51CTO下载-网络技术培训

网络技术第二课内部技术培训第一课课后问题为什么本地arp表不会保存另外网段的目标地址：因为arp只负责在本网段内转换ip,和mac。对于其他网段的网络层填入目标地址，链路层填网关地址。网络设备校验出错如何处理？是否要求对端重新发送报文？网络设备校验出错直接丢弃报文，重新发送报文的功能交给TCP协议来实现。链路层相关技术802.1Q：vlan协议802.1是IEEE的一个工作组，负责制定iso7层模型中链路层的相关协议。常见的协议比如802.1q-vlan、802.1b-无线接入、802.1x-准入控制、802.1d-stp等Vlan是做什么的vlan是virtuallan(虚拟局域网的简称)如果没有vlan协议会怎样：二层（链路层）报文会在二层设备的所有端口进行广播。导致只要在一个网络设备下的计算机都处在一个广播域下。Vlan的作用是将一台交换机的端口按照广播域进行隔离。举个例子802.1q帧格式802.1q帧格式说明802.1Q封装共4个字节，包含2个部分：TPID(Etype),TagControlInfo；TPID:长度为2个字节，固定为0x8100,标识报文的封装类型为以太网的802.1Q封装；TagControlInfo：包含三个部分：802.1P优先级、CFI、VLAN-ID；802.1PPriority：这3位指明帧的优先级。一共有8种优先级,取值范围为0~7,，主要用于当交换机出端口发生拥塞时,交换机通过识别该优先级,优先发送优先级高的数据包。CFI：以太网交换机中，规范格式指示器总被设置为0。由于兼容特性，CFI常用于以太网类网络和令牌环类网络之间，如果在以太网端口接收的帧具有CFI，那么设置为1，表示该帧不进行转发，这是因为以太网端口是一个无标签端口。VID：VLANID是对VLAN的识别字段，在标准802.1Q中常被使用。该字段为12位。支持4096（2^12）VLAN的识别。在4096可能的VID中，VID＝0用于识别帧优先级，4095（FFF）作为预留值，所以VLAN配置的最大可能值为4094。802.1q帧与标准以太网帧相互转换明确交换机接收和发送的报文是带tag的还是不带tag的。VLAN成员的连接方式分为三种：Access,Trunk,Hybrid;Access连接：报文不带tag标签,一般用于和tag-unaware(不支持802.1Q封装)设备相连，或者不需要区分不同VLAN成员时使用；Trunk连接：在PVID所属的VLAN不带tag标签转发,其他VLAN中的报文都必须带tag标签，用于tag-aware(支持802.1Q封装)设备相连，一般用于交换机之间的互连；Hybrid连接：可根据需要设置某些VLAN报文带tag,某些报文不带tag。与trunk连接最大的不同在于，trunk连接只有PVID所属的VLAN不带tag,其他VLAN都必须带tag,而Hybrid连接是可以设置多个VLAN不带tag；不同类型的端口对tag处理方式报文入方向：在入方向上，交换机的根本任务就是决定该报文是否允许进入该端口，根据入报文的tag/untag的属性以及端口属性，细分为如下情况：1)报文为untag:允许报文进入该端口，并打上PVID的VLANtag,与端口属性无关；2)报文为tag:在这种情况下，需要交换机来判断是否允许该报文进入端口；Access端口：PVID和报文中tag标明的VLAN一致，接收并处理报文；否则丢弃。Trunk/Hybrid端口：如果端口允许tag中标明的VLAN通过，则接收并处理报文；否则丢弃。不同类型的端口对于tag的处理报文出方向：在出方向上，交换机已经完成对报文的转发，其根本任务就是在转发出端口时，是否携带tag转发出去，根据出端口属性，细分为如下情况：1)Access端口：将标签剥掉，不带tag转发；2)Trunk端口：报文所在VLAN和PVID相同，则报文不带tag；否则带tag；3)Hybrid端口：报文所在VLAN配置为tag，则报文带tag；否则不带tag；一个vlan标记原理的例子通过标记的原理来理解vlan通讯的行为特征。STP生成树协议为什么要使用stp：如果二层网络一旦产生环路，由于二层帧没有ttl的概念，帧会无限转发。如果没有环路，那么一旦出现单点故障，就会造成网络中断。因此stp一方面解决二层环路的无限转发问题，另一方面解决了网络冗余问题。注意二三层协议对于环路处理的区别。一些基本的图论知识什么是图？从几何角度上讲，平面图有三个要素，点、线和面。我们所考虑的图是由点和边构成的集合。有向图与无向图边要素：边的权值图的一些基本性质点的要素：概念：点的度数：指的是点上面包含边的数量。定理：一张图中全部点的度数的和是边总和的两倍。记：∑d(v)=2*∑count(e)图的一些基本性质推论：对于不含自环的无向的完全图，边的总数和点的关系如下：假设点的数量为n，边的总数为n*(n-1)/2因为完全图，每个点都与其他点有一条边相连，因此每个点的度数都为n-1,所有点的度数总和为n*(n-1)。因此总边数为n*(n-1)/2图的一些基本性质概念：连通图一张图内任何一点都有至少一条路径与图中其他任意点可达概念：连通度一张图去掉n条边后由连通图变成非连通图的n的最小值树的一些基本性质树是边数最少的连通图，一个点与另外一点只有一条路径可达。树中点数和边数的关系：设树中点的个数为n，边的总数为n-1因此，一张连通图中边的总数的范围是：n-1=count(e)=n*(n-1)/2连通图的生成树概念：生成树生成树包含图中全部的点，并且边是图的子集，这样的树叫做图的生成树。概念：生成树的初等变换删掉树中的一条边，添加一条生成树关于图的补集的边。这个操作叫做生成树的初等变换。定理：一个图的生成树可以由任意一个生成树经过有限次初等变换得到生成树的数量与最小生成树问题1：我有一个80设备的网络规模，需要拉成一个树状网络，怎么布线能保证所使用的网线总长度最短？或者保证所使用的网线长度能保证在一个范围？问题2：一共有多少种可能的布线方法？这个总数决定了采用一种随机方法能够达到满足目标的概率。完全图的生成树数量一下具有n个节点的完全图的生成树数量。先分析一下这个问题,n个节点的完全图的边数是n(n-1)/2,生成树的边数是n-1。但是并不是所有的n-1条边的所有组合都能组合成生成树。因此生成树的数量要小于C(n(n-1)/2,n-1)我们考察一下完全图的全部生成树构成，我们假设其中一点为树根。那么生成树的总数是树根度数为i（1=i=n-1）的全部生成树的总和完全图的生成树S(n)=ΣSi(n)(1=i=n-1)如图：完全图生成树个数从图中可以看到，Sn-1(n)的生成树只有一种。即Sn-1(n)=1。如果我们能计算出Sk(n)和Sk+1(n)之间的关系，就可以采用迭代的方式用Sn-1来表示Sk。从图里面可以看出，Sk和Sk-1是有关系的，我们假T(Sk-1，Sk）是把Sk-1通过减枝得到的Sk的可行的操作的总数。可以看得出，对于Sk-1（n）中的任意一个生成树，把Sk-1变成Sk的方式是把除了与树根相连的k-1个边不动，剩下的边选一个剪到树根。剩下的边的总数为n-1-(k-1)=n-k。因为生成树一共有Sk-1(n)种，因此T(Sk-1,Sk)=(n-k)Sk-1(n)完全图生成树个数需要注意的是T(Sk-1,Sk)不等于Sk(n)因为可能会出现如下情况完全图生成树个数但是，可以从图中看出，T(Sk-1,Sk)=T(Sk,Sk-1)。即把Sk-1变到Sk的方法的总数等于把Sk变成Sk-1方法的总数。我们再来看看如何把Sk变成Sk-1。把Sk变成Sk-1的方式是取一个与Sk相邻的点，把这点下面的整个子树插到除了根节点以外的其他节点下面。Sk一共有k个相邻节点。假设第i个节点下面拥有ni个子节点。那么把这第i个节点插到其他节点的方法一共有n-1-ni种。那么把任意一个Sk变到Sk-1的方法数为(n-1-n1)+(n-1-n2)+…+(n-1-nk)=k(n-1)-(n1+n2+…nk)=k(n-1)-(n-1)=(k-1)(n-1)。因此，T(Sk,Sk-1)=(k-1)(n-1)Sk(n)完全图生成树个数这样，我们就得到了一个关于Sk-1(n)和Sk(n)的表达式(n-k)Sk-1(n)=(k-1)(n-1)Sk(n)=Sk-1(n)=[(k-1)(n-1)/(n-k)]Sk(n)=Sk(n)=[k(n-1)/(n-k-1)]Sk+1(n)=[k(n-1)/(n-k-1)][(k+1)(n-1)/(n-k-2)]Sk+2(n)=[k(n-1)/(n-k-1)][(k+1)(n-1)/(n-k-2)]…[(n-1)(n-2)/1]Sn-1(n)完全图生成树个数Sk(n)=[(n-1)^(n-k-1)][(n-2)!/[(n-k-1)!(k-1)!]]=[(n-1)^(n-k-1)]C(n-2,k-1)Sn=∑Sk(n)(1=k=n-1)因此Sn=∑Sk(n)=∑[(n-1)^(n-k-1)]C(n-2,k-1)(1=k=n-1)我们假设k-1=r(0=r=n-2)于是Sn=∑[(n-1)^(n-r)]C(n-2,r)=∑[(n-1)^(n-r)](1^r)C(n-2,r)(0=r=n-2)完全图生成树个数二项式定理（牛顿）：（a+b）^n=∑[a^(n-r)](b^r)C(n,r)因此Sn=（n-1+1）^(n-2)=n^(n-2)完全图生成树个数我们得到结论，完全图生成树的个数与完全图中点的关系的表达式是S(n)=n^(n-2)变化规律:S(1)=1,S(2)=1,S(3)=3,S(4)=16,S(5)=125,S(6)=1296…举个S(4)的例子：完全图生成树的个数对于我们之前假设的80个点的情况，可能的布线方案一共有80^78种Log(80^78,base=10)=78*log(80,base=10)=148.4因此全部方案总数的数量级在10的148次方。经过理论推算，整个宇宙的原子的数量的在10的80次方左右。因此，从这些方案中挑出某个特别的方案会比从宇宙中挑出某一个特别的原子要难10^68+倍,最小生成树从上面的结论可以看出，随机从全部的生成树中找出一种特别的生成树是很难的。但是从这些生成树中找到最小或者是最大的却远没这么复杂。这是因为最小生成树有一种特别的性质能够快速的减少组合的规模。这个特性是局部最优解与全局最优解拥有一致性，让我们可以使用贪心算法来求解问题贪心方法举个找零钱的例子：假设有1，2，5，10，20面额的钞票，想要找33块钱，保证找的钞票数量最少。找钱的办法是先找20，再找张10块的，再找张2块，最后找一张1块。每次都选最接近剩余的钱，就可以保证找的钞票最少。最小生成树也是同样的类似的性质，一张图中的最小边一定属于最小生成树。假设最小生成树中不包含最小边，那么把该边加入生成树，会得到一个环，这个环去掉另一个边也能得到一颗树，这颗树会比原来的最小生成树还要小，与假设矛盾。Prim算法和kruskal算法Prim算法例子：Prim算法和kruskal算法Kruskal算法例子：STP协议网络设备中的生成树算法和上述的计算机内存里的模拟算法有个本质的区别，网络设备的生成树的计算是分布式的，可并行的。每个计算节点对应于图中的一个点，每个节点的目的就是选出有哪些边应该属于生成树，哪些边应该减掉。因此，STP协议算法的逻辑非常接近prim算法。目前使用的是STP协议的优化版本RSTP，而非传统STP。STP协议STP协议通过BPDU（bridgeprotocoldataunit）报文，STPBPDU是一种二层报文，目的MAC是多