思科網絡技術學院教程：網絡基礎 Networking Essentials Companion Guide (Cisco Networking Academy Program) 1st Edition

思科網絡技術學院項目是思科公司在全球範圍內推出的一個主要面向初級網絡工程技術人員的培訓項目，旨在讓更多的年輕人學習先進的網絡技術知識，為互聯網時代做好準備。

本書是思科網絡技術學院新版本的配套教材，主要內容包括：互聯世界中的通信概述、在線連接、使用PacketTracer探索網絡、搭建一個簡單的網絡、通信原則、網絡設計和接入層、網絡間路由、互聯網協議、使用DHCP進行動態編址、IPv4與IPv6地址管理、傳輸層服務、應用層服務、搭建一個家庭網絡、連接到互聯網、安全註意事項、配置網絡和設備安全性、思科交換機和路由器、思科IOS命令行、搭建小型思科網絡、排查常見的網絡問題。本書每章末尾還提供了習題，以檢驗讀者對每章知識的掌握情況，並在附錄中給出了答案和解析。

本書適合準備參加CCNA認證考試的讀者以及各類網絡技術初學人員參考閱讀。

[美] 里克·格拉西亚尼（Rick Graziani），在美国卡布里洛学院和加利福尼亚大学圣克鲁斯分校教授计算机科学和计算机网络，同时也是思科网络技术学院的课程开发人员。

 

[美]艾伦·约翰逊（Allan Johnson），曾在得克萨斯州科珀斯克里斯蒂的德尔马学院教授CCNA和CCNP课程，目前是思科网络技术学院的课程主管和Unicon公司的客户主管。

第 1 章 互聯世界中的通信 1

學習目標 1

1.1 網絡類型 1

1.1.1 萬物聯網 1

1.1.2 誰擁有“互聯網” 1

1.1.3 本地網絡 2

1.1.4 移動設備 4

1.1.5 家庭聯網設備 5

1.1.6 其他聯網設備 7

1.2 數據傳輸 9

1.2.1 個人數據的類型 9

1.2.2 數據傳輸的方式 10

1.3 帶寬與吞吐量 10

1.3.1 帶寬 11

1.3.2 吞吐量 11

1.4 客戶端與服務器 12

1.4.1 客戶端與服務器所扮演的角色 12

1.4.2 對等體到對等體網絡 12

1.4.3 對等體到對等體應用 13

1.4.4 網絡中的各類角色 14

1.5 網絡組件 14

1.5.1 網絡基礎設施 15

1.5.2 終端設備 15

1.6 本章小結 16

習題 17

第 2 章 在線連接 19

學習目標 19

2.1 無線網絡 19

2.1.1 移動通信 19

2.1.2 蜂窩移動通信網絡 19

2.1.3 其他無線網絡 20

2.2 本地網絡連接 21

2.2.1 LAN 組件 21

2.2.2 終端設備的編址 24

2.2.3 手動和自動地址配置 25

2.3 網絡文檔 25

2.3.1 設備名稱與地址規劃 25

2.3.2 網絡拓撲及其表示方式 26

2.3.3 邏輯網絡信息 26

2.4 本章小結 28

習題 29

第 3 章 使用 Packet Tracer 探索網絡 31

學習目標 31

3.1 Packet Tracer 網絡模擬器 31

3.2 Packet Tracer 的安裝 31

3.3 Packet Tracer 的圖形用戶界面 32

3.4 Packet Tracer 的網絡配置 33

3.5 本章小結 37

習題 38

第 4 章 搭建一個簡單的網絡 42

學習目標 42

4.1 網絡媒介的類型 42

4.1.1 3 種網絡媒介類型 42

4.1.2 常用的網絡線纜 43

4.2 以太網線纜 44

4.2.1 雙絞線 45

4.2.2 雙絞線的類型 45

4.3 同軸電纜和光纖線纜 48

4.3.1 同軸電纜 48

4.3.2 光纖線纜 48

4.4 雙絞線原理 49

4.4.1 雙絞線布線方案 50

4.4.2 雙絞線傳輸和接收對 50

4.5 驗證連通性 51

4.5.1 ping 命令 51

4.5.2 traceroute 命令 51

4.6 本章小結 52

習題 53

第 5 章 通信原則 55

學習目標 55

5.1 規則 55

5.1.1 三大要素 55

5.1.2 通信協議 56

5.1.3 協議的重要性 58

5.2 通信標準 58

5.2.1 標準的重要性 59

5.2.2 互聯網標準組織 59

5.3 網絡通信模型 59

5.3.1 協議棧 60

5.3.2 TCP/IP 模型 60

5.3.3 OSI 參考模型 61

5.3.4 OSI 參考模型的上層與下層 62

5.3.5 OSI 參考模型與 TCP/IP 模型的比較 62

5.4 以太網 63

5.4.1 以太網的崛起 63

5.4.2 以太網的演化 64

5.4.3 以太網 MAC 地址 65

5.5 本章小結 65

習題 66

第 6 章 網絡設計和接入層 68

學習目標 68

6.1 以太網數據幀及其封裝 68

6.1.1 封裝 68

6.1.2 以太網數據幀 70

6.2 分層網絡設計方案 70

6.2.1 物理地址與邏輯地址 70

6.2.2 分層結構的類比 71

6.2.3 分層網絡設計的優勢 72

6.2.4 接入層、分佈層與核心層 72

6.3 接入層 74

6.3.1 接入層設備 74

6.3.2 以太網集線器 75

6.3.3 以太網交換機 75

6.3.4 MAC 地址表 76

6.4 廣播遏制 79

6.4.1 本地網絡中的以太網廣播 79

6.4.2 廣播域 79

6.4.3 接入層通信 80

6.4.4 ARP 81

6.5 本章小結 82

習題 83

第 7 章 網絡間路由 85

學習目標 85

7.1 路由的必要性 85

7.1.1 分隔本地網絡的標準 85

7.1.2 何時需要進行路由轉發 87

7.2 路由表 88

7.2.1 選擇路徑 88

7.2.2 數據包轉發 89

7.2.3 路由表條目 90

7.2.4 默認網關 91

7.3 創建一個局域網 92

7.3.1 局域網 92

7.3.2 本地網段和遠端網段 93

7.4 本章小結 94

習題 95

第 8 章 互聯網協議 97

學習目標 97

8.1 IPv4 地址的作用 97

8.2 IPv4 地址的二進制轉換 98

8.2.1 IPv4 的編址 98

8.2.2 二進制與十進制的轉換 98

8.3 IPv4 地址的結構 99

8.3.1 網絡部分與主機部分 99

8.3.2 邏輯與 100

8.3.3 判斷目的網絡在本地還是遠端 101

8.3.4 計算主機數量 102

8.4 有類 IPv4 地址 102

8.5 公有 IPv4 地址與私有 IPv4 地址 104

8.5.1 私有 IPv4 編址 104

8.5.2 分配 IPv4 地址 105

8.6 單播地址、廣播地址和多播地址 105

8.6.1 單播傳輸 105

8.6.2 廣播傳輸 106

8.6.3 多播傳輸 107

8.7 本章小結 108

習題 109

第 9 章 使用 DHCP 進行動態編址 111

學習目標 111

9.1 靜態 IPv4 地址分配與動態 IPv4 地址分配 111

9.1.1 靜態 IPv4 地址分配 111

9.1.2 動態 IPv4 地址分配 112

9.1.3 DHCP 服務器 113

9.2 DHCPv4 的配置 114

9.2.1 DHCPv4 的工作原理 114

9.2.2 DHCPv4 服務配置 115

9.3 本章小結 116

習題 116

第 10 章 IPv4 與 IPv6 地址管理 119

學習目標 119

10.1 網絡邊界 119

10.1.1 路由器充當網關 119

10.1.2 無線路由器充當網絡之間的邊界 120

10.2 網絡地址轉換 121

10.3 IPv4 的問題 122

10.3.1 IPv6 的需求 122

10.3.2 IPv6 地址空間 123

10.3.3 IPv4 和 IPv6 共存 123

10.4 IPv6 的特性 124

10.4.1 IPv6 地址自動配置和鏈路本地地址 124

10.4.2 IPv6 地址的表示 125

10.5 本章小結 126

習題 127

第 11 章 傳輸層服務 128

學習目標 128

11.1 客戶端/服務器的關系 128

11.1.1 客戶端和服務器之間的交互 128

11.1.2 客戶端請求網頁 129

11.1.3 URI、URN 和 URL 129

11.2 TCP 和 UDP 130

11.2.1 協議的工作原理 130

11.2.2 TCP 和 UDP 的作用 130

11.2.3 TCP 的可靠性 131

11.2.4 UDP 盡力而為的傳輸 131

11.3 埠號 132

11.3.1 TCP 埠號和 UDP 埠號 132

11.3.2 源埠號與目的埠號 134

11.3.3 套接字 134

11.3.4 netstat 命令 135

11.4 本章小結 136

習題 137

第 12 章 應用層服務 139

學習目標 139

12.1 網絡應用服務 139

12.2 域名系統 140

12.2.1 域名轉換 140

12.2.2 DNS 服務器 140

12.3 網頁客戶端與服務器 141

12.4 FTP 客戶端與服務器 142

12.4.1 文件傳輸協議 142

12.4.2 FTP 客戶端軟件 143

12.5 虛擬終端 144

12.5.1 Telnet 144

12.5.2 Telnet 的安全隱患 145

12.6 電子郵件與即時消息 145

12.6.1 電子郵件客戶端和服務器 145

12.6.2 電子郵件協議 146

12.6.3 文本消息 147

12.6.4 互聯網電話呼叫 148

12.7 本章小結 148

習題 150

第 13 章 搭建一個家庭網絡 151

學習目標 151

13.1 家庭網絡基礎知識 151

13.1.1 連接家庭設備 151

13.1.2 家庭網絡的組件 152

13.1.3 典型的家用路由器 153

13.2 家中的網絡技術 153

13.2.1 電磁頻譜 154

13.2.2 LAN 無線頻率 154

13.2.3 有線網絡技術 155

13.3 無線標準 156

13.3.1 Wi-Fi 網絡 156

13.3.2 無線設置 157

13.4 無線流量控制 158

13.4.1 無線通道 158

13.4.2 共享無線媒介 158

13.5 設置一臺家用路由器 159

13.5.1 首次設置 159

13.5.2 設計方面需要考慮的因素 159

13.5.3 MAC 地址過濾 160

13.6 本章小結 161

習題 163

第 14 章 連接到互聯網 164

學習目標 164

14.1 ISP 164

14.1.1 ISP 服務 164

14.1.2 ISP 連接 165

14.1.3 電纜和 DSL 連接 166

14.1.4 其他連接方式 166

14.2 網絡虛擬化 167

14.2.1 雲計算 167

14.2.2 雲的類型 168

14.2.3 雲服務 168

14.2.4 雲計算和虛擬化 168

14.2.5 虛擬化的優勢 169

14.2.6 虛擬機管理程序 170

14.2.7 網絡虛擬化 171

14.2.8 控制面板和數據面板 171

14.2.9 網絡虛擬化和 SDN 172

14.2.10 SDN 架構 173

14.3 移動設備的連接 173

14.3.1 移動設備和 Wi-Fi 173

14.3.2 Wi-Fi 設置 174

14.3.3 配置 Wi-Fi 連接 175

14.3.4 配置蜂窩移動通信網絡連接 175

14.3.5 使用藍牙進行簡單連接 176

14.3.6 藍牙配對 176

14.4 本章小結 176

習題 178

第 15 章 安全註意事項 179

學習目標 179

15.1 安全威脅 179

15.1.1 威脅類型 179

15.1.2 內部和外部威脅 180

15.2 社會工程攻擊 181

15.2.1 社會工程學概述 181

15.2.2 社會工程攻擊的類型 181

15.3 惡意軟件 182

15.3.1 惡意軟件的類型 182

15.3.2 間諜軟件和追蹤 cookie 183

15.3.3 廣告軟件和彈窗 183

15.3.4 僵屍網絡和僵屍電腦 184

15.4 拒絕服務攻擊 185

15.4.1 拒絕服務 185

15.4.2 分佈式拒絕服務 185

15.4.3 暴力破解 186

15.5 安全工具 186

15.5.1 安全程序 186

15.5.2 安全工具和應用程序 188

15.5.3 補丁和更新 188

15.6 反惡意軟件 189

15.6.1 感染的跡象 189

15.6.2 防病毒軟件 189

15.6.3 反垃圾郵件軟件 190

15.6.4 反間諜軟件 190

15.6.5 附加保障 190

15.7 本章小結 191

習題 193

第 16 章 配置網絡和設備安全性 195

學習目標 195

16.1 無線安全措施 195

16.1.1 無線漏洞 195

16.1.2 全面的安全計劃 196

16.1.3 SSID 廣播 199

16.1.4 更改默認設置 200

16.1.5 MAC 地址過濾 200

16.2 實施無線安全 201

16.2.1 開放身份驗證 201

16.2.2 身份驗證和關聯 202

16.2.3 身份驗證協議 202

16.3 配置防火牆 203

16.3.1 防火牆概述 203

16.3.2 防火牆的工作原理 203

16.3.3 DMZ 204

16.3.4 埠轉發 205

16.3.5 埠觸發 206

16.4 本章小結 206

習題 208

第 17 章 思科交換機和路由器 209

學習目標 209

17.1 思科交換機 209

17.1.1 連接更多設備 209

17.1.2 思科 LAN 交換機 210

17.1.3 LAN 交換機的組成部分 212

17.2 思科交換機的啟動過程 212

17.2.1 交換機加電 213

17.2.2 帶內和帶外管理 214

17.2.3 IOS 啟動文件 215

17.3 思科路由器 215

17.3.1 路由器的組成部分 215

17.3.2 路由器的接口 216

17.4 思科路由器的啟動過程 216

17.4.1 路由器加電 217

17.4.2 管理埠 220

17.5 本章小結 220

習題 221

第 18 章 思科 IOS 命令行 223

學習目標 223

18.1 導航 IOS 223

18.1.1 思科 IOS 命令行界面 223

18.1.2 主要的命令模式 224

18.1.3 關於語法檢查器的註意事項 224

18.2 命令結構 224

18.2.1 基本的 IOS 命令結構 224

18.2.2 IOS 命令語法 225

18.2.3 快捷鍵和縮寫 226

18.3 查看設備信息 227

18.4 本章小結 231

習題 232

第 19 章 搭建小型思科網絡 234

學習目標 234

19.1 交換機的基本配置 234

19.1.1 交換機的基本配置步驟 234

19.1.2 交換機虛擬接口配置 236

19.2 路由器的基本配置 236

19.2.1 路由器的基本配置步驟 236

19.2.2 路由器基本配置示例 237

19.3 保護設備 238

19.3.1 密碼建議 238

19.3.2 安全遠程訪問 239

19.3.3 配置 SSH 240

19.3.4 驗證 SSH 241

19.4 將交換機連接到路由器 242

19.4.1 主機上的默認網關 242

19.4.2 交換機上的默認網關 243

19.5 本章小結 244

習題 246

第 20 章 排查常見的網絡問題 247

學習目標 247

20.1 故障排除過程 247

20.1.1 網絡故障排除概述 247

20.1.2 收集信息 248

20.1.3 結構化的故障排除方法 248

20.1.4 選擇故障排除方法的指南 251

20.2 物理層問題 252

20.2.1 常見的物理層問題 252

20.2.2 無線路由器的 LED 253

20.2.3 布線問題 254

20.3 故障排除命令 254

20.3.1 故障排除命令概述 254

20.3.2 ipconfig 命令 254

20.3.3 ping 命令 257

20.3.4 ping 結果 258

20.3.5 使用 ping 分而治之 259

20.3.6 tracert 命令 259

20.3.7 netstat 命令 260

20.3.8 nslookup 命令 262

20.4 排查無線問題 262

20.4.1 無線問題的原因 263

20.4.2 身份驗證和關聯錯誤 264

20.5 常見的互聯網連通性問題 264

20.5.1 DHCP 服務器的配置錯誤 264

20.5.2 檢查互聯網配置 265

20.5.3 檢查防火牆的設置 267

20.6 客戶支持 267

20.6.1 幫助來源 267

20.6.2 求助時機 268

20.6.3 與支持桌面的交互 268

20.6.4 問題解決方案 269

20.6.5 支持桌面的工單和工作流程 269

20.7 本章小結 270

習題 272

附錄 習題答案 275