个子网掩码与本地IP地址进行逻辑“与”运算，比较这两个结果，如果相同，则表示两台主机位于同一逻辑网段中，可以直接利用ARP协议解析目标主机的Mac地址，从而进行数据通信；否则，无法直接利用ARP协议解析目标主机的Mac地址，退而求其次，解析本地网关对应的Mac地址；
路由器使用子网掩码的方式；
路由器是根据路由表进行数据的转发；
将从某个接口接收到的数据中的目标IP地址，与路由表中的每一条路由表项中对应的子网掩码进行逻辑“与”运算，分别比较每个路由表项中的目标网络地址；如果不匹配，则比较下一跳；如果没有任何一条路由表项能够匹配该目标地址，则直接丢弃该数据；如果找到了匹配的路由表项，则根据路由表的指示从指定的接口将数据发出；因为路由器是三层设备（网络层设备），所以必须要拆除二层的封装内容之后才能使用IP地址；在路由器转发数据的时候，需要为其进行二层信息的重新封装；
路由基本概念：
路由器是根据路由表进行数据的转发；
路由表：
静态路由 ip route network mask {next-hop|outgonig-interface}
默认路由
动态路由
直连路由
默认路由
子网划分：
为什么要实施子网划分？
主类网络中，每个网络包含的IP地址数量可能很庞大，而在整个网络中，一旦某个主类网络地址被使用，则在任何其他的网络定义中都不能再使用此网段中的其他IP地址；因为，我们可以通过子网划分的方法，将一个主类网段划分成若干个更小的更合理的子网；
子网划分的实质：
增加IP地址中的网络的数量，减少主机位的网络；
子网划分的依据：
1.计划划分的子网的数量；
2^n >= 子网数量
2.计划每个子网中的主机数量；
2^m-2 >= 主机数量
172.16.0.0/16
1.至少50个子网：
2^n >= 50 n >= 6 64个子网
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.每个子网中至少容纳50台主机
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
如果不实施子网划分，则我们只能使用主类网络；
A类：16777734地址；
三层交换——非专业术语，市场营销人创造的
交换——二层，数据链路层
路由——三层，网络层
三层交换——非专业术语——在交换机上实现路由转发
四层交换——非专业术语——负载均衡、流量控制
七层交换——非专业术语——负载均衡、内容识别控制
ping——主机之间的连通性测试命令
测试源主机到目标主机之间的网络是否能够正常完成数据通信；
其返回值只有两种：能连通|不能连同；
如果其返回值为不能连通，无法进一步定位故障点；
traceroute（tracert）——路由跟踪命令
在网络中，每遇到一个路由功能接口，就将该接口的IP地址信息返回测试主机；
测试数据的TTL最大不超过30；
第一次测试：生成一个TTL=1的数据包；
交换技术：
VLAN
STP
路由技术：
路由协议
NAT
VLAN技术：
交换机的两种接口类型：
接入接口（访问接口）：
仅仅只能传输某特定VLAN数据，access接口；
中级接口：
可以同时传递多个VLAN的数据，还可以通过特定的标签来区分不同VLAN的数据，trunk接口；
由接入接口连接起来的链路称为接入链路，access链路；
由中继接口连接起来的链路称为中继链路，trunk链路；
在华为的设备上，还有一种接口，hybrid接口；hyperbridge,超级桥接；
能够传递指定的多个VLAN数据；
中继链路的封装协议：
IEEE 802.1Q --- dot1Q
Cisco ISL --- ISL （几乎被废弃，因为Cisco设备的市场占有率不高）
STP——spanning-tree protocol，生成树协议
防止交换环路（物理环路）
RSTP——rapid spanning - tree protocol，快速生成树协议
MST（MSTP）——multi spanning - tree protocol，多实例生成树协议
CTP -- pvst(per-VLAN spanning-tree，每VLAN生成树协议) -- pvst++(Cisco在STP系列基础上研究的)
以太通道（Cisco etherchannale）---- 链路聚合（端口聚合，华为，port-aggressive）
意义：以最低的成本投入达到提升带宽的目的！
生成树协议的原理：
每个物理环中有一个根桥
每个根桥有一个根端口
根端口：处于转发状态的端口，可以用于进行正常的数据帧发送和接口；
每个网段有一个指定端口。
指定端口：处于转发状态的端口，可以用于进行正常的数据帧发送和接口；
经过生成树协议算法的选择，最终每个环路都会选出一个被阻塞的端口，该端口称为非指定端口，处于阻塞状态；在阻塞状态下，该端口只能接收BPDU数据帧，不能发送BPDU，也不能收发普通的数据帧；
一旦拓扑结构发生变化，位于变化一端的交换机会生成一个叫做“TC”的BPDU数据帧；该帧会传遍整个网络，也会被处于阻塞状态的端口接收；一旦处于阻塞状态的端口接收到该类数据帧，其会试图自动转换状态至转发状态以用于进行正常数据帧收发；从而可以实现链路的冗余备份；一旦损坏的网段修复，重新计算生成树；
根桥的选择标准：
桥ID最小的即为根桥；
桥ID = 桥优先级 + 桥MAC地址
桥优先级：第一参考标准，0-65535，Cisco设备上，默认是的桥优先级为32768；
桥MAC地址：交换机管理接口的MAC地址，通常会认为是VLAN1虚拟接口的MAC地址；
根端口的选择标准：
1.从该端口到达根桥的开销值最小；
开销值的计算：
1.根据带宽计算路径开销：
10000mbps：2
1000mbps：4
100mbps：19
10mbps：100
2.开销值累加
2.如果非根桥的两个端口到达根桥的开销值相同，则比较两个端口ID，端口ID最小的即为根端口；
端口ID：端口优先级 + 端口的MAC地址
端口优先级：第一参考标准，0-255，默认值为128；
端口MAC地址：物理端口的MAC地址；
指定端口的选择标准：从每个网段中选择指定端口；
1.从该端口到达根桥的开销值最小；
特例：根桥上的端口一定是指定端口（根桥的端口到达根桥的开销值为0）；
2.如果某网段上的两个端口到达根桥的开销值相同，则比较端口所在的交换机的桥ID，桥ID最小的就是指定端口；
portfast端口特性，通常是设置在连接主机的端口上；
Cisco catalyst 交换机支持三种类型的 STP:
PVST+
PVRST+
MSTP
switch（config）# spanning-tree mod {pvst|rapid-pvst}
华为交换机支持的三种类型STP：
STP
RSTP
MSTP
动态路由协议：
管理距离：衡量路由信息来源的可靠性的标准；
Cisco路由器管理距离定义：
直连路由：0
静态路由：1
EIGRP：90
IGRP：100
OSPF：110
RIPv2:120
静态默认路由：254
不可达路由：255
华为路由器的管理距离定义：
直连路由：0
OSPF：40
静态路由：60
RIP：120
静态默认路由：254
不可达路由：255
度量值：衡量路径的成本的（越小越好）：
RIP：跳数，经过的路由器的个数；
度量值的最大值：15
OSPF：开销（成本），COST=10^8/带宽 注意：带宽的单位是bps
度量值的最大值：65535
EIGRP：符合度量值，与带宽、延迟、负载量、可靠性、MTU（最大传输单元）有关；
度量值的最大值：2^32
使路由器中能够出现直连路由的条件：
1.给路由器的接口配置了正确的IP地址；
2.给路由器的接口连接了正确的通信介质；
3.路由器的接口被开启（no shutdown）；
NAT
network address translation，网络地址转换
前提：IP地址换分为公有地址和私有地址；
公有地址可以直接访问互联网；互联网中的各个路由器为所有的公有地址提供路由表；
私有地址只能在局域网内使用，互联网中的各个路由器不会为私有地址提供任何路由；
比较常用的NAT有两种：
SNAT：source-address network address translation
让使用私有IP地址的主机能够访问到互联网资源的方法；
将局域网接入互联网；
DNAT：destination-address network address translation
此次数据通信的目的地在某个局域网内的主机或服务器的方法；
访问局域网内服务器的方法；
局域网内部的服务器发布；
NTA会被配置在互联网边界路由器上
在数据发送过程中，通常会使用全局地址替换本地地址；也就是说，最终封装在数据包上的源和目的IP地址，都是全局地址；
为了实现NAT转换的正常进行，在路由器内部，保存了一个NAT表；
对于每台路由器而言，NAT表是实现NAT的依据；
生成NAT表的方式：静态和动态
静态：管理员手动的完成，ip nat inside source static insiede_local inside_global
动态：由路由器自动执行完成，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 子网掩码的由来，与几种常见的网络协议