文章目录
- 子网划分与协议解析
- 1. VLSM与CIDR技术解析
- 1.1 VLSM（Variable Length Subnetwork Mask，可变长子网掩码）
- 1.2 CIDR（Classless Inter-Domain Routing，无类域间路由）
- 2. 子网划分方法与计算
- 2.1 常规划分法
- 2.2 需求导向法
- 3. 网络层核心协议解析
- 3.1 ICMP（Internet Control Message Protocol，Internet控制报文协议）
- 3.2 ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）
- 3.2.1 地址解析流程
- 3.2.2 ARP衍生技术
- 4. 传输层协议对比
- 4.1 TCP协议
- 4.2 UDP协议
- 5. 网络设备基础
- 5.1 冲突域与广播域
- 5.2 交换机转发机制
- 5.3 数据封装与解封装过程
- 5.4 设备管理方式
- 6. 设备视图模式
- 6.1 华为设备视图
- 6.2 思科设备视图
子网划分与协议解析
本文重点讲解VLSM/CIDR子网划分原理、一些简单协议工作机制，以及网络设备基础知识。适合网络技术初学者构建子网划分与协议分析知识体系。
1. VLSM与CIDR技术解析
1.1 VLSM（Variable Length Subnetwork Mask，可变长子网掩码）
- 技术原理：网络位向主机位借位（掩码右移）
- 应用场景：ISP/IDC等公网地址分配场景
- 优势特点：提高IP地址利用率，实现精细化地址分配
1.2 CIDR（Classless Inter-Domain Routing，无类域间路由）
- 技术原理：合并连续子网形成超网（掩码左移）
- 路由优化：减少路由表条目，提升网络设备性能
- 典型示例：B类私网地址
172.16.0.0-172.31.255.255可汇总为172.16.0.0/12
2. 子网划分方法与计算
子网掩码、掩码位、子网、主机数、反掩码对照表：
| 参数 | 计算公式 |
|---|---|
| 子网数 | 2^X（X=借位主机数） |
| 主机数 | 2^Y-2（Y=剩余主机位） |
| 有效掩码 | /8 ~ /30 |
2.1 常规划分法
- 确定所需子网数：2^X
- 计算可用主机数：2^Y-2
- 确认广播地址：下一子网号-1
2.2 需求导向法
- 计算主机需求：PC数+3（网络/广播/网关）
- 确定最小主机位：2^X ≥ 需求数
- 推算子网掩码：256-2^X
示例（PC数60）：主机数2^6-2=62 掩码192(256-64)
3. 网络层核心协议解析
3.1 ICMP（Internet Control Message Protocol，Internet控制报文协议）
- 功能作用：网络连通性测试与故障诊断
- 常用工具：
ping测试：有去有回才会通- 请求超时：已经发到下一跳，后续有问题；
- 目标主机不可达：未发到下一跳。
tracert路径追踪：定位网络故障节点
3.2 ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）
3.2.1 地址解析流程
- 检查目标IP网段归属
- 查询本地ARP缓存表
- 广播ARP请求报文
- 单播ARP响应报文
ARP报文结构：
| 报文类型 | 目标MAC | 源MAC/源IP |
|---|---|---|
| 请求报文（广播） | FF-FF-FF-FF-FF-FF | 本地地址 |
| 响应报文（单播） | 请求方地址 | 响应方地址 |
把对方的IP地址和对方的MAC地址记录下来，在本地网卡形成一个映射关系：ARP缓存表，经过ARP报文形成动态ARP表项。
3.2.2 ARP衍生技术
- 代理ARP：路由器代为响应ARP请求（需启用
arp-proxy enable） - 免费ARP：地址冲突检测（主动广播自身IP-MAC映射）
4. 传输层协议对比
4.1 TCP协议
协议特性：
- 面向连接三次握手
- 可靠传输（丢包重传）
- 消耗资源效率低
常见端口号：
| 服务 | 端口号 |
|---|---|
| FTP | 20/21 |
| SSH | 22 |
| Telnet | 23 |
| SMTP | 25 |
| HTTP | 80 |
| HTTPS | 443 |
| RDP | 3389 |
11种状态：
三次握手：
1.C/S:closed（关闭状态）→2.S:Listen（启动服务）→3.C:syn_sent（发送syn报文）→4.S:syn_rcvd（回复ack和syn报文）→5.C:established（回复ack报文并建立连接）→6.S:established（建立连接）
四次挥手：
7.C:fin_wait1（发送fin报文）→8.S:close_wait（回复ack）→9.C:fin_wait2→10.S:last_ack（发送fin报文）→11.C:time_wait（发送ack）→12.C/S:closed→13.closing
状态转换流程：
TCP相关术语：
SEQ（Sequence，序列）
URG（Urgent，紧急）
ACK（Acknowledge，确认位/响应）
PSH（Push，传输数据）
RST（Reset，连接重置）
SYN（Synchronize，同步位/建立连接）
FIN（Finish，释放位/关闭连接）
4.2 UDP协议
协议特性：
- 面向无连接
- 不可靠连接（丢包不重传）
- 效率高速度快
常见端口号：
| 服务 | 端口号 |
|---|---|
| DNS | 53 |
| DHCP | 67/68 |
| TFTP | 69 |
端口范围：0-65535（1-1023分配给固定应用， 一般是客户端，1024-65535高位随机端口，一般是服务端）
5. 网络设备基础
5.1 冲突域与广播域
| 设备类型 | 冲突域隔离 | 广播域隔离 |
|---|---|---|
| 集线器 | × | × |
| 交换机 | √ | × |
| 路由器 | √ | √ |
- 交换机隔离冲突域（每个口一个冲突域）；
- 路由器隔离广播域（每个口一个广播域）；
- HUB没有任何隔离能力。
5.2 交换机转发机制
- MAC地址表：接口-MAC映射表（老化时间
300秒） - 转发行为：
- 泛洪：未知目的MAC
- 转发：明确MAC端口
- 丢弃：过滤错误帧
5.3 数据封装与解封装过程
5.4 设备管理方式
- Console本地管理
- 带内管理（业务接口）
- 带外管理（专用MGMT接口）
6. 设备视图模式
6.1 华为设备视图
<Huawei> 用户视图
[Huawei] 系统视图
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] 接口视图
6.2 思科设备视图
Switch> 用户模式
Switch# 特权模式
Switch(config)# 全局配置模式