數據通信網絡實踐：基礎知識與交換機技術

本書的編寫基於作者多年的實踐經驗。本書介紹數據通信網絡的基礎知識和交換機技術，主要內容包括數據通信網絡模型、數據在網絡中的傳輸、常用的傳輸介質、網絡設備之路由器、虛擬終端、密碼恢復、Wireshark實踐、常用的網絡排障工具、日誌收集與分析、網絡的規劃設計、QinQ、Bonding和生成樹協議。數據通信網絡是一個復雜的系統，本書從數據的視角來進行介紹，以期盡可能全面和準確地描述相關的技術。

目 錄
第1章 數據通信網絡模型 1
1.1 如何設計一個數據通信網絡 1
1.2 一個數據通信網絡可能包含哪些模塊 1
1.3 分層網絡模型 2
1.3.1 為什麽是分層模型 2
1.3.2 分層的好處 2
1.4 OSI模型與TCP/IP模型 2
1.4.1 OSI模型 3
1.4.2 TCP/IP模型 3
1.4.3 OSI模型與TCP/IP模型的對比 4
1.4.4 改進的五層模型 5
1.4.5 事實上的標準 5
1.5 OSI模型的各層簡介 6
1.6 型無定形 8
1.7 思考題 8
第2章 數據在網絡中的傳輸 9
2.1 概述 9
2.2 數據在網絡中的傳輸過程 9
2.3 面向網絡的應用程序 11
2.4 TCP、UDP、SCTP詳解 11
2.4.1 埠號 11
2.4.2 TCP詳解 12
2.4.3 UDP詳解 22
2.4.4 SCTP詳解 24
2.5 IP詳解 24
2.5.1 IPv4詳解 24
2.5.2 IPv6詳解 27
2.5.3 IP地址的分配 31
2.5.4 ARP詳解 32
2.5.5 ICMP詳解 35
2.5.6 ICMPv6詳解 39
2.5.7 NDP詳解 44
2.6 路由選擇協議 47
2.6.1 IGP 47
2.6.2 EGP 48
2.7 MPLS 48
2.8 以太網標準 51
2.8.1 以太網的報文格式 52
2.8.2 關於數據鏈路層封裝的一個不成熟思考 53
2.8.3 MAC地址 54
2.8.4 Dot1Q 55
2.9 物理信號 56
2.9.1 幀的物理信息 56
2.9.2 幀間隙與幀時隙 57
2.9.3 影響以太網通信距離的因素 58
2.10 PPP 58
2.10.1 PPP簡介 58
2.10.2 PPP的鏈路建立過程 59
2.11 典型的數據封裝 59
2.12 數據傳輸示例 60
2.13 再談數據通信網絡的模型 62
2.14 思考題 62
第3章 常用的傳輸介質 65
3.1 概述 65
3.2 以太網的命名規則 65
3.3 銅介質 66
3.3.1 同軸線 66
3.3.2 雙絞線 67
3.4 光介質 76
3.4.1 光纖的結構 76
3.4.2 單模光纖與多模光纖 77
3.4.3 常用的光纖標準等級 77
3.4.4 光纖連接器 78
3.4.5 常用的以太網光纖標準 79
3.4.6 光模塊 80
3.4.7 光纖適配器 83
3.4.8 光衰減器 83
3.4.9 使用光介質的安全註意事項 84
3.5 無線介質 84
3.5.1 Wi-Fi和IEEE 802.11 84
3.5.2 工程實現 85
3.5.3 帶寬規劃 85
3.5.4 使用無線網絡的安全註意事項 86
3.5.5 Wi-Fi 6 86
3.6 思考題 87
第4章 網絡設備之路由器 89
4.1 概述 89
4.2 思科路由器 90
4.2.1 思科路由器的構成 90
4.2.2 思科路由器的啟動順序 91
4.2.3 思科路由器的用戶接口模式 92
4.2.4 思科路由器IOS的常用操作 94
4.2.5 思科路由器的命令行鍵盤幫助 94
4.2.6 思科路由器的增強編輯 95
4.2.7 思科路由器的命令歷史 95
4.3 華為路由器 95
4.3.1 華為路由器的視圖及切換 95
4.3.2 華為路由器的常用操作 96
4.3.3 華為路由器的命令行鍵盤幫助 96
4.3.4 華為路由器的增強編輯 96
4.3.5 華為路由器的命令歷史 97
4.4 總結 97
4.5 思考題 97
第5章 虛擬終端 99
5.1 虛擬終端概述 99
5.1.1 常用的虛擬終端 99
5.1.2 如何選擇合適的虛擬終端 100
5.2 虛擬終端與電腦的連接 100
5.3 Hyper Terminal的使用 102
5.4 PuTTY的使用 105
5.5 Xshell的使用 112
5.6 SecureCRT和MobaXterm的使用 124
5.7 Minicom的使用 124
5.8 虛擬終端的常見問題及處理辦法 129
5.9 遠程Console權限 130
第6章 密碼恢復 131
6.1 密碼恢復概述 131
6.2 思科路由器的密碼恢復 131
6.2.1 思科路由器的配置寄存器 131
6.2.2 典型的配置寄存器值 132
6.2.3 密碼恢復的思路 133
6.2.4 密碼恢復的操作 133
6.2.5 註意事項 134
6.3 華為路由器的密碼恢復 134
6.3.1 密碼恢復的準備工作 135
6.3.2 進入BootLoad Menu 135
6.3.3 BootLoad Menu的默認密碼 138
6.3.4 恢復BootLoad Menu的密碼 138
6.3.5 極端情況 138
6.3.6 一次意外 138
6.4 思考題 139
第7章 Wireshark實踐 141
7.1 概述 141
7.2 Wireshark的主界面 142
7.3 捕獲方式 142
7.4 抓包實驗 143
7.4.1 實驗拓撲及埠配置 143
7.4.2 捕獲埠上的數據包 144
7.5 捕獲過濾 145
7.5.1 管理和編輯捕獲過濾規則 145
7.5.2 使用捕獲過濾規則 146
7.5.3 捕獲過濾表達式 147
7.6 顯示過濾 148
7.6.1 只顯示特定協議的數據包 149
7.6.2 只顯示特定協議中特定內容的數據包 150
7.6.3 顯示過濾運算符 150
7.6.4 顯示過濾表達式 150
7.6.5 常用的顯示過濾表達式示例 151
7.6.6 表達式子序列示例 152
7.7 Wireshark的自動化功能 153
7.7.1 文件的自動保存 153
7.7.2 自動停止捕獲 154
7.8 Wireshark的統計分析功能 154
7.9 數據包的導出 155
7.10 Wireshark的應用示例 156
7.10.1 ARP攻擊的檢測 156
7.10.2 RTP流分析 159
7.10.3 RTP相關補充知識 162
7.10.4 抓娃娃 163
第8章 常用的網絡排障工具 165
8.1 概述 165
8.2 Windows系統中的常用網絡排障工具 165
8.3 Linux系統中的常用網絡排障工具 172
第9章 日誌收集與分析 185
9.1 概述 185
9.2 日誌收集 185
9.3 查找的藝術—關鍵字 186
9.4 思科設備的巡檢命令匯總 189
9.5 列出你看到的問題 190
第10章 網絡的規劃設計 191
10.1 概述 191
10.2 需求調研 191
10.3 規劃設計原則 193
10.4 物理層的常用技術 195
10.5 數據鏈路層的常用技術 197
10.6 網絡層的常用技術 199
10.7 網絡帶寬的計算 201
10.8 IP地址的規劃 201
10.9 VLAN ID的規劃 201
10.10 典型的組網 202
10.11 過程文檔 203
10.12 思考題 204
第11章 虛擬局域網 205
11.1 概述 205
11.1.1 局域網的簡介 205
11.1.2 虛擬局域網的簡介 205
11.1.3 虛擬局域網的定義 206
11.1.4 虛擬局域網的作用 206
11.2 以太網幀格式 206
11.3 VLAN ID 207
11.4 中繼鏈路上的幀 207
11.4.1 Dot1Q 207
11.4.2 交換機間鏈路 209
11.5 VLAN的劃分依據 209
11.6 埠模式 210
11.7 VLAN Tag的處理 212
11.8 不同模式的埠對於VLAN Tag的處理流程 213
11.9 創建VLAN示例 214
11.9.1 在思科設備上創建VLAN 214
11.9.2 將埠加入思科設備上的VLAN 216
11.9.3 在華為設備上創建VLAN 217
11.9.4 將埠加入華為設備上的VLAN 219
11.10 VLAN的應用 221
11.10.1 混合模式同時實現接入模式與中繼模式的功能 221
11.10.2 在不等價鏈路上實現負載均衡 223
11.11 聚合VLAN 225
11.12 MUX VLAN 227
11.13 私有VLAN 229
11.14 VLAN之間的通信 230
11.14.1 基於多路由器埠的VLAN之間的通信 230
11.14.2 基於單臂路由的VLAN之間的通信 233
11.14.3 基於三層交換機SVI的VLAN之間的通信 235
11.14.4 在網絡對接時使用SVI與將物理埠設置為網絡層埠的區別 237
11.15 思考題 238
第12章 QinQ 239
12.1 概述 239
12.2 QinQ幀格式 239
12.3 基於默認封裝的QinQ應用 240
12.3.1 基於默認封裝和華為設備的QinQ應用 240
12.3.2 基於默認封裝和思科設備的QinQ應用 244
12.4 基於VLAN封裝的QinQ應用 245
12.5 QinQ終結 251
12.5.1 基於華為設備的QinQ終結 251
12.5.2 基於思科設備的QinQ終結 255
12.6 VLAN映射 256
12.6.1 基於華為設備的單層VLAN映射 256
12.6.2 基於華為設備的多層VLAN映射 260
12.7 思考題 267
第13章 Bonding 269
13.1 概述 269
13.2 應用場景 270
13.3 在思科設備上實現Bonding 270
13.4 在華為設備上實現Bonding 271
13.5 在華三設備上實現Bonding 273
13.5.1 Bridge-Aggregation的實現 274
13.5.2 Route-Aggregation的實現 276
13.6 在Windows Server中通過Intel網卡實現Bonding 277
13.6.1 安裝Intel網卡的驅動程序 278
13.6.2 打開設備管理器 278
13.6.3 創建分組 278
13.6.4 查看效果 281
13.7 在Windows Server中通過Broadcom網卡實現Bonding 282
13.7.1 安裝Broadcom網卡的驅動程序 282
13.7.2 打開安裝的管理套件 282
13.7.3 創建分組 282
13.7.4 在專家模式下查看和創建分組 287
13.8 在Linux中實現Bonding 288
13.8.1 查看本機網卡配置 288
13.8.2 新建網卡 288
13.8.3 直接編輯網卡的配置文件 296
13.8.4 為分組添加成員網卡 297
13.8.5 為Linux系統加載bonding模塊 298
13.8.6 啟用綁定口 298
13.8.7 驗證 298
13.8.8 腳本化 299
13.8.9 關於分組模式 301
13.8.10 關於BONDING_OPTS 301
13.9 其他聯網設備 302
13.10 M-LAG 302
第14章 生成樹協議 303
14.1 生成樹協議的作用 303
14.2 MAC地址表的建立 303
14.2.1 好問題一 304
14.2.2 好問題二 305
14.2.3 好問題三 306
14.3 STP詳解 306
14.3.1 STP與Bonding 306
14.3.2 STP的術語 306
14.3.3 STP的埠 310
14.3.4 STP的埠狀態 311
14.3.5 STP的埠轉化圖 312
14.3.6 STP的瑕疵 312
14.3.7 STP的網絡收斂時間 312
14.3.8 STP對拓撲變化的處理 313
14.3.9 STP實踐 313
14.4 快速生成樹協議 314
14.4.1 RST的網橋協議數據單元 314
14.4.2 RSTP的埠角色 315
14.4.3 邊緣埠和快速埠 315
14.4.4 RSTP的埠狀態 316
14.4.5 RSTP對BPDU的處理 317
14.4.6 RSTP的P/A機制 317
14.4.7 RSTP比STP收斂快的原因 321
14.4.8 RSTP對拓撲變化的處理 321
14.4.9 RSTP的保護 322
14.4.10 思科設備對RSTP的增強 324
14.4.11 STP/RSTP的配置示例（基於華為設備的實現） 324
14.4.12 RSTP仍然沒有解決的問題 328
14.5 多生成樹協議 328
14.5.1 MSTP的術語 329
14.5.2 MSTP的埠角色 330
14.5.3 MSTP的埠狀態 330
14.5.4 MSTP的配置示例（基於華為設備的實現） 330
14.6 多實例生成樹協議 338
14.7 MCheck 339
14.8 PVST和VBST 339
14.9 Smart Link 340
14.10 總結 340
14.11 思考題 341
附錄A 三種串行通信 343
附錄B 網絡設備配置規範 349
後記 361