本書從實際應用出發，以實驗為依托，結合目前企業對網絡技術的需求，從配置到應用，逐漸展開，在講述實例或開發項目的過程中，將知識融入其中，使讀者在實驗中學習和領會網絡基本原理。

本書以Cisco2911路由器和Catalyst3750、Catalyst3560、Catalyst2960交換機為硬件平臺，以實驗為依托，以提升職業能力和職業素養為導向，從行業的實際需求出發組織全部內容，涉及網絡基礎知識、路由技術、交換技術、遠程訪問技術和網絡安全技術四個領域，共16章，主要內容包括設備訪問和IOS基礎，IP地址，路由和交換原理，靜態路由和動態路由，OSPF，IS-IS，路由重分布與路徑控制，BGP，VLAN、Trunk、EtherChannel和VLAN間路由，STP，DHCP和VRRP，ACL，PPP和PPPoE，NAT，網絡安全和網絡監控。本書既可以作為思科網絡技術學院的配套實驗教材，用來增強學生的網絡知識和操作技能，也可以作為電子、通信和計算機等專業的網絡集成類課程的教材或者實驗指導書，又可以作為培訓教材，同時對於從事網絡管理和維護的技術人員，也是一本很實用的技術參考書。

梁廣民，碩士，副教授，深圳職業技術學院計算機網絡技術專業教師，主要從事計算機網絡方面的教學和科研工作。全球思科網絡技術學院金牌教師，廣東省千百十培養對像，深圳市優秀教師，深圳市高層次人纔地方級領軍人纔，學校首屆金牌教師，學校首批雙師型骨干教師，美國伊利諾伊中心學院訪問學者。主編《網絡互聯技術》《思科網絡實驗室路由、交換實驗指南》等7本教材。主持"網絡互聯技術”課程被評為2006年*家級精品課程，2013年主持*家精品資源共享課課《網絡互聯技術》建設。獲得CCIE（路由交換，安全）、CIW認證講師、TCSE（趨勢認證安全專家）、JNCIS（瞻博網絡認證Internet專家）、CBNADS（思科無邊界網絡架構設計專家）等多個IT領域認證。2008年指導學生代表中國大陸參見首屆亞太區大學生思科網絡技術大賽獲得冠軍；2007年指導學生參加首屆海峽兩岸四地大學生思科網絡技術大賽獲得冠軍；2009年指導學生參加教育部3G基站建設和數據網組建大賽，所指導的數據組建部分的學生獲得全國單項比賽*一名。2010－2013年連續四年指導學生參加全國大學生思科網絡技術大賽獲得*一名。

目 錄

第1章 設備訪問和IOS基礎 1
1．1 搭建實驗拓撲 1
1．1．1 實驗拓撲設計和網絡連接 1
1．1．2 路由器和交換機接口命名 2
1．1．3 操作繫統軟件選擇 3
1．2 訪問Cisco網絡設備的方式 4
1．2．1 通過Console端口訪問網絡設備 4
1．2．2 通過Telnet或者SSH訪問網絡設備 5
1．3 IOS和CLI概述 5
1．3．1 IOS簡介 5
1．3．2 IOS命名 6
1．3．3 CLI簡介 7
1．4 CDP和LLDP概述 8
1．4．1 CDP簡介 8
1．4．2 LLDP簡介 8
1．5 訪問Cisco網絡設備 8
1．5．1 實驗1：通過Console端口訪問路由器 8
1．5．2 實驗2：CLI的使用方法與IOS基本命令 13
1．5．3 實驗3：通過Telnet訪問網絡設備 20
1．5．4 實驗4：恢復IOS和備份配置文件 21
1．5．5 實驗5：配置LLDP 24
第2章 IP地址 27
2．1 IPv4地址 27
2．1．1 IPv4地址結構 27
2．1．2 IPv4數據包包頭格式 29
2．1．3 IPv4地址類型 30
2．1．4 IPv4子網劃分 31
2．1．5 VLSM 32
2．2 IPv6地址 33
2．2．1 IPv6特征 33
2．2．2 IPv6地址與IPv6基本包頭格式 34
2．2．3 IPv6擴展包頭 35
2．2．4 IPv6地址類型 36
2．2．5 IPv6鄰居發現協議 38
2．2．6 IPv6過渡技術 38
2．3 配置IPv6地址 40
2．3．1 實驗1：手工配置IPv6單播地址 40
2．3．2 實驗2：通過SLAAC獲得IPv6地址 43
第3章 路由和交換原理 48
3．1 路由原理概述 48
3．1．1 路由器組件 48
3．1．2 路由器啟動過程 49
3．1．3 路由器轉發數據包機制 50
3．1．4 路由決策 50
3．2 交換原理概述 51
3．2．1 交換機啟動順序 51
3．2．2 交換機類型 52
3．2．3 交換原理 52
3．2．4 交換機轉發數據包方法 53
3．2．5 交換網絡層次結構 54
3．3 理解路由和交換原理 54
3．3．1 實驗1：理解路由器路由數據包過程 54
3．3．2 實驗2：理解交換機交換數據包過程 57
3．4 恢復路由器和交換機密碼 61
3．4．1 實驗3：恢復路由器密碼 61
3．4．2 實驗4：恢復交換機密碼 62
第4章 靜態路由和動態路由 64
4．1 靜態路由概述 64
4．1．1 靜態路由特征 64
4．1．2 默認路由 65
4．1．3 靜態路由分類 65
4．2 動態路由概述 65
4．2．1 動態路由協議特征 65
4．2．2 動態路由協議分類 66
4．2．3 動態路由協議運行過程 67
4．3 路由表構建及路由查找 68
4．3．1 管理距離和度量值 68
4．3．2 路由表構建 68
4．3．3 IPv4路由表查找過程 69
4．4 配置靜態路由 70
4．4．1 實驗1：配置IPv4靜態路由 70
4．4．2 實驗2：配置IPv6靜態路由 78
第5章 OSPF 82
5．1 OSPF概述 82
5．1．1 OSPFv2特征 82
5．1．2 OSPF術語 82
5．1．3 OSPFv2數據包類型 83
5．1．4 OSPF網絡類型 84
5．1．5 OSPF鄰居關繫建立 84
5．1．6 OSPF運行步驟 85
5．1．7 OSPF路由器類型 86
5．1．8 OSPFv2 LSA類型 86
5．1．9 OSPF區域類型 87
5．1．10 OSPFv2和OSPFv3比較 87
5．2 配置單區域OSPF 88
5．2．1 實驗1：配置單區域OSPFv2 88
5．2．2 實驗2：配置OSPFv2驗證 96
5．2．3 實驗3：配置單區域OSPFv3 99
5．2．4 實驗4：配置OSPFv3驗證 106
5．3 配置多區域OSPF 108
5．3．1 實驗5：配置多區域OSPFv2 108
5．3．2 實驗6：配置多區域OSPFv3 113
第6章 IS-IS 118
6．1 IS-IS概述 118
6．1．1 IS-IS特征 118
6．1．2 IS-IS術語 119
6．1．3 IS-IS路由器類型 120
6．2 配置集成IS-IS 121
6．2．1 實驗1：配置單區域集成IS-IS 121
6．2．2 實驗2：配置多區域集成IS-IS 127
6．2．3 實驗3：配置集成IS-IS驗證 132
6．2．4 實驗4：配置IPv6集成IS-IS 135
第7章 路由重分布與路徑控制 140
7．1 路由重分布概述 140
7．1．1 路由重分布定義 140
7．1．2 路由重分布考慮的問題 140
7．2 路徑控制概述 141
7．2．1 路由映射表（Route Map） 141
7．2．2 前綴列表 142
7．2．3 策略路由 143
7．3 配置路由重分布 143
7．3．1 實驗1：配置IPv4路由重分布 143
7．3．2 實驗2：配置前綴列表控制路由更新 147
7．3．3 實驗3：配置IPv6路由重分布 149
7．4 配置策略路由 152
7．4．1 實驗4：配置IPv4策略路由 152
7．4．2 實驗5：配置IPv6策略路由 157
第8章 BGP 160
8．1 BGP概述 160
8．1．1 BGP特征 160
8．1．2 BGP術語 160
8．1．3 BGP屬性 161
8．1．4 BGP消息類型 162
8．1．5 BGP路由決策 162
8．1．6 BGP鄰居狀態 163
8．2 配置基本BGP 164
8．2．1 實驗1：配置IBGP和EBGP 164
8．2．2 實驗2：配置BGP驗證、地址聚合和EBGP多跳 171
8．2．3 實驗3：配置路由反射器（RR） 173
8．2．4 實驗4：配置MBGP 176
8．3 配置BGP屬性控制選路 180
8．3．1 實驗5：配置BGP ORIGIN屬性控制選路 181
8．3．2 實驗6：配置BGP AS-PATH屬性控制選路 183
8．3．3 實驗7：配置BGP LOCAL_PREF屬性控制選路 184
8．3．4 實驗8：配置BGP Weight屬性控制選路 185
8．3．5 實驗9：配置MED屬性控制選路 186
第9章 VLAN、Trunk、EtherChannel和VLAN間路由 191
9．1 VLAN概述 191
9．1．1 VLAN簡介 191
9．1．2 VLAN類型 192
9．1．3 VLAN劃分 192
9．1．4 私有VLAN 192
9．2 Trunk概述 193
9．2．1 Trunk簡介 193
9．2．2 Voice VLAN 194
9．3 EtherChannel概述 194
9．3．1 EtherChannel簡介 194
9．3．2 PAgP和LACP協商規律 195
9．4 VLAN間路由概述 195
9．4．1 傳統VLAN間路由 195
9．4．2 單臂路由 196
9．4．3 三層交換 197
9．5 配置VLAN和Trunk 197
9．5．1 實驗1：創建VLAN和劃分端口 197
9．5．2 實驗2：配置私有VLAN 200
9．5．3 實驗3：配置Trunk 203
9．6 配置EtherChannel和VoIP 206
9．6．1 實驗4：配置EtherChannel 206
9．6．2 實驗5：配置VoIP 212
9．7 配置單臂路由和三層交換 217
9．7．1 實驗6：配置單臂路由實現VLAN間路由 217
9．7．2 實驗7：配置三層交換實現VLAN間路由 218
第10章 STP 222
10．1 STP概述 222
10．1．1 STP簡介 222
10．1．2 STP端口角色和端口狀態 224
10．1．3 STP收斂 225
10．1．4 STP拓撲變更 226
10．1．5 STP防護 227
10．2 RSTP和MSTP概述 227
10．2．1 RSTP簡介 227
10．2．2 RSTP提議／同意機制 228
10．2．3 MSTP簡介 229
10．2．4 STP運行方式 229
10．3 配置STP和STP防護 230
10．3．1 實驗1：配置STP 230
10．3．2 實驗2：配置STP防護 235
10．4 配置RSTP和MSTP 238
10．4．1 實驗3：配置RSTP 238
10．4．2 實驗4：配置MSTP 243
第11章 DHCP和VRRP 248
11．1 DHCPv4概述 248
11．1．1 DHCPv4工作過程 248
11．1．2 DHCPv4中繼代理 250
11．2 DHCPv6概述 250
11．2．1 SLAAC簡介 251
11．2．2 無狀態DHCPv6簡介 251
11．2．3 有狀態DHCPv6簡介 252
11．3 VRRP概述 253
11．3．1 VRRP簡介 253
11．3．2 VRRP術語 253
11．3．3 VRRP工作機制 255
11．4 配置DHCP服務 255
11．4．1 實驗1：配置DHCPv4服務 255
11．4．2 實驗2：配置無狀態DHCPv6服務 260
11．4．3 實驗3：配置有狀態DHCPv6服務 263
11．5 配置VRRP 266
11．5．1 實驗4：配置IPv4 VRRP 266
11．5．2 實驗5：配置IPv6 VRRP 271
第12章 ACL 276
12．1 ACL概述 276
12．1．1 ACL功能 276
12．1．2 ACL工作原理 276
12．1．3 標準IPv4 ACL和擴展IPv4 ACL 277
12．1．4 IPv4通配符掩碼 278
12．1．5 IPv6 ACL 278
12．1．6 ACL使用原則 278
12．2 配置ACL 279
12．2．1 實驗1：配置標準IPv4 ACL 279
12．2．2 實驗2：配置擴展IPv4 ACL 282
12．2．3 實驗3：配置基於時間的IPv4 ACL 286
12．2．4 實驗4：配置動態IPv4 ACL 287
12．2．5 實驗5：配置IPv6 ACL 289
第13章 PPP和PPPoE 293
13．1 HDLC和PPP概述 293
13．1．1 HDLC簡介 293
13．1．2 PPP組件和會話過程 293
13．1．3 LCP操作和NCP操作 294
13．1．4 PPP身份驗證協議 295
13．2 PPPoE概述 296
13．2．1 PPPoE簡介 296
13．2．2 PPPoE數據包類型 296
13．2．3 PPPoE會話建立過程 297
13．3 配置PPP和PPPoE 298
13．3．1 實驗1：配置PPP封裝 298
13．3．2 實驗2：配置PAP驗證 301
13．3．3 實驗3：配置CHAP驗證 302
13．3．4 實驗4：配置PPP Multilink 303
13．3．5 實驗5：配置PPPoE服務器和客戶端 306
第14章 NAT 309
14．1 NAT概述 309
14．1．1 IPv4 NAT特征 309
14．1．2 IPv4 NAT分類 310
14．1．3 NAT-PT技術 310
14．2 配置NAT 310
14．2．1 實驗1：配置IPv4 NAT 310
14．2．2 實驗2：配置NAT-PT 314
第15章 網絡安全 318
15．1 交換網絡的攻擊與防範 318
15．1．1 交換網絡中常見的攻擊類型及緩解措施 318
15．1．2 網絡設備安全基本措施 318
15．2 端口安全和DHCP Snooping概述 320
15．2．1 端口安全簡介 320
15．2．2 DHCP Snooping簡介 321
15．3 AAA和IEEE 802．1x概述 322
15．3．1 AAA簡介 322
15．3．2 IEEE 802．1x簡介 323
15．4 隧道技術概述 324
15．4．1 GRE簡介 324
15．4．2 IPSec VPN簡介 324
15．4．3 AH和ESP 325
15．4．4 安全關聯和IKE 325
15．4．5 IPSec VPN操作步驟 326
15．5 關閉不必要的服務和配置SSH 327
15．5．1 實驗1：關閉不必要的服務 327
15．5．2 實驗2：配置SSH管理網絡設備 328
15．6 配置端口安全和DHCP Snooping 331
15．6．1 實驗3：配置交換機端口安全 331
15．6．2 實驗4：配置DHCP Snooping 336
15．7 配置AAA和IEEE 802．1x 338
15．7．1 實驗5：配置本地驗證AAA 338
15．7．2 實驗6：配置基於TACACS+服務器的AAA 341
15．7．3 實驗7：配置IEEE 802．1x 344
15．8 配置隧道 347
15．8．1 實驗8：配置GRE 347
15．8．2 實驗9：配置IPSec VPN 351
第16章 網絡監控 357
16．1 NTP和繫統日志概述 357
16．1．1 NTP簡介 357
16．1．2 繫統日志簡介 357
16．2 SNMP和SPAN概述 358
16．2．1 SNMP簡介 358
16．2．2 SPAN簡介 359
16．3 配置NTP和Syslog 360
16．3．1 實驗1：配置NTP 360
16．3．2 實驗2：配置Syslog 361
16．4 配置SNMP和SPAN 363
16．4．1 實驗3：配置SNMPv2c 363
16．4．2 實驗4：配置SNMPv3 367
16．4．3 實驗5：配置SPAN和RSPAN 370
參考文獻 375

前 言

當前，以互聯網為主載體，人工智能、大數據和物聯網為新動能，“互聯網+”為特征的新一輪經濟與產業革命正在到來。在數字化變革的衝擊之下，傳統產業正在發生重大的轉型與升級。這些趨勢和變化都要求各行各業的工程和技術人員應該具有一定的網絡技術基礎，而一名優秀網絡工程師應該具備扎實的網絡知識、嫻熟的網絡技能和良好的職業素養。本書從實際應用的角度出發，以思科網絡實驗室為背景設計拓撲，在第1版和第2版的基礎上，對內容進行整合和擴充，全面、細致地介紹了路由和交換技術。

本書作者從事計算機網絡技術教學20餘載，多年來一直講授思科網絡技術學院CCNA和CCNP等核心課程，培訓了1500多名高校教師，對教學設計、組織和實施有自己獨到的見解和領悟。本書是作者多年教學實踐和教學成果的積累和呈現。本書的特色如下：

在目標設計上，以企業實際需求為向導，以培養學生的網絡設計能力、對網絡設備的配置和調試能力、分析和解決問題能力以及創新能力為目標，講求實用。

在內容選取上，集先進性、科學性和實用性為一體，盡可能覆蓋最新、最實用的網絡技術。

在內容表現形式上，把握“理論夠用、技能為主”的原則，用最簡單和最精練的描述講解網絡基本知識和網絡技術基本原理，通過詳盡的實驗現像分析來分層分步驟地講解網絡技術，而且對實驗調試信息做了詳細的注釋，結合實驗調試結果來鞏固和深化所學的理論知識，達到學習知識和培養能力的目的。

本書以Cisco2911路由器和Catalyst3750、Catalyst3560、Catalyst2960交換機為硬件平臺來搭建實驗環境，由於各個實驗室的具體情況不同，在實際使用過程中，教師可能需要做稍微的改動，以適應所在實驗室的實驗設備和環境。

本書既可以作為思科網絡技術學院的配套實驗教材，用來增強學生的網絡知識和操作技能，也可以作為電子、通信和計算機等專業的網絡集成類課程的教材或者實驗指導書，又可以作為培訓教材；同時，對於從事網絡管理和維護的技術人員，也是一本很實用的技術參考書。

本書由梁廣民（CCIE#14496 R/S，Security）、王隆傑（CCIE#14676 R/S，Security）和徐磊組織編寫並統稿。從復雜和龐大的Cisco網絡技術中，編寫一本簡明的、適合實驗室使用的實驗教材確實不是一件容易的事情，感謝沃爾夫網絡實驗室（www.wolf-lab.com）對本書中的關鍵技術給予的指導和幫助，如果沒有其幫助，本書是不可能在很短的時間內高質量完成的。

由於時間倉促，加上作者水平有限，書中難免有不妥和錯誤之處，懇請同行專家指正。E-mail：gmliang@szpt.edu.cn。

編 著 者

2019年7月於深圳