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第1章 生活在以网络为中心的世界里1

1.1 目标1

1.2 关键术语1

1.3 在以网络为中心的世界相互通信2

1.3.1 网络支撑着我们的生活方式2

1.3.2 当今最常用的几种通信工具3

1.3.3 网络支撑着我们的学习方式3

1.3.4 网络支撑着我们的工作方式4

1.3.5 网络支撑着我们娱乐的方式5

1.4 通信：生活中不可或缺的一部分5

1.4.1 何为通信6

1.4.2 通信质量6

1.5 网络作为一个平台6

1.5.1 通过网络通信7

1.5.2 网络要素7

1.5.3 融合网络9

1.6 Internet的体系结构10

1.6.1 网络体系结构10

1.6.2 具备容错能力的网络体系结构11

1.6.3 可扩展网络体系结构13

1.6.4 提供服务质量13

1.6.5 提供网络安全保障15

1.7 网络趋势16

1.7.1 它的发展方向是什么？16

1.7.2 网络行业就业机会17

1.8 总结17

1.9 实验18

1.10 检查你的理解18

1.11 挑战的问题和实践20

1.12 知识拓展20

第2章 网络通信21

2.1 目标21

2.2 关键术语21

2.3 通信的平台22

2.3.1 通信要素22

2.3.2 传送消息23

2.3.3 网络的组成部分23

2.3.4 终端设备及其在网络中的作用24

2.3.5 中间设备及其在网络中的作用24

2.3.6 网络介质25

2.4 局域网、广域网和网际网络26

2.4.1 局域网26

2.4.2 广域网26

2.4.3 Internet：由多个网络组成的网络26

2.4.4 网络表示方式27

2.5 协议28

2.5.1 用于规范通信的规则28

2.5.2 网络协议29

2.5.3 协议族和行业标准29

2.5.4 协议的交互29

2.5.5 技术无关协议30

2.6 使用分层模型30

2.6.1 使用分层模型的优点30

2.6.2 协议和参考模型31

2.6.3 TCP/IP模型31

2.6.4 通信的过程32

2.6.5 协议数据单元和封装32

2.6.6 发送和接收过程33

2.6.7 OSI模型33

2.6.8 比较OSI模型与TCP/IP模型34

2.7 网络编址35

2.7.1 网络中的编址35

2.7.2 数据送达终端设备35

2.7.3 通过网际网络获得数据35

2.7.4 数据到达正确的应用程序36

2.8 总结37

2.9 实验37

2.10 检查你的理解37

2.11 挑战的问题和实践39

2.12 知识拓展39

第3章 应用层功能及协议41

3.1 目标41

3.2 关键术语41

3.3 应用程序：网络间的接口42

3.3.1 OSI模型及TCP/IP模型42

3.3.2 应用层软件44

3.3.3 用户应用程序、服务以及应用层协议45

3.3.4 应用层协议功能45

3.4 准备应用程序和服务46

3.4.1 客户端——服务器模型46

3.4.2 服务器46

3.4.3 应用层服务及协议47

3.4.4 点对点网络及应用程序48

3.5 应用层协议及服务实例49

3.5.1 DNS服务及协议50

3.5.2 WWW服务及HTTP53

3.5.3 电子邮件服务及SMTP/POP协议54

3.5.4 电子邮件服务器进程——MTA及MDA55

3.5.5 FTP56

3.5.6 DHCP57

3.5.7 文件共享服务及SMB协议58

3.5.8 P2P服务和Gnutella协议59

3.5.9 Telnet服务及协议60

3.6 总结61

3.7 实验61

3.8 检查你的理解62

3.9 挑战的问题和实践63

3.10 知识拓展64

第4章 OSI传输层65

4.1 目标65

4.2 关键术语65

4.3 传输层的作用66

4.3.1 传输层的用途66

4.3.2 支持可靠通信69

4.3.3 TCP和UDP70

4.3.4 端口寻址71

4.3.5 分段和重组：分治法74

4.4 TCP：可靠通信75

4.4.1 创建可靠会话75

4.4.2 TCP服务器进程76

4.4.3 TCP连接的建立和终止76

4.4.4 三次握手76

4.4.5 TCP会话终止78

4.4.6 TCP窗口确认79

4.4.7 TCP重传80

4.4.8 TCP拥塞控制：将可能丢失的数据段降到最少80

4.5 UDP协议：低开销通信81

4.5.1 UDP：低开销与可靠性对比81

4.5.2 UDP数据报重组82

4.5.3 UDP服务器进程与请求82

4.5.4 UDP客户端进程82

4.6 总结83

4.7 实验84

4.8 检查你的理解84

4.9 挑战的问题和实践86

4.10 知识拓展86

第5章 OSI网络层87

5.1 学习目标87

5.2 关键术语87

5.3 IPv4地址88

5.3.1 网络层：从主机到主机的通信88

5.3.2 IPv4：网络层协议的例子90

5.3.3 IPv4数据包：封装传输层PDU92

5.3.4 IPv4数据包头92

5.4 网络：将主机分组93

5.4.1 建立通用分组93

5.4.2 为何将主机划分为网络？95

5.4.3 从网络划分网络97

5.5 路由：数据包如何被处理98

5.5.1 设备参数：支持网络外部通信98

5.5.2 IP数据包：端到端传送数据98

5.5.3 网关：网络的出口99

5.5.4 路由：通往网络的路径100

5.5.5 目的网络102

5.5.6 下一跳：数据包下一步去哪103

5.5.7 数据包转发：将数据包发往目的103

5.6 路由过程：如何学习路由104

5.6.1 静态路由104

5.6.2 动态路由104

5.6.3 路由协议105

5.7 总结106

5.8 试验106

5.9 检查你的理解107

5.10 挑战问题和实践108

5.11 知识拓展109

第6章 网络编址：IPv4110

6.1 学习目标110

6.2 关键术语110

6.3 IPv4地址111

6.3.1 IPv4地址剖析111

6.3.2 二进制与十进制数之间的转换112

6.3.3 十进制到二进制的转换114

6.3.4 通信的编址类型：单播、广播、多播118

6.4 不同用途的IPv4地址121

6.4.1 IPv4网络范围内的不同类型地址121

6.4.2 子网掩码：定义地址的网络和主机部分122

6.4.3 公用地址和私用地址123

6.4.4 特殊的单播IPv4地址124

6.4.5 传统IPv4编址125

6.5 地址分配127

6.5.1 规划网络地址127

6.5.2 最终用户设备的静态和动态地址128

6.5.3 选择设备地址129

6.5.4 Internet地址分配机构（IANA）130

6.5.5 ISP131

6.6 计算地址132

6.6.1 这台主机在我的网络上吗？132

6.6.2 计算网络、主机和广播地址133

6.6.3 基本子网135

6.6.4 子网划分：将网络划分为适当大小138

6.6.5 细分子网140

6.7 测试网络层145

6.7.1 ping 127.0.0.1：测试本地协议族146

6.7.2 ping网关：测试到本地网络的连通性146

6.7.3 ping远程主机：测试到远程网络的连通性146

6.7.4 traceroute（tracert）：测试路径147

6.7.5 ICMPv4：支持测试和消息的协议149

6.7.6 IPv6概述150

6.8 总结151

6.9 试验151

6.10 检查你的理解152

6.11 挑战问题和实践153

6.12 知识拓展153

第7章 OSI数据链路层154

7.1 学习目标154

7.2 关键术语154

7.3 数据链路层：访问介质155

7.3.1 支持和连接上层服务155

7.3.2 控制通过本地介质的传输156

7.3.3 创建帧157

7.3.4 将上层服务连接到介质158

7.3.5 标准159

7.4 MAC技术：将数据放入介质159

7.4.1 共享介质的MAC159

7.4.2 无共享介质的MAC161

7.4.3 逻辑拓扑与物理拓扑161

7.5 MAC：编址和数据封装成帧163

7.5.1 数据链路层协议：帧163

7.5.2 封装成帧：帧头的作用164

7.5.3 编址：帧的去向164

7.5.4 封装成帧：帧尾的作用165

7.5.5 数据链路层帧示例165

7.6 汇总：跟踪通过Internet的数据传输169

7.7 总结172

7.8 试验173

7.9 检查你的理解173

7.10 挑战问题和实践174

7.11 知识拓展174

第8章 OSI物理层176

8.1 学习目标176

8.2 关键术语176

8.3 物理层：通信信号177

8.3.1 物理层的用途177

8.3.2 物理层操作177

8.3.3 物理层标准178

8.3.4 物理层的基本原则178

8.4 物理层信号和编码：表示比特179

8.4.1 用于介质的信号比特179

8.4.2 编码：比特分组181

8.4.3 数据传输能力182

8.5 物理介质：连接通信183

8.5.1 物理介质的类型183

8.5.2 铜介质184

8.5.3 光纤介质187

8.5.4 无线介质189

8.5.5 介质连接器190

8.6 总结191

8.7 试验191

8.8 检查你的理解192

8.9 挑战问题和实践193

8.10 知识拓展194

第9章 以太网195

9.1 学习目标195

9.2 关键术语195

9.3 以太网概述196

9.3.1 以太网：标准和实施196

9.3.2 以太网：第1层和第2层196

9.3.3 逻辑链路控制：连接上层197

9.3.4 MAC：获取送到介质的数据197

9.3.5 以太网的物理层实现198

9.4 以太网：通过LAN通信198

9.4.1 以太网历史199

9.4.2 传统以太网199

9.4.3 当前的以太网200

9.4.4 发展到1Gbit/s及以上速度200

9.5 以太网帧201

9.5.1 帧：封装数据包201

9.5.2 以太网MAC地址202

9.5.3 十六进制计数和编址203

9.5.4 另一层的地址205

9.5.5 以太网单播、多播和广播205

9.6 以太网MAC207

9.6.1 以太网中的MAC207

9.6.2 CSMA/CD：过程207

9.6.3 以太网定时209

9.6.4 帧间隙和回退211

9.7 以太网物理层212

9.7.1 10Mbit/s和100Mbit/s以太网212

9.7.2 吉比特以太网213

9.7.3 以太网：未来的选择214

9.8 集线器和交换机215

9.8.1 传统以太网：使用集线器215

9.8.2 以太网：使用交换机216

9.8.3 交换：选择性转发217

9.9 地址解析协议（ARP）219

9.9.1 将IPv4地址解析为MAC地址219

9.9.2 维护映射缓存220

9.9.3 删除地址映射222

9.9.4 ARP广播问题223

9.10 总结223

9.11 试验223

9.12 检查你的理解224

9.13 挑战问题和实践225

9.14 知识拓展225

第10章 网络规划和布线226

10.1 学习目标226

10.2 关键术语226

10.3 LAN：进行物理连接227

10.3.1 选择正确的LAN设备227

10.3.2 设备选择因素228

10.4 设备互连230

10.4.1 LAN和WAN：实现连接230

10.4.2 进行LAN连接234

10.4.3 进行WAN连接237

10.5 制定编址方案239

10.5.1 网络上有多少主机？240

10.5.2 有多少网络？240

10.5.3 设计网络地址的标准241

10.6 计算子网242

10.6.1 计算地址：例1242

10.6.2 计算地址：例2245

10.7 设备互连246

10.7.1 设备接口246

10.7.2 进行设备的管理连接247

10.8 总结248

10.9 试验249

10.10 检查你的理解249

10.11 挑战问题和实践250

10.12 知识拓展252

第11章 配置和测试网络253

11.1 学习目标253

11.2 关键术语253

11.3 配置Cisco设备：IOS基础254

11.3.1 Cisco IOS254

11.3.2 访问方法254

11.3.3 配置文件256

11.3.4 介绍Cisco IOS模式257

11.3.5 基本IOS命令结构259

11.3.6 使用CLI帮助260

11.3.7 IOS检查命令264

11.3.8 IOS配置模式266

11.4 利用Cisco IOS进行基本配置266

11.4.1 命名设备266

11.4.2 限制设备访问：配置口令和标语268

11.4.3 管理配置文件271

11.4.4 配置接口274

11.5 校验连通性276

11.5.1 验证协议族276

11.5.2 测试接口277

11.5.3 测试本地网络280

11.5.4 测试网关和远端的连通性281

11.5.5 trace命令和解释trace命令的结果282

11.6 监控和记录网络286

11.6.1 网络基线286

11.6.2 捕获和解释trace信息287

11.6.3 了解网络上的节点288

11.7 总结290

11.8 试验291

11.9 检查你的理解292

11.10 挑战问题和实践293

11.11 知识拓展293

附录 检查你的理解和挑战问题答案294

术语表307