思科网络技术学院教程（第三、四学期）：英文版

　　本书是思科公司认可的思科网络技术学院项目的教材，是对基于Web教程的补充。编写本教程的目的是为了帮助学生准备CCNA认证考试，并为进入网络管理领域提供必需的知识。本教程深入讨论了交换机的设计、配置和维护。局域网（LAN）和虚拟局域网（VLAN），还覆盖了广域网（WAN）和网间分组交换（IPX）路由选择。增强型外部网关协议（EIGRP）和网络故障排除等内容。此外，本教程还扩展了学生在综合业务数字网（ISDN）。点到点协议（PPP）和帧中继技术设计。配置和维护方面的知识。新版本的更新和扩充与基于Web教程的内容相对应，并且提供了很多额外的学习辅导，包括：·新增了无类路由选择、单域OSPF、交换机配置、生成树协议、VLAN中继连接协议。规模可控的IP地址等内容，对EIGRP、交换概念与设计和VLAN等内容进行了较大的改动和强化。·与CCNA在线教程高度一致，帮助学生加深课堂上的学习体验。·每章开始的”目标”列出了各章重要内容，术语表列出了关键术语及其定义。·明确标识了与实验手册对应的工作表和实验。·每章末尾有用于跟踪进度和指导学习的复习题。思科网络技术学院项目（CiscoNetworkingAcademyProgram）是CiscoSystems公司在全球范围推出的一个主要面向初级网络工程技术人员的培训项目，其培训内容与CCNA类似。本书为思科网络技术学院第三、四学期的配套书面教程，主要内容包括：OSI参考模型和路由选择、无级路由选择、单区域OSPF、增强内部网关路由选择协议、交换概念与局域网设计、交换机、交换机配置、生成树协议、虚拟局域网、VLAN中继协议、扩展的IP地址、广域网技术、点到点协议、ISDN和DDR、帧中继、网络管理介绍、光网络基础、网络管理、网络认证考试复习、Network+认证考试概览、CCNA认证考试复习、关于融合网络技术的介绍、制定网络安全和网络管理策略、虚拟专用网。每章的最后还提供了复习题。附录A包含了本书中使用的所有关键词的术语表；附录B是每章结尾复习题的答案。本书为新的思科网络技术学院教学计划的第三、四学期的书面教材，编写本书的目的是为了帮助学生准备CCNA认证考试，并帮助他们掌握必要的网络知识。

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Table of Contents
Part I  Review　1
Chapter 1　Review: The OSI Reference Model and Routing　3
* Layered Network Model: OSI Reference Model　3
·Peer-to-Peer Communication　4
·Data Encapsulation　5
* Physical Layer　6
·Ethernet/802.3 Physical Connections　7
* Data Link Layer　8
·Ethernet/802.3 Interface　8
* Network Layer　9
·IP Addressing and Subnets　9
·Path Determination　9
·Path Communication　9
·ICMP　11
·ARP　11
·Routing　12
·Routed Versus Routing Protocols　14
·IP Routing Configuration Tasks　16
* Transport Layer　17
·Segmenting Upper-Layer Applications　18
·Establishing a Connection　18
·Data Transfer　18
·Reliability with Windowing　19
·Acknowledgment Techniques　19
* Summary　20
* Key Terms　20
* Check Your Understanding　23
Part II  CCNA 3: Switching Basics and Intermediate Routing　27
Chapter 2　Introduction to Classless Routing　29
* CIDR Overview　29
·Why CIDR?　29
* Route Aggregation and Supernetting　30
·Supernetting and Address Allocation　31
* Variable-Length Subnet Masking (VLSM)　32
·VLSM Features　32
·Calculating VLSMs　34
·Configuring VLSM　35
·VLSM Using RIP and IGRP　36
* Route Summarization　37
·Summarization Within an Octet　38
·Summarization with a Discontiguous Network　38
* Route Flapping　39
* RIP Version 2　39
·Short History of RIP　39
·RIP Version 2 Features　40
·Comparing RIPv1 and RIPv2　41
·Configuring RIP Version 2　41
·Verifying RIP V2　42
·Troubleshooting RIP　44
* Default Routes　45
* Summary　46
* Key Terms　47
* Check Your Understanding　47
Chapter 3　Single-Area OSPF　49
* Single-Area OSPF Concepts　49
·OSPF Overview　49
·OSPF Terminology　50
·OSPF States　51
·Comparing OSPF with Distance Vector Routing Protocols　53
·Shortest Path First Algorithm　54
·OSPF Network Types　54
·OSPF Hello Protocol　56
·Steps in OSPF Operations　56
·Establishing a Router Adjacency　56
·Electing a DR and BDR　57
·Discovering Routes　58
·Selecting the Best Route　59
·Maintaining Route Information　59
* Single-Area OSPF Configuration　60
·Configuring a Loopback Address　61
·Modifying OSPF Router Priority　61
·Modifying OSPF Cost Metric　62
·Configuring OSPF Authentication　63
·Configuring OSPF Timers　64
* Configure OSPF over NBMA　64
·Full-Mesh Frame Relay　66
·Partial-Mesh Frame Relay　67
·Point-to-Multipoint OSPF　68
* Propagating a Default Route　69
* Common OSPF Configuration Issues　69
* Verifying the OSPF Configuration　70
* Summary　70
* Key Terms　71
* Check Your Understanding　71
Chapter 4　Enhanced Interior Gateway Routing Protocol　75
* EIGRP Overview　75
·EIGRP Processes and Technology　75
·EIGRP Benefits　77
·Independence from Routed Protocols　78
* EIGRP Terminology　78
·Neighbor Table　78
·Topology Table　78
·Successor　79
·Feasible Successor　80
·Selection of Successors and Feasible Successors　80
·Stuck in Active Routes　81
·Routing Table　81
·Route Tagging　81
* EIGRP Features and Technologies　82
·Neighbor Discovery and Recovery　82
·Reliable Transport Protocol　83
·DUAL Finite-State Machine　83
·PDMs　84
* EIGRP Packet Types　84
·Hello Packets　84
·Acknowledgment Packets　85
·Update Packets　85
·Query and Reply Packets　85
* EIGRP Convergence　86
* Configuring EIGRP　87
·Configuring EIGRP for IP　87
·Configuring Bandwidth with NBMA　88
·Configuring Bandwidth over a Multipoint Network　88
·Configuring Bandwidth over a Hybrid Multipoint Network　89
·Using the ip bandwidth-percent Command　89
·Configuring EIGRP Summarization　90
* Verifying Basic EIGRP　91
* Summary　92
* Key Terms　92
* Check Your Understanding　92
Chapter 5　Switching Concepts and LAN Design　95
* Ethernet/802.3 LANs　95
·Ethernet/802.3 LAN Development　95
·Factors That Impact Network Performance　98
·Elements of Ethernet/802.3 Networks　98
·Half-Duplex Ethernet Networks　99
·Full-Duplex Ethernet Networks　100
* Introduction to LAN Switching　100
·LAN Segmentation　101
·LAN Segmentation with Bridges　102
·LAN Segmentation with Routers　103
·LAN Segmentation with Switches　104
* The Basic Operations of a Switch　104
·Ethernet Switch Latency　107
·Layer 2 and Layer 3 Switching　107
·Implications of Layer 2 and Layer 3 Switching　108
·Symmetric and Asymmetric Switching　108
·Memory Buffering　109
* LAN Design　110
·LAN Design Goals　110
·LAN Design Considerations　110
·Function and Placement of Servers　110
·Segmentation Issues　111
·Broadcast Domain Issues　112
·LAN Design Methodology　112
·Factors That Affect Network Availability　113
·Designing the Physical Network Topology　113
·Layer 1 Design　113
·Layer 2 Design　116
·Layer 3 Design　121
·Basic Layer 2 Bridging and Switching　124
·How Switches and Bridges Filter Frames　125
·Filtering Types　125
* Summary　126
* Key Terms　126
* Check Your Understanding　129
Chapter 6　Switches　133
* Overview of Switches　133
* Starting the Switch　134
·Physical Startup of the Catalyst Switch　134
·Switch LED Indicators　135
·Verifying Port LEDs During Switch POST　136
·Viewing Initial Bootup Output from the Switch　136
·Examining Help in the Switch Command-Line Interface　139
* LAN Switches and Hierarchical Network Design　141
·The Core Layer　142
·The Distribution Layer　142
·Access Layer　143
·Switched LANs, Access Layer Overview　143
·Access Layer Switches　143
·Distribution Layer Overview　144
·Distribution Layer Switches　145
* Core Layer Overview　145
·Core Layer Switches　146
* Summary　147
* Key Terms　147
* Check Your Understanding　148
Chapter 7　Switch Configuration　151
* Microsegmentation　151
·Microsegmentation Implementation　152
* How a Switch Learns Addresses　153
* Switch Forwarding　155
·Store-and-Forward　155
·Cut-Through　155
·Symmetric Switching　156
·Asymmetric Switching　156
·Memory Buffering　156
* Switches and Collision Domains　157
* Switches and Broadcast Domains　158
* Communication Between Switches and PCs　159
·PC to Switch Transmission　159
·Communication Between Switches　160
* Verifying the Initial Configuration of a Catalyst Switch　160
·Verifying the Catalyst Switch Default Configuration　160
·Switch Port Properties　161
·VLAN Properties　162
·The Flash Directory　163
·Displaying IOS Version Information　163
·Benefits of Using the Default Configuration　164
* Configuring the Network Settings of the Catalyst Switch　164
·Resetting the Switch Defaults　164
·Assigning the Switch Host Name and Passwords　165
·Assigning the Switch IP Address and Default Gateway　165
·Setting Port Characteristics　165
·Web-Based Interface　166
* Managing the MAC Address Table　167
·Configuring Static MAC Addresses　168
·Configuring Port Security　169
* Executing Adds, Moves, and Changes　169
* Managing Switch Operating System Images and Device Configuration Files　170
* 1900/2950 Password Recovery　170
* 1900/2900 Firmware IOS Upgrade　171
* Summary　171
* Key Terms　171
* Check Your Understanding　172
Chapter 8　Spanning Tree Protocol　175
* Redundant Topology Overview　175
·What Is Redundancy?　175
·Redundant Topologies　176
·Redundant Switched Topologies　176
·Broadcast Storms　176
·Multiple Frame Transmissions　177
·MAC Database Instability　177
* Spanning Tree Overview　178
·Spanning-Tree Operation　178
·Using Spanning Tree to Create a Loop-Free Topology　179
* Advanced Functions of STP　180
·Selecting the Root Bridge　181
·Stages of Spanning-Tree Port States　182
·Electing Designated Ports　183
·Path Cost　185
·STP Timers　186
·Spanning-Tree Recalculation　187
·Convergence　188
* RSTP　188
·RSTP Port States　188
·Transition to Forwarding　189
* Summary　189
* Key Terms　190
* Check Your Understanding　190
Chapter 9　Virtual LANs　193
* VLAN Introduction　193
* Broadcast Domains with VLANs and Routers　195
* VLAN Operation　195
* End-to-End VLANs　198
* Geographic VLANS　198
* Benefits of VLANs　198
·Change Management　199
·VLANs and Security　199
* Using Hubs with VLANs　200
* VLAN Types　201
·VLAN Frame Identification　201
·IEEE 802.1Q: Frame Tagging　201
·Inter-Switch Link Protocol　201
·FDDI 802.10　202
·LANE　202
* VLAN Configuration　203
·Configuring Static VLANs　203
* Verifying VLAN Configuration　204
* Saving a VLAN Configuration　205
* Deleting a VLAN Configuration　205
* Troubleshooting VLANs　206
* Summary　208
* Key Terms　208
* Check Your Understanding　208
Chapter 10　VLAN Trunking Protocol　211
* Trunking　211
·Trunking Concepts　212
·Trunking Operation　212
·VLANs and Trunking　213
·Switch Command-Line Interfaces　214
·Trunking Implementation　214
* VLAN Trunking Protocol (VTP)　216
·History of VTP　216
·VTP Concepts　216
·VTP Benefits　216
·VTP Domain　217
·VTP Modes　217
·VTP Implementation　218
·VTP Configuration　220
·VTP Pruning　222
* Inter-VLAN Routing　223
·Inter-VLAN Issues and Solutions　224
·Isolated Broadcast Domains　225
·Finding the Route Between VLANs　225
·Physical and Logical Interfaces　226
·Dividing Physical Interfaces into Subinterfaces　226
·Configuring Inter-VLAN Routing　227
* Summary　227
* Key Terms　228
* Check Your Understanding　228
Part III　CCNA 4: WAN Technologies　231
Chapter 11　Scaling IP Addresses　233
* Internet Protocol Overview　233
* NAT and PAT　235
·NAT and PAT Features　237
·Configuring NAT and PAT　238
·Verifying NAT and PAT Configuration　242
·Troubleshooting NAT and PAT Configuration　243
·Advantages and Disadvantages of NAT　244
* DHCP Overview　245
·Introducing DHCP　245
·BOOTP and DHCP Differences　247
·DHCP Features　247
·DHCP Operation　248
·Configuring DHCP Operation　249
·Verifying DHCP Operation　250
·Troubleshooting DHCP Configuration　250
·DHCP Relay　251
* Summary　253
* Key Terms　253
* Check Your Understanding　253
Chapter 12　WAN Technologies　257
* WAN Technologies Overview　257
* WAN Devices　259
* WAN Standards　260
* WAN Encapsulation　261
* WAN Link Options　262
·Circuit-Switched Connections　262
·Packet-Switched Connections　262
·Packet and Circuit Switching　263
* WAN Technologies　264
·Analog Dialup　264
·ISDN　265
·Leased Line　266
·X.25　266
·Frame Relay　267
·ATM　268
·DSL　268
·Cable Modem　269
* WAN Communication　270
·LAN/WAN Integration　272
·Identifying and Selecting Network Capabilities　272
·Identifying and Selecting a Networking Model　274
·The Hierarchical Network Design Model　274
·The Three-Layer Design Models　274
·Three-Layer Model Components　276
·Hierarchical WAN Design Advantages　278
·Server Placement　279
* WAN Design　281
·Steps in Designing a WAN　281
·Gathering Requirements　282
·Analyzing Requirements　283
·Sensitivity Testing　284
·WAN Topology　285
·How to Identify and Select Networking Capabilities　286
·Other WAN Design Considerations　286
* Summary　287
* Key Terms　287
* Check Your Understanding　288
Chapter 13　Point-to-Point Protocol　291
* PPP Layered Architecture　291
* Establishing a PPP Session　294
* PPP Authentication Protocols　295
·Password Authentication Protocol　296
·CHAP　296
* PPP Encapsulation and Authentication Process　296
* Serial Point-to-Point Links　300
* Time-Division Multiplexing　300
* Demarcation Point　301
* DTE and Data Communications Equipment Devices　301
* HDLC Encapsulation　303
* Configuring HDLC Encapsulation　304
* Troubleshooting a Serial Interface　304
* Configuring PPP　309
* Configuring PPP Encapsulation　310
* Configuring PPP Authentication　311
* Verifying the Serial PPP Encapsulation Configuration　312
* Troubleshooting the Serial PPP Encapsulation Configuration　313
* Summary　314
* Key Terms　314
* Check Your Understanding　315
Chapter 14　ISDN and DDR　319
* ISDN Standards　319
* ISDN Overview　320
* ISDN Standards and Access Methods　322
* ISDN 3-Layer Model and Protocols　324
* ISDN Call Setup　325
* ISDN Functions and Reference Points　327
* Determining the Router ISDN Interface　328
* ISDN Switch Types　329
* ISDN Configuration　330
·Configuring ISDN BRI　330
·Configuring ISDN PRI　332
·Verifying the ISDN Configuration　334
·Troubleshooting the ISDN Configuration　336
* DDR Routing　336
* DDR Operation　337
* Legacy DDR　338
* Defining Static Routes for DDR　338
* Specifying Interesting Traffic for DDR　339
* Configuring DDR Dialer Information　339
* Dialer Profiles　341
* Configuring Dialer Profiles　342
* Verifying the DDR Configuration　342
* Summary　344
* Key Terms　344
* Check Your Understanding　345
Chapter 15　Frame Relay　349
* Frame Relay Overview　349
·Frame Relay Terminology　350
·Frame Relay Operation　351
·Frame Relay LMI　354
·LMI Operations　354
·LMI Extensions　355
* Global Addressing　356
·Multicasting　356
·Inverse ARP　356
·Stages of Inverse ARP and LMI Operation　356
·Frame Relay Mapping　357
·Frame Relay Switching Tables　357
* Frame Relay Operation Summary　358
* Frame Relay Subinterfaces　358
·Split Horizon Routing Environments　360
·Resolving Reachabilty Issues with Subinterfaces　360
* Basic Frame Relay Configuration　361
·Configuring the Serial Interface　361
·Verifying the Serial Interface Configuration　362
·Verifying Operation and Confirming Connectivity　362
·Confirming That the Line Is Up　363
·Confirming the Frame Relay Maps　364
·Confirming Connectivity to the Central Site Router　364
·Configuring Subinterfaces　364
·Configuring Optional Commands　366
* Summary　367
* Key Terms　368
* Check Your Understanding　368
Chapter 16　Introduction to Network Administration　373
* Overview of Desktop and Server Operating Systems　373
·Workstations　373
·Servers　375
·Client/Server Relationship　378
·NOSs　379
·Windows NT, Windows 2000, and Windows　NET　381
·UNIX and Linux　383
·Macintosh OS X　386
* Concept of Service on Servers　387
·File Sharing　387
·FTP and File Transfer　387
·Web Services　388
·DNS　388
·DHCP　388
* Network Management　388
·OSI and Network Management Model　389
·Standards: SNMP and CMIP　380
·SNMP Operation　391
·Structure of Management Information and MIBs　393
·SNMP Protocol　394
·Configuring SNMP　397
·RMON　398
·Syslog　398
* Summary　400
* Key Terms　400
* Check Your Understanding　400
Part IV　CCNA Bonus Material　403
Chapter 17　Optical Networking Fundamentals　405
* Basics of Optical Networks　405
·Optical Business Drivers　405
·Fiber-Optic Systems　406
·Fiber-Optic Transmission System　406
·Light　407
* Optical Fibers　410
·Fiber Types　410
·Fiber Geometry　411
·Attenuation　413
·Optical Filters　414
·Optical Amplifiers　414
* Optical Transmission and Multiplexing　415
·SONET Technology　415
·SONET Multiplexing Hierarchy　418
·DWDM Systems　418
* Summary　421
* Key Terms　421
* Check Your Understanding　422
Chapter 18　Network Management　425
* Network Documentation　425
·Main Distribution Frame (MDF) and Intermediate Distribution Frame (IDF) Layouts　425
·Server and Workstation Configuration Details　426
·Software Listings　427
·Maintenance Records　428
·Security Measures　428
·User Policies　428
* Network Security　429
·Data Recovery　429
·Backup Operations　430
·Redundancy Techniques　431
* Environmental Factors　432
·Power Conditioning　433
·EMI and RFI　433
·Software Viruses　433
* Network Performance　434
·Server Administration　435
·Client/Server Network　436
·Network Control　438
* The Administrative Side of Network Management　439
·Understanding and Establishing the Boundaries of the Network　440
·Costs of a Network　440
·Error Report Documentation　440
* Monitoring the Network　441
·Connection Monitoring　441
·Traffic Monitoring　441
·SNMP　442
·Remote Monitoring　443
* Network Troubleshooting　445
·The Troubleshooting Process　445
·Troubleshooting Techniques　446
·Software Tools　450
* Summary　453
* Key Terms　454
Chapter 19　Network+ Certification Exam Review　457
Chapter 20　CCNA Certification Exam Review　459
* OSI Model　459
·Application Layer　459
·Presentation Layer　459
·Session Layer　460
·Transport Layer　460
·Network Layer　460
·Data Link Layer　461
·Physical Layer　461
* Bridging/Switching　461
·Full-Duplex and Half-Duplex Ethernet Operations　461
·Distinguishing Between Cut-Through and Store-and-Forward LAN Switching　462
·The Operation and Benefits of VLANs　463
* Routed Protocols　464
·Different Classes of IP Addresses, Including Subnetting and Private Addresses　464
·Subnetting　465
·Converting Among Decimal, Hexadecimal, and Binary  467
* Routing Protocols　469
·Exterior and Interior Routing Protocols　470
·Enabling RIP and IGRP on a Router　472
·Identifying Routing Metrics Used by IGRP and RIP　472
·Comparing and Contrasting the Key Operations That Distinguish Distance Vector, Link-State, and Hybrid Protocols　473
* WAN Protocols　476
·Key Frame Relay Terms and Features　476
·Differentiating Among LAPB, Frame Relay, ISDN/LAPD,HDLC, PPP, and DDR　476
·Configuring ISDN BRI and Legacy Dial-on-Demand Routing (DDR)　477
* Configuration File Management Using TFTP　479
·How to Load a Software Image Backup　479
·Configuration File Management　480
·Managing IOS Images with TFTP　481
* Internet Control Message Protocol　482
·ICMP Message Delivery　483
·Error Reporting and Error Correction　483
* Unreachable Networks　483
·Using ping to Test Destination Reachability　484
* Access Lists　486
·ACL Overview　487
·Reasons to Create ACLs　487
* Cisco, IOS, and Network Basics　488
·Initial Router Boot-Up Output　488
·Establishing a HyperTerminal Session　489
·Logging In to the Router　489
·Keyboard Help　490
·IOS Editing Commands　492
·Router Command History　493
·Troubleshooting Command Errors　493
·The Purpose of the Cisco IOS　494
·Operation of the Cisco IOS　494
·Cisco IOS Features　494
·The show version Command　495
·Router User Interface　495
·Cisco IOS Troubleshooting　496
* Summary　497
* Key Terms　497
Chapter 21　Introduction to Converged Networking　501
* Traditional Networks　501
* Introduction to Voice and Data Networks　501
·Voice over Frame Relay　502
·Voice over ATM　503
·Voice over IP　503
·Comparing Voice-over-Data Technologies　504
* Voice, Video, and Data Networks　504
·Cisco AVVID　505
·Converged Networking Applications　505
* Common Issues with QoS　508
·Delay　508
·Jitter　509
·Lost Packets　509
·Echo　509
·Cisco IOS Software QoS Technology　510
* Summary　510
* Key Terms　511
Chapter 22　Developing Network Security and Network Management Strategies　513
* Network Security Design　513
·Identifying Network Assets and Analyzing Risks　514
·Analyzing Security Requirements and Trade-Offs　514
·Developing a Security Plan　514
·Defining a Security Policy　515
·Components of a Security Policy　515
·Developing Security Procedures　515
* Security Mechanisms　516
·Authentication　516
·Authorization　516
·Accounting (Auditing)　516
·Data Encryption　517
·Packet Filters　518
·Firewalls　519
·Intrusion Detection　519
·Physical Security　520
* Selecting Security Solutions　520
·Securing the Internet Connection　520
·Securing Internet Domain Name System Services　521
·Logical Network Design and the Internet Connection　521
·IP Security Protocol　521
·Securing Dial-Up Access　522
·Securing Network Services　522
·Securing User Services　523
* Summary　524
* Key Terms　524
Chapter 23　Virtual Private Networks　527
* VPN Operation　527
·VPN Advantages　527
·Types of VPNs　528
·Service-Level Agreements　528
·An Example VPN　529
·VPNs of Network A Sites　529
* VPN Implementation　530
·Security Audit　530
·The Scope and Application Needs　530
·Documentation　530
·Security Policy　530
* The Cisco Systems VPN Design　531
·Tunneling Overview　531
·Cisco Virtual Dial-Up Services　532
·Cisco L2TP Implementation　532
·End-to-End Virtual Dial-Up Process　533
* Highlights of Virtual Dial-Up Service　534
·Authentication and Security　534
·Authorization　534
·Address Allocation　534
·Accounting　534
* Summary　536
* Key Terms　536
Part V Appendixes　539
Appendix A　Glossary of Key Terms　540
Appendix B　Check Your Understanding Answer Key　541