网络互联技术--路由、交换与远程访问

路由、交换与远程访问技术是网络互联中的三大主要支撑技术体系，它们几乎涵盖了一个完整园区网实现的方方面面。交换技术是园区网实现的核心。现代交换网络通过引入VLAN（虚拟局域网）的概念消除了各网段主机之间的广播通信对其他网段的影响。各VLAN间需要通信时，需要借助路由器采用静态、默认路由来实现VLAN间的路由选择，也可以采用如RIP、OSPF这样的动态路由协议来实现。除了可以完成主要的路由功能，园区网中的路由器或路由模块还可以用来完成以路由器为中心的流量控制和过滤功能。远程访问也是园区网络必须提供的服务之一。它可以为家庭办公用户和出差在外的员工提供移动接入服务。

本书以目前市场上的主流网络互连设备—Cisco网络产品为基线，从最基本的内容开始对网络互联技术的三个主要方面：路由、交换和远程访问技术进行了详细的、深入浅出的介绍。全书共分14章，主要内容有：网络互联技术基础（第1、2、4章）；路由技术（第3、5、6、7章）；交换技术（第8、9、10章）；远程访问技术（第11、12、13、14章）。

本书根据《高职高专教育基础课程教学基本要求》和《高职高专教育专业人才培养目标及规格》的精神进行编写，内容直接面向高职高专教育，注重理论联系实际，强调应用技术和实践。本书的目的是使读者熟悉大型局域网、广域网的运行原理；掌握路由、交换和远程访问相关设备的配置和维护技巧，为读者进一步的学习和实践打下坚实基础。

本书由多年从事网络技术教学工作及系统集成项目的教师及工程技术人员编写。本书各章均详列有学习目标，并配有用于巩固所讲授内容的思考与练习题。此外，在部分章的最后安排了对应的实验环节以巩固相应章节的理论知识。

本书对于有一定计算机网络基础知识或局域网组网工程基础知识的读者都是适用的。本书可用作高职高专计算机专业及相关专业和本科计算机相关专业的教材，也适合用作网络互联技术的培训、自学教材。此外，也可供网络工程技术人员和管理人员参考。

本书由张保通任主编，安志远、张保瑞任副主编。第1、5、6、7、8、9、10、14章由张保通编写，第2、11、12、13章由安志远编写，第3、4章由张保瑞编写。李伟红、王永平、陶力对全书做了校对。邹彭涛、王振夺、朱蓬华、刘博涛、王永平制作了本书的部分插图。

在编写本书的过程中，参考了大量的相关资料，汲取了许多同仁的宝贵经验，在此谨表谢意。由于作者水平有限，书中的不妥和错误在所难免，诚望各位专家、读者不吝指正。笔者的E-mail为：zbt@nciae.edu.cn。

序
前言
第1章 相关网络技术基础知识 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参考模型 4
1.2.1 TCP/IP参考模型的层次结构 4
1.2.2 TCP/IP报文格式 6
1.2.3 套接字 9
1.2.4 TCP连接建立、释放时的握手过程 10
1.2.5 滑动窗口 11
1.3 局域网技术 12
1.3.1 以太网概述 12
1.3.2 以太网技术概述 12
1.3.3 以太网帧格式 14
1.3.4 IEEE 802标准系列 16
1.4 ARP协议和ICMP协议 17
1.4.1 ARP协议 17
1.4.2 ICMP协议 19
1.5 路由、交换与远程访问技术 22
1.5.1 路由技术 22
1.5.2 交换技术 23
1.5.3 远程访问技术 24
1.5.4 完整的园区网实现 25
思考与练习 25
第2章 IP寻址 26
本章学习目标 26
2.1 IP地址与子网掩码 26
2.1.1 IP地址的格式 27
2.1.2 IP地址的种类 27
2.1.3 子网掩码 30
2.2 VLSM 32
2.2.1 非标准子网划分 32
2.2.2 全0和全1网段 35
2.2.3 专用地址空间 36
2.2.4 VLSM和CIDR 37
2.3 IPv6 39
思考与练习 39
第3章 路由器基本配置 41
本章学习目标 41
3.1 路由器软件和硬件概述 41
3.1.1 路由器硬件概述 41
3.1.2 路由器软件概述 44
3.1.3 路由器启动过程概述 45
3.2 路由器基本配置 45
3.2.1 路由器配置方式 45
3.2.2 路由器配置向导 47
3.2.3 路由器的手工配置 49
3.2.4 常用路由器基本配置命令 53
3.2.5 常用路由器高级配置命令 59
3.3 配置文件与IOS文件管理 63
3.3.1 配置文件管理 63
3.3.2 IOS文件管理 66
实验1 路由器配置向导 66
实验2 路由器基本配置 67
实验3 路由器高级配置命令 68
思考与练习 69
第4章 网络设备管理和流量管理 70
本章学习目标 70
4.1 网络设备管理 70
4.1.1 Cisco 发现协议——CDP 70
4.1.2 管理Telnet会话 74
4.2 流量管理——访问控制列表 77
4.2.1 访问控制列表概述 77
4.2.2 标准ACL配置方法 79
4.2.3 扩展ACL配置方法 81
4.2.4 命名访问控制列表 83
4.2.5 访问类语句 84
4.2.6 ACL日志 85
实验1 CDP协议和Telnet 85
实验2 标准ACL 86
实验3 扩展ACL 87
思考与练习 88
第5章 IP路由原理 89
本章学习目标 89
5.1 路由协议概述 89
5.1.1 路由基本原理 89
5.1.2 路由协议的分类 93
5.2 静态路由和缺省路由配置 96
5.2.1 静态路由配置 96
5.2.2 缺省路由配置 98
5.3 RIP配置 99
5.3.1 RIP概述 99
5.3.2 RIP原理 99
5.3.3 RIP配置 105
5.3.4 RIP诊断 106
5.3.5 RIPv2 107
实验1 本地局域网互连（直连路由） 108
实验2 静态路由和默认路由配置 109
实验3 RIP路由协议配置 110
思考与练习 111
第6章 OSPF动态路由协议 112
本章学习目标 112
6.1 OSPF概述 112
6.1.1 OSPF特点 112
6.1.2 OSPF协议的基本术语 113
6.2 OSPF数据包类型 114
6.2.1 OSPF数据包结构 114
6.2.2 5种类型的OSPF数据包 115
6.2.3 LSA数据包 118
6.3 OSPF网络介质分类 120
6.3.1 点到点 120
6.3.2 广播 120
6.3.3 非广播多路访问 121
6.3.4 点到多点 121
6.3.5 点到多点—非广播 122
6.4 SPF过程 122
6.4.1 OSPF邻居状态机 122
6.4.2 SPF计算 124
6.5 OSPF区域 125
思考与练习 126
第7章 单区域OSPF配置 127
本章学习目标 127
7.1 单区域OSPF配置 127
7.2 点到点链路OSPF配置 128
7.2.1 点到点链路OSPF配置 128
7.2.2 点到点链路OSPF诊断 129
7.3 广播网络OSPF配置 136
7.3.1 广播网络OSPF配置 136
7.3.2 广播介质网络OSPF诊断 137
实验1 点到点链路OSPF配置 143
实验2 广播网络OSPF配置 144
思考与练习 145
第8章 交换机基本配置 146
本章学习目标 146
8.1 交换技术概述 146
8.1.1 网络互连设备 146
8.1.2 第2层交换 150
8.1.3 第3层交换 153
8.1.4 多层交换 153
8.1.5 园区网分层设计模型 154
8.2 交换机基本配置 155
8.2.1 交换机概述 155
8.2.2 交换机配置向导 157
8.2.3 交换机的手工配置 158
8.2.4 交换机配置检查 160
8.2.5 交换机配置文件及IOS文件管理 161
实验 交换机基本配置 162
思考与练习 163
第9章 虚拟局域网 164
本章学习目标 164
9.1 虚拟局域网概述 164
9.2 VLAN配置 165
9.2.1 创建VLAN 165
9.2.2 VLAN成员分配 165
9.2.3 验证VLAN配置和删除VLAN 166
9.3 VLAN中继配置 167
9.3.1 ISL主干道 168
9.3.2 802.1Q主干道 168
9.3.3 配置主干道 169
9.4 VTP 170
9.4.1 VTP概述 170
9.4.2 VTP配置 172
9.5 VLAN间路由选择 173
9.5.1 利用多个路由器接口实现VLAN间路由选择 173
9.5.2 单臂路由 174
实验1 VLAN配置 176
实验2 VLAN主干道配置 177
实验3 VTP配置 178
实验4 VLAN间路由配置 179
思考与练习 181
第10章 冗余交换链路与生成树协议 182
本章学习目标 182
10.1 冗余拓扑结构 182
10.1.1 广播风暴 183
10.1.2 单帧的多次递交 183
10.1.3 桥接表的不稳定 184
10.2 生成树协议（Spanning Tree Protocol）概述 185
10.2.1 生成树协议概述 185
10.2.2 生成树协议术语 185
10.2.3 根网桥选举 187
10.2.4 生成树代价 187
10.2.5 生成树协议操作 189
10.2.6 生成树的重新计算 190
10.3 生成树协议诊断 191
10.4 生成树协议调整 193
10.4.1 加速生成树收敛时间 193
10.4.2 每VLAN生成树 194
实验 生成树诊断 195
思考与练习 196
第11章 远程访问概述 197
本章学习目标 197
11.1 广域网连接类型 197
11.1.1 专线连接 197
11.1.2 电路交换 198
11.1.3 包交换 199
11.2 广域网封装协议 199
11.2.1 HDLC 199
11.2.2 PPP 202
11.2.3 X.25与帧中继 202
11.2.4 ISDN 204
11.3 HDLC配置 204
思考与练习 207
第12章 异步接口概述 208
本章学习目标 208
12.1 异步通信和同步通信 208
12.1.1 异步通信协议 208
12.1.2 同步规程 209
12.2 路由器常用接口 211
12.2.1 EIA/TIA 232 211
12.2.2 控制台端口 213
12.2.3 辅助端口 214
12.2.4 异步及同步串行（广域网）接口 214
12.3 线路编号、Modem配置及chat脚本 216
12.3.1 线路编号 216
12.3.2 Modem配置 218
12.3.3 chat脚本 220
思考与练习 221
第13章 异步接口配置 222
本章学习目标 222
13.1 异步接口配置 222
13.1.1 物理层配置 222
13.1.2 接口网络层配置 224
13.2 路由器异步远程维护 226
13.2.1 路由器端的准备工作 226
13.2.2 客户端的准备工作 226
13.3 配置路由器作为远程访问服务器 229
13.3.1 路由器端的准备工作 229
13.3.2 客户端的准备工作 230
13.4 配置路由器间的异步拨号链路 231
13.4.1 路由器配置 231
13.4.2 测试、诊断 232
实验1 利用异步串行接口对路由器进行远程维护 239
实验2 配置路由器作为远程访问服务器 240
实验3 配置路由器间的异步拨号链路 241
思考与练习 242
第14章 PPP配置 243
本章学习目标 243
14.1 PPP概述 243
14.1.1 PPP概述 243
14.1.2 PPP过程 244
14.1.3 PPP帧格式 245
14.1.4 LCP协商选项 246
14.1.5 PAP和CHAP 246
14.1.6 LCP协商的其他选项 248
14.2 PPP配置 249
14.2.1 PPP基本配置 249
14.2.2 PAP配置 251
14.2.3 CHAP配置 253
实验 PPP配置 255
思考与练习 257
参考文献 258本书对网络互联技术的三个主要方面：路由、交换和远程访问技术进行了详细的、深入浅出的介绍。全书共分14章，主要内容有：网络互联技术基础知识，路由技术基础知识，网络设备管理和流量控制，IP路由原理和OSPF动态路由协议，交换技术基础知识，虚拟局域网技术，冗余交换链路与生成树协议，远程访问技术基础知识，异步接口配置及PPP配置等。
本书由多年从事网络技术教学工作及系统集成项目的教师及工程技术人员编写。可用作高职高专计算机及相关专业的教材，也是和用作网络互联技术的培训、自学教材。此外，也可供网络工程技术人员和管理人员参考。

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