网络互连技术教程

第一部分　网络互连概念

第1章　网络互连基础　1
1.1　网络互连的概念　1
1.2　网络体系结构　2
1.2.1　开放系统互连参考模型　2
1.2.2　TCP/IP体系结构　4
1.3　Internet的问题与发展　6
1.3.1　Internet存在的问题　6
1.3.2　Internet的发展　6

第2章　网络互连的结构　11
2.1　网络互连的基本类型　11
2.1.1　LAN与LAN　11
2.1.2　LAN与WAN　12
2.2　网络互连的层次　13
2.2.1　应用层的互连　13
2.2.2　网络层的互连　13
2.2.3　数据链路层的互连　17
2.2.4　物理层的互连　22

第二部分　底层网络技术

第3章　LAN技术　25
3.1　IEEE LAN参考模型　25
3.2　以太网技术　26
3.2.1　以太网的物理层实现　27
3.2.2　以太网的硬件地址与数据帧格式　28
3.2.3　以太网的种类　32
3.2.4　以太网的典型设备　33
3.2.5　以太网的综合应用　35
3.3　其他局域网技术　40
3.3.1　令牌环网　40
3.3.2　令牌总线网　43
3.4　光纤分布式数据接口　45
3.4.1　FDDI概述　45
3.4.2　FDDI的组成　46
3.4.3　FDDI的标准　48

第4章　WAN技术　50
4.1　WAN基础　50
4.1.1　WAN与OSI/RM　50
4.1.2　WAN的物理层实现　51
4.1.3　WAN的数据传输与交换　53
4.2　PSTN　55
4.2.1　PSTN概述　55
4.2.2　PSTN的传输特性　55
4.3　ADSL　56
4.3.1　ADSL概述　56
4.3.2　xDSL的实现　57
4.3.3　ADSL的应用　58
4.4　ISDN　58
4.4.1　ISDN概述　58
4.4.2　ISDN协议参考模型　59
4.4.3　ISDN的BRI和PRI　61
4.4.4　ISDN应用实例　62
4.5　帧中继　66
4.5.1　帧中继概述　66
4.5.2　帧中继术语　68
4.5.3　帧中继网络的实现　71
4.6　PPP　80
4.6.1　PPP的工作原理　80
4.6.2　标准PPP的帧格式　81
4.6.3　PPP的协议族　82
4.6.4　PPP应用　83
4.7　DDN　83
4.7.1　DDN概述　83
4.7.2　DDN用户接入　83
4.7.3　DDN应用实例　85

第5章　网络的桥接与交换　86
5.1　第2层交换的基本概念　86
5.2　第2层的交换技术　88
5.2.1　地址学习　88
5.2.2　转发/过滤决策　89
5.2.3　回环避免　89
5.2.4　生成树协议　91
5.3　虚拟局域网　96
5.3.1　VLAN的标准　96
5.3.2　冲突域与广播域　96
5.3.3　VLAN的基本概念　97
5.3.4　VLAN的划分　98
5.3.5　VLAN的配置　99
5.4　第2层交换机应用　103
5.4.1　实用需求　103
5.4.2　交换机的基本配置　104
5.4.3　VLAN的配置　109
5.4.4　交换机Fast Etherchannel的配置　113

第三部分　TCP/IP网络互连

第6章　网络互连IP　118
6.1　IPv4　118
6.1.1　IP数据报　119
6.1.2　IP的编址　124
6.1.3　特殊地址　127
6.2　IP子网技术　128
6.2.1　子网划分　128
6.2.2　可变长子网　133
6.2.3　超网　134
6.3　IPv6　136
6.3.1　IPv6概述　136
6.3.2　IPv6的数据报文格式　137
6.3.3　IPv6地址方案　147
6.4　地址解析协议　162
6.4.1　地址解析协议的工作机制　162
6.4.2　ARP和RARP的协议格式　166
6.4.3　ARP代理　168
6.4.4　ARP实例　169
6.5　Internet控制报文协议　170
6.5.1　ICMP的用途与机制　170
6.5.2　ICMP报文　171
6.5.3　ICMP差错报文　172
6.5.4　ICMP控制报文　173
6.5.5　ICMP请求/应答报文　174
6.5.6　ICMP重定向举例　175

第7章　路由与交换　177
7.1　第3层交换　177
7.1.1　第3层交换技术简介　177
7.1.2　第3层交换技术　178
7.1.3　第3层交换技术应用　183
7.2　多层交换技术　184
7.2.1　第4层交换　184
7.2.2　第7层交换　185
7.3　标记交换　186
7.3.1　标记交换的概念　186
7.3.2　标记交换的体系结构　186
7.3.3　MPLS与标记交换　191
7.3.4　MPLS标记交换体系结构　192
7.4　IP路由　194
7.4.1　线速路由交换机　194
7.4.2　现代路由交换技术发展趋势　195
7.5　静态路由和动态路由　197
7.5.1　静态路由　197
7.5.2　动态路由　199
7.5.3　IP网络中的收敛　203
7.5.4　计算IP网络中的路由　207
7.6　网关协议　208
7.6.1　基本概念　208
7.6.2　外部网关协议　209
7.6.3　内部网关协议　209
7.7　路由信息协议　209
7.7.1　RIP概述　209
7.7.2　RIP的报文格式　210
7.7.3　RIP路由的工作机制　211
7.7.4　RIP的缺点　217
7.7.5　RIP2分组格式　218
7.8　开放最短路径优先协议　218
7.8.1　OSPF概述　218
7.8.2　OSPF报文格式　219
7.8.3　OSPF的工作机制　222
7.9　无类域间路由与可变长子网掩码　224
7.9.1　无类域间路由　224
7.9.2　可变长子网掩码　224
7.9.3　使用VLSM进行子网设计实例　225
7.10　IP路由实训　227
7.10.1　配置ROUTER1～ROUTER4的端口　228
7.10.2　配置ROUTER1～ROUTER4的静态路由　230
7.10.3　测试ROUTER1～ROUTER4的路由配置　232
7.10.4　采用动态路由配置　233
7.10.5　采用OSPF路由配置　234

第8章　虚拟专用网和网络地址转换　238
8.1　虚拟专用网　238
8.1.1　VPN的概念　238
8.1.2　VPN的应用　241
8.2　网络地址转换　243
8.2.1　NAT的概念　243
8.2.2　访问控制和NAT　243
8.2.3　NAT和访问控制的应用　245
8.2.4　NAT与其他技术的比较　249
8.3　综合应用　250
8.3.1　VPN的配置实例　250
8.3.2　NAT的配置实例　254

第9章　传输控制协议与用户数据报协议　257
9.1　传输层协议　257
9.2　传输控制协议(TCP)　258
9.2.1　TCP的报文格式　259
9.2.2　TCP的工作机制　260
9.3　用户数据报协议(UDP)　266
9.3.1　UDP的工作机制　266
9.3.2　UDP服务器　270

第10章　广播与组播　273
10.1　广播的概念　273
10.2　广播的类型　273
10.2.1　有限广播　274
10.2.2　网络直接广播　274
10.2.3　子网直接广播　274
10.2.4　全子网广播　274
10.3　组播的概念　275
10.3.1　以太网组播　275
10.3.2　IP组播　275
10.3.3　IP组播地址　276
10.3.4　组播地址机制　277
10.3.5　组播作用域　277
10.4　群组管理协议　278
10.4.1　IGMP报文　278
10.4.2　IGMP实现　279
10.5　组播应用实例　280

第四部分　网络应用

第11章　域名系统　281
11.1　DNS基础　281
11.1.1　层次型组织　281
11.1.2　域名服务　282
11.1.3　管理方法　286
11.2　域名解析　287
11.2.1　DNS报文结构　287
11.2.2　资源记录　289
11.2.3　高速缓存　290
11.2.4　解析方式　291

第12章　BOOTP和DHCP　293
12.1　引导程序协议　293
12.1.1　BOOTP的概念　293
12.1.2　BOOTP的报文格式　293
12.1.3　BOOTP的工作过程　294
12.2　动态主机配置协议　295
12.2.1　DHCP的作用　295
12.2.2　DHCP数据包的结构　296
12.2.3　DHCP的工作过程　298
12.2.4　DHCP与域名　299
12.2.5　DHCP中继代理　300

第13章　应用服务　301
13.1　WWW　301
13.1.1　HTTP　301
13.1.2　HTTP连接的建立　302
13.1.3　HTTP缓冲技术　303
13.2　电子邮件　304
13.2.1　SMTP和POP3　304
13.2.2　MIME　309
13.3　文件传输　310
13.3.1　FTP　311
13.3.2　TFTP　313
13.4　远程登录　318
13.5　实时传输　323
13.5.1　RTP和RTCP　323
13.5.2　RSVP与服务质量　331
13.5.3　RTP应用实例　332
13.6　SNMP　332
13.6.1　网络管理的基本概念　332
13.6.2　SNMP概述　333
13.6.3　管理信息库　335
13.6.4　SNMP报文格式　338

第五部分　实际技能训练

第14章　实训　341
14.1　实训1——考察实际网络系统　341
14.2　实训2——考察实际网络互连的设备　342
14.3　实训3——设计规划以太网组网的实用解决方案　343
14.4　实训4——实际广域网接入　344
14.5　实训5——网络互连　345
14.6　实训6——规划、配置网络系统　346
14.7　实训7——IP逻辑规划及路由配置　347
14.8　实训8——VPN配置实验　348
14.9　实训9——NAT配置实验　349
14.10　实训10——传输层协议的理解　350
14.11　实训11——域名解析的应用　351
14.12　实训12——BOOTP和DHCP的应用　353
14.13　实训13——FTP和TFTP的应用　354

附录　356
附录1　NetWare体系结构　356
附录2　SNA体系结构　358
附录3　VINES体系结构　359
附录4　DECnet体系结构　362
附录5　RFC指南　365