路由与交换技术

随着信息和通信技术的飞速发展，互联网已广泛应用于政府部门、工矿企业、院校等各行各业，并渗透到家庭、社会的各个角落，在政治、经济、文化、生活、宗教等各个领域发挥着重要的作用，业已服务于政府部门、企业、科研院所、大专院校和万千家庭的路由器和交换机，是网络技术和网络应用的物质基础。随着“互联网 ”概念的提出，网络技术和网络应用将更加广泛。网络的规划、部署实施和网络的运行与维护对工程技术人员提出了较高的要求，不仅要有坚实的理论基础，而且要有较强的动手操作能力。
另一方面，近年来高等教育经过实施“质量工程”“卓越工程师培养计划”和“工程专业认证”等一系列举措，一定程度上提升了教育质量和增强了学生的动手实践能力，但由于高校工程教育改革刚起步，许多问题尚在探索、实践中。近来掀起的新工科建设热潮，给工程教育改革带来了机遇和挑战。面对新经济、新技术的快速发展和人才培养的客观需要，为适应新工科建设和应用型本科建设等发展需求，必须进行教学体系改革，优化课程体系，重视教材建设。教材建设应该满足新工科建设和应用型本科建设的需求，具有知识性、实用性和教学性。对于高校应用型本科专业的学生，不仅要求其具有牢固的理论基础知识，更要具有解决实际问题的工程实践能力，为此作者编写了本教材。
全书共分为8章，第1章网络技术基础，主要介绍开放系统互连（OSI）参考模型、TCP/IP基本内容和常用的网络设备； 第2章交换技术，主要介绍以太网帧结构、交换机组成与工作原理、二层交换机、三层交换机及交换机的基本配置； 第3章路由器及其配置，主要介绍路由器组成与功能、路由器的工作原理、路由器提供的接口类型及路由器的基本配置； 第4章虚拟局域网，主要介绍VLAN的基本概念、VLAN的划分方法、VLAN之间的路由方式、VLAN的基本配置及生成树协议(STP)； 第5章广域网，主要介绍广域网基本概念及涉及的相关技术，如HDLC协议、PPP协议、帧中继技术、ATM技术和MPLS技术； 第6章路由技术，主要介绍路由选择基本概念、路由分类、路由汇总及访问控制列表(ACL)； 第7章路由协议，主要介绍RIP及其基本配置、OSPF及其基本配置和BGP； 第8章交换与网络新技术，主要介绍光交换技术、虚拟交换技术和虚拟可扩展局域网(VXLAN)技术。
本书语言简练、叙述通俗易懂，图文并茂，每章后均附有练习题。
本书的作者长期从事通信技术领域与交换技术的教学与研究工作，具有在知名通信企业任职多年的经历，对网络与交换技术领域的理论与实践问题有深入的理解，不仅具有坚实的理论知识，而且具有丰富的实践经验。在本书的编写过程中，参阅和引用了不少专家、学者的资料，在此深表感谢。
本书可作为高等院校广播电视工程、网络工程、通信工程、电子信息工程及相关专业本科的教学用书，也可作为相关技术领域工程人员或广大自学者的技术参考书或培训教材。
由于网络、通信技术的发展极其迅速，而作者水平有限，加之编写时间较短促，书中的不妥和疏漏之处在所难免，恳请专家、读者不吝指教，特此为谢。
编者2020年3月

《路由与交换技术》在阐述网络互联中所涉及的路由与交换基本原理和关键技术的基础上，结合实际配置案例进行讲解，并关注新技术的发展和应用，集知识性、实用性和教学性于一体。全书共八章，主要内容包括：网络技术基础，交换技术，路由器及其配置，虚拟局域网，广域网，路由技术，路由协议，交换与网络新技术。

袁天夫，1989年01月毕业于西安电子科技大学研究生部，获通信与电子系统专业硕士学位。长期从事通信领域与交换技术的教学与研究工作，获得专利授权和软件著作权授权多项，负责完成上海市重点课程建设项目一项。在知名通信企业任职多年的经历，对网络与交换各个技术领域的理论与实践问题有深刻理解，不仅具有坚实的理论知识，而且具有丰富的实践经验。

第1章网络技术基础

1.1开放系统互连参考模型

1.2OSI的数据封装与解封装过程

1.3IP技术基础

1.3.1TCP/IP网络模型

1.3.2TCP/IP的数据封装与解封装过程

1.3.3OSI与TCP/IP的比较

1.3.4IP分组格式

1.3.5TCP/UDP报文格式

1.3.6IPv4地址

1.3.7掩码与子网掩码

1.3.8单播、广播和组播

1.4计算机IP地址的查询、修改或设置

1.4.1计算机操作系统信息的查询

1.4.2IP地址的查询、修改方法

1.5可变长子网掩码(VLSM)

1.6常用网络互连设备

1.6.1集线器

1.6.2二层交换机

1.6.3三层交换机

1.6.4路由器

习题

第2章交换技术

2.1局域网技术简述

2.1.1以太网概述

2.1.2以太网的帧格式

2.1.3以太网的工作原理

2.1.4以太网标准

2.2局域网交换机

2.2.1交换机的结构组成

2.2.2二层交换机工作原理

2.2.3三层交换机工作原理

2.3生成树协议

2.3.1分层网络中冗余拓扑存在的问题

2.3.2生成树协议的工作原理

2.4链路聚合

2.5交换机基本配置

2.5.1交换机内存

2.5.2交换机的启动过程

2.5.3交换机的配置连接方式

2.5.4交换机接口的命名

2.5.5交换机的命令配置操作模式

2.5.6交换机常用配置命令

2.5.7交换机远程配置方式案例

习题

第3章路由器及其配置

3.1路由器的功能

3.2路由器的组成

3.3路由器的工作原理

3.4路由器提供的接口类型

3.4.1局域网接口

3.4.2广域网接口

3.4.3路由器配置接口

3.4.4Loopback接口

3.5路由器基本配置

3.5.1路由器的配置模式

3.5.2路由器不同配置模式下的提示符及其操作简述

3.5.3路由器常用配置命令

3.5.4静态路由配置

3.5.5默认路由的配置

习题

第4章虚拟局域网

4.1虚拟局域网技术简介

4.2虚拟局域网(VLAN)的分类

4.2.1基于接口的VLAN划分

4.2.2基于协议的VLAN划分

4.2.3基于子网的VLAN划分

4.2.4基于MAC地址的VLAN划分

4.2.5基于组播的VLAN划分

4.3VLAN的工作原理

4.4多交换机环境下的VLAN

4.5VLAN间路由

4.5.1采用传统路由器实现的VLAN间路由

4.5.2采用具有支持子接口功能的路由器实现的VLAN间路由

4.5.3采用三层交换机（支持SVI功能）实现的VLAN间路由

4.6VLAN的基本配置

4.6.1涉及VLAN配置的基本操作命令

4.6.2VLAN的基本配置案例

习题

第5章广域网

5.1广域网的基本概念

5.2HDLC与PPP

5.2.1HDLC概述

5.2.2PPP概述

5.3帧中继技术

5.3.1帧中继概念及其特点

5.3.2帧中继的帧格式

5.3.3帧中继交换原理

5.3.4帧中继的带宽管理和拥塞控制

5.4ATM技术

5.4.1ATM信元格式

5.4.2虚信道VC和虚通路VP

5.4.3ATM交换基本原理

5.5MPLS技术

5.5.1MPLS的基本思想

5.5.2MPLS网络体系结构及基本概念

5.5.3MPLS基本交换原理

习题

第6章路由技术

6.1路由概述

6.1.1路由选择基本概念

6.1.2IP网络的路由选择算法

6.2路由分类

6.3路由汇总

6.4访问控制列表

6.4.1访问控制列表的定义

6.4.2访问控制列表的功能

6.4.3访问控制列表的工作原理

6.4.4应用访问控制列表的步骤

6.4.5访问控制列表的分类

6.4.6调用ACL的命令格式

6.5路由重发布

6.5.1路由重发布概述

6.5.2度量值的设置

习题

第7章路由协议

7.1路由协议概述

7.2路由信息协议

7.2.1RIP路由协议概述

7.2.2RIP的工作方式及消息格式

7.2.3RIP的工作过程

7.2.4RIPv2的改进

7.2.5RIPv1的配置

7.3OSPF协议

7.3.1OSPF基本原理

7.3.2OSPF的报文格式

7.3.3OSPF协议工作过程概述

7.3.4OSPF的分区域管理

7.3.5OSPF的LSA类型

7.3.6边缘区域

7.3.7OSPF的配置

7.4边界网关协议

7.4.1BGP概述

7.4.2BGP基本原理

7.4.3BGP工作过程

7.4.4BGP报文格式

习题

第8章交换与网络新技术

8.1光交换技术

8.1.1光交换的概念

8.1.2光交换器件

8.1.3光交换网络

8.1.4微机电光交换技术

8.1.5自动交换光网络(ASON)

8.1.6光分组交换网络

8.2虚拟交换技术

8.3VXLAN技术

8.3.1VXLAN产生的背景

8.3.2几个基本概念

8.3.3VXLAN报文格式

8.3.4VXLAN结构

8.3.5VXLAN的数据平面和控制平面

8.3.6VXLAN的报文转发

习题

参考文献

《路由与交换技术》在阐述网络互联中所涉及的路由与交换基本原理和关键技术的基础上，结合实际配置案例进行讲解，并关注新技术的发展和应用，集知识性、实用性和教学性于一体。全书共八章，主要内容包括：网络技术基础，交换技术，路由器及其配置，虚拟局域网，广域网，路由技术，路由协议，交换与网络新技术。

袁天夫，1989年01月毕业于西安电子科技大学研究生部，获通信与电子系统专业硕士学位。长期从事通信领域与交换技术的教学与研究工作，获得专利授权和软件著作权授权多项，负责完成上海市重点课程建设项目一项。在知名通信企业任职多年的经历，对网络与交换各个技术领域的理论与实践问题有深刻理解，不仅具有坚实的理论知识，而且具有丰富的实践经验。