网络技术基础小白教程

一、什么是IP地址

IP地址：网络中用来标识一台设备（主机/网卡）的唯一逻辑地址，作用是定位设备 + 寻址转发。

IPv4 地址表示

• 长度：32 bit（4字节）
• 写法：点分十进制，如 192.168.10.1
• 范围：0.0.0.0 ~ 255.255.255.255
• 每一段 0~255，对应 8 位二进制

例：192 = 128+64 = 11000000

IP地址构成

一个IP = 网络部分 + 主机部分

• 网络部分：标识属于哪个网段
• 主机部分：标识该网段里的哪台主机
• 子网掩码：用来区分哪部分是网络、哪部分是主机

IP:      192.168.10.1
掩码:    255.255.255.0  (= /24，前24位是网络位)
写法:    192.168.10.1/24

二、IP地址分类（有类编址）

类别	首字节范围	默认掩码	用途
A类	0~127	/8	大型网络
B类	128~191	/16	中型网络
C类	192~223	/24	小型网络
D类	224~239	—	组播
E类	240~255	—	研究保留

注意：127.x.x.x 是环回地址，不算普通A类可用地址。

公网IP vs 私网IP

• 公网IP：ICANN统一分配，Internet上全球唯一。
• 私网IP：内网专用，不同内网可以重复使用，上公网需经过 NAT 转换。

类别	私网地址段
A类	10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
B类	172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
C类	192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

特殊IP地址

地址	作用
255.255.255.255	有限广播地址，发往本网段所有主机
0.0.0.0	任意地址/“这个网络上的这个主机”
127.0.0.0/8	环回地址，测试本机软件
169.254.0.0/16	链路本地地址，自动获取IP失败时临时使用

三、网段、网络地址、广播地址、可用地址

• 网络地址：主机位全为0，代表整个网段（不能分配给主机）
• 广播地址：主机位全为1，向该网段所有主机发数据（不能分配给主机）
• 可用地址数：2ⁿ - 2（n = 主机位位数，减2是去掉网络地址和广播地址）

计算例题：172.16.10.1/16

• 网络地址：主机位全0 → 172.16.0.0
• 广播地址：主机位全1 → 172.16.255.255
• 总IP数：2¹⁶ = 65536
• 可用IP数：65536 - 2 = 65534
• 可用范围：172.16.0.1 ~ 172.16.255.254

练习：10.128.20.10/8 → 网络地址 10.0.0.0，广播 10.255.255.255，可用 2²⁴-2 = 16777214

四、子网划分（VLSM）

为什么要划分子网：一个大网络地址段太大，需要按部门/业务切成更小的网段，减少广播、提升安全性。

技术：VLSM（可变长子网掩码）—— 借主机位当网络位。

例题

公司分到 C类 201.222.5.0，需要20个子网，每个子网5台主机。

• 每个子网5台主机 → 需要主机位至少3位（2³-2=6 ≥ 5）
• 借 5 位做子网位 → 掩码 /29（24+5），每个子网8个地址
• 划分结果示例：

子网地址	可用主机地址
201.222.5.8/29	201.222.5.9 ~ 201.222.5.14
201.222.5.16/29	201.222.5.17 ~ 201.222.5.22
……	……
201.222.5.240/29	201.222.5.241 ~ 201.222.5.246

五、网络通信基本概念

• 通信：信息的传递与交流

• 网络通信：终端设备之间通过计算机网络传递数据

• 网关

  ：主机的“默认下一跳”。访问其他网段时，把数据包先发给网关，由网关转发出去。

  • 例：192.168.1.X/24 网段的主机，网关通常设为 192.168.1.1

类比寄快递：数据=物品，报文=包裹，网关路由器=集散中心，Internet主干道=运输线路。

六、常用网络设备

1. 交换机（Switch）—— 二层设备

• 离终端最近，负责PC/服务器接入网络
• MAC地址学习，维护MAC地址表
• 基于MAC地址转发数据帧
• 隔离冲突域（每个接口一个冲突域）
• 对广播帧泛洪，不隔离广播域（所有接口同属一个广播域）

2. 路由器（Router）—— 三层设备

• 根据目的IP地址选路转发报文
• 隔离广播域（每个接口一个广播域）
• 维护路由表、运行路由协议
• 实现不同网络之间互通、NAT、广域网接入

3. 防火墙（Firewall）—— 安全设备

• 隔离不同安全级别的网络（Trust/DMZ/Untrust）
• 访问控制（安全策略）、用户认证、VPN、NAT
• 对外部屏蔽内部网络信息

交换机 vs 路由器：交换机看MAC地址在同一网段内转发；路由器看IP地址跨网段转发。

七、网络参考模型

为什么要分层

网络通信过程太复杂，分层后每一层只负责自己的事，上层不用关心底层是光纤还是网线。

OSI 七层模型

层	名称	作用
7	应用层	给应用程序提供接口
6	表示层	数据格式转换、加密解密
5	会话层	建立、管理、终止会话
4	传输层	端到端传输、流量控制、排序
3	网络层	逻辑地址（IP）、路由转发
2	数据链路层	封装成帧、点到点通信、差错检测
1	物理层	传输比特流、电气/机械规范

TCP/IP 模型（互联网主流）

把OSI上三层合并为应用层，共四层（或五层对等模型）：

• 应用层 / 传输层 / 网络层 / 数据链路层 / 物理层

八、数据封装与解封装

发送方从上到下逐层加头部，接收方从下到上逐层剥头部：

层	数据单元名称	封装内容
应用层	Data	用户数据
传输层	段 Segment	TCP Header + Data
网络层	包 Packet	IP Header + Payload
数据链路层	帧 Frame	Eth Header + Payload + FCS
物理层	位 Bit	0101比特流

记忆口诀：段、包、帧、位（传输层段，网络层包，链路层帧，物理层位）

九、TCP/IP 常见协议

层	协议
应用层	HTTP、FTP、TFTP、Telnet、SSH、SMTP、DNS、DHCP、SNMP
传输层	TCP、UDP
网络层	IP、ICMP、IGMP
数据链路层	Ethernet、PPP、PPPoE

TCP vs UDP

对比项	TCP	UDP
连接	面向连接（三次握手）	无连接
可靠性	可靠，确认+重传+流量控制	不可靠，靠上层保证
头部	20~60字节	8字节
适用	文件传输、网页	视频会议、直播、游戏

Telnet vs SSH

对比项	Telnet	SSH
数据传输	明文	加密
认证	仅密码，脆弱	密码+公钥等多种
安全性	差，已不推荐	安全，远程管理首选

十、以太网交换基础

冲突域 vs 广播域

• 冲突域

  ：同一共享介质上的节点集合，争抢带宽会冲突。

  • 早期集线器（HUB）所有接口在同一个冲突域
  • 交换机每个接口是一个独立冲突域（隔离冲突域）

• 广播域

  ：广播报文能到达的范围。

  • 交换机所有接口在同一个广播域（不隔离广播域）
  • 路由器每个接口是一个独立广播域（隔离广播域）

MAC地址

• 网卡的物理地址，全球唯一，出厂烧录，不可变
• 长度：48 bit（6字节），十六进制表示，如 00-1E-10-DD-DD-02
• 结构：前3字节 OUI厂商代码（IEEE分配），后3字节制造商分配

MAC地址分类

类型	特征	举例
单播	第一字节最低位为0	00-1E-10-DD-DD-02
组播	第一字节最低位为1	01-80-C2-00-00-01
广播	全1	FF-FF-FF-FF-FF-FF

IP地址 vs MAC地址

对比项	IP地址	MAC地址
是否可变	可变（可手动配置/DHCP分配）	不可变（出厂固定）
分配依据	基于网络拓扑	基于制造商
作用	逻辑寻址、跨网段路由	物理寻址、同网段二层转发

两者缺一不可：IP负责找到目标网络，MAC负责找到目标网卡。

以太网帧格式（Ethernet_II）

目的MAC(6B) | 源MAC(6B) | Type(2B) | 数据(46~1500B) | FCS(4B)

• 帧总长度：64~1518字节

十一、交换机工作原理

MAC地址表

存放 MAC地址 ↔ 交换机端口 的映射关系。

交换机的三种处理行为

1. 泛洪（Flooding）

   ：从除接收口外的所有接口发出去

   • 未知单播帧（MAC表中查不到目的MAC）
   • 广播帧（直接泛洪，不查表）

2. 转发（Forwarding）：从MAC表中对应的特定接口发出去

3. 丢弃（Discarding）：目的MAC就在接收口所在方向，或安全策略禁止

MAC地址学习过程

1. 交换机刚上电，MAC地址表为空
2. 主机1发帧到GE0/0/1口 → 交换机学习到 MAC1 ↔ GE0/0/1
3. 目的MAC2查不到 → 泛洪到所有其他口
4. 主机2回复 → 交换机学习到 MAC2 ↔ GE0/0/2，并从GE0/0/1转发给主机1
5. 后续通信直接查表转发，不再泛洪

同网段通信全过程（ARP）

主机1只知道主机2的IP，不知道MAC：

1. 主机1发 ARP Request（广播）：“谁是192.168.1.2？请告诉我你的MAC”
2. 交换机泛洪广播帧，同时学习MAC1
3. 主机2收到后回复 ARP Reply（单播）：“我是，我的MAC是MAC2”
4. 交换机学习MAC2，转发给主机1
5. 双方都有了对方MAC，后续正常通信

十二、VLAN 技术

为什么需要VLAN

• 以太网广播范围太大，所有主机都能收到广播
• 无法做二层隔离（比如财务和研发不能互访）

什么是VLAN

VLAN（虚拟局域网）：把一个物理LAN在逻辑上划分成多个广播域。

• 同一VLAN内可以通信
• 不同VLAN之间二层不能直接通信（需路由器/三层设备转发）
• VLAN ID 范围：1~4094

VLAN划分方式

方式	说明
基于接口	最常用，交换机接口固定属于某个VLAN
基于MAC地址	根据网卡MAC划分，移动位置不变
基于IP子网	根据IP地址段划分
基于协议	根据网络层协议（IP/IPv6）划分
基于策略	接口+MAC+IP组合条件划分

802.1Q Tag（VLAN标签）

在原始以太网帧的源MAC和Type之间插入4字节Tag：

TPID(2B, 固定0x8100) | PRI(3b,优先级) | CFI(1b) | VLAN ID(12b)

• Untagged帧：没有VLAN标签的普通帧（终端PC发出的）
• Tagged帧：带VLAN标签的帧（交换机之间传递的）

PVID（Port VLAN ID）

接口的缺省VLAN。当接口收到不带标签的帧时，给它打上PVID的标签。

三种接口类型

类型	用途	特点
Access	连接PC/服务器等终端	只能属于1个VLAN，发出去时剥离标签
Trunk	交换机之间互联	允许多个VLAN通过，除PVID外都带标签发送
Hybrid	灵活场景	可手动指定哪些VLAN带标签、哪些不带

Access接口收发规则

• 收：Untagged帧 → 打上PVID标签接收；Tagged帧 → VLAN ID=PVID才收，否则丢弃
• 发：VLAN ID=PVID → 剥离标签发出；不同 → 禁止发出

Trunk接口收发规则

• 收：Untagged帧 → 打PVID标签，且PVID在允许列表才收；Tagged帧 → VLAN ID在允许列表才收
• 发：VLAN ID=PVID → 剥离标签发；VLAN ID≠PVID且在允许列表 → 带标签发；不在列表 → 丢弃

Hybrid接口收发规则

• 接收同Trunk
• 发送：在Untagged列表 → 剥离标签发；在Tagged列表 → 带标签发；都不在 → 丢弃

十三、VLAN基础配置命令（华为）

创建VLAN

[Huawei] vlan 10                          # 创建VLAN10并进入视图
[Huawei] vlan batch 10 20 30              # 批量创建
[Huawei] vlan batch 10 to 20              # 批量创建连续VLAN

配置Access接口

[Huawei] interface GigabitEthernet0/0/1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] port link-type access
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] port default vlan 10

配置Trunk接口

[Huawei] interface GigabitEthernet0/0/3
[Huawei-GigabitEthernet0/0/3] port link-type trunk
[Huawei-GigabitEthernet0/0/3] port trunk allow-pass vlan 10 20   # 允许VLAN10、20通过
[Huawei-GigabitEthernet0/0/3] port trunk allow-pass vlan all     # 允许所有VLAN
[Huawei-GigabitEthernet0/0/3] port trunk pvid vlan 1             # 可选，修改PVID

配置Hybrid接口

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] port link-type hybrid
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] port hybrid untagged vlan 10       # VLAN10发出去剥离标签
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] port hybrid tagged vlan 20 30      # VLAN20、30发出去带标签
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] port hybrid pvid vlan 10           # 可选，修改PVID

验证配置

[SW1] display vlan

十四、路由技术基础

什么是路由

路由：指导IP报文转发的路径信息。路由器维护一张路由表，根据目的IP查路由表决定从哪个接口、发给哪个下一跳。

路由信息四要素

要素	说明
目的网络/掩码	要去哪个网段
下一跳	下一台路由器的接口IP
出接口	从本机哪个接口发出去
优先级/开销	选路依据

路由表字段

目的地址/掩码  协议  优先级  开销  标志  下一跳  出接口

• 协议类型：Static（静态）、Direct（直连）、OSPF等
• 优先级Pre：越小越优先（直连0，静态60）
• 开销Cost：同协议下选路依据，越小越优先

路由转发流程

逐跳转发：每台路由器查自己的路由表，把包发给下一跳，下一跳再查自己的表，直到到达目的网络。

十五、静态路由与缺省路由

静态路由

管理员手动配置的路由。

• 优点：简单、稳定、不占资源
• 缺点：拓扑变化后不能自动适应，需手动修改
• 适用：小型、拓扑稳定的网络

[RTA] ip route-static 20.1.1.0 255.255.255.0 10.0.0.2
# 目的网段 20.1.1.0/24，下一跳 10.0.0.2

注意：通信是双向的，去程和返程都要配置路由；逐跳转发，每台路由器都要配。

缺省路由（默认路由）

• 路由表中找不到匹配项时使用的路由
• 形式：0.0.0.0/0
• 典型场景：企业网络出口，把所有访问Internet的流量发给运营商网关

[RTA] ip route-static 0.0.0.0 0 1.2.3.254

路由递归（路由迭代）

静态路由的下一跳必须是直连的。如果下一跳不是直连地址，路由器需要再查路由表找到直连的下一跳和出接口，这个过程叫路由递归。

• 如果递归不到直连下一跳，该路由不生效，不会出现在路由表中。

等价路由

• 到同一目的网段，有多条来源相同、开销相同的路由
• 路由器会负载分担，流量分摊到多条路径上

浮动路由

• 到同一目的网段，配置两条优先级不同的静态路由
• 优先级高（数值小）的主用路由正常工作，优先级低（数值大）的备份路由不进路由表
• 主链路故障时，备份路由自动上浮生效，实现链路备份

[RTA] ip route-static 20.0.0.0 255.255.255.252 10.1.1.2              # 主路由，优先级60
[RTA] ip route-static 20.0.0.0 255.255.255.252 10.1.2.2 preference 70 # 备份，优先级70

十六、本章小测

1. 多选

   ：以下关于防火墙设备功能的描述，正确的是？

   • A. 隔离不同安全级别的网络
   • B. 用户身份认证
   • C. 执行网络地址转换
   • D. 路由计算 ✅ 答案：A B C（防火墙不做路由计算）

2. 判断：缺省路由一般用于企业网络出口，配置一条缺省路由让出口设备能够转发前往Internet上任意地址的IP报文。 ✅ 答案：正确

十七、缩略语速查表

缩写	全称	中文
ARP	Address Resolution Protocol	地址解析协议
DNS	Domain Name Service	域名解析服务
FTP	File Transfer Protocol	文件传输协议
HTTP	Hypertext Transfer Protocol	超文本传输协议
ICMP	Internet Control Message Protocol	网际报文控制协议
IGMP	Internet Group Management Protocol	因特网组管理协议
IP	Internet Protocol	互联网协议
LAN	Local Area Network	局域网
TCP	Transmission Control Protocol	传输控制协议
UDP	User Datagram Protocol	用户数据报协议
VLAN	Virtual Local Area Network	虚拟局域网
VLSM	Variable-Length Subnet Mask	可变长度子网掩码
NAT	Network Address Translation	网络地址转换
MAC	Media Access Control	介质访问控制（物理地址）
OUI	Organizationally Unique Identifier	组织唯一标识符（厂商代码）
PVID	Port VLAN ID	端口缺省VLAN
	协议
UDP	User Datagram Protocol	用户数据报协议
VLAN	Virtual Local Area Network	虚拟局域网
VLSM	Variable-Length Subnet Mask	可变长度子网掩码
NAT	Network Address Translation	网络地址转换
MAC	Media Access Control	介质访问控制（物理地址）
OUI	Organizationally Unique Identifier	组织唯一标识符（厂商代码）
PVID	Port VLAN ID	端口缺省VLAN

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