路由协议与交换技术（第3版）

网络工程专业应用型本科学生不仅要系统学习计算机网络方面的理论知识，更要熟练掌握网络工程方面的相应实用技术，具备网络设计、实施、调试时的检错和排错、运维等网络工程项目全周期实施和管理的能力。
本书详细介绍了交换机的工作原理、三层交换技术、IP路由原理、路由器的工作原理、几种典型的路由协议、多协议路由重分布等内容,以园区网交换技术、网络互联中的路由技术、远程访问Internet技术等作为网络主要的支撑技术，为“建好网、管好网、用好网”打下重要基础。 
本书在第2版已有协议的基础上，增加了当前流行且应用广泛的一些协议和关键技术。第2版介绍了以下内容： 
●路由协议： 增强型内部网关路由协议（EIGRP）、距离矢量路由协议、内部网关协议（RIP）、外部网关协议（BGP）、链路状态路由协议（OSPF）、多种路由协议重分布等。
●广域网协议： PPP、帧中继、BGP、PPPoE、MPLS。
●园区网相关协议和技术： 静态路由、多层交换技术、聚合链路、网络地址转换（NAT）、访问控制列表（ACL）、生成树协议（STP、MSTP）、网关冗余技术（HSRP、VRRP）等。
●网络安全协议： VPN，包括IPSec、VPDN、GRE、DMVPN、EZVPN、SSL VPN、BGP/ MPLS/VPN。
●生成树协议： PVST。
●网关冗余技术： HSRP。
第3版增加了以下内容： 
●IPv6网络互联设计。
●高可用性网络设计。
●修改和完善代码中的不完整命令，修改注释中的不清晰部分。
鉴于帧中继已经没有了应用市场，实际工作中基本不再会碰到该技术，因此第3版删除了此部分内容。本书以园区网作为应用重点，提供了大量的、能在思科模拟器Cisco Packet Tracer 6.22以上实现的网络配置案例，给出了网络拓扑结构、实验目的和要求、主要配置步骤、知识点验证说明和网络功能效果检测等。
第3版整合了第2版的案例，使后面章节的案例综合使用到前面章节的协议和技术，并增加了大量检测和排错的过程。第3版内容更丰富，难度和深度均有所增强，补充和完善了配置命令行中的错误与不规划问题，与第2版相比，修改幅度超过30％。限于篇幅，第3版删除了第2版第13章中高级VPN的内容，增加了IPv6网络设计及高可用性网络设计。
本书参考了大量CCNA、CCNP中有关路由协议和交换技术的知识点和配置案例，集理论知识与实践于一体，可作为计算机网络工程专业应用型本科的教材，也可作为网络相关行业从业人员的自学指导书。
本书由上海第二工业大学计算机与信息工程学院姚驰甫主编和统稿，上海第二工业大学计算机与信息工程学院斯桃枝、刘琰，以及上海宜驰网络科技有限公司何印蕾等编著。书中的部分案例和课后练习与思考题由上海第二工业大学张梦丽、杜奇飞、贾子森等学生验证完成，在此向他们表示感谢！
由于编者水平有限，书中不妥和疏漏之处在所难免，诚请各位专家、读者批评指正。

编者2022年1月

本书介绍主要的路由协议和交换技术，包括静态路由、RIP、OSPF、EIGRP、BGP、PPP、PPPoE、MPLS、NAT、ACL、STP、PVST、MSTP、HSRP、VRRP、IPSec、VPN、GRE、IPv6网络设计、高可用网络设计等，阐述交换机的工作原理、多层交换技术（链路聚合、生成树协议、冗余网关协议）、IP路由原理、路由器的工作原理、各种路由协议及重分布、广域网协议、VPN协议等。全书按照园区网多层交换技术、网络互联中的路由技术、远程访问Internet技术等3个层次组织各种应用案例，以园区网为应用重点，提供大量能在思科模拟器Cisco Packet Tracer 6.22以上实现的网络配置案例，给出网络拓扑结构、实验目的和要求、主要配置步骤、知识点验证说明和网络功能效果检测等。通过这些案例，帮助学生更好地理解和应用路由协议和交换技术，使他们能够学以致用、学有所用。 本书参考了大量CCNA、CCNP中有关路由协议和交换技术，以及人力资源和社会保障部举办的国家计算机技术与软件水平考试“网络工程师（中级）”的知识点和配置案例，集理论知识与实践于一体，使读者可以边看边练，不但容易加深理解，而且还能给初学者信心和成就感。 本书可作为网络工程及计算机相关专业应用型本科的教材，也可作为网络相关行业从业人员的考证及自学指导书。

姚驰甫，上海第二工业大学讲师/高级实验师，中国计算机学会会员，上海市计算机协会普适计算与嵌入式专委会委员，届中国浦东雾计算联盟委员，锐捷网络高级讲师，国家计算机技术与软件水平考试网络工程师，中国电子信息学会网络应用高级工程师，上海科技会专家、上海市财政局评审专家。曾多次作为副主编和参编参与“路由与交换技术”、“计算机网络与系统集成”等教材的编写。所参编的教材荣获上海市优秀教材二等奖，北大出版社优秀教材特等奖。

第1章交换机与路由器基础1
1.1交换机和路由器概述1
1.1.1交换机和路由器的组成1
1.1.2交换机和路由器的启动过程2
1.1.3交换机和路由器的配置方法4
1.1.4交换机和路由器的配置模式5
1.2二层交换机与虚拟局域网8
1.2.1交换机的工作机制8
1.2.2交换机的交换方式10
1.2.3VLAN的工作机制11
1.2.4VLAN的划分方法13
1.2.5同一VLAN不同交换机之间的数据转发15
1.3三层交换机16
1.3.1三层交换机的工作机制17
1.3.2用三层交换机实现不同VLAN之间的数据转发19
1.4交换机的端口类型21
1.4.1交换机端口分类21
1.4.2二层端口分类21
1.4.3三层端口分类21
1.4.4Access端口21
1.4.5Trunk端口22
1.4.6Trunk端口与Access端口之间的转换23
1.4.7交换机虚拟端口23
1.4.8路由端口24
1.5路由器基础知识24
1.5.1路由器的工作原理241.5.2路由表27
1.5.3路由决策原则28
1.5.4用单臂路由实现不同VLAN之间的数据转发30
1.6本章命令汇总32
习题与实验33

第2章静态路由技术36
2.1IP路由选择协议36
2.1.1内部网关协议和外部网关协议36
2.1.2距离矢量路由协议和链路状态路由协议37
2.1.3有类路由协议和无类路由协议37
2.2静态路由38
2.2.1直连路由38
2.2.2ip route命令39
2.2.3默认路由40
2.2.4无类路由40
2.3静态路由应用举例41
2.3.1ip route配置举例41
2.3.2默认路由的配置举例43
2.4本章命令汇总45
习题与实验45

第3章多层交换网络48
3.1Trunk链路48
3.2以太网链路聚合49
3.2.1PAgP50
3.2.2LACP51
3.2.3聚合链路的配置步骤52
3.2.4聚合链路应用举例53
3.3虚拟主干协议VTP56
3.3.1VTP基础563.3.2VTP的配置57
3.4交换机的端口安全性60
3.4.1端口安全概述60
3.4.2端口安全应用举例62
3.5多层交换结构65
3.5.1交换机、路由器之间的互连65
3.5.2多层交换结构配置举例68
3.6本章命令汇总74
习题与实验75

第4章距离矢量路由协议RIP81
4.1RIP理论基础81
4.1.1RIP综述81
4.1.2RIP的工作过程82
4.1.3路由环路84
4.1.4RIP中的计时器85
4.2RIP的配置86
4.2.1RIP的配置步骤和常用命令86
4.2.2RIP基本配置实例88
4.3本章命令汇总97
习题与实验98

第5章链路状态路由协议OSPF101
5.1OSPF的基本概念101
5.2OSPF的工作过程104
5.2.1建立路由器的邻居关系105
5.2.2选举DR和BDR106
5.2.3链路状态数据库的同步106
5.2.4路由表的产生108
5.2.5维护路由信息108
5.2.6OSPF运行状态和协议包1095.3OSPF中的计时器112
5.4单区域OSPF的配置113
5.4.1单区域OSPF的基本配置114
5.4.2广播多路访问链路上DR和BDR的选举119
5.5多区域OSPF的配置123
5.5.1多区域OSPF概述123
5.5.2多区域OSPF的基本配置127
5.6本章命令汇总132
习题与实验133

第6章混合型路由协议EIGRP136
6.1EIGRP概述136
6.1.1EIGRP的基本概念136
6.1.2EIGRP的工作过程138
6.1.3DUAL算法139
6.1.4EIGRP度量值的计算方法141
6.2EIGRP的基本配置143
6.3EIGRP的汇总和认证148
6.4本章命令汇总150
习题与实验151

第7章多种路由协议重分布155
7.1路由重分布概述155
7.1.1路由重分布的基本概念155
7.1.2路由重分布的命令156
7.1.3在多路由协议中选择路由157
7.2路由重分布举例160
7.3本章命令汇总165
习题与实验165第8章广域网连接技术167
8.1广域网概述167
8.1.1广域网基础167
8.1.2广域网连接类型169
8.1.3HDLC协议170
8.2PPP协议171
8.2.1PPP协议概述171
8.2.2PPP协议配置案例174
8.2.3PPPoE协议概述175
8.3MPLS178
8.3.1什么是MPLS178
8.3.2MPLS的标签结构179
8.3.3MPLS中的路由器179
8.3.4MPLS中的3张表180
8.3.5MPLS的架构层次180
8.3.6标签分发协议181
8.3.7MPLS的工作过程185
8.3.8MPLS配置举例188
8.4本章命令汇总195
习题与实验196

第9章网络地址转换技术NAT198
9.1NAT概述198
9.1.1NAT的基本概念198
9.1.2NAT的分类199
9.2NAT的配置201
9.2.1NAT的配置步骤201
9.2.2NAT的配置案例202
9.2.3园区网NAT综合配置案例206
9.3本章命令汇总209
习题与实验210第10章访问控制列表技术ACL214
10.1ACL概述214
10.1.1什么是ACL214
10.1.2ACL的访问顺序215
10.1.3ACL的分类217
10.2ACL的基本配置举例223
10.2.1标准ACL配置举例223
10.2.2扩展ACL配置举例226
10.3本章命令汇总228
习题与实验229

第11章边缘网关协议BGP233
11.1BGP概述233
11.1.1BGP术语233
11.1.2BGP消息类型234
11.1.3BGP的3张表234
11.1.4与BGP邻居关系建立有关的状态234
11.1.5BGP的属性235
11.1.6BGP的路由决策236
11.2BGP的基本配置236
11.3本章命令汇总243
习题与实验244

第12章虚拟专用网VPN技术247
12.1VPN概述247
12.2IPSec248
12.2.1IPSec简介248
12.2.2IPSec的工作模式249
12.2.3IPSec的工作过程250
12.2.4IPSec配置步骤25112.3VPDN252
12.3.1PPTP252
12.3.2L2TP253
12.3.3L2TP over IPSec的配置255
12.4SitetoSite VPN的配置257
12.5GRE和IPSec259
12.5.1GRE与IPSec的组合259
12.5.2GRE配置步骤260
12.5.3GRE over IPSec配置案例261
12.6本章命令汇总263
习题与实验264

第13章IPv6网络的设计与配置267
13.1IPv6概述267
13.1.1IPv6地址的几种类型267
13.1.2IPv6地址的表示方法268
13.1.3IPv6地址的配置方式268
13.2IPv6网络路由设计与配置269
13.2.1静态路由设计269
13.2.2动态路由OSPFv3设计与配置275
13.3IPv6过渡技术与网络配置实例282
13.3.1IPv6孤岛IPv4海洋的阶段282
13.3.2IPv4和IPv6共存的阶段283
13.3.3IPv4孤岛IPv6海洋的阶段283
13.3.4纯IPv6阶段284
13.3.5IPv6网络通过隧道穿越IPv4网络海洋的
配置实例284
习题与实验293

第14章高可用性网络设计295
14.1具有容错能力的高可用性网络架构29514.2生成树协议STP297
14.2.1生成树协议简介297
14.2.2生成树协议的发展298
14.2.3基本的生成树协议STP301
14.2.4每个VLAN生成树协议PVST305
14.2.5多协议生成树协议MSTP309
14.3三层冗余网关协议316
14.3.1热备份路由器协议HSRP317
14.3.2虚拟路由器冗余协议VRRP318
14.3.3单VLAN的VRRP应用320
14.3.4多VLAN的VRRP应用323
14.3.5冗余技术的综合应用案例MSTP VRRP324
14.4一个高可用性网络设计案例326
14.4.1网络结构设计326
14.4.2设备选型328
14.4.3高可用性网络的路由交换配置330
14.5本章命令汇总339
习题与实验340

参考文献343

全书按照 园区网多层交换技术、网络互联中的路由技术、远程访问Internet技术等3个层次组织各种应用案例，以园区网为应用重点，提供大量能在思科模拟器Cisco Packet Tracer 6.22以上实现的网 络配置案例，给出网络拓扑结构、实验目的和要求、主要配置步骤、知识点验证说明和网络功能效果检测等。通过这些案例，帮助学生更好地理解和应用路由协议和交换技术，使他们能够学 以致用、学有所用。