思科網絡技術學院項目是Cisco公司在全球范圍推出的一個主要面向初級網絡工程技術人員的培訓項目。
本書為思科網絡技術學院CCNA Exploration第4版課程的配套書面教材，此課程是4門新課程中的第1門，主要內容包括：通信和網絡的基本概念介紹，OSI和TCP/IP模型介紹，應用層和傳輸層協(xié)議、服務，IP尋址、網絡編址和路由基礎，數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的介紹，以太網技術及其原理，網絡設計和布線，Cisco路由器和交換機的基本配置。每章的最后還提供了復習題，附錄中給出答案和解釋。術語表中描述了有關網絡的術語和縮寫詞。
本書作為思科網絡技術學院的指定教材，適合準備參加CCNA認證考試的讀者。另外本書也適合各類網絡技術人員參考閱讀。
本書是思科網絡技術學院CCNA Exploration網絡基礎知識的官方配套教材。此課程是四門新課程中的門，基于自上而下的組織方式詳細地闡述了網絡技術的相關知識。
本書由Cisco講師編寫，旨在作為參考書供讀者隨時隨地閱讀，以鞏固課程內容以及充分利用時間。另外，本書還包含CCENT/CCNA考試涉及的主題。
本書的編排有助于使讀者將重點放在重要概念上，從而成功地完成本課程的學習。
目標——在每章開始部分以問題的形式概述本章的核心概念。
關鍵術語——在每章開始部分提供本章所引用的網絡術語列表。
術語表——超過250條的全新術語參考。
“檢查你的理解”問題和答案——用每章后的問題來進行理解力測試。附錄中的答案對每個問題進行了解釋。
挑戰(zhàn)的問題和實踐——利用與CCNA考試中相類似的復雜問題挑戰(zhàn)自己。附錄中的答案對每個問題進行了解釋。
本書中用于表示命令語法的規(guī)則同10s命令手冊一致。命令手冊中的表示規(guī)則描述如下：粗體字代表輸入的是命令或關鍵字。在實際配置例子和輸出（非常規(guī)的命令語法）中，粗體字代表用戶手工輸入的命令（如show命令）；斜體字指用戶實際輸入的參數(shù)值；豎線用于分割可選的、互斥的選項；方括號表示可選項；花括號表示必選項；方括號中的花括號…表示必須在任選項中選擇一個。
思科網絡技術學院項目是采用e-learning方式，為全世界的學生提供學習信息技術的項目。CiscoCCNA Exploration包括4門課程，提供全面的從基礎到高級應用和服務的網絡知識。本課程既強調理論概念也包含實踐應用，同時提供獲得設計、安裝、運行和維護小型到中型網絡（包括企業(yè)網絡和服務供應商環(huán)境）的技能。網絡基礎課程是第1門課，它是學習網絡的基礎。本書是官方提供的用于網絡學院CCNA Exploration在線教程4．x版的補充課本。作為課本，本書與在線教程提供相同的有關網絡概念、技術、協(xié)議和設備的介紹。
本書強調關鍵主題、術語和練習并提供了更多解釋和例子。你可用在線教程作為直接的指導，使用本指南來鞏固對所有知識的理解。
Mark A．Dye，是加茲登社區(qū)學院Bevill中心的技術和培訓管理者，他也管理并任教于思科網絡技術學院。現(xiàn)在他是思科網絡技術學院項目的全職評估人和課程開發(fā)人員。從1985年開始，Mark運營著一個私人技術咨詢公司。Mark30多年的經歷包括醫(yī)療設備工程師、野戰(zhàn)勤務工程師、客服監(jiān)督、網絡工程師和教師。
Rick McDonald，在克奇坎的阿拉斯加東南大學教授計算機和網絡課程。他開發(fā)了利用Web會議和NETLAB工具進行遠距離實驗培訓的方法。Rick在任全職教師前曾工作于航空工業(yè)。他也曾在北卡羅萊納州思科網絡技術學院教授CCNA和CCNP課程，并是CCNA教師培訓人員。
Antoon“Tony”w．Ruff是ECPI技術學院的計算機和信息科學的副院長。他也在思科網絡技術學院講授CCNA、CCNt、網絡安全、無線LAN基礎和IP電話課程。成為ECPI教師之前，他在美國空軍工作了將近30年，致力于電子和計算機項目。
第1章 生活在以網絡為中心的世界里 1
1.1 目標 1
1.2 關鍵術語 1
1.3 在以網絡為中心的世界相互通信 2
1.3.1 網絡支撐著我們的生活方式 2
1.3.2 當今最常用的幾種通信工具 3
1.3.3 網絡支撐著我們的學習方式 3
1.3.4 網絡支撐著我們的工作方式 4
1.3.5 網絡支撐著我們娛樂的方式 5
1.4 通信：生活中不可或缺的一部分 5
1.4.1 何為通信 6
1.4.2 通信質量 6
1.5 網絡作為一個平臺 6
1.5.1 通過網絡通信 7
1.5.2 網絡要素 7
1.5.3 融合網絡 9
1.6 Internet的體系結構 10
1.6.1 網絡體系結構 10
1.6.2 具備容錯能力的網絡體系結構 11
1.6.3 可擴展網絡體系結構 13
1.6.4 提供服務質量 13
1.6.5 提供網絡安全保障 15
1.7 網絡趨勢 16
1.7.1 它的發(fā)展方向是什么？ 16
1.7.2 網絡行業(yè)就業(yè)機會 17
1.8 總結 17
1.9 實驗 18
1.10 檢查你的理解 18
1.11 挑戰(zhàn)的問題和實踐 20
1.12 知識拓展 20
第2章 網絡通信 21
2.1 目標 21
2.2 關鍵術語 21
2.3 通信的平臺 22
2.3.1 通信要素 22
2.3.2 傳送消息 23
2.3.3 網絡的組成部分 23
2.3.4 終端設備及其在網絡中的作用 24
2.3.5 中間設備及其在網絡中的作用 24
2.3.6 網絡介質 25
2.4 局域網、廣域網和網際網絡 26
2.4.1 局域網 26
2.4.2 廣域網 26
2.4.3 Internet：由多個網絡組成的網絡 26
2.4.4 網絡表示方式 27
2.5 協(xié)議 28
2.5.1 用于規(guī)范通信的規(guī)則 28
2.5.2 網絡協(xié)議 29
2.5.3 協(xié)議族和行業(yè)標準 29
2.5.4 協(xié)議的交互 29
2.5.5 技術無關協(xié)議 30
2.6 使用分層模型 30
2.6.1 使用分層模型的優(yōu)點 30
2.6.2 協(xié)議和參考模型 31
2.6.3 TCP/IP模型 31
2.6.4 通信的過程 32
2.6.5 協(xié)議數(shù)據(jù)單元和封裝 32
2.6.6 發(fā)送和接收過程 33
2.6.7 OSI模型 33
2.6.8 比較OSI模型與TCP/IP模型 34
2.7 網絡編址 35
2.7.1 網絡中的編址 35
2.7.2 數(shù)據(jù)送達終端設備 35
2.7.3 通過網際網絡獲得數(shù)據(jù) 35
2.7.4 數(shù)據(jù)到達正確的應用程序 36
2.8 總結 37
2.9 實驗 37
2.10 檢查你的理解 37
2.11 挑戰(zhàn)的問題和實踐 39
2.12 知識拓展 39
第3章 應用層功能及協(xié)議 41
3.1 目標 41
3.2 關鍵術語 41
3.3 應用程序：網絡間的接口 42
3.3.1 OSI模型及TCP/IP模型 42
3.3.2 應用層軟件 44
3.3.3 用戶應用程序、服務以及應用層協(xié)議 45
3.3.4 應用層協(xié)議功能 45
3.4 準備應用程序和服務 46
3.4.1 客戶端—服務器模型 46
3.4.2 服務器 46
3.4.3 應用層服務及協(xié)議 47
3.4.4 點對點網絡及應用程序 48
3.5 應用層協(xié)議及服務實例 49
3.5.1 DNS服務及協(xié)議 50
3.5.2 WWW服務及HTTP 53
3.5.3 電子郵件服務及SMTP/POP協(xié)議 54
3.5.4 電子郵件服務器進程——MTA及MDA 55
3.5.5 FTP 56
3.5.6 DHCP 57
3.5.7 文件共享服務及SMB協(xié)議 58
3.5.8 P2P服務和Gnutella協(xié)議 59
3.5.9 Telnet服務及協(xié)議 60
3.6 總結 61
3.7 實驗 61
3.8 檢查你的理解 62
3.9 挑戰(zhàn)的問題和實踐 63
3.10 知識拓展 64
第4章 OSI傳輸層 65
4.1 目標 65
4.2 關鍵術語 65
4.3 傳輸層的作用 66
4.3.1 傳輸層的用途 66
4.3.2 支持可靠通信 69
4.3.3 TCP和UDP 70
4.3.4 端口尋址 71
4.3.5 分段和重組：分治法 74
4.4 TCP：可靠通信 75
4.4.1 創(chuàng)建可靠會話 75
4.4.2 TCP服務器進程 76
4.4.3 TCP連接的建立和終止 76
4.4.4 三次握手 76
4.4.5 TCP會話終止 78
4.4.6 TCP窗口確認 79
4.4.7 TCP重傳 80
4.4.8 TCP擁塞控制：將可能丟失的數(shù)據(jù)段降到最少 80
4.5 UDP協(xié)議：低開銷通信 81
4.5.1 UDP：低開銷與可靠性對比 81
4.5.2 UDP數(shù)據(jù)報重組 82
4.5.3 UDP服務器進程與請求 82
4.5.4 UDP客戶端進程 82
4.6 總結 83
4.7 實驗 84
4.8 檢查你的理解 84
4.9 挑戰(zhàn)的問題和實踐 86
4.10 知識拓展 86
第5章 OSI網絡層 87
5.1 學習目標 87
5.2 關鍵術語 87
5.3 IPv4地址 88
5.3.1 網絡層：從主機到主機的通信 88
5.3.2 IPv4：網絡層協(xié)議的例子 90
5.3.3 IPv4數(shù)據(jù)包：封裝傳輸層PDU 92
5.3.4 IPv4數(shù)據(jù)包頭 92
5.4 網絡：將主機分組 93
5.4.1 建立通用分組 93
5.4.2 為何將主機劃分為網絡？ 95
5.4.3 從網絡劃分網絡 97
5.5 路由：數(shù)據(jù)包如何被處理 98
5.5.1 設備參數(shù)：支持網絡外部通信 98
5.5.2 IP數(shù)據(jù)包：端到端傳送數(shù)據(jù) 98
5.5.3 網關：網絡的出口 99
5.5.4 路由：通往網絡的路徑 100
5.5.5 目的網絡 102
5.5.6 下一跳：數(shù)據(jù)包下一步去哪 103
5.5.7 數(shù)據(jù)包轉發(fā)：將數(shù)據(jù)包發(fā)往目的 103
5.6 路由過程：如何學習路由 104
5.6.1 靜態(tài)路由 104
5.6.2 動態(tài)路由 104
5.6.3 路由協(xié)議 105
5.7 總結 106
5.8 試驗 106
5.9 檢查你的理解 107
5.10 挑戰(zhàn)問題和實踐 108
5.11 知識拓展 109
第6章 網絡編址：IPv4 110
6.1 學習目標 110
6.2 關鍵術語 110
6.3 IPv4地址 111
6.3.1 IPv4地址剖析 111
6.3.2 二進制與十進制數(shù)之間的轉換 112
6.3.3 十進制到二進制的轉換 114
6.3.4 通信的編址類型：單播、廣播，多播 118
6.4 不同用途的IPv4地址 121
6.4.1 IPv4網絡范圍內的不同類型地址 121
6.4.2 子網掩碼：定義地址的網絡和主機部分 122
6.4.3 公用地址和私用地址 123
6.4.4 特殊的單播IPv4地址 124
6.4.5 傳統(tǒng)IPv4編址 125
6.5 地址分配 127
6.5.1 規(guī)劃網絡地址 127
6.5.2 最終用戶設備的靜態(tài)和動態(tài)地址 128
6.5.3 選擇設備地址 129
6.5.4 Internet地址分配機構(IANA) 130
6.5.5 ISP 131
6.6 計算地址 132
6.6.1 這臺主機在我的網絡上嗎？ 132
6.6.2 計算網絡、主機和廣播地址 133
6.6.3 基本子網 135
6.6.4 子網劃分：將網絡劃分為適當大小 138
6.6.5 細分子網 140
6.7 測試網絡層 145
6.7.1 ping 127.0.0.1：測試本地協(xié)議族 146
6.7.2 ping網關：測試到本地網絡的連通性 146
6.7.3 ping遠程主機：測試到遠程網絡的連通性 146
6.7.4 traceroute(tracert)：測試路徑 147
6.7.5 ICMPv4：支持測試和消息的協(xié)議 149
6.7.6 IPv6概述 150
6.8 總結 151
6.9 試驗 151
6.10 檢查你的理解 152
6.11 挑戰(zhàn)問題和實踐 153
6.12 知識拓展 153
第7章 OSI數(shù)據(jù)鏈路層 154
7.1 學習目標 154
7.2 關鍵術語 154
7.3 數(shù)據(jù)鏈路層：訪問介質 155
7.3.1 支持和連接上層服務 155
7.3.2 控制通過本地介質的傳輸 156
7.3.3 創(chuàng)建幀 157
7.3.4 將上層服務連接到介質 158
7.3.5 標準 159
7.4 MAC技術：將數(shù)據(jù)放入介質 159
7.4.1 共享介質的MAC 159
7.4.2 無共享介質的MAC 161
7.4.3 邏輯拓撲與物理拓撲 161
7.5 MAC：編址和數(shù)據(jù)封裝成幀 163
7.5.1 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議：幀 163
7.5.2 封裝成幀：幀頭的作用 164
7.5.3 編址：幀的去向 164
7.5.4 封裝成幀：幀尾的作用 165
7.5.5 數(shù)據(jù)鏈路層幀示例 165
7.6 匯總：跟蹤通過Internet的數(shù)據(jù)傳輸 169
7.7 總結 172
7.8 試驗 173
7.9 檢查你的理解 173
7.10 挑戰(zhàn)問題和實踐 174
7.11 知識拓展 174
第8章 OSI物理層 176
8.1 學習目標 176
8.2 關鍵術語 176
8.3 物理層：通信信號 177
8.3.1 物理層的用途 177
8.3.2 物理層操作 177
8.3.3 物理層標準 178
8.3.4 物理層的基本原則 178
8.4 物理層信號和編碼：表示比特 179
8.4.1 用于介質的信號比特 179
8.4.2 編碼：比特分組 181
8.4.3 數(shù)據(jù)傳輸能力 182
8.5 物理介質：連接通信 183
8.5.1 物理介質的類型 183
8.5.2 銅介質 184
8.5.3 光纖介質 187
8.5.4 無線介質 189
8.5.5 介質連接器 190
8.6 總結 191
8.7 試驗 191
8.8 檢查你的理解 192
8.9 挑戰(zhàn)問題和實踐 193
8.10 知識拓展 194
第9章 以太網 195
9.1 學習目標 195
9.2 關鍵術語 195
9.3 以太網概述 196
9.3.1 以太網：標準和實施 196
9.3.2 以太網：第1層和第2層 196
9.3.3 邏輯鏈路控制：連接上層 197
9.3.4 MAC：獲取送到介質的數(shù)據(jù) 197
9.3.5 以太網的物理層實現(xiàn) 198
9.4 以太網：通過LAN通信 198
9.4.1 以太網歷史 199
9.4.2 傳統(tǒng)以太網 199
9.4.3 當前的以太網 200
9.4.4 發(fā)展到1Gbit/s及以上速度 200
9.5 以太網幀 201
9.5.1 幀：封裝數(shù)據(jù)包 201
9.5.2 以太網MAC地址 202
9.5.3 十六進制計數(shù)和編址 203
9.5.4 另一層的地址 205
9.5.5 以太網單播、多播和廣播 205
9.6 以太網MAC 207
9.6.1 以太網中的MAC 207
9.6.2 CSMA/CD：過程 207
9.6.3 以太網定時 209
9.6.4 幀間隙和回退 211
9.7 以太網物理層 212
9.7.1 10Mbit/s和100Mbit/s以太網 212
9.7.2 吉比特以太網 213
9.7.3 以太網：未來的選擇 214
9.8 集線器和交換機 215
9.8.1 傳統(tǒng)以太網：使用集線器 215
9.8.2 以太網：使用交換機 216
9.8.3 交換：選擇性轉發(fā) 217
9.9 地址解析協(xié)議(ARP) 219
9.9.1 將IPv4地址解析為MAC地址 219
9.9.2 維護映射緩存 220
9.9.3 刪除地址映射 222
9.9.4 ARP廣播問題 223
9.10 總結 223
9.11 試驗 223
9.12 檢查你的理解 224
9.13 挑戰(zhàn)問題和實踐 225
9.14 知識拓展 225
第10章 網絡規(guī)劃和布線 226
10.1 學習目標 226
10.2 關鍵術語 226
10.3 LAN：進行物理連接 227
10.3.1 選擇正確的LAN設備 227
10.3.2 設備選擇因素 228
10.4 設備互連 230
10.4.1 LAN和WAN：實現(xiàn)連接 230
10.4.2 進行LAN連接 234
10.4.3 進行WAN連接 237
10.5 制定編址方案 239
10.5.1 網絡上有多少主機？ 240
10.5.2 有多少網絡？ 240
10.5.3 設計網絡地址的標準 241
10.6 計算子網 242
10.6.1 計算地址：例1 242
10.6.2 計算地址：例2 245
10.7 設備互連 246
10.7.1 設備接口 246
10.7.2 進行設備的管理連接 247
10.8 總結 248
10.9 試驗 249
10.10 檢查你的理解 249
10.11 挑戰(zhàn)問題和實踐 250
10.12 知識拓展 252
第11章 配置和測試網絡 253
11.1 學習目標 253
11.2 關鍵術語 253
11.3 配置Cisco設備：IOS基礎 254
11.3.1 Cisco IOS 254
11.3.2 訪問方法 254
11.3.3 配置文件 256
11.3.4 介紹Cisco IOS模式 257
11.3.5 基本IOS命令結構 259
11.3.6 使用CLI幫助 260
11.3.7 IOS檢查命令 264
11.3.8 IOS配置模式 266
11.4 利用Cisco IOS進行基本配置 266
11.4.1 命名設備 266
11.4.2 限制設備訪問：配置口令和標語 268
11.4.3 管理配置文件 271
11.4.4 配置接口 274
11.5 校驗連通性 276
11.5.1 驗證協(xié)議族 276
11.5.2 測試接口 277
11.5.3 測試本地網絡 280
11.5.4 測試網關和遠端的連通性 281
11.5.5 trace命令和解釋trace命令的結果 282
11.6 監(jiān)控和記錄網絡 286
11.6.1 網絡基線 286
11.6.2 捕獲和解釋trace信息 287
11.6.3 了解網絡上的節(jié)點 288
11.7 總結 290
11.8 試驗 291
11.9 檢查你的理解 292
11.10 挑戰(zhàn)問題和實踐 293
11.11 知識拓展 293
附錄 檢查你的理解和挑戰(zhàn)問題答案 294
術語表 307
第1章 生活在以網絡為中心的世界里
1.3 在以網絡為中心的世界相互通信
人類是為日常需要而依賴于相互交流的社會性動物。貫穿人類歷史，除了極少數(shù)特例外，人們?yōu)榱税踩�、食物和伙伴關系而依賴于不同的社會網絡結構。人們對網絡的利用已經有很長的歷史。
人們交流的方式在不斷改變。隨著歷史的技術發(fā)展，人類交流的方法也在進步。語言與手勢曾經是人們交流的全部方式，而現(xiàn)在Internet使人們能夠即時地與數(shù)以干計的在遠方使用計算機的人們分享文件、圖片、聲音和視頻等資源。
1.3.1 網絡支撐著我們的生活方式
僅僅在幾年前，絕大多數(shù)人只在本地層次上通信，因為與遠方的人通信既復雜又昂貴。人們面對面的或是通過電話進行的大多數(shù)是語言交流，郵政服務遞送的多數(shù)是書面信息，電視播送的是單一方向的視頻通信。這些方法仍然在被使用，但3種方法正融合為一種基于網絡的通信技術。更廣泛的使用與更低的消費使Internet通信改變了商家與顧客的交易方式，人們分享信息與資源的方式和與朋友、親人聯(lián)絡的方式。
與通信技術的每次進步一樣，穩(wěn)定的數(shù)據(jù)網絡的創(chuàng)建和互連技術也正在深刻地影響著我們的生活。早期的數(shù)據(jù)網絡局限于在相連的計算機系統(tǒng)之間交換基于字符的信息。如今的網絡已演變?yōu)樵诙喾N不同類型的設備之間傳送語音、視頻流、文本和圖片。以前各自為政的各種不同通信形式現(xiàn)在都整合到了同一個公共平臺中。這個平臺提供了大量新的可選通信方法，使人們可以即時進行直接互動。
由于網絡互連的出現(xiàn)，Internet的使用在20世紀90年代廣泛普及。早期的萬維網使用者多數(shù)是使用網絡交換信息的大學研究者，但其他一些個人和公司很快想出怎樣獲益于網絡通信。這推動了商業(yè)的發(fā)展與許多其他行業(yè)的形成。
Internet通信的即時性促成了全球社區(qū)的形成。而這些社區(qū)又進一步推動了不同地域或時區(qū)的人們之間的社會互動。
技術可能是當今世界最重要的變革動因，有了它的幫助，國界、地理距離以及自然限制變得越來越無關緊要，障礙也越來越少。用來交流思想和信息的網上社區(qū)的形成可能會提高全球的生產力。Internet將各地的人們連接到一起并讓他們無拘無束地彼此通信，人們可以利用它提供的平臺開展業(yè)務、處理緊急事務、向個人傳達信息以及支持教育、科研以及政府事務。
Internet正以令人難以置信的速度成為我們日常生活中不可或缺的一部分。對于將網絡視為個人生活重要一部分的數(shù)百萬用戶而言，構成網絡的各種電子設備和介質之間的復雜互連是透明的。
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