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第1章 交换机和交换式以太网 1

1.1 以太网概述 1

1.1.1 以太网日志 1

1.1.2 以太网体系结构 3

1.1.3 以太网拓扑结构 4

1.1.4 以太网成功的因素 6

1.2 总线型以太网 7

1.2.1 总线型以太网结构与功能需求 7

1.2.2 总线型以太网各层功能 8

1.2.3 基带传输与曼彻斯特编码 8

1.2.4 MAC地址 13

1.2.5 MAC帧 14

1.2.6 CSMA/CD工作原理 15

1.2.7 CSMA/CD算法的缺陷 18

1.2.8 集线器和星形以太网结构 22

1.2.9 例题解析 23

1.3 网桥与冲突域分割 24

1.3.1 网桥分割冲突域原理 24

1.3.2 转发表和MAC帧转发过程 26

1.3.3 网桥工作流程 26

1.3.4 端到端交换路径 28

1.3.5 网桥无限扩展以太网 28

1.3.6 全双工通信扩展无中继传输距离 29

1.3.7 以太网拓扑结构与生成树协议 29

1.3.8 中继器与网桥 31

1.3.9 网桥工作过程举例 31

1.4 交换机转发方式和交换机结构 34

1.4.1 交换机转发方式 34

1.4.2 交换机结构 36

1.5 以太网标准 42

1.5.1 10Mb/s以太网标准 42

1.5.2 100Mb/s以太网标准 42

1.5.3 1Gb/s以太网标准 43

1.5.4 10Gb/s以太网标准 44

1.5.5 40Gb/s和100Gb/s以太网标准 44

本章小结 45

习题 45

第2章 虚拟局域网 50

2.1 广播域和广播传输方式 50

2.1.1 单播传输方式和广播传输方式 50

2.1.2 广播域 51

2.1.3 传统分割广播域的方式 52

2.2 VLAN定义和分类 53

2.2.1 VLAN定义 53

2.2.2 VLAN分类 54

2.3 基于端口划分VLAN 56

2.3.1 单交换机VLAN划分过程 56

2.3.2 跨交换机VLAN划分过程 57

2.3.3 IEEE 802.1q与VLAN内MAC帧传输过程 59

2.3.4 VLAN例题解析 61

2.4 Cisco基于MAC地址划分VLAN技术 67

2.4.1 基于端口划分VLAN的缺陷 67

2.4.2 Cisco基于MAC地址划分VLAN的过程 67

2.5 专用VLAN 68

2.5.1 专用VLAN的作用 68

2.5.2 Cisco专用VLAN工作原理 69

2.6 VLAN属性注册协议 74

2.6.1 GVRP的作用 74

2.6.2 GARP 75

2.6.3 GVRP工作原理 77

2.6.4 VTP 80

2.6.5 GVRP例题解析 87

本章小结 89

习题 90

第3章 生成树协议 93

3.1 生成树协议的作用 93

3.1.1 环路引发广播风暴 93

3.1.2 树形网络的弱可靠性 94

3.1.3 生成树协议的由来和发展 95

3.2 STP工作原理 96

3.2.1 STP基本概念 96

3.2.2 STP基本步骤 97

3.2.3 端口状态 100

3.2.4 定时器 101

3.2.5 STP构建生成树的过程 102

3.2.6 STP容错功能 105

3.2.7 STP例题解析 108

3.3 快速生成树协议 110

3.3.1 STP的缺陷 110

3.3.2 端口角色和端口状态 110

3.3.3 端口状态快速迁移过程 111

3.3.4 网桥转发表刷新机制 113

3.3.5 RSTP应用实例 114

3.3.6 RSTP例题解析 116

3.4 多生成树协议 117

3.4.1 MSTP的必要性 117

3.4.2 MSTP的基本思想 117

3.4.3 MSTP的基本步骤 120

3.4.4 MSTP构建CIST实例 123

本章小结 126

习题 126

第4章 以太网链路聚合 129

4.1 链路聚合基础 129

4.1.1 链路聚合含义 129

4.1.2 链路聚合方式 130

4.1.3 端口属性 131

4.2 链路聚合机制 131

4.2.1 功能组成 131

4.2.2 交换机通过聚合组转发MAC帧的过程 134

4.2.3 链路聚合组生成过程 135

4.3 链路聚合控制协议 136

4.3.1 LACP简介 136

4.3.2 LACP报文格式 137

4.3.3 LACP工作过程 138

4.3.4 N：M备份 140

本章小结 140

习题 140

第5章 路由器和网络互连 141

5.1 网络互连 141

5.1.1 不同类型网络互连需要解决的问题 141

5.1.2 信件投递过程的启示 142

5.1.3 端到端传输的思路 143

5.1.4 IP实现网络互连机制 144

5.1.5 数据报IP分组交换网络 145

5.1.6 路由器结构 147

5.2 IP 148

5.2.1 IP地址分类 148

5.2.2 IP地址分层分类的原因 150

5.2.3 IP地址分类的缺陷 152

5.2.4 无分类编址 154

5.2.5 IP分组格式 165

5.3 路由表和IP分组传输过程 169

5.3.1 互联网结构与路由表 169

5.3.2 IP分组传输过程 170

5.3.3 实现IP分组传输过程的思路 171

5.3.4 直连路由项和静态路由项 171

5.3.5 例题解析 174

5.4 IP over以太网 179

5.4.1 ARP和地址解析过程 179

5.4.2 逐跳封装 182

5.5 虚拟路由器冗余协议 182

5.5.1 容错网络结构 182

5.5.2 VRRP工作原理 183

5.5.3 VRRP应用实例 188

本章小结 190

习题 190

第6章 路由协议 195

6.1 直连路由项和静态路由项 195

6.1.1 直连路由项 195

6.1.2 静态路由项 196

6.1.3 静态路由项的缺陷 197

6.2 路由协议和动态路由项 198

6.2.1 路由协议定义 198

6.2.2 路由协议生成动态路由项实例 198

6.2.3 路由协议生成动态路由项过程 200

6.3 路由协议基础 201

6.3.1 路由协议分类 201

6.3.2 路由协议要求 203

6.3.3 距离向量路由协议 203

6.3.4 链路状态路由协议 206

6.4 RIP 210

6.4.1 RIP消息格式 210

6.4.2 RIP工作过程 211

6.4.3 RIP建立路由表实例 213

6.4.4 RIP动态适应网络变化的过程 218

6.4.5 计数到无穷大和水平分割 219

6.4.6 RIP缺陷 221

6.5 OSPF 223

6.5.1 OSPF的基本概念 223

6.5.2 路由器确定自身链路状态 224

6.5.3 泛洪链路状态通告 233

6.5.4 构建路由表算法 235

6.5.5 OSPF动态适应网络变化的过程 238

6.5.6 OSPF和RIP的区别 238

6.5.7 OSPF分区域建立路由表的过程 239

6.6 BGP 244

6.6.1 分层路由的原因 245

6.6.2 BGP报文类型 245

6.6.3 BGP工作机制 246

本章小结 250

习题 250

第7章 多播 253

7.1 多播的基本概念 253

7.1.1 多播与单播和广播的区别 253

7.1.2 多播地址 254

7.1.3 多播实现技术 255

7.2 IGMP 258

7.2.1 IGMP消息类型和格式 259

7.2.2 IGMP操作过程 260

7.2.3 IGMP侦听 261

7.3 多播路由协议 265

7.3.1 DVMRP 265

7.3.2 PIM-SM 276

本章小结 286

习题 286

第8章 网络地址转换 288

8.1 NAT的基本概念 288

8.1.1 NAT的定义 288

8.1.2 私有地址空间 289

8.1.3 NAT的应用 290

8.1.4 NAT引发的问题 292

8.2 NAT的工作过程 294

8.2.1 NAT的分类 294

8.2.2 PAT 294

8.2.3 NAT 296

8.2.4 应用层网关 298

8.2.5 几种NAT技术的特点 299

8.3 NAT应用方式 301

8.3.1 双穴网络结构 301

8.3.2 实现内部网络和外部网络通信 303

8.3.3 实现内部网络之间的通信 304

8.3.4 解决内部网络与外部网络地址重叠问题 307

8.4 例题解析 310

本章小结 313

习题 313

第9章 三层交换机和三层交换 315

9.1 三层交换机基础 315

9.1.1 多端口路由器实现VLAN间通信的过程 315

9.1.2 单臂路由器实现VLAN间通信的过程 317

9.1.3 三层交换机实现VLAN间通信的过程 319

9.1.4 多个三层交换机互连 322

9.1.5 三层交换机与路由器的区别 325

9.1.6 校园网和三层交换机 326

9.1.7 单臂路由器和三层交换机实现VLAN互连实例 328

9.2 三层交换过程 331

9.2.1 三层交换机结构 331

9.2.2 三层转发表的建立过程 333

9.2.3 二层交换和三层路由交换过程 335

9.3 三层交换机应用方式 339

9.3.1 IP接口集中到单个三层交换机 339

9.3.2 两个三层交换机同时定义所有VLAN对应的IP接口 341

9.3.3 两个三层交换机分别定义两个VLAN对应的IP接口 343

本章小结 346

习题 346

第10章 IPv6 348

10.1 IPv4的缺陷 348

10.1.1 地址短缺问题 348

10.1.2 复杂的分组首部 349

10.1.3 QoS实现困难 349

10.1.4 安全机制先天不足 349

10.2 IPv6首部结构 350

10.2.1 IPv6基本首部 350

10.2.2 IPv6扩展首部 352

10.3 IPv6地址结构 354

10.3.1 IPv6地址表示方式 355

10.3.2 IPv6地址分类 356

10.4 IPv6网络实现通信的过程 361

10.4.1 网络结构和基本配置 361

10.4.2 邻站发现协议 362

10.4.3 路由器建立路由表的过程 365

10.5 IPv6 over以太网 367

10.5.1 IPv6地址解析过程 367

10.5.2 IPv6多播地址和MAC组地址之间的关系 369

10.5.3 IPv6分组传输过程 369

10.6 IPv6网络和IPv4网络互连 370

10.6.1 双协议栈技术 370

10.6.2 隧道技术 372

10.6.3 网络地址和协议转换技术 373

本章小结 380

习题 380

附录A 部分习题答案 383

附录B 英文缩写词 410

参考文献 413