OSI 封包旅程

OSI 7 Layers · Packet Walkthrough

OSI 封包旅程

揀一個情境，睇封包由你部 PC 出發，經 Switch、家用 Router、ISP 去到 Server：每一層加咗咩 header、每一跳改咗咩欄位，出錯時又卡喺邊一層。其餘分頁逐個協定睇：路由（OSPF、RIP、EIGRP、IS-IS、BGP、Static）、L2 交換（STP、VLAN、LACP）同網絡服務（DHCP、NAT、HSRP）。

情境

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封裝

封裝 ↓—

OSI 七層速查（排查用）

層	PDU	關鍵地址 / 欄位	設備 / 協定	常見故障	排查工具
L7 應用層	Data	URL、Host、status code	HTTP、DNS、SMTP、SSH	404 / 5xx、NXDOMAIN	curl -v, dig, nslookup, DevTools
L6 表示層	Data	加密、編碼、壓縮	TLS、UTF-8、JPEG	證書過期 / 域名唔啱、亂碼	openssl s_client
L5 會話層	Data	Session ID、對話狀態	TLS session、RPC、SMB	Session timeout、登入狀態唔見	app log
L4 傳輸層	Segment / Datagram	Port、Seq/Ack、Flags	TCP、UDP、防火牆 (L4 rule)	Refused、Timeout、重傳	ss -tlnp, nc -zv, netstat
L3 網絡層	Packet	IP、TTL、路由	Router、L3 switch、ICMP、NAT	路由錯、Loop、Unreachable	ping, traceroute, ip route
L2 數據鏈路層	Frame	MAC、VLAN tag、FCS	Switch、AP、ARP、STP	ARP 失敗、VLAN 錯、L2 loop	arp -a, ip neigh, show mac address-table
L1 實體層	Bits	電壓、光、無線電	網線、光纖、NIC、Hub	冇 Link、CRC error、Duplex	指示燈, ethtool, cable tester

由下而上排查

L1有冇 link？睇燈、ip link
L2拎唔拎到 gateway MAC？arp -a
L3ping 192.168.1.1 → ping 8.8.8.8
L7DNS：nslookup example.com
L4Port 通唔通：nc -zv host 443
L6TLS：openssl s_client
L7應用：curl -v 睇 status

路由協定情境

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現用最佳路徑後備路徑Link downFULL線上標籤 = 鄰居 / port 狀態

路由協定對比

	RIP v2	OSPF	EIGRP
類型	Distance vector	Link state	Advanced distance vector
Metric	Hop count（最多 15，16 = 去唔到）	Cost = 參考頻寬 ÷ 介面頻寬	最細頻寬 + 總延遲（K1、K3）
Administrative Distance	120	110	90（內部）/ 170（外部）
演算法	Bellman-Ford	Dijkstra SPF	DUAL
更新方式	每 30 秒送成張表	有變先 flood LSA（30 分鐘 refresh）	有變先送 partial update
封包	UDP 520 → 224.0.0.9	IP proto 89 → 224.0.0.5 / .6	IP proto 88 → 224.0.0.10
Timer	Update 30 / Invalid 180 / Flush 240	Hello 10 / Dead 40	Hello 5 / Hold 15
收斂速度	慢（分鐘級）	快（秒級）	好快（有 FS 時毫秒級）
常見故障	版本唔夾、count to infinity、15 hop 上限	Area / Hello / MTU / 認證唔夾	AS / K-value 唔夾、Stuck in Active
排查指令	show ip rip database debug ip rip	show ip ospf neighbor show ip ospf interface	show ip eigrp neighbors show ip eigrp topology

	IS-IS	BGP	Static
類型	Link state（OSI 協定，直接行 L2）	Path vector（行 TCP 179）	人手設定
Metric / 揀路	每條 link metric（預設全部 10）	Weight → Local Pref → AS path → Origin → MED …	—
Administrative Distance	115	20（eBGP）/ 200（iBGP）	1（floating 自訂，例如 250）
鄰居	IIH Hello，L1 / L2 adjacency	人手指定 neighbor + remote-as	冇
常見用途	ISP、大型骨幹網	ISP 之間、多 ISP 接入、Data center	細網絡、default route、stub
常見故障	Level / Area 唔夾、MTU（IIH padding）	remote-as 錯、TCP 179 被擋、Hold timer 慢	漏回程 route、floating static 只救一邊
排查指令	show isis neighbors show clns interface	show ip bgp summary show ip bgp	show ip route static traceroute（雙向）

L2 協定對比

	STP / RSTP	VLAN 802.1Q	LACP
用途	防止 L2 loop	將一部 switch 分成多個 broadcast domain	將多條 link 綁成一條
運作	BPDU 選 root bridge，阻塞多餘 port	Trunk 喺 frame 加 4 bytes tag（VID 1–4094）	LACPDU 協商，按 hash 分流
Timer	802.1D：30–50 秒收斂；RSTP：1 秒內	—	LACPDU 每 1 秒（fast）/ 30 秒（slow）
常見故障	關咗 STP → broadcast storm；root 揀錯	Allowed list 漏 VLAN；native VLAN 唔夾	一邊 on 一邊 LACP；速度 / 設定唔一致
排查指令	show spanning-tree	show vlan brief show interfaces trunk	show etherchannel summary

網絡服務對比

	DHCP	NAT / PAT	HSRP
用途	自動派 IP、mask、gateway、DNS	私有 IP 共用公共 IP 上網	兩部 router 共用一個 gateway IP
封包	UDP 67 / 68 · DORA	改 IP header（PAT 連 port）	UDP 1985 → 224.0.0.2
重點	Lease；50% 時 renew；跨網段要 ip helper-address	Inside local / global；translation timeout	Priority、preempt；Hello 3 / Hold 10 秒
常見故障	Pool 用晒 → 169.254.x.x；relay / snooping 擋咗	介面冇 ip nat inside / outside；ACL 唔 match	Group / VIP 唔夾 → dual active；冇 preempt
同類協定	DHCPv6、SLAAC	NAT64、port forwarding	VRRP（開放標準）、GLBP（負載分擔）
排查指令	show ip dhcp binding ipconfig /all	show ip nat translations show ip nat statistics	show standby brief