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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VLAN56

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VLAN68

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 GARP75

2.6.3 GVRP工作原理77

2.6.4 VTP80

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 IP148

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 RIP210

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 OSPF223

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 BGP244

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 IGMP258

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 DVMRP265

7.3.2 PIM-SM276

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 PAT294

8.2.3 NAT296

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 IPv6348

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