思科网络技术学院教程：网络基础

思科网络技术学院项目是思科公司在全球范围内推出的一个主要面向初级网络工程技术人员的培训项目，旨在让更多的年轻人学习先进的网络技术知识，为互联网时代做好准备。

本书是思科网络技术学院新版本的配套教材，主要内容包括：互联世界中的通信概述、在线连接、使用PacketTracer探索网络、搭建一个简单的网络、通信原则、网络设计和接入层、网络间路由、互联网协议、使用DHCP进行动态编址、IPv4与IPv6地址管理、传输层服务、应用层服务、搭建一个家庭网络、连接到互联网、安全注意事项、配置网络和设备安全性、思科交换机和路由器、思科IOS命令行、搭建小型思科网络、排查常见的网络问题。本书每章末尾还提供了习题，以检验读者对每章知识的掌握情况，并在附录中给出了答案和解析。

本书适合准备参加CCNA认证考试的读者以及各类网络技术初学人员参考阅读。

[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 互联世界中的通信 1 

学习目标 1 

1.1 网络类型 1 

1.1.1 万物联网 1 

1.1.2 谁拥有“互联网” 1 

1.1.3 本地网络 2 

1.1.4 移动设备 4 

1.1.5 家庭联网设备 5 

1.1.6 其他联网设备 7 

1.2 数据传输 9 

1.2.1 个人数据的类型 9 

1.2.2 数据传输的方式 10 

1.3 带宽与吞吐量 10 

1.3.1 带宽 11 

1.3.2 吞吐量 11 

1.4 客户端与服务器 12 

1.4.1 客户端与服务器所扮演的角色 12 

1.4.2 对等体到对等体网络 12 

1.4.3 对等体到对等体应用 13 

1.4.4 网络中的各类角色 14 

1.5 网络组件 14 

1.5.1 网络基础设施 15 

1.5.2 终端设备 15 

1.6 本章小结 16 

习题 17 

第 2 章 在线连接 19 

学习目标 19 

2.1 无线网络 19 

2.1.1 移动通信 19 

2.1.2 蜂窝移动通信网络 19 

2.1.3 其他无线网络 20 

2.2 本地网络连接 21 

2.2.1 LAN 组件 21 

2.2.2 终端设备的编址 24 

2.2.3 手动和自动地址配置 25 

2.3 网络文档 25 

2.3.1 设备名称与地址规划 25 

2.3.2 网络拓扑及其表示方式 26 

2.3.3 逻辑网络信息 26 

2.4 本章小结 28 

习题 29 

第 3 章 使用 Packet Tracer 探索网络 31 

学习目标 31 

3.1 Packet Tracer 网络模拟器 31 

3.2 Packet Tracer 的安装 31 

3.3 Packet Tracer 的图形用户界面 32 

3.4 Packet Tracer 的网络配置 33 

3.5 本章小结 37 

习题 38 

第 4 章 搭建一个简单的网络 42 

学习目标 42 

4.1 网络媒介的类型 42 

4.1.1 3 种网络媒介类型 42 

4.1.2 常用的网络线缆 43 

4.2 以太网线缆 44 

4.2.1 双绞线 45 

4.2.2 双绞线的类型 45 

4.3 同轴电缆和光纤线缆 48 

4.3.1 同轴电缆 48 

4.3.2 光纤线缆 48 

4.4 双绞线原理 49 

4.4.1 双绞线布线方案 50 

4.4.2 双绞线传输和接收对 50 

4.5 验证连通性 51 

4.5.1 ping 命令 51 

4.5.2 traceroute 命令 51 

4.6 本章小结 52 

习题 53 

第 5 章 通信原则 55 

学习目标 55 

5.1 规则 55 

5.1.1 三大要素 55 

5.1.2 通信协议 56 

5.1.3 协议的重要性 58 

5.2 通信标准 58 

5.2.1 标准的重要性 59 

5.2.2 互联网标准组织 59 

5.3 网络通信模型 59 

5.3.1 协议栈 60 

5.3.2 TCP/IP 模型 60 

5.3.3 OSI 参考模型 61 

5.3.4 OSI 参考模型的上层与下层 62 

5.3.5 OSI 参考模型与 TCP/IP 模型的比较 62 

5.4 以太网 63 

5.4.1 以太网的崛起 63 

5.4.2 以太网的演化 64 

5.4.3 以太网 MAC 地址 65 

5.5 本章小结 65 

习题 66 

第 6 章 网络设计和接入层 68 

学习目标 68 

6.1 以太网数据帧及其封装 68 

6.1.1 封装 68 

6.1.2 以太网数据帧 70 

6.2 分层网络设计方案 70 

6.2.1 物理地址与逻辑地址 70 

6.2.2 分层结构的类比 71 

6.2.3 分层网络设计的优势 72 

6.2.4 接入层、分布层与核心层 72 

6.3 接入层 74 

6.3.1 接入层设备 74 

6.3.2 以太网集线器 75 

6.3.3 以太网交换机 75 

6.3.4 MAC 地址表 76 

6.4 广播遏制 79 

6.4.1 本地网络中的以太网广播 79 

6.4.2 广播域 79 

6.4.3 接入层通信 80 

6.4.4 ARP 81 

6.5 本章小结 82 

习题 83 

第 7 章 网络间路由 85 

学习目标 85 

7.1 路由的必要性 85 

7.1.1 分隔本地网络的标准 85 

7.1.2 何时需要进行路由转发 87 

7.2 路由表 88 

7.2.1 选择路径 88 

7.2.2 数据包转发 89 

7.2.3 路由表条目 90 

7.2.4 默认网关 91 

7.3 创建一个局域网 92 

7.3.1 局域网 92 

7.3.2 本地网段和远端网段 93 

7.4 本章小结 94 

习题 95 

第 8 章 互联网协议 97 

学习目标 97 

8.1 IPv4 地址的作用 97 

8.2 IPv4 地址的二进制转换 98 

8.2.1 IPv4 的编址 98 

8.2.2 二进制与十进制的转换 98 

8.3 IPv4 地址的结构 99 

8.3.1 网络部分与主机部分 99 

8.3.2 逻辑与 100 

8.3.3 判断目的网络在本地还是远端 101 

8.3.4 计算主机数量 102 

8.4 有类 IPv4 地址 102 

8.5 公有 IPv4 地址与私有 IPv4 地址 104 

8.5.1 私有 IPv4 编址 104 

8.5.2 分配 IPv4 地址 105 

8.6 单播地址、广播地址和多播地址 105 

8.6.1 单播传输 105 

8.6.2 广播传输 106 

8.6.3 多播传输 107 

8.7 本章小结 108 

习题 109 

第 9 章 使用 DHCP 进行动态编址 111 

学习目标 111 

9.1 静态 IPv4 地址分配与动态 IPv4 地址分配 111 

9.1.1 静态 IPv4 地址分配 111 

9.1.2 动态 IPv4 地址分配 112 

9.1.3 DHCP 服务器 113 

9.2 DHCPv4 的配置 114 

9.2.1 DHCPv4 的工作原理 114 

9.2.2 DHCPv4 服务配置 115 

9.3 本章小结 116 

习题 116 

第 10 章 IPv4 与 IPv6 地址管理 119 

学习目标 119 

10.1 网络边界 119 

10.1.1 路由器充当网关 119 

10.1.2 无线路由器充当网络之间的边界 120 

10.2 网络地址转换 121 

10.3 IPv4 的问题 122 

10.3.1 IPv6 的需求 122 

10.3.2 IPv6 地址空间 123 

10.3.3 IPv4 和 IPv6 共存 123 

10.4 IPv6 的特性 124 

10.4.1 IPv6 地址自动配置和链路本地地址 124 

10.4.2 IPv6 地址的表示 125 

10.5 本章小结 126 

习题 127 

第 11 章 传输层服务 128 

学习目标 128 

11.1 客户端/服务器的关系 128 

11.1.1 客户端和服务器之间的交互 128 

11.1.2 客户端请求网页 129 

11.1.3 URI、URN 和 URL 129 

11.2 TCP 和 UDP 130 

11.2.1 协议的工作原理 130 

11.2.2 TCP 和 UDP 的作用 130 

11.2.3 TCP 的可靠性 131 

11.2.4 UDP 尽力而为的传输 131 

11.3 端口号 132 

11.3.1 TCP 端口号和 UDP 端口号 132 

11.3.2 源端口号与目的端口号 134 

11.3.3 套接字 134 

11.3.4 netstat 命令 135 

11.4 本章小结 136 

习题 137 

第 12 章 应用层服务 139 

学习目标 139 

12.1 网络应用服务 139 

12.2 域名系统 140 

12.2.1 域名转换 140 

12.2.2 DNS 服务器 140 

12.3 网页客户端与服务器 141 

12.4 FTP 客户端与服务器 142 

12.4.1 文件传输协议 142 

12.4.2 FTP 客户端软件 143 

12.5 虚拟终端 144 

12.5.1 Telnet 144 

12.5.2 Telnet 的安全隐患 145 

12.6 电子邮件与即时消息 145

12.6.1 电子邮件客户端和服务器 145 

12.6.2 电子邮件协议 146 

12.6.3 文本消息 147 

12.6.4 互联网电话呼叫 148 

12.7 本章小结 148 

习题 150 

第 13 章 搭建一个家庭网络 151 

学习目标 151 

13.1 家庭网络基础知识 151 

13.1.1 连接家庭设备 151 

13.1.2 家庭网络的组件 152 

13.1.3 典型的家用路由器 153 

13.2 家中的网络技术 153 

13.2.1 电磁频谱 154 

13.2.2 LAN 无线频率 154 

13.2.3 有线网络技术 155 

13.3 无线标准 156 

13.3.1 Wi-Fi 网络 156 

13.3.2 无线设置 157 

13.4 无线流量控制 158 

13.4.1 无线信道 158 

13.4.2 共享无线媒介 158 

13.5 设置一台家用路由器 159 

13.5.1 首次设置 159 

13.5.2 设计方面需要考虑的因素 159 

13.5.3 MAC 地址过滤 160 

13.6 本章小结 161 

习题 163 

第 14 章 连接到互联网 164 

学习目标 164 

14.1 ISP 164 

14.1.1 ISP 服务 164 

14.1.2 ISP 连接 165 

14.1.3 电缆和 DSL 连接 166 

14.1.4 其他连接方式 166 

14.2 网络虚拟化 167 

14.2.1 云计算 167 

14.2.2 云的类型 168 

14.2.3 云服务 168 

14.2.4 云计算和虚拟化 168 

14.2.5 虚拟化的优势 169 

14.2.6 虚拟机管理程序 170 

14.2.7 网络虚拟化 171 

14.2.8 控制面板和数据面板 171 

14.2.9 网络虚拟化和 SDN 172 

14.2.10 SDN 架构 173 

14.3 移动设备的连接 173 

14.3.1 移动设备和 Wi-Fi 173 

14.3.2 Wi-Fi 设置 174 

14.3.3 配置 Wi-Fi 连接 175 

14.3.4 配置蜂窝移动通信网络连接 175 

14.3.5 使用蓝牙进行简单连接 176 

14.3.6 蓝牙配对 176 

14.4 本章小结 176 

习题 178 

第 15 章 安全注意事项 179 

学习目标 179 

15.1 安全威胁 179 

15.1.1 威胁类型 179 

15.1.2 内部和外部威胁 180 

15.2 社会工程攻击 181 

15.2.1 社会工程学概述 181 

15.2.2 社会工程攻击的类型 181 

15.3 恶意软件 182 

15.3.1 恶意软件的类型 182 

15.3.2 间谍软件和追踪 cookie 183 

15.3.3 广告软件和弹窗 183 

15.3.4 僵尸网络和僵尸计算机 184 

15.4 拒绝服务攻击 185 

15.4.1 拒绝服务 185 

15.4.2 分布式拒绝服务 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 安全工具和应用程序 188 

15.5.3 补丁和更新 188 

15.6 反恶意软件 189

15.6.1 感染的迹象 189 

15.6.2 防病毒软件 189 

15.6.3 反垃圾邮件软件 190 

15.6.4 反间谍软件 190 

15.6.5 附加保障 190 

15.7 本章小结 191 

习题 193 

第 16 章 配置网络和设备安全性 195 

学习目标 195 

16.1 无线安全措施 195 

16.1.1 无线漏洞 195 

16.1.2 全面的安全计划 196 

16.1.3 SSID 广播 199 

16.1.4 更改默认设置 200 

16.1.5 MAC 地址过滤 200 

16.2 实施无线安全 201 

16.2.1 开放身份验证 201 

16.2.2 身份验证和关联 202 

16.2.3 身份验证协议 202 

16.3 配置防火墙 203 

16.3.1 防火墙概述 203 

16.3.2 防火墙的工作原理 203 

16.3.3 DMZ 204 

16.3.4 端口转发 205 

16.3.5 端口触发 206 

16.4 本章小结 206 

习题 208 

第 17 章 思科交换机和路由器 209 

学习目标 209 

17.1 思科交换机 209 

17.1.1 连接更多设备 209 

17.1.2 思科 LAN 交换机 210 

17.1.3 LAN 交换机的组成部分 212 

17.2 思科交换机的启动过程 212 

17.2.1 交换机加电 213 

17.2.2 带内和带外管理 214 

17.2.3 IOS 启动文件 215 

17.3 思科路由器 215 

17.3.1 路由器的组成部分 215 

17.3.2 路由器的接口 216 

17.4 思科路由器的启动过程 216 

17.4.1 路由器加电 217 

17.4.2 管理端口 220 

17.5 本章小结 220