思科网络技术学院教程（第七版 网络简介）

第 1章　当今网络 1
学习目标 1
1．1 网络影响我们的生活 1
1．1．1 网络连接我们 1
1．1．2 潜力无限 1
1．2 网络组件 2
1．2．1 主机角色 2
1．2．2 点对点 2
1．2．3 终端设备 3
1．2．4 中间设备 3
1．2．5 网络介质 4
1．3 网络表示方式和网络拓扑 5
1．3．1 网络表示方式 5
1．3．2 拓扑图 6
1．4 常见网络类型 7
1．4．1 多种规模的网络 7
1．4．2 局域网和广域网 8
1．4．3 互联网 9
1．4．4 内联网和外联网 10
1．5 互联网连接 11
1．5．1 互联网访问技术 11
1．5．2 家庭和小型办公室的互联网连接 11
1．5．3 企业的互联网连接 12
1．5．4 融合网络 12
1．6 可靠网络 13
1．6．1 网络架构 13
1．6．2 容错能力 14
1．6．3 可扩展性 14
1．6．4 服务质量 15
1．6．5 网络安全 15
1．7 网络趋势 16
1．7．1 近期趋势 16
1．7．2 自带设备（BYOD） 17
1．7．3 在线协作 17
1．7．4 视频通信 17
1．7．5 云计算 18
1．7．6 家庭中的技术趋势 18
1．7．7 电力线网络 19
1．7．8 无线带宽 19
1．8 网络安全 20
1．8．1 安全威胁 20
1．8．2 安全解决方案 21
1．9 总结 21
复习题 23
第 2章　交换机和终端设备的基本配置 25
学习目标 25
2．1 思科IOS访问 25
2．1．1 操作系统 25
2．1．2 GUI 26
2．1．3 操作系统的用途 27
2．1．4 访问方法 27
2．1．5 终端仿真程序 28
2．2 IOS导航 29
2．2．1 主命令模式 29
2．2．2 配置模式和子配置模式 30
2．2．3 在IOS模式之间导航 30
2．3 命令结构 31
2．3．1 基本的IOS命令结构 31
2．3．2 IOS命令语法检查 31
2．3．3 IOS帮助功能 32
2．3．4 热键和快捷方式 32
2．4 设备基本配置 34
2．4．1 设备名称 34
2．4．2 密码准则 35
2．4．3 配置密码 35
2．4．4 加密密码 36
2．4．5 旗标消息 37
2．5 保存配置 37
2．5．1 配置文件 37
2．5．2 修改运行配置 38
2．5．3 将配置捕获到文本文件中 38
2．6 端口和地址 40
2．6．1 IP地址 40
2．6．2 接口和端口 41
2．7 配置IP地址 42
2．7．1 手动配置终端设备的IP地址 43
2．7．2 自动配置终端设备的IP地址 43
2．7．3 交换机虚拟接口配置 44
2．8 总结 44
复习题 45
第3章　协议和模型 48
学习目标 48
3．1 规则 48
3．1．1 通信基础知识 48
3．1．2 通信协议 48
3．1．3 规则建立 49
3．1．4 网络协议要求 49
3．1．5 消息编码 50
3．1．6 消息格式化和封装 50
3．1．7 消息尺寸 52
3．1．8 消息时序 52
3．1．9 消息传输选项 52
3．1．10 节点图标说明 53
3．2 协议 53
3．2．1 网络协议概述 53
3．2．2 网络协议功能 54
3．2．3 协议交互 55
3．3 协议簇 55
3．3．1 网络协议簇 55
3．3．2 协议簇的演变 56
3．3．3 TCP/IP协议示例 57
3．3．4 TCP/IP 协议簇 57
3．3．5 TCP/IP通信过程 59
3．4 标准组织 63
3．4．1 开放标准 63
3．4．2 互联网标准 64
3．4．3 电子和通信标准 65
3．5 参考模型 65
3．5．1 使用分层模型的好处 65
3．5．2 OSI参考模型 65
3．5．3 TCP/IP协议模型 66
3．5．4 OSI和TCP/IP模型的比较 67
3．6 数据封装 68
3．6．1 对消息进行分段 68
3．6．2 排序 69
3．6．3 协议数据单元 69
3．6．4 封装示例 70
3．6．5 解封示例 70
3．7 数据访问 71
3．7．1 地址 71
3．7．2 第三层逻辑地址 71
3．7．3 同一网络中的设备 72
3．7．4 数据链路层地址的角色：同一个IP网络 72
3．7．5 远程网络中的设备 73
3．7．6 网络层地址的角色 73
3．7．7 数据链路层地址的角色：不同的IP网络 74
3．7．8 数据链路地址 75
3．8 总结 76
复习题 78
第4章　物理层 80
学习目标 80
4．1 物理层的用途 80
4．1．1 物理连接 80
4．1．2 物理层 81
4．2 物理层的特征 82
4．2．1 物理层标准 82
4．2．2 物理组件 83
4．2．3 编码 83
4．2．4 信号 84
4．2．5 带宽 84
4．2．6 带宽术语 85
4．3 铜缆布线 86
4．3．1 铜缆布线的特征 86
4．3．2 铜缆的种类 87
4．4 UTP布线 89
4．4．1 UTP布线的属性 89
4．4．2 UTP布线标准和连接器 90
4．4．3 直通和交叉UTP电缆 92
4．5 光缆布线 93
4．5．1 光缆布线的属性 93
4．5．2 光缆介质类型 93
4．5．3 光缆布线的使用 94
4．5．4 光纤连接器 94
4．5．5 光纤接插线 95
4．5．6 光缆与铜缆的类比 96
4．6 无线介质 96
4．6．1 无线介质的属性 96
4．6．2 无线介质的类型 97
4．6．3 无线LAN 97
4．7 总结 98
复习题 99
第5章　数制系统 101
学习目标 101
5．1 二进制数制系统 101
5．1．1 二进制和IPv4地址 101
5．1．2 二进制位置记数法 102
5．1．3 将二进制数转换为十进制数 104
5．1．4 十进制到二进制的转换 105
5．1．5 十进制到二进制的转换示例 108
5．1．6 IPv4地址 113
5．2 十六进制数制系统 114
5．2．1 十六进制和IPv6地址 114
5．2．2 十进制到十六进制的转换 115
5．2．3 十六进制到十进制的转换 115
5．3 总结 116
复习题 116
第6章　数据链路层 118
学习目标 118
6．1 数据链路层的用途 118
6．1．1 数据链路层 118
6．1．2 IEEE 802 LAN/MAN 数据链路子层 119
6．1．3 提供介质访问 120
6．1．4 数据链路层标准 121
6．2 拓扑 121
6．2．1 物理和逻辑拓扑 121
6．2．2 WAN拓扑 123
6．2．3 点对点WAN拓扑 123
6．2．4 LAN拓扑 124
6．2．5 半双工和全双工通信 125
6．2．6 访问控制方法 125
6．2．7 基于竞争的访问：CSMA/CD 126
6．2．8 基于竞争的访问：CSMA/CA 128
6．3 数据链路帧 129
6．3．1 帧 129
6．3．2 帧字段 129
6．3．3 第 2层地址 130
6．3．4 LAN和WAN上的帧 131
6．4 总结 133
复习题 133
第7章　以太网交换 136
学习目标 136
7．1 以太网帧 136
7．1．1 以太网封装 136
7．1．2 数据链路子层 137
7．1．3 MAC子层 138
7．1．4 以太网帧字段 139
7．2 以太网MAC地址 140
7．2．1 MAC地址和十六进制 140
7．2．2 以太网MAC地址 141
7．2．3 帧处理 142
7．2．4 单播MAC地址 143
7．2．5 广播MAC地址 144
7．2．6 组播MAC地址 145
7．3 MAC地址表 145
7．3．1 交换机基础知识 146
7．3．2 交换机的学习和转发 146
7．3．3 过滤帧 148
7．4 交换机速率和转发方法 149
7．4．1 思科交换机上的帧转发方法 149
7．4．2 直通交换 150
7．4．3 交换机上的内存缓冲 150
7．4．4 双工和速率设置 151
7．4．5 auto-MDIX 152
7．5 总结 152
复习题 153
第8章　网络层 155
学习目标 155
8．1 网络层特性 155
8．1．1 网络层 155
8．1．2 IP封装 156
8．1．3 IP的特征 157
8．1．4 无连接 157
8．1．5 尽力而为 157
8．1．6 介质无关 158
8．2 IPv4数据包 159
8．2．1 IPv4数据包报头 159
8．2．2 IPv4数据包报头字段 159
8．3 IPv6数据包 160
8．3．1 IPv4的局限性 160
8．3．2 IPv6概述 161
8．3．3 IPv6数据包报头中的IPv4数据包报头字段 161
8．3．4 IPv6数据包报头 162
8．4 主机的路由方式 163
8．4．1 主机转发决策 163
8．4．2 默认网关 164
8．4．3 从主机路由到默认网关 164
8．4．4 主机路由表 165
8．5 路由简介 165
8．5．1 路由器数据包转发决策 166
8．5．2 IP路由器的路由表 166
8．5．3 静态路由 167
8．5．4 动态路由 168
8．5．5 IPv4路由表简介 169
8．6 总结 170
复习题 171
第9章　地址解析 173
学习目标 173
9．1 MAC和IP 173
9．1．1 同一网络中的目的地址 173
9．1．2 远程网络中的目的地址 174
9．2 ARP 175
9．2．1 ARP概述 175
9．2．2 ARP功能 176
9．2．3 从ARP表中删除条目 177
9．2．4 网络设备上的ARP表 177
9．2．5 ARP问题：ARP广播和ARP欺骗 178
9．3 IPv6邻居发现 179
9．3．1 IPv6邻居发现消息 179
9．3．2 IPv6邻居发现：地址解析 180
9．4 总结 181
复习题 181
第 10章　基本路由器配置 184
学习目标 184
10．1 配置初始路由器设置 184
10．1．1 基本路由器配置步骤 184
10．1．2 路由器基本配置示例 185
10．2 配置接口 186
10．2．1 配置路由器接口 186
10．2．2 配置路由器接口的示例 187
10．2．3 检验接口的配置 188
10．2．4 配置验证命令 188
10．3 配置默认网关 192
10．3．1 主机的默认网关 192
10．3．2 交换机的默认网关 193
10．4 总结 194
复习题 195
第 11章　IPv4编址 197
学习目标 197
11．1 IPv4地址结构 197
11．1．1 网络部分和主机部分 197
11．1．2 子网掩码 198
11．1．3 前缀长度 199
11．1．4 确定网络：逻辑与（AND） 199
11．1．5 网络地址、主机地址和广播地址 200
11．2 IPv4单播、广播和组播 202
11．2．1 单播 202
11．2．2 广播 203
11．2．3 组播 204
11．3 IPv4地址的分类 204
11．3．1 公有和私有IPv4地址 204
11．3．2 路由到互连网 205
11．3．3 专用IPv4地址 206
11．3．4 传统的有类编址 207
11．3．5 IP地址的分配 208
11．4 网络分段 208
11．4．1 广播域和分段 208
11．4．2 大型广播域存在的问题 209
11．4．3 划分网络的原因 210
11．5 对IPv4网络进行子网划分 211
11．5．1 在二进制八位组边界上划分子网 211
11．5．2 在二进制八位组边界内划分子网 212
11．6 使用/16和/8前缀划分子网 213
11．6．1 使用/16前缀创建子网 213
11．6．2 使用/16前缀创建100个子网 214
11．6．3 使用/8前缀创建1000个子网 216
11．7 按照要求划分子网 218
11．7．1 对私有和公有IPv4地址空间进行子网划分 218
11．7．2 将子网数量最大化，以及将未使用的主机IPv4地址最小化 220
11．7．3 示例：高效的IPv4子网划分 220
11．8 VLSM 222
11．8．1 IPv4地址保留 222
11．8．2 VLSM 224
11．8．3 VLSM拓扑地址分配 225
11．9 结构化设计 226
11．9．1 IPv4网络地址规划 226
11．9．2 设备地址分配 227
11．10 总结 227
复习题 229
第 12章　IPv6编址 231
学习目标 231
12．1 IPv4的问题 231
12．1．1 IPv6的必要性 231
12．1．2 IPv4和IPv6共存 232
12．2 IPv6地址表示 233
12．2．1 IPv6编址格式 233
12．2．2 规则1：省略前导0 234
12．2．3 规则2：双冒号 235
12．3 IPv6地址类型 236
12．3．1 单播、组播、任播 237
12．3．2 IPv6前缀长度 237
12．3．3 IPv6单播地址的类型 237
12．3．4 关于唯一本地地址的注意事项 238
12．3．5 IPv6 GUA 238
12．3．6 IPv6 GUA结构 239
12．3．7 IPv6 LLA 240
12．4 GUA和LLA静态配置 241
12．4．1 路由器上的静态GUA配置 241
12．4．2 Windows主机上的静态GUA配置 242
12．4．3 链路本地单播地址的静态配置 243
12．5 IPv6 GUA的动态编址 244
12．5．1 RS 和RA消息 244
12．5．2 方法1：SLAAC 245
12．5．3 方法2：SLAAC和无状态DHCPv6 245
12．5．4 方法3：有状态的DHCPv6 246
12．5．5 EUI-64过程和随机生成 247
12．5．6 EUI-64过程 247
12．5．7 随机生成的接口ID 248
12．6 IPv6 LLA的动态编址 249
12．6．1 动态LLA 249
12．6．2 Windows上的动态LLA 249
12．6．3 思科路由器上的动态LLA 250
12．6．4 验证IPv6地址配置 251
12．7 IPv6组播地址 252
12．7．1 分配的IPv6组播地址 253
12．7．2 周知的IPv6组播地址 253
12．7．3 请求节点的IPv6组播地址 254
12．8 IPv6网络的子网 254
12．8．1 使用子网ID划分子网 254
12．8．2 IPv6子网划分示例 255
12．8．3 IPv6子网分配 255
12．8．4 配置了IPv6子网的路由器 256
12．9 总结 257
复习题 258
第 13章　ICMP 261
学习目标 261
13．1 ICMP消息 261
13．1．1 ICMPv4和ICMPv6消息 261
13．1．2 主机可达性 261
13．1．3 目的不可达或服务不可达 262
13．1．4 超时 262
13．1．5 ICMPv6消息 262
13．2 ping和traceroute测试 264
13．2．1 ping：测试连接 264
13．2．2 ping本地环回地址 265
13．2．3 ping默认网关 265
13．2．4 ping远程主机 266
13．2．5 traceroute：测试路径 267
13．3 总结 267
复习题 268
第 14章　传输层 270
学习目标 270
14．1 数据传输 270
14．1．1 传输层的作用 270
14．1．2 传输层的职责 271
14．1．3 传输层协议 273
14．1．4 传输控制协议（TCP） 274
14．1．5 用户数据报协议（UDP） 274
14．1．6 正确的应用程序使用正确的传输层协议 275
14．2 TCP概述 276
14．2．1 TCP功能 276
14．2．2 TCP报头 277
14．2．3 TCP报头字段 277
14．2．4 使用TCP的应用程序 277
14．3 UDP概述 278
14．3．1 UDP功能 278
14．3．2 UDP报头 278
14．3．3 UDP报头字段 279
14．3．4 使用UDP的应用程序 279
14．4 端口号 280
14．4．1 多个单独的通信 280
14．4．2 套接字对 280
14．4．3 端口号组 281
14．4．4 netstat命令 282
14．5 TCP通信过程 283
14．5．1 TCP服务器过程 283
14．5．2 TCP连接的建立 285
14．5．3 会话终止 286
14．5．4 TCP三次握手的分析 286
14．6 可靠性和流量控制 287
14．6．1 TCP可靠性：确保按序交付 287
14．6．2 TCP可靠性：数据丢失和重传 288
14．6．3 TCP流量控制：窗口大小和确认 290
14．6．4 TCP流量控制：最大段大小（MSS） 291
14．6．5 TCP流量控制：避免拥塞 292
14．7 UDP通信 292
14．7．1 UDP低开销与可靠性 292
14．7．2 UDP数据报重组 293
14．7．3 UDP服务器进程与请求 294
14．7．4 UDP客户端进程 294
14．8 总结 296
复习题 298
第 15章　应用层 300
学习目标 300
15．1 应用层、表示层和会话层 300
15．1．1 应用层 300
15．1．2 表示层和会话层 300
15．1．3 TCP/IP应用层协议 301
15．2 对等网络 302
15．2．1 客户端/服务器模型 302
15．2．2 对等网络 303
15．2．3 对等应用程序 304
15．2．4 常见的对等应用程序 304
15．3 Web和电子邮件协议 305
15．3．1 超文本传输协议和超文本标记语言 305
15．3．2 HTTP和HTTPS 307
15．3．3 电子邮件协议 307
15．3．4 SMTP、POP和IMAP 308
15．4 IP编址服务 310
15．4．1 域名服务 310
15．4．2 DNS消息格式 311
15．4．3 DNS分层 312
15．4．4 nslookup命令 313
15．4．5 动态主机配置协议 313
15．4．6 DHCP工作原理 314
15．5 文件共享服务 315
15．5．1 文件传输协议 315
15．5．2 服务器消息块 316
15．6 总结 317
复习题 318
第 16章　网络安全基础 321
学习目标 321
16．1 安全威胁和漏洞 321
16．1．1 威胁类型 321
16．1．2 漏洞分类 322
16．1．3 物理安全 323
16．2 网络攻击 324
16．2．1 恶意软件的类型 324
16．2．2 侦察攻击 324
16．2．3 访问攻击 325
16．2．4 拒绝服务攻击 327
16．3 缓解网络攻击 328
16．3．1 纵深防御方法 328
16．3．2 保留备份 328
16．3．3 升级、更新和补丁 329
16．3．4 认证、授权和审计 329
16．3．5 防火墙 330
16．3．6 防火墙的类型 331
16．3．7 终端安全 331
16．4 设备安全 331
16．4．1 思科AutoSecure 332
16．4．2 密码 332
16．4．3 其他的密码安全性 333
16．4．4 启用SSH 334
16．4．5 禁用未使用的服务 334
16．5 总结 335
复习题 336
第 17章　构建小型网络 338
学习目标 338
17．1 小型网络中的设备 338
17．1．1 小型网络拓扑 338
17．1．2 小型网络的设备选择 339
17．1．3 小型网络的IP编址 339
17．1．4 小型网络中的冗余 341
17．1．5 流量管理 342
17．2 小型网络应用程序和协议 342
17．2．1 常见的应用程序 342
17．2．2 常见的协议 343
17．2．3 语音和视频应用程序 345
17．3 扩展为大型网络 345
17．3．1 小型网络的增长 345
17．3．2 协议分析 346
17．3．3 员工网络利用率 346
17．4 验证连接 347
17．4．1 通过ping验证连接 347
17．4．2 扩展ping 349
17．4．3 通过traceroute验证连接 350
17．4．4 扩展traceroute 352
17．4．5 网络基线 353
17．5 主机和IOS命令 354
17．5．1 Windows主机的IP配置 354
17．5．2 Linux主机的IP配置 357
17．5．3 macOS主机的IP配置 358
17．5．4 arp命令 359
17．5．5 常用show命令回顾 360
17．5．6 show cdp neighbors命令 365
17．5．7 show ip interface brief命令 366
17．6 故障排除方法 366
17．6．1 基本的故障排除方法 366
17．6．2 解决还是上报 367
17．6．3 debug命令 367
17．6．4 terminal monitor命令 368
17．7 故障排除场景 369
17．7．1 双工操作和不匹配问题 370
17．7．2 IOS设备的IP编址问题 370
17．7．3 终端设备的IP编址问题 371
17．7．4 默认网关问题 372
17．7．5 排除DNS故障 373
17．8 总结 374
复习题 376
附录　复习题答案 378