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第1章 计算机网络和协议 1

1.1计算机网络在当今社会的作用 1

1.2认识网络 2

1.2.1网络和互联网络 2

1.2.2最大的互联网——因特网 3

1.2.3企业组建的互联网 5

1.2.4家庭组建的互联网 6

1.3开放系统互连模型——OSI参考模型 8

1.3.1分层的方法 8

1.3.2 OSI参考模型详解 10

1.3.3计算机通信分层的好处 12

1.4理解OSI参考模型 13

1.4.1理解表示层 14

1.4.2安装抓包工具查看数据包内容 16

1.4.3学以致用——传输层连接 19

1.4.4用分层的思想考虑问题 21

1.4.5 OSI参考模型与排错 21

1.5 TCP/IP协议 24

1.5.1通信协议 24

1.5.2 TCP/IP通信过程 25

1.5.3网络设备和分层 27

1.6计算机网络的性能指标 28

1.6.1速率 28

1.6.2带宽 29

1.6.3吞吐量 31

1.6.4时延 32

1.6.5时延带宽积 34

1.6.6往返时间 35

1.6.7利用率 36

1.7网络分类 36

1.7.1按网络的范围进行分类 36

1.7.2按网络的使用者进行分类 37

1.8企业局域网设计 37

1.8.1二层结构的局域网 37

1.8.2三层结构的局域网 38

习题1 38

第2章 物理层 41

2.1物理层的基本概念 41

2.2数据通信基础 41

2.2.1数据通信模型 41

2.2.2数据通信一些常用术语 42

2.2.3模拟信号和数字信号 43

2.2.4模拟信号转换成数字信号 45

2.3信道和调制 46

2.3.1信道 46

2.3.2单工和半双工以及全双工通信 47

2.3.3调制 47

2.3.4信道极限容量 49

2.4传输媒体 51

2.4.1导向传输媒体 52

2.4.2非导向传输媒体 55

2.5信道复用技术 59

2.5.1频分复用 60

2.5.2时分复用 60

2.5.3波分复用 62

2.5.4码分复用 63

2.6宽带接入技术 65

2.6.1铜线接入技术 65

2.6.2 HFC技术 68

2.6.3光纤接入技术 69

2.6.4移动互联网接入技术 69

习题2 71

第3章 GNS3网络模拟器 74

3.1安装和配置GNS3 74

3.1.1 GNS3概述 74

3.1.2安装抓包工具 74

3.1.3安装GNS3 76

3.1.4启动和配置GNS3 78

3.2搭建学习环境 83

3.2.1路由器和虚拟机的网络连接 84

3.2.2规划虚拟机网络的IP地址 85

3.2.3添加路由器设备 88

3.2.4添加交换机设备 90

3.2.5连接网络设备 94

3.2.6显示接口编号 95

3.2.7增加注释和区域标识 96

3.2.8配置路由器接口地址 97

3.3配置虚拟机网络 100

3.4捕获数据包 104

3.5给项目快照和保存项目 107

第4章 数据链路层 110

4.1数据链路层三个基本问题 110

4.1.1数据链路和帧 110

4.1.2数据链路层三个基本问题 111

4.2点到点信道的数据链路 115

4.2.1 PPP协议的特点 116

4.2.2 PPP协议的组成 117

4.2.3同步传输和异步传输 117

4.2.4抓包查看PPP的帧首部 119

4.2.5 PPP协议帧格式 121

4.2.6 PPP帧填充方式 121

4.3广播信道的数据链路 123

4.3.1广播信道的局域网 123

4.3.2以太网标准 124

4.3.3 CSMA/CD协议 125

4.3.4以太网最短帧 125

4.3.5冲突解决方法——退避算法 127

4.3.6以太网帧格式 128

4.3.7以太网信道利用率 131

4.3.8网卡的作用 132

4.3.9 MAC地址 133

4.3.10实战：查看和更改MAC地址 134

4.4扩展以太网 135

4.4.1集线器 135

4.4.2计算机数量和距离上的扩展 136

4.4.3使用网桥优化以太网 137

4.4.4网桥自动构建MAC地址表 139

4.4.5多接口网桥——交换机 140

4.4.6实战：查看交换机MAC地址表 142

4.4.7实战：验证交换机端口安全 146

4.4.8实战：验证集线器不安全 147

4.4.9生成树协议 149

4.5高速以太网 152

4.5.1 100M以太网 152

4.5.2吉比特以太网 153

4.5.3 10吉比特以太网 155

习题4 156

第5章 IP地址和子网划分 158

5.1学习IP地址预备知识 158

5.1.1二进制和十进制 159

5.1.2二进制数的规律 160

5.2理解IP地址 161

5.2.1 MAC地址和IP地址 161

5.2.2 IP地址的组成 162

5.2.3 IP地址格式 163

5.2.4子网掩码的作用 163

5.3 IP地址分类 166

5.3.1 A类地址 166

5.3.2 B类地址 167

5.3.3 C类地址 167

5.3.4 D类和E类地址 167

5.3.5保留的IP地址 168

5.3.6实战：本地环回地址 169

5.3.7实战：给本网段发送广播 171

5.4私网地址和公网地址 172

5.4.1公网地址 172

5.4.2私网地址 174

5.5子网划分 175

5.5.1地址浪费 175

5.5.2等长子网划分 175

5.5.3 B类网络子网划分 179

5.5.4 A类地址子网划分 180

5.6变长子网划分 181

5.6.1变长子网划分 181

5.6.2点到点网络的子网掩码 182

5.6.3子网掩码另一种表示方法——CIDR 183

5.6.4判断IP地址所属的网段 184

5.6.5子网划分需要注意几个问题 185

5.7超网合并网段 186

5.7.1合并网段 186

5.7.2不是任何连续的网段都能合并 188

5.7.3哪些连续的网段能够合并 188

5.7.4网段合并的规律 190

5.7.5判断一个网段是超网还是子网 190

习题5 191

第6章 静态路由和动态路由 195

6.1路由——网络层实现的功能 195

6.1.1网络畅通的条件 196

6.1.2静态路由 197

6.2实战：配置静态路由 199

6.2.1查看路由表 200

6.2.2添加静态路由 200

6.2.3测试网络是否畅通 202

6.2.4删除静态路由 202

6.3路由汇总 203

6.3.1通过路由汇总简化路由表 203

6.3.2路由汇总例外 205

6.3.3无类域间路由（CIDR） 206

6.4默认路由 207

6.4.1全球最大的网段 207

6.4.2使用默认路由作为指向Internet的路由 207

6.4.3让默认路由代替大多数网段的路由 208

6.4.4默认路由和环状网络 209

6.4.5默认路由造成的往复转发 210

6.4.6使用默认路由和路由汇总简化路由表 211

6.4.7 Windows上的默认路由和网关 212

6.5网络排错案例 216

6.5.1站在全局的高度排除网络故障 216

6.5.2计算机网关也很重要 217

6.6动态路由——RIP协议 218

6.6.1 RIP协议 219

6.6.2 RIP协议工作原理 219

6.6.3在路由器上配置RIP协议 220

6.6.4查看路由表 222

6.6.5观察RIP协议路由更新活动 224

6.6.6测试RIP协议健壮性 225

6.6.7 RIP协议排错 226

6.6.8 RIP协议数据包报文格式 227

6.7动态路由——OSPF协议 229

6.7.1什么是最短路径优先 229

6.7.2 OSPF术语 231

6.7.3 OSPF协议工作过程 232

6.7.4 OSPF的5种报文 233

6.7.5 OSPF支持多区域 234

6.8配置OSPF协议 235

6.8.1配置OSPF协议 235

6.8.2查看OSPF协议三张表 237

6.8.3监控OSPF协议的活动 241

6.8.4验证OSPF协议健壮性 242

6.8.5 OSPF协议配置排错 243

习题6 244

第7章 网络层协议 251

7.1网络层首部 251

7.1.1抓包查看网络层首部 251

7.1.2网络层首部格式 252

7.1.3实战：查看协议版本和首部长度 254

7.1.4实战：给数据包设置区分服务字段 258

7.1.5数据分片详解 262

7.1.6实战：捕获并观察数据包分片 263

7.1.7实战：查看和配置链路MTU 267

7.1.8数据包生存时间（TTL）详解 268

7.1.9实战：指定ping命令发送数据包的TTL值 270

7.1.10实战：抓包查看数据包的TTL变化 272

7.2 ICMP协议 274

7.2.1抓包查看ICMP报文格式 274

7.2.2 ICMP报文格式 277

7.2.3 ICMP差错报告报文——TTL过期 277

7.2.4 ICMP差错报告报文——目标主机不可到达 279

7.2.5 ICMP差错报告报文——路由重定向 279

7.2.6 ICMP差错报告报文——给程序返回错误消息 282

7.3使用ICMP排除网络故障案例 284

7.3.1使用ping命令诊断网络故障 284

7.3.2使用ping断定哪一段链路出现故障 285

7.3.3使用tracert跟踪数据包路径 287

7.3.4使用pathping跟踪数据包路径 289

7.4 ARP协议 289

7.4.1 ARP协议的工作过程和安全隐患 291

7.4.2 ARP欺骗之“网络执法官” 292

7.4.3判断和防止ARP欺骗的方法 296

7.5 IGMP协议 297

7.5.1什么是组播 298

7.5.2组播IP地址 298

7.5.3组播MAC地址 299

7.5.4组播管理协议（IGMP） 300

7.6实战：跨网段观看组播视频 301

7.6.1搭建流媒体服务器 301

7.6.2点播视频 304

7.6.3访问多播视频 306

7.6.4跨网段多播 314

习题7 318

第8章 传输层 322

8.1传输层的两个协议 322

8.1.1 TCP和UDP协议的应用场景 322

8.1.2传输层协议和应用层协议之间的关系 324

8.1.3服务和端口之间的关系 326

8.1.4实战：服务器端口冲突造成服务启动失败 336

8.1.5实战：更改服务使用的默认端口 337

8.1.6端口和网络安全的关系 340

8.1.7实战：Windows防火墙和TCP/IP筛选实现网络安全 342

8.2用户数据报协议（UDP） 347

8.2.1 UDP协议的特点 347

8.2.2 UDP的首部格式 348

8.3传输控制协议（TCP） 350

8.3.1 TCP协议的主要特点 350

8.3.2 TCP报文的首部格式 351

8.4可靠传输 356

8.4.1 TCP可靠传输的实现——停止等待协议 356

8.4.2连续ARQ协议和滑动窗口协议——改进的停止等待协议 358

8.4.3以字节为单位的滑动窗口技术详解 359

8.4.4改进的确认——选择确认（SACK） 361

8.4.5超时重传的时间调整 361

8.5流量控制 365

8.6拥塞控制 367

8.6.1拥塞控制的原理 367

8.6.2拥塞控制方法——慢开始和拥塞避免 367

8.6.3拥塞控制方法——快重传和快恢复 371

8.6.4发送窗口的上限 372

8.7 TCP连接管理 373

8.7.1 TCP的连接建立 373

8.7.2 TCP连接释放 376

8.7.3实战：查看TCP释放连接的数据包 378

8.7.4实战：SYN攻击 379

习题8 381

第9章 应用层 386

9.1域名系统DNS 386

9.1.1什么是域名 386

9.1.2域名的结构 387

9.1.3 Internet中的域名服务器 390

9.1.4域名解析过程 391

9.1.5实战1：搭建企业内网的DNS服务 393

9.1.6实战2：测试域名解析 399

9.1.7实战3：抓包分析域名解析的过程 402

9.2动态主机配置协议DHCP 403

9.2.1静态地址和动态地址应用场景 403

9.2.2 DHCP地址租约 404

9.2.3 DHCP租约生成过程 405

9.2.4 DHCP地址租约更新 406

9.2.5实战1：安装和配置DHCP服务 407

9.2.6实战2：查看、刷新、释放租约 412

9.2.7实战3：跨网段分配IP地址 414

9.3 Telnet协议 415

9.3.1 Telnet协议工作方式 416

9.3.2实战：Telnet管理Windows系统 417

9.3.3实战：Telnet管理网络设备 420

9.4远程桌面协议RDP 421

9.5超文本传输协议HTTP 424

9.5.1创建网页 424

9.5.2统一资源定位符URL 426

9.5.3绝对路径和相对路径 426

9.5.4创建Web站点 427

9.5.5 HTTP协议版本 431

9.5.6 HTTP请求报文和响应报文 433

9.5.7 HTTP响应报文 436

9.5.8 Cookie 437

9.5.9通过代理服务器访问网站 439

9.6文件传输协议FTP 443

9.6.1 FTP主动模式和被动模式 443

9.6.2安装和创建FTP站点 445

9.6.3访问FTP服务器 447

9.6.4 FTP命令访问FTP服务器 448

9.7电子邮件 450

9.7.1电子邮件发送和接收过程 450

9.7.2电子邮件信息格式 452

9.7.3 SMTP协议 453

9.7.4 POPS协议和IMAP协议 456

9.7.5部署企业内部邮件服务器 457

9.8实战：在内网部署邮件服务器向Internet发送邮件 458

9.8.1安装邮件服务器 459

9.8.2在DNS服务器上添加MX记录 460

9.8.3为用户创建邮箱 462

9.8.4配置SMTP服务允许向Internet发送电子邮件 463

9.8.5配置邮件客户端连接邮件服务器 465

9.8.6向Internet发送电子邮件 468

9.9总结 471

习题9 471

参考文献 475