HCL 三层知识总结

HCL 三层知识总结

一、网络层基础

1.1 网络层的核心功能

网络层位于数据链路层之上，主要负责跨网络的数据包转发，实现不同网段（广播域）之间的通信。其核心功能包括：

• 寻址与路由：通过 IP 地址标识网络中的主机，并选择最佳路径将数据包从源端发送到目的端。

• 分段与重组：当数据包大小超过底层链路的 MTU（最大传输单元）时，将其分割为更小的片段，到达目的端后重新组合。

• 拥塞控制：通过流量调节避免网络因过载而瘫痪（HCL 中主要通过路由协议的度量值间接实现）。

1.2 IP 地址与分类

IP 地址是网络层标识主机的逻辑地址，IPv4 地址为 32 位二进制数（通常表示为 4 组十进制数，如192.168.1.1）。

1.2.1 地址结构

• 网络位：标识主机所属的网络（由子网掩码划分）。

• 主机位：标识网络内的具体主机。

1.2.2 分类地址（IPv4）

类别	网络位长度	地址范围	适用场景
A 类	8 位	1.0.0.0~126.255.255.255	大型网络（主机数量多）
B 类	16 位	128.0.0.0~191.255.255.255	中型网络
C 类	24 位	192.0.0.0~223.255.255.255	小型网络
D 类	28 位	224.0.0.0~239.255.255.255	组播地址
E 类	32 位	240.0.0.0~255.255.255.255	保留地址

注意：A 类地址中的 127.0.0.0~127.255.255.255 为回环地址（如 127.0.0.1），用于本地测试。

1.3 子网掩码与 CIDR

1.3.1 子网掩码

• 作用：划分 IP 地址的网络位和主机位，由 32 位二进制组成，网络位为 “1”，主机位为 “0”。

• 示例：C 类地址默认子网掩码为255.255.255.0（二进制11111111.11111111.11111111.00000000）。

1.3.2 CIDR（无类域间路由）

• 表示方法：IP地址/前缀长度（如192.168.1.0/24，前缀长度 24 即前 24 位为网络位）。

• 优势：打破传统分类地址限制，灵活划分网络，减少 IP 地址浪费。

1.4 子网划分

将一个大网络划分为多个小网络（子网），步骤如下：

1. 确定所需子网数量，计算所需子网位（如 4 个子网需 2 位子网位：2²=4）。

2. 确定每个子网所需主机数量，计算主机位（如每个子网需 30 台主机，需 5 位主机位：2⁵-2=30，减 2 排除网络地址和广播地址）。

3. 计算子网掩码（网络位 = 原网络位 + 子网位）。

4. 列举各子网的网络地址、广播地址、可用主机地址范围。

示例：将192.168.1.0/24划分为 4 个子网：

• 子网位 = 2，子网掩码 = 255.255.255.192（/26）。

• 子网 1：网络192.168.1.0/26，广播192.168.1.63，可用主机1~62。

• 子网 2：网络192.168.1.64/26，广播192.168.1.127，可用主机65~126。

二、路由基础

2.1 路由概念

路由是指数据包从源主机到目的主机的转发路径选择过程，核心依赖路由表。

2.2 路由表结构

HCL 中路由表包含以下关键信息（display ip routing-table命令查看）：

• 目的网络：目标主机所在的网络地址。

• 子网掩码：标识目的网络的网络位长度。

• 下一跳：数据包转发的下一个设备的 IP 地址。

• 出接口：转发数据包的本地接口。

• 路由类型：如直连（Direct）、静态（Static）、动态（RIP/OSPF 等）。

2.3 路由类型

2.3.1 直连路由

• 产生方式：当接口配置 IP 地址并 Up 后，设备自动生成直连网络的路由条目。

• 特点：优先级最高（HCL 中默认优先级 0），无需手动配置。

2.3.2 静态路由

• 配置方式：手动指定目的网络、子网掩码、下一跳 / 出接口。

• 命令示例：

[R1] ip route-static 192.168.2.0 255.255.255.0 10.0.0.2  # 下一跳为10.0.0.2
[R1] ip route-static 192.168.3.0 24 GigabitEthernet 0/0  # 出接口为G0/0

• 适用场景：小型网络，拓扑简单且稳定。

2.3.3 默认路由

• 作用：当路由表中无匹配目的网络的条目时，数据包按默认路由转发。

• 配置命令：

[R1] ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 10.0.0.2  # 0.0.0.0/0表示所有网络

• 适用场景：网络边缘设备（如连接互联网的路由器）。

2.3.4 动态路由

设备通过路由协议自动学习路由信息，常见协议：

• RIP（路由信息协议）：基于跳数（最大 15 跳），适用于小型网络，有 RIPv1（广播更新，不支持 CIDR）和 RIPv2（组播更新，支持 CIDR）。

• OSPF（开放式最短路径优先）：基于链路状态（成本），适用于中大型网络，支持区域划分，收敛快、扩展性强。

三、动态路由协议

3.1 RIP

3.1.1 基本配置（HCL）

[R1] rip 1  # 启用RIP进程1
[R1-rip-1] version 2  # 使用RIPv2
[R1-rip-1] undo summary # 关闭自动汇总（RIPv2 默认自动汇总，需关闭以支持子网）
[R1-rip-1] network 10.0.0.0  # 宣告直连网络（仅需宣告主类网络）
[R1-rip-1] network 192.168.1.0

3.1.2 关键命令

• 查看 RIP 路由：display rip 1 route

• 关闭自动汇总（RIPv2 默认自动汇总，需关闭以支持子网）：[R1-rip-1] undo summary

3.2 OSPF

3.2.1 基本概念

• 区域：将网络划分为区域（如 Area 0 为骨干区域，其他为非骨干区域），非骨干区域必须连接骨干区域。

• Router ID：设备在 OSPF 中的唯一标识（通常为环回接口 IP 或最大物理接口 IP）。

• LSA（链路状态通告）：传递链路状态信息，不同类型 LSA 用于不同场景（如 Type 1 描述路由器自身链路，Type 2 描述广播网络中的 DR/BDR）。

3.2.2 基本配置（HCL）

[R1] ospf 1 router-id 1.1.1.1  # 启用OSPF进程1，指定Router ID
[R1-ospf-1] area 0  # 进入区域0
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0] network 10.0.0.0 0.0.0.255  # 宣告网络（反掩码：0.0.0.255对应/24）
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0] network 192.168.1.0 0.0.0.255

3.2.3 关键命令

• 查看 OSPF 邻居：display ospf peer

• 查看 OSPF 路由：display ospf routing

四、三层设备原理

4.1 路由器

• 工作层次：网络层，基于 IP 地址转发数据包。

• 转发流程：

1. 1. 接收数据包，解封装至网络层，提取目的 IP 地址。
2. 1. 查找路由表，若存在匹配条目，按 “下一跳 + 出接口” 转发；否则丢弃（或按默认路由转发）。
3. 1. 重新封装数据包（修改源 MAC 和目的 MAC 为下一跳设备的 MAC）。

• 冲突域与广播域：每个接口属于独立冲突域和独立广播域（可隔离广播）。

4.2 三层交换机

• 功能：兼具二层交换（基于 MAC 地址）和三层路由（基于 IP 地址）能力。

• 优势：路由转发速度快（硬件 ASIC 转发），适用于局域网内不同 VLAN 间的通信。

• 配置核心：创建 VLAN 接口并配置 IP 地址（作为对应 VLAN 的网关），实现 VLAN 间路由。

五、HCL 三层实操配置

5.1 路由器基本配置

<H3C> system-view
[H3C] sysname R1
[R1] interface GigabitEthernet 0/0  # 进入接口
[R1-GigabitEthernet0/0] ip address 10.0.0.1 24  # 配置IP地址
[R1-GigabitEthernet0/0] undo shutdown  # 激活接口（默认是激活状态）
[R1-GigabitEthernet0/0] quit
[R1] display ip interface brief  # 查看接口IP配置

5.2 静态路由与默认路由配置

# 配置静态路由
[R1] ip route-static 192.168.2.0 24 10.0.0.2  # 去往192.168.2.0/24的下一跳是10.0.0.2
# 配置默认路由
[R1] ip route-static 0.0.0.0 0 10.0.0.2
# 查看路由表
[R1] display ip routing-table

5.3 RIP 配置

[R1] rip 1
[R1-rip-1] version 2
[R1-rip-1] undo summary  # 关闭自动汇总（RIPv2）
[R1-rip-1] network 10.0.0.0  # 宣告直连网络
[R1-rip-1] network 192.168.1.0
[R1] display rip 1 route  # 查看RIP学习到的路由

5.4 三层交换机 VLAN 间路由配置

[SW1] vlan 10
[SW1-vlan10] quit
[SW1] vlan 20
[SW1-vlan20] quit
# 配置VLAN接口（网关）
[SW1] interface Vlan 10
[SW1-Vlan-interface10] ip address 192.168.10.1 24
[SW1-Vlan-interface10] quit
[SW1] interface Vlan 20
[SW1-Vlan-interface20] ip address 192.168.20.1 24
[SW1-Vlan-interface20] quit
# 查看VLAN接口状态
[SW1] display ip interface brief

六、网络层辅助协议

6.1 ARP（地址解析协议）

• 作用：实现 IP 地址到 MAC 地址的映射。

• 工作过程：

1. 1. 主机发送 ARP 请求（广播）：“谁有 IP 192.168.1.2？请回复 MAC 地址到 192.168.1.1”。
2. 1. 目标主机回复 ARP 应答（单播）：“192.168.1.2 的 MAC 是 xx:xx:xx:xx:xx:xx”。

• ARP 缓存：主机和设备会缓存 ARP 映射（默认老化时间 120 秒），查看命令：arp -a（Windows）、display arp（HCL 设备）。

6.2 ICMP（互联网控制消息协议）

• 功能：用于网络诊断和错误报告，常用工具：

• • ping：测试网络连通性（发送 ICMP 回声请求，接收回声应答）。
• • tracert（Windows）/traceroute（HCL）：追踪数据包到达目的主机的路径，定位网络故障点。

6.3 DHCP（动态主机配置协议）

• 作用：自动为主机分配 IP 地址、子网掩码、网关、DNS 等参数。

• 工作流程：

1. 1. 发现：主机发送 DHCP Discover（广播），寻找 DHCP 服务器。
2. 1. 提供：DHCP 服务器发送 DHCP Offer（广播），提供 IP 地址。
3. 1. 请求：主机发送 DHCP Request（广播），请求使用该 IP。
4. 1. 确认：DHCP 服务器发送 DHCP ACK（广播），确认分配。

• HCL 中 DHCP 服务器配置：

[SW1] dhcp enable  # 全局启用DHCP
[SW1]dhcp ip pool vlan10  # 创建地址池vlan10
[SW1-ip-pool-vlan10] network 192.168.10.0  24  # 地址范围
[SW1-ip-pool-vlan10] gateway-list 192.168.10.1  # 网关
[SW1-ip-pool-vlan10] dns-list 8.8.8.8  # DNS服务器
[SW1-ip-pool-vlan10] quit
[SW1] interface Vlan 10
[SW1-Vlan-interface10] dhcp select global  # 接口启用DHCP服务

七、常见问题与排错

7.1 主机无法通信

• 排查步骤：

1. 1. 检查主机 IP 配置（ipconfig/ifconfig）：IP 地址、子网掩码、网关是否正确。
2. 1. 测试同网段连通性（ping 同网段主机IP）：若不通，可能是 MAC 地址冲突或二层故障。
3. 1. 测试跨网段连通性（ping 网关IP→ping 目标网段IP）：

• • • 无法 ping 通网关：检查网关接口是否 Up（display ip interface brief）、VLAN 配置是否正确。
• • • 能 ping 通网关但无法 ping 通目标：检查路由表（display ip routing-table）是否有目标网络条目，动态路由是否学习正常（display rip route/display ospf routing）。

7.2 路由表无所需条目

• 静态路由：检查配置是否正确（目的网络、掩码、下一跳），下一跳是否可达。

• RIP：检查是否宣告网络（network命令），版本是否一致（均为 RIPv2），跳数是否超过 15。

• OSPF：检查 Router ID 是否唯一，区域是否匹配，接口是否在宣告的网络范围内（display ospf interface），邻居是否建立（display ospf peer）。

7.3 ARP 故障

• 现象：能 ping 通 IP 但无法通信，可能是 ARP 缓存错误。

• 解决：清除 ARP 缓存（reset arp或主机执行arp -d），重新学习。