思科網絡技術學院教程（第7版)

第1章　單區域OSPFv2概念 1
學習目標 1
1.1 OSPF的功能和特點 1
1.1.1 OSPF簡介 1
1.1.2 OSPF的組件 2
1.1.3 鏈路狀態的工作原理 3
1.1.4 單區域和多區域OSPF 6
1.1.5 多區域OSPF 6
1.1.6 OSPFv3 7
1.2 OSPF數據包 8
1.2.1 OSPF數據包類型 8
1.2.2 鏈路狀態 新 9
1.2.3 Hello數據包 10
1.3 OSPF的工作方式 11
1.3.1 OSPF運行狀態 11
1.3.2 建立鄰接關係 12
1.3.3 同步OSPF數據庫 13
1.3.4 對於DR的需求 15
1.3.5 DR的LSA泛洪 16
1.4 總結 17
複習題 19

第2章　單區域OSPFv2配置 21
學習目標 21
2.1 OSPF路由器ID 21
2.1.1 OSPF參考拓撲 21
2.1.2 OSPF的路由器配置模式 22
2.1.3 路由器ID 22
2.1.4 路由器ID的優先順序 23
2.1.5 將環回介面配置為路由器ID 23
2.1.6 顯式配置路由器ID 24
2.1.7 修改路由器ID 25
2.2 點對點OSPF網路 26
2.2.1 network命令語法 26
2.2.2 萬用字元遮罩 26
2.2.3 使用network命令配置OSPF 27
2.2.4 使用 ip ospf命令配置OSPF 28
2.2.5 被動介面 28
2.2.6 配置被動介面 29
2.2.7 OSPF點對點網路 30
2.2.8 環回和點對點網路 31
2.3 多路訪問OSPF網路 32
2.3.1 OSPF網路類型 32
2.3.2 OSPF 路由器 32
2.3.3 OSPF多路訪問參考拓撲 33
2.3.4 驗證OSPF路由器的角色 34
2.3.5 驗證DR/BDR的鄰接關係 36
2.3.6 默認的DR/BDR選舉過程 37
2.3.7 DR的故障和恢復 38
2.3.8 ip ospf priority命令 41
2.3.9 配置OSPF優先順序 41
2.4 修改單區域OSPFv2 42
2.4.1 思科OSPF開銷度量 42
2.4.2 調整參考頻寬 43
2.4.3 OSPF累計開銷 44
2.4.4 手動設置OSPF開銷值 45
2.4.5 測試備份路由的故障切換 47
2.4.6 Hello數據包間隔 47
2.4.7 驗證Hello間隔和Dead間隔 48
2.4.8 修改OSPFv2間隔 49
2.5 默認路由的傳播 50
2.5.1 在OSPFv2中傳播預設靜態路由 50
2.5.2 驗證默認路由的傳播 51
2.6 驗證單區域OSPFv2 52
2.6.1 驗證OSPF鄰居 53
2.6.2 驗證OSPF協議設置 54
2.6.3 驗證OSPF進程資訊 55
2.6.4 驗證OSPF介面設置 56
2.7 總結 57
複習題 59

第3章　網路安全概念 62
學習目標 62
3.1 網路安全的現狀 62
3.1.1 當前的網路安全形勢 62
3.1.2 網路攻擊的向量 63
3.1.3 數據丟失 64
3.2 威脅發起者 64
3.2.1 駭客 64
3.2.2 駭客的演變 65
3.2.3 網路犯罪分子 65
3.2.4 激進駭客 66
3.3 威脅發起者工具 66
3.3.1 攻擊工具簡介 66
3.3.2 安全工具的演變 67
3.3.3 攻擊類型 68
3.4 惡意軟體 69
3.4.1 惡意軟體概述 69
3.4.2 病毒和木馬 70
3.4.3 其他類型的惡意軟體 71
3.5 常見的網路攻擊 71
3.5.1 網路攻擊概述 71
3.5.2 偵查攻擊 72
3.5.3 訪問攻擊 72
3.5.4 社交工程攻擊 75
3.5.5 DoS和DDoS攻擊 76
3.6 IP漏洞和威脅 77
3.6.1 IPv4和IPv6 77
3.6.2 ICMP攻擊 78
3.6.3 放大和反射攻擊 78
3.6.4 地址欺騙攻擊 79
3.7 TCP和UDP漏洞 80
3.7.1 TCP分段報頭 80
3.7.2 TCP服務 81
3.7.3 TCP攻擊 82
3.7.4 UDP分段報頭和操作 83
3.7.5 UDP攻擊 84
3.8 IP 服務 84
3.8.1 ARP漏洞 84
3.8.2 ARP緩存毒化 85
3.8.3 DNS攻擊 87
3.8.4 DHCP 88
3.8.5 DHCP攻擊 89
3.9 網路安全 做法 92
3.9.1 機密性、完整性和可用性 92
3.9.2 縱深防禦方法 92
3.9.3 防火牆 93
3.9.4 IPS 93
3.9.5 內容安全設備 94
3.10 密碼學 96
3.10.1 保護通信安全 96
3.10.2 數據完整性 96
3.10.3 散列函數 97
3.10.4 來源驗證 98
3.10.5 數據機密性 100
3.10.6 對稱加密 101
3.10.7 非對稱加密 102
3.10.8 Diffie-Hellman 103
3.11 總結 104
複習題 106

第4章　ACL概念 108
學習目標 108
4.1 ACL的用途 108
4.1.1 什麼是ACL 108
4.1.2 數據 濾 109
4.1.3 ACL的運行 110
4.2 ACL中的萬用字元遮罩 110
4.2.1 萬用字元遮罩概述 111
4.2.2 萬用字元遮罩的類型 111
4.2.3 萬用字元遮罩計算方法 112
4.2.4 萬用字元遮罩關鍵字 114
4.3 ACL創建原則 114
4.3.1 限制每個介面上的ACL數量 114
4.3.2 ACL 做法 115
4.4 IPv4 ACL的類型 116
4.4.1 標準ACL和擴展ACL 116
4.4.2 編號ACL和命名ACL 117
4.4.3 ACL的放置位置 117
4.4.4 標準ACL應用位置示例 118
4.4.5 擴展ACL應用位置示例 119
4.5 總結 120
複習題 121

第5章　IPv4 ACL的配置 124
學習目標 124
5.1 配置標準IPv4 ACL 124
5.1.1 創建ACL 124
5.1.2 編號的標準IPv4 ACL語法 124
5.1.3 命名的標準IPv4 ACL語法 125
5.1.4 應用標準IPv4 ACL 126
5.1.5 編號的標準IPv4 ACL示例 126
5.1.6 命名的標準IPv4 ACL示例 128
5.2 修改 IPv4 ACL 129
5.2.1 修改ACL的兩種方法 130
5.2.2 文字編輯器方法 130
5.2.3 序號方法 130
5.2.4 修改命名ACL的示例 131
5.2.5 ACL統計資訊 132
5.3 使用標準IPv4 ACL保護VTY 埠 132
5.3.1 access-class命令 132
5.3.2 保護VTY訪問的示例 133
5.3.3 驗證VTY埠的安全性 134
5.4 配置擴展IPv4 ACL 135
5.4.1 擴展ACL 135
5.4.2 編號的擴展IPv4 ACL語法 136
5.4.3 協議和埠 137
5.4.4 協定和埠號配置示例 139
5.4.5 應用編號的擴展IPv4 ACL 139
5.4.6 使用TCP established關鍵字的擴展ACL 140
5.4.7 命名的擴展IPv4 ACL語法 141
5.4.8 命名的擴展IPv4 ACL示例 141
5.4.9 編輯擴展ACL 142
5.4.10 另一個命名的擴展IPv4 ACL 示例 143
5.4.11 驗證擴展ACL 144
5.5 總結 146
複習題 147

第6章　IPv4的NAT 150
學習目標 150
6.1 NAT的特徵 150
6.1.1 IPv4私有位址空間 150
6.1.2 什麼是NAT 151
6.1.3 NAT的工作原理 152
6.1.4 NAT術語 152
6.2 NAT的類型 154
6.2.1 靜態NAT 154
6.2.2 動態NAT 155
6.2.3 埠位址轉換 155
6.2.4 下一個可用埠 156
6.2.5 NAT和PAT比較 157
6.2.6 沒有第4層數據段的數據包 158
6.3 NAT的優點和缺點 158
6.3.1 NAT的優點 158
6.3.2 NAT的缺點 159
6.4 靜態NAT 159
6.4.1 靜態NAT的場景 159
6.4.2 配置靜態NAT 160
6.4.3 靜態NAT的分析 160
6.4.4 驗證靜態NAT 161
6.5 動態 NAT 162
6.5.1 動態NAT場景 163
6.5.2 配置動態 NAT 163
6.5.3 動態NAT的分析：從內部到外部 164
6.5.4 動態NAT的分析：從外部到內部 165
6.5.5 驗證動態NAT 166
6.6 PAT 167
6.6.1 PAT的應用場景 168
6.6.2 使用單個IPv4位址配置PAT 168
6.6.3 使用位址集區配置PAT 168
6.6.4 PAT分析：從PC到伺服器 169
6.6.5 PAT分析：從伺服器到PC 170
6.6.6 驗證PAT 171
6.7 NAT64 172
6.7.1 用於IPv6的NAT 172
6.7.2 NAT64 172
6.8 總結 173
複習題 175

第7章　WAN概念 178
學習目標 178
7.1 WAN的用途 178
7.1.1 LAN和WAN 178
7.1.2 專用WAN和公共WAN 179
7.1.3 WAN拓撲 179
7.1.4 電信運營商連接 182
7.1.5 不斷演進的網路 183
7.2 WAN的運行方式 186
7.2.1 WAN標準 186
7.2.2 OSI模型中的WAN 186
7.2.3 常見的WAN術語 187
7.2.4 WAN設備 188
7.2.5 串列通信 190
7.2.6 電路交換通信 190
7.2.7 封包交換通信 191
7.2.8 SDH、SONET和DWDM 191
7.3 傳統的WAN連接 192
7.3.1 傳統的WAN連接選項 192
7.3.2 常見的WAN術語 193
7.3.3 電路交換選項 194
7.3.4 封包交換選項 194
7.4 現代的WAN連接 195
7.4.1 現代WAN 195
7.4.2 現代的WAN連接選項 196
7.4.3 乙太網WAN 197
7.4.4 MPLS 198
7.5 基於互聯網的連接 198
7.5.1 基於互聯網的連接選項 198
7.5.2 DSL技術 199
7.5.3 DSL連接 200
7.5.4 DSL和PPP 200
7.5.5 電纜技術 201
7.5.6 光纖 202
7.5.7 基於無線互聯網的寬頻 202
7.5.8 VPN技術 203
7.5.9 ISP連接選項 204
7.5.10 寬頻解決方案的對比 205
7.6 總結 206
複習題 208

第8章　VPN和IPSec概念 210
學習目標 210
8.1 VPN技術 210
8.1.1 虛擬私人網路絡 210
8.1.2 VPN的優勢 211
8.1.3 網站到網站VPN和遠端存取VPN 211
8.1.4 企業VPN和運營商VPN 212
8.2 VPN的類型 213
8.2.1 遠端存取VPN 213
8.2.2 SSL VPN 214
8.2.3 網站到網站IPSec VPN 214
8.2.4 基於IPSec的GRE 215
8.2.5 動態多點VPN 216
8.2.6 IPSec虛擬隧道介面 217
8.2.7 服務提供者MPLS VPN 218
8.3 IPSec 219
8.3.1 IPSec技術 219
8.3.2 IPSec協議封裝 220
8.3.3 機密性 221
8.3.4 完整性 222
8.3.5 驗證 223
8.3.6 使用DH演算法進行安全金鑰交換 225
8.4 總結 226
複習題 227

第9章　QoS概念 230
學習目標 230
9.1 網路傳輸品質 230
9.1.1 確定流量優先順序 230
9.1.2 頻寬、擁塞、延遲和抖動 231
9.1.3 丟包 232
9.2 流量特徵 233
9.2.1 網路流量趨勢 233
9.2.2 語音 233
9.2.3 視頻 234
9.2.4 數據 235
9.3 排隊演算法 236
9.3.1 排隊概述 236
9.3.2 先出 236
9.3.3 加權公平排隊 237
9.3.4 基於類別的加權公平排隊 238
9.3.5 低延遲排隊 238
9.4 QoS模型 239
9.4.1 選擇一個合適的QoS策略模型 239
9.4.2 盡力而為模型 240
9.4.3 集成服務 240
9.4.4 差分服務 241
9.5 QoS實施技術 242
9.5.1 避免丟包 242
9.5.2 QoS工具 243
9.5.3 分類和標記 244
9.5.4 在第 2層進行標記 244
9.5.5 在第3層進行標記 245
9.5.6 服務類型和流量類別欄位 246
9.5.7 DSCP值 246
9.5.8 類別選擇器位 247
9.5.9 信任邊界 248
9.5.10 擁塞避免 249
9.5.11 整形和管制 249
9.5.12 QoS策略指南 250
9.6 總結 250
複習題 252

第10章　網路管理 254
學習目標 254
10.1 使用CDP發現設備 254
10.1.1 CDP概述 254
10.1.2 配置和驗證CDP 255
10.1.3 使用CDP發現設備 256
10.2 LLDP 259
10.2.1 LLDP概述 259
10.2.2 配置並驗證LLDP 259
10.2.3 使用LLDP發現設備 260
10.3 NTP 261
10.3.1 時間和日曆服務 261
10.3.2 NTP的運行 262
10.3.3 配置並驗證NTP 263
10.4 SNMP 265
10.4.1 SNMP簡介 265
10.4.2 SNMP的運行方式 266
10.4.3 SNMP代理trap 266
10.4.4 SNMP版本 268
10.4.5 團體字串 269
10.4.6 MIB對象ID 271
10.4.7 SNMP輪詢場景 272
10.4.8 SNMP對象導航器 273
10.5 系統日誌 274
10.5.1 系統日誌簡介 274
10.5.2 syslog的運行方式 275
10.5.3 syslog消息格式 275
10.5.4 syslog組件 276
10.5.5 配置syslog時間戳記 277
10.6 路由器和交換機檔維護 277
10.6.1 路由器檔案系統 277
10.6.2 交換機檔案系統 279
10.6.3 使用文字檔備份配置 280
10.6.4 使用文字檔恢復配置 281
10.6.5 使用TFTP備份和恢復 配置 281
10.6.6 思科路由器上的USB埠 282
10.6.7 使用USB備份和恢復配置 282
10.6.8 密碼恢復流程 284
10.6.9 密碼恢復示例 285
10.7 IOS鏡像管理 287
10.7.1 TFTP伺服器作為備份位置 287
10.7.2 把IOS鏡像備份到TFTP伺服器的示例 287
10.7.3 把IOS鏡像複製到設備的示例 288
10.7.4 boot system命令 290
10.8 總結 291
複習題 293

第11章　網路設計 296
學習目標 296
11.1 分層網路 296
11.1.1 擴展網路的需求 296
11.1.2 無邊界切換式網路 298
11.1.3 無邊界切換式網路的層次結構 299
11.1.4 接入層、分佈層和核心層的功能 301
11.1.5 三層示例和兩層示例 301
11.1.6 切換式網路的角色 303
11.2 可擴展的網路 303
11.2.1 可擴展性設計 303
11.2.2 冗餘規劃 306
11.2.3 降低故障域的大小 306
11.2.4 增加頻寬 309
11.2.5 擴展接入層 310
11.2.6 調整路由式通訊協定 311
11.3 交換機硬體 311
11.3.1 交換機平臺 311
11.3.2 交換機的外形因素 313
11.3.3 埠密度 315
11.3.4 轉發速率 316
11.3.5 乙太網供電 316
11.3.6 多層交換 318
11.3.7 交換機選擇上的業務考量 318
11.4 路由器硬體 319
11.4.1 路由器需求 319
11.4.2 思科路由器 319
11.4.3 路由器的外形因素 321
11.5 總結 323
複習題 324

第12章　排除網路故障 327
學習目標 327
12.1 網路文檔 327
12.1.1 文檔概述 327
12.1.2 網路拓撲圖 327
12.1.3 網路設備文檔 330
12.1.4 建立網路基線 331
12.1.5 第 1步：確定要收集的數據類型 331
12.1.6 第 2步：確定感興趣的設備和埠 331
12.1.7 第3步：確定基線的持續時間 332
12.1.8 數據測量 333
12.2 故障排除流程 334
12.2.1 通用的故障排除步驟 334
12.2.2 七步驟故障排除流程 335
12.2.3 詢問終端使用者 336
12.2.4 收集資訊 337
12.2.5 使用分層模型進行故障排除 338
12.2.6 結構化的故障排除方法 338
12.2.7 故障排除法的選擇準則 341
12.3 故障排除工具 342
12.3.1 軟體故障排除工具 342
12.3.2 協議分析器 343
12.3.3 硬體故障排除工具 343
12.3.4 syslog伺服器作為故障排除工具 346
12.4 網路問題的症狀和原因 347
12.4.1 實體層故障排除 347
12.4.2 數據鏈路層故障排除 349
12.4.3 網路層故障排除 350
12.4.4 傳輸層故障排除：ACL 352
12.4.5 傳輸層故障排除：IPv4 NAT 353
12.4.6 應用層故障排除 354
12.5 排除IP連接故障 356
12.5.1 端到端連接故障排除的步驟 356
12.5.2 端到端的連接問題引發故障排除 357
12.5.3 步驟1：驗證實體層 359
12.5.4 步驟2：檢查雙工不匹配 360
12.5.5 步驟3：驗證本地網路上的編址 361
12.5.6 VLAN分配的故障排除示例 363
12.5.7 步驟4：驗證預設閘道器 365
12.5.8 IPv6預設閘道器故障排除示例 366
12.5.9 步驟5：驗證路徑是否正確 368
12.5.10 步驟6：驗證傳輸層 370
12.5.11 步驟7：驗證ACL 371
12.5.12 步驟8：驗證DNS 373
12.6 總結 374
複習題 376

第13章　網路虛擬化 378
學習目標 378
13.1 雲計算 378
13.1.1 雲概述 378
13.1.2 雲服務 378
13.1.3 雲類型 379
13.1.4 雲計算與數據中心 379
13.2 虛擬化 380
13.2.1 雲計算和虛擬化 380
13.2.2 專用伺服器 380
13.2.3 伺服器虛擬化 381
13.2.4 虛擬化的優勢 382
13.2.5 抽象層 383
13.2.6 第 2類虛擬機器監控程序 384
13.3 虛擬網路基礎設施 384
13.3.1 第 1類虛擬機器監控程序 384
13.3.2 在虛擬機器監控程序中安裝虛擬機器 385
13.3.3 網路虛擬化的複雜性 386
13.4 軟體定義網路 387
13.4.1 控制平面和數據平面 387
13.4.2 網路虛擬化技術 389
13.4.3 傳統架構和SDN架構 390
13.5 控制器 391
13.5.1 SDN控制器和操作 391
13.5.2 ACI的核心組件 392
13.5.3 主幹—枝葉拓撲 393
13.5.4 SDN類型 393
13.5.5 APIC-EM功能 395
13.5.6 APIC-EM路徑跟蹤 396
13.6 總結 396
複習題 398

第14章　網路自動化 400
學習目標 400
14.1 自動化概述 400
14.1.1 自動化的增長 400
14.1.2 會思考的設備 401
14.2 數據格式 401
14.2.1 數據格式的概念 401
14.2.2 數據格式的規則 402
14.2.3 數據格式的對比 402
14.2.4 JSON數據格式 403
14.2.5 JSON的語法規則 404
14.2.6 YAML的數據格式 405
14.2.7 XML的數據格式 406
14.3 API 406
14.3.1 API的概念 407
14.3.2 API示例 407
14.3.3 開放API、內部API和合作夥伴API 408
14.3.4 Web服務API的類型 409
14.4 REST 409
14.4.1 REST和RESTful API 410
14.4.2 RESTful的實現 410
14.4.3 URI、URN和URL 411
14.4.4 RESTful請求的解析 411
14.4.5 RESTful API應用 413
14.5 配置管理工具 414
14.5.1 傳統的網路配置 414
14.5.2 網路自動化 415
14.5.3 配置管理工具 416
14.5.4 比較Ansible、Chef、Puppet和SaltStack 416
14.6 IBN和思科DNA Center 417
14.6.1 IBN概述 417
14.6.2 網路基礎設施即矩陣 417
14.6.3 思科數字網路架構（DNA） 419
14.6.4 思科DNA Center 420
14.7 總結 421
複習題 422

附錄A　複習題答案 425

Bob Vachon（鮑勃·瓦欽）是寒武紀學院（位於加拿大安大略省薩德伯裡）和亞崗昆學院（位於加拿大安大略省渥太華）的教授。他在計算機網路和資訊技術方面有30多年的教學經驗。他還以團隊負責人、主要作者和主題專家的身份參與了許多思科網路學院課程，包括CCNA、CCNA安全、CCNP和網路安全。Bob熱愛家庭，喜歡交友，並且喜歡在戶週邊著篝火彈吉他。
 
Allan Johnson（艾倫·詹森）於1999年進入學術界，將所有的精力投入教學中。在此之前，他做了10年的企業主和運營人。他擁有MBA和職業培訓與發展專業的教育碩士學位。他曾在高中教授過7年的CCNA課程，並且一直在德克薩斯州科帕斯市的DelMar學院教授CCNA和CCNP課程。2003年，Allan開始將大部分時間和精力投入CCNA教學支持小組，為各地的網路學院的教師提供服務以及開發培訓材料。當前，他在思科網路學院擔任全職的課程負責人。