网络互连技术——路由、交换与远程访问

1．涵盖了网络互连技术中路由、交换、远程访问的主要技术实现

2．参照相关的RFC标准对常见的路由、交换、远程访问协议进行分析、讲解

3．注重理论联系实际，强调技术应用和实践，注重所叙述讲解的技术的通用性，便于读者在不同厂商的网络互连设备上举一反三

4．全书的具体实例均采用Cisco路由器模拟器软件Dynamips/Dynagen进行讲解，便于没有实验设备的读者验证所学内容

5．配有200余道习题（选择、填空、判断、操作、简答等），供读者练习与自测

        路由、交换与远程访问技术是网络互连领域的三大主要支撑技术，它们几乎涵盖了一个完整园区网实现的方方面面。本书将全面介绍路由、交换与远程访问技术的相关原理和技术实现。各章节的内容分别如下：

       第1章：对照OSI参考模型回顾了因特网事实上的协议标准——TCP/IP协议栈模型的相关知识；对局域网、以太网相关技术进行了较为详细的介绍；还介绍了常用的TCP/IP底层协议ARP和ICMP协议的工作原理及相关Windows诊断命令的使用。

       第2章：以目前IP的两个版本IPv4和IPv6为主线详细介绍了与IP编址、寻址相关的基础知识。

       第3章：本章作为基础，以Cisco的路由器产品为参照，介绍了路由器的组成、工作原理、基本配置方法和维护技巧。

       第4章：随着网络安全形势的日益严峻，作为网络的组成元素，网络设备自身及其提供的服务的安全性都成为网络安全不可忽视的重要一环。本章介绍了路由器、交换机的安全管理方法，包括Telnet会话管理、访问控制列表（ACL）、路由器管理方式等。

       第5章：本章作为铺垫，介绍了IP路由原理以及静态、默认路由的配置方法和技巧。

第6章：RIP动态路由协议因其配置、维护简单的特点成为中、小型网络中经常使用的路由协议。本章介绍了RIP协议（RIPv1、RIPv2）的配置、诊断方法。

第7章：在大、中型网络中，OSPF动态路由协议因其具有的层次性、可扩展性、健壮性以及安全性而获得了更为广泛的应用。本章主要介绍OSPF动态路由协议的工作原理及单区域环境下OSPF的配置和诊断方法。

第8章：源自传统桥接技术的交换技术是园区网实现的核心。本章主要介绍交换技术基础知识、交换机基本配置方法以及虚拟局域网（VLAN）技术的实现及其配置、诊断方法。

第9章：现代交换网络通过引入生成树协议（STP）实现了交换链路冗余的同时保证了网络的无环设计。本章主要介绍冗余交换链路与生成树协议的相关知识及交换机上生成树协议的调整、诊断方法。

第10章：远程访问是园区网络必须提供的服务之一。本章主要介绍常见的广域网连接类型及其各自的特点、路由器常用接口及网络地址转换（NAT）的原理与配置。

第11章：HDLC、PPP是经常采用的广域网封装协议。本章对HDLC及PPP协议的工作原理和实现进行了介绍，并着重介绍了PPP的安全选项PAP和CHAP的工作原理及配置。

本书内容面向应用型本科教育，注重理论联系实际，强调技术应用和实践。为了方便没有实验设备的读者验证所学内容，全书的具体实例均采用Cisco路由器模拟器软件Dynamips/Dynagen进行讲解和说明（在本书的配套教材《网络互连技术——路由、交换与远程访问实训教程》中对Dynamips/Dynagen的使用方法和技巧进行了详细介绍，便于读者通过自己构建各种形式的实验拓扑环境来验证所学的理论知识）。

本书由多年从事网络技术教学、研究工作的教师及参与多个大型系统集成项目的工程技术人员编写。本书各章均详列有学习目标，并配有形式丰富的、用于巩固所学内容的思考与练习题。此外，本书的配套教材《网络互连技术——路由、交换与远程访问实训教程》与本书各章一一对应，通过引入对应的实验环节来巩固、加强理论知识的学习。

本书由张保通、安志远任主编，赵丽艳、袁全波、陶力任副主编。本书各章编写分工如下：第1、2章由张保通编写，第3、4章由安志远编写，第5～7章由赵丽艳编写，第8、9章由袁全波编写，第10、11章由陶力编写。安志远教授对全书进行了审阅。赵丽艳、袁全波、陶力、邹彭涛、王振夺、朱蓬华、王永平、李冰冰制作了本书的部分插图。

在本书编写过程中，参阅了很多相关资料，汲取了同仁们的宝贵经验，在此谨表谢意。

由于时间仓促及编者水平有限，书中难免存在一些错误或不妥之处，诚望各位专家、作者批评指正。笔者的E-mail：zhangbt@gmail.com。

编 者

2009年6月

 

序
前言
 
第1章  网络技术基础 1
本章学习目标 1
1.1  OSI参考模型 1
1.1.1  OSI参考模型的分层结构 1
1.1.2  OSI参考模型中各层的作用 2
1.1.3  OSI参考模型中的数据封装过程 3
1.2  TCP/IP协议栈模型 4
1.2.1  TCP/IP协议栈模型的层次结构 4
1.2.2  TCP/IP报文格式 5
1.2.3  套接字 10
1.2.4  TCP连接建立、释放时的握手过程 11
1.2.5  滑动窗口 12
1.3  局域网技术 13
1.3.1  以太网概述 13
1.3.2  以太网技术概述 13
1.3.3  以太网帧格式 15
1.3.4  IEEE 802标准系列 17
1.4  ARP协议和ICMP协议 19
1.4.1  ARP协议 19
1.4.2  ICMP协议 23
1.5  路由、交换与远程访问技术 28
1.5.1  路由技术 28
1.5.2  交换技术 29
1.5.3  远程访问技术 30
1.5.4  完整的园区网实现 31
习题一 31
第2章  IP编址 33
本章学习目标 33
2.1  IP地址与子网掩码 33
2.1.1  IP地址的格式 34
2.1.2  IP地址的种类 34
2.1.3  子网掩码 37
2.2  VLSM 38
2.2.1  非标准子网划分 38
2.2.2  全0和全1网段 42
2.2.3  专用地址空间 43
2.2.4  VLSM和CIDR 44
2.3  IPv6 46
2.3.1  IPv6的优势 46
2.3.2  IPv6的编址 46
2.3.3  IPv6地址类型 47
2.3.4  IPv6的头部格式 50
2.3.5  IPv4～IPv6的过渡 52
2.3.6  IPv6路由选择协议 52
习题二 53
第3章  路由器基本配置 55
本章学习目标 55
3.1  路由器软件和硬件概述 55
3.1.1  路由器产品概述 55
3.1.2  路由器硬件概述 57
3.1.3  路由器软件概述 60
3.1.4  路由器启动过程概述 60
3.2  路由器基本配置 61
3.2.1  路由器配置方式 61
3.2.2  路由器配置向导 63
3.3  IOS配置基础 63
3.3.1  路由器命令解释器及路由器
           配置模式 63
3.3.2  路由器的上下文帮助 65
3.3.3  历史命令和命令编辑快捷键 66
3.3.4  搜索、过滤show命令的输出结果 67
3.3.5  常用路由器基本配置命令 69
3.4  配置文件与IOS文件管理 78
3.4.1  配置文件管理 78
3.4.2  IOS文件管理 81
习题三 82
第4章  路由器安全管理 84
本章学习目标 84
4.1  Telnet会话管理 84
4.1.1  呼出Telnet会话管理 84
4.1.2  呼入Telnet会话管理 86
4.2  访问控制列表——ACL 88
4.2.1  访问控制列表概述 88
4.2.2  标准ACL配置方法 89
4.2.3  扩展ACL配置方法 92
4.2.4  命名访问控制列表 93
4.2.5  ACL日志 94
4.3  路由器的安全管理 96
4.3.1  本地登录认证 96
4.3.2  访问类语句 96
4.3.3  HTTP/HTTPS 97
4.3.4  SSH 101
习题四 104
第5章  IP路由基础 106
本章学习目标 106
5.1  路由协议概述 106
5.1.1  路由基本原理 106
5.1.2  路由协议的分类 110
5.2  静态路由和默认路由配置 113
5.2.1  静态路由配置 113
5.2.2  默认路由配置 118
习题五 119
第6章  RIP动态路由协议原理与配置 121
本章学习目标 121
6.1  RIP动态路由协议原理 121
6.1.1  RIP概述 121
6.1.2  RIP原理 124
6.2  RIPv1动态路由协议配置 129
6.2.1  RIP基本配置 129
6.2.2  RIP基本诊断命令 130
6.2.3  被动接口配置 131
6.2.4  负载分担配置 132
6.2.5  默认路由配置 133
6.3  RIPv2动态路由协议配置 135
6.3.1  RIPv2概述 135
6.3.2  RIPv2的基本配置与版本控制 137
6.3.3  RIPv2自动汇总与手工汇总 139
6.3.4  RIPv2认证 141
习题六 144
第7章  OSPF动态路由协议原理与配置 146
本章学习目标 146
7.1  OSPF动态路由协议原理 146
7.1.1  OSPF特点 146
7.1.2  OSPF协议的基本术语 147
7.1.3  OSPF数据包类型及OSPF数据包
            头部结构 148
7.1.4  5种类型的OSPF数据包 149
7.1.5  LSA数据包 155
7.1.6  OSPF网络介质分类 159
7.1.7  SPF过程 162
7.1.8  OSPF区域 164
7.2  OSPF动态路由协议配置 165
7.2.1  单区域OSPF配置 165
7.2.2  点到点链路OSPF配置 166
7.2.3  点到点链路OSPF诊断 167
7.2.4  广播网络OSPF配置 174
7.2.5  广播介质网络OSPF诊断 175
7.2.6  OSPF认证配置 177
7.2.7  DR/BDR/DROther角色调整 180
7.2.8  影响OSPF选路 182
习题七 184
第8章  交换机原理与基本配置 186
本章学习目标 186
8.1  交换技术概述 186
8.1.1  网络互连设备 186
8.1.2  第2层交换 191
8.1.3  第3层交换 193
8.1.4  多层交换 193
8.1.5  园区网分层设计模型 193
8.2  交换机基本配置 195
8.2.1  交换机概述 195
8.2.2  交换机配置向导 196
8.2.3  交换机的手工配置 196
8.2.4  交换机配置检查 198
8.2.5  交换机配置文件及IOS文件管理 199
8.3  VLAN原理及配置 200
8.3.1  VLAN原理 200
8.3.2  VLAN基本配置 200
8.3.3  VLAN中继配置 203
8.3.4  VLAN间路由选择 206
习题八 207
第9章  生成树协议原理与配置 210
本章学习目标 210
9.1  冗余拓扑结构 210
9.1.1  广播风暴 211
9.1.2  单帧的多次递交 211
9.1.3  桥接表的不稳定 212
9.2  生成树协议概述 213
9.2.1  生成树协议概述 213
9.2.2  生成树协议术语 213
9.2.3  根网桥选举 216
9.2.4  生成树代价 217
9.2.5  生成树协议操作 218
9.2.6  生成树的重新计算 219
9.3  生成树协议诊断 220
9.4  生成树协议调整 223
9.4.1  加速生成树收敛时间 223
9.4.2  每VLAN生成树 223
9.4.3  根网桥调整 224
9.4.4  多VLAN生成树 228
习题九 229
第10章  远程访问技术基础 231
本章学习目标 231
10.1  广域网连接类型 231
10.1.1  专线连接 232
10.1.2  电路交换 232
10.1.3  包交换 233
10.2  广域网连接技术 233
10.2.1  X.25与帧中继 233
10.2.2  ISDN 235
10.2.3  DSL 236
10.3  路由器常用（非以太网）接口 236
10.3.1  控制台端口 236
10.3.2  辅助端口 237
10.3.3  异步及同步串行接口 237
10.3.4  线路编号 239
10.4  NAT配置 240
10.4.1  NAT原理 241
10.4.2  NAT术语 242
10.4.3  静态NAT的配置与诊断 242
10.4.4  动态NAT配置、诊断 244
10.4.5  接口复用NAT配置、诊断 247
10.4.6  调整NAT条目超时时间 249
习题十 249
第11章  HDLC及PPP原理与配置 251
本章学习目标 251
11.1  HDLC概述 251
11.1.1  HDLC帧格式 252
11.1.2  HDLC的“数据透明”实现 252
11.1.3  HDLC的控制字段 252
11.1.4  Cisco的HDLC实现 253
11.2  HDLC配置 254
11.3  PPP概述 256
11.3.1  PPP概述 256
11.3.2  PPP过程 257
11.3.3  PPP帧格式 259
11.3.4  LCP协商选项 259
11.3.5  PAP和CHAP 260
11.3.6  LCP协商的其他选项 261
11.4  PPP配置 262
11.4.1  PPP基本配置 262
11.4.2  PAP配置 264
11.4.3  CHAP配置 266
习题十一 268
参考文献 270

1. 网络互连技术——路由、交换与远程访问（第二版） [张保通 李伟红 主编]
2. 网络互连技术——路由、交换与远程访问实训教程 [张保通 主编]
3. 网络互联技术--路由、交换与远程访问 [张保通 主编]