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HCNA网络技术学习指南
来源:本溪市宝都传媒有限责任公司
日期:2020/4/30
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书名:HCNA网络技术学习指南

书号:978-7-115-38634-2

定价:59元

 

版权

 

内容简介

本书是一本配套华为HCNA认证的学习指导用书,旨在帮助读者学习并理解HCNA网络技术原理知识中的要点和难点,内容包括:网络通信基础知识、华为VRP操作系统、以太网的工作原理、STP协议、VLAN原理、IP基础知识、TCP与UDP、路由协议基础、RIP协议、OSPF协议、VLAN间的三层通信、链路聚合技术、Smart Link与Monitor Link、DHCP、地址转换技术、PPP与PPPoE、网络安全与网络管理。

2014年5月出版的《HCNA网络技术实验指南》一书是一本实验指导用书,其目的是帮助读者提升实际的动手操作能力。与之相应,本书的目的在于帮助读者对于原理性知识的理解和掌握。希望读者朋友们能够结合使用这两本书,从中获得双倍的学习效率和学习效果。

 

主    编  华为技术有限公司

责任编辑  李 静

责任印制  彭志环

人民邮电出版社出版发行    北京市丰台区成寿寺路11 号

邮编 100164     电子邮件 315@ptpress.com.cn

网址 http://www.ptpress.com.cn

北京隆昌伟业印刷有限公司印刷

开本:787×1092  1/16

印张:21                       2015 年5 月第1 版

字数:487 千字                 2015 年5 月北京第1 次印刷

定价:59.00 元

读者服务热线:(010)81055488   印装质量热线:(010)81055316

反盗版热线:(010)81055315

 

目录

第1章  网络通信基础 0

1.1 通信与网络 2

1.1.1 什么是通信 2

1.1.2 快递与网络通信 3

1.1.3 一些常见的术语 5

1.1.4 练习题 5

1.2 OSI模型和TCP/IP模型 5

1.2.1 网络协议和标准机构 6

1.2.2 OSI参考模型 7

1.2.3 TCP/IP协议簇 9

1.2.4 练习题 11

1.3 网络类型 12

1.3.1 局域网和广域网 12

1.3.2 网络拓扑形态 13

1.3.3 练习题 14

1.4 传输介质及通信方式 15

1.4.1 传输介质 15

1.4.2 通信方式 20

1.4.3 练习题 21

第2章  VRP基础 22

2.1 VRP简介 24

2.1.1 什么是VRP 24

2.1.2 VRP的演进 24

2.2 VRP命令行 25

2.2.1 命令行的基本概念 25

2.2.2 命令行的使用方法 27

2.3 登录设备 30

2.3.1 通过Console口登录设备 31

2.3.2 通过MiniUSB口登录设备 33

2.4 基本配置 37

2.4.1 配置设备名称 37

2.4.2 配置设备系统时钟 38

2.4.3 配置设备IP地址 38

2.4.4 用户界面配置 38

2.5 配置文件管理 42

2.5.1 基本概念 42

2.5.2 保存当前配置 42

2.5.3 设置下次启动的配置文件 43

2.6 通过Telnet登录设备 44

2.6.1 Telnet简介 45

2.6.2 Telnet登录设备 45

2.7 文件管理 45

2.7.1 基本概念 46

2.7.2 备份配置文件 46

2.7.3 传输文件 47

2.7.4 删除文件 49

2.7.5 设置系统启动文件 50

2.8 基础配置常用命令 50

2.9 练习题 51

第3章  以太网 54

3.1 以太网卡 56

3.1.1 计算机上的网卡 56

3.1.2 交换机上的网卡 57

3.1.3 练习题 59

3.2 以太网帧 59

3.2.1 MAC地址 60

3.2.2 以太帧的格式 61

3.2.3 练习题 63

3.3 以太网交换机 63

3.3.1 3种转发操作 63

3.3.2 交换机的工作原理 64

3.3.3 单交换机的数据转发示例 65

3.3.4 多交换机的数据转发示例 70

3.3.5 MAC地址表 75

3.3.6 练习题 77

3.4 ARP 77

3.4.1 ARP的基本原理 78

3.4.2 ARP的报文格式 79

3.4.3 练习题 80

第4章  STP协议 82

4.1 环路问题 84

4.2 STP树的生成 86

4.2.1 选举根桥 87

4.2.2 确定根端口 87

4.2.3 确定指定端口 89

4.2.4 阻塞备用端口 90

4.3 STP报文格式 91

4.3.1 Configuration BPDU 91

4.3.2 TCN BPDU 93

4.4 STP端口状态 93

4.5 STP的改进 96

4.6 STP配置示例 96

4.7 练习题 98

第5章  VLAN 100

5.1 VLAN的作用 102

5.2 VLAN的基本原理 104

5.3 802.1Q帧的格式 108

5.4 VLAN的类型 110

5.5 链路类型和端口类型 111

5.6 VLAN转发示例 113

5.7 VLAN配置示例 116

5.8 GVRP 118

5.8.1 VLAN属性的动态注册过程 119

5.8.2 VLAN属性的动态注销过程 120

5.9 GVRP配置示例 122

5.10 练习题 125

第6章  IP基础 128

6.1 有类编址 130

6.2 无类编址 133

6.3 子网掩码 134

6.4 特殊IP地址 135

6.5 IP转发原理 137

6.6 IP报文格式 141

6.7 练习题 143

第7章  TCP与UDP 146

7.1 无连接的通信与面向连接的通信 148

7.2 TCP 151

7.2.1 TCP会话的建立 151

7.2.2 TCP会话的终止 152

7.2.3 TCP段的格式 153

7.2.4 TCP的确认与重传机制 155

7.2.5 应用端口 157

7.3 UDP 157

7.4 练习题 158

第8章  路由协议基础 160

8.1 路由的概念 162

8.1.1 什么是路由 162

8.1.2 路由信息的来源 164

8.1.3 路由的优先级 166

8.1.4 路由的开销 167

8.1.5 默认路由 168

8.1.6 计算机上的路由表与路由器上的路由表 168

8.1.7 静态路由配置示例 169

8.1.8 默认路由配置示例 170

8.1.9 练习题 171

8.2 RIP协议 172

8.2.1 路由协议概述 172

8.2.2 RIP协议的基本原理 173

8.2.3 RIP路由表的形成 174

8.2.4 RIP消息的格式 176

8.2.5 RIP-1与RIP-2 179

8.2.6 RIP定时器 182

8.2.7 RIP网络的路由环路问题 183

8.2.8 RIP基本配置示例 186

8.2.9 练习题 188

8.3 OSPF协议 189

8.3.1 OSPF的基本原理 189

8.3.2 OSPF与RIP的比较 190

8.3.3 OSPF的区域化结构 191

8.3.4 OSPF支持的网络类型 192

8.3.5 链路状态与LSA 192

8.3.6 OSPF报文的类型 194

8.3.7 单区域OSPF网络 195

8.3.8 多区域OSPF网络 197

8.3.9 邻居关系与邻接关系 198

8.3.10 DR与BDR 199

8.3.11 OSPF基本配置示例 200

8.3.12 练习题 204

第9章  VLAN间的三层通信 206

9.1 通过多臂路由器实现VLAN间的三层通信 208

9.2 通过单臂路由器实现VLAN间的三层通信 210

9.3 通过三层交换机实现VLAN间的三层通信 213

9.4 VLANIF接口配置示例 218

9.5 练习题 220

第10章  链路技术 222

10.1 链路聚合 224

10.1.1 链路聚合的基本概念 224

10.1.2 链路聚合技术的适用场景 226

10.1.3 链路聚合的基本原理 227

10.1.4 LACP 233

10.1.5 链路聚合配置示例 234

10.2 Smart Link 236

10.2.1 Smart Link的基本原理 236

10.2.2 Smart Link配置示例 241

10.3 Monitor Link 243

10.3.1 Monitor Link的基本原理 243

10.3.2 Monitor Link配置示例 245

10.4 练习题 247

第11章  DHCP及网络地址转换技术 250

11.1 DHCP 252

11.1.1 DHCP的基本概念 252

11.1.2 DHCP的基本工作流程 253

11.1.3 DHCP中继代理 258

11.1.4 DHCP Server配置示例 259

11.1.5 DHCP中继代理配置示例 262

11.2 网络地址转换技术 263

11.2.1 网络地址转换技术的基本概念 263

11.2.2 静态NAT 265

11.2.3 动态NAT 266

11.2.4 NAPT 267

11.2.5 Easy IP 269

11.2.6 静态NAT配置示例 270

11.3 练习题 271

第12章  PPP与PPPoE 274

12.1 PPP 276

12.1.1 PPP协议的基本概念 276

12.1.2 PPP帧的格式 279

12.1.3 PPP的基本工作流程 280

12.1.4 PPP之链路建立阶段 281

12.1.5 PPP之认证阶段 285

12.1.6 PPP之网络层协议阶段 287

12.1.7 PPP基本配置示例 289

12.2 PPPoE 292

12.2.1 PPPoE协议的基本概念 292

12.2.2 PPPoE报文的格式 294

12.2.3 PPPoE的工作过程 294

12.3 练习题 298

第13章  网络安全与网络管理 300

13.1 访问控制列表 302

13.1.1 ACL的基本原理 302

13.1.2 基本ACL 303

13.1.3 高级ACL 304

13.1.4 基本ACL的配置示例 306

13.2 网络管理 308

13.2.1 网络管理的基本概念 308

13.2.2 网络管理系统 309

13.2.3 SMI协议 310

13.2.4 MIB协议 312

13.2.5 SNMP协议 312

13.3 练习题 314

附录  练习题答案 316

作为全球领先的信息与通信解决方案供应商,华为以“丰富人们的沟通和生活”为愿景,利用在ICT领域的专业技术和经验,帮助不同地区的人们平等、自由地接入到信息社会,确保所有人都能享受到信息和通信服务的基本权利,消除数字鸿沟。我们提倡和致力于信息和通信技术的普及,增加教育机会并培养ICT人才。

为帮助广大ICT从业人员更好地学习信息和网络技术,华为技术有限公司于2012年9月发布了业界首款免费的企业网络仿真软件平台eNSP(Enterprise Network Simulation Platform)。eNSP一经推出就受到社会的广泛关注和欢迎,下载量已超过百万,迅速成为ICT从业人员学习信息和网络技术的首选工具。2014年5月出版的、与eNSP配套使用的《HCNA网络技术实验指南》一书,更是让广大的读者朋友们体验到了利用eNSP学习信息和网络技术的高效性和趣味性。

细心的读者可能已经注意到,此次出版的《HCNA网络技术学习指南》一书,在书名上只与《HCNA网络技术实验指南》一书相差两字。正是如此,《HCNA网络技术实验指南》是一本实验指导用书,目的是提升读者朋友们对于各种网络设备和组网的实际操作能力,重在动手,重在实践;与之相应,《HCNA网络技术学习指南》旨在帮助读者朋友们对于各种网络技术原理知识的理解和掌握,重在分析,重在理论。关于理论与实践相结合之必要性,在此自不必多言。

本书主编江永红博士在华为工作已近20年,现为华为资深技术专家,且之前于国内外高校从事过多年的教学工作,对于知识的学习及传授方法有着深刻的领悟。本书是江永红博士及其写作团队的潜心专力之作,书中的各种比喻形象而生动,原理图绘制细致入微,文字描述上更是一丝不苟,几可谓字斟句酌。众所周知,对于原理性知识的阐释,除了整体上逻辑的连贯之外,最为重要的便是细节描述上的正确与严谨。本书之表现,正是对这一浅显道理的深刻体现。

总之,就HCNA网络技术知识的学习而言,相信《HCNA网络技术实验指南》和《HCNA网络技术学习指南》这两本书一定会让读者朋友们爱不释手。同时也相信,在不久的将来,ICT领域的许多拔萃之才曾经正是这两本书的忠实读者!

全球培训与认证部部长

华为企业业务集团

2015年1月

    

特别声明

本书是一本配套华为HCNA认证的学习指导用书,旨在帮助读者朋友们学习并理解HCNA网络技术原理知识中的要点和难点。除了本书所涵盖的要点和难点知识外,HCNA还涉及了许多其他的知识点,如:RSTP、MSTP、DNS、FTP、VRRP、NAC、802.1x、SSH、xDSL、HDLC、FR、GRE、IPSec、WLAN、VoIP、数据中心、云计算、3G/4G、IPv6等。对于希望考取HCNA认证的读者朋友,除了应熟练地掌握本书所涵盖的要点和难点知识外,还应对其他的各个知识点有一个基本的了解。

本书内容组织

本书采用了章、节、小节三级结构,分别对应了一级、二级、三级目录。本书共分13章,其中第1和第2章为本书的铺垫性内容,第3~13章为本书的核心内容。最后为附录,附录中给出了书中所有练习题的答案。

第1章:网络通信基础

学习网络通信技术知识,必须首先了解OSI和TCP/IP这两种基础模型。本章对这两种基础模型进行了比较详细的介绍,重点对它们之间的差异性进行了描述。本章还对网络的典型拓扑形态、局域网与广域网、传输介质、通信方式等基础知识进行了简单的介绍。

第2章:VRP基础

本书的主要目的是帮助读者学习和理解网络通信技术的基本原理。为了减轻这些原理性知识的“抽象感”,增强“触摸感”,书中适量地加入了一些示意性的配置实验内容;学习这些配置实验内容之前,必须对VRP(Versatile Routing Platform)有一个基本的了解。VRP是华为公司从低端到高端的全系列路由器、交换机等数据通信产品的通用网络操作系统,本章对于VRP的基本使用方法进行了系统的介绍。学习好本章的知识内容,是掌握华为产品技术的基本前提。

第3章:以太网

在当今的网络通信技术领域中,以太网的重要性是不言而喻的,它也几乎成为了局域网的代名词。本章以计算机及交换机上的以太网卡为切入点,系统而详细地描述了关于以太网的原理性知识,这些知识的关键点包括:计算机上的以太网卡与交换机上的以太网卡的异同点,MAC地址的结构和分类,以太帧的结构和分类,交换机的转发原理及MAC地址表的生成过程和动态属性,ARP的工作原理。

第4章:STP协议

由计算机和交换机组成的以太网所面临的一个主要问题是二层环路的问题,解决这一问题的根本方法是在交换机上运行STP协议或STP协议的改进型协议(如RSTP、MSTP等)。本章系统而详细地描述了STP协议的产生原因及工作原理和过程;对于其他改进型防环协议,本章未做描述。

第5章:VLAN

由计算机和交换机组成的以太网所面临的另一个主要问题是如何灵活而有效地划分二层广播域,通用的方法是采用VLAN技术。本章系统而详细地描述了VLAN的基本原理、VLAN帧的格式、VLAN的链路类型和端口类型、VLAN帧的转发过程。本章还对GVRP协议的功能作用进行了说明。

第6章:IP基础

第3、第4和第5章都只涉及数据链路层的知识,本章开始介绍IP层面的基础知识,主要包括IP编址、IP报文格式、IP转发这3方面的内容。学习完本章内容之后,读者应该对二层通信、三层通信、internet、Internet等诸多容易混淆的基本概念有一个清晰的认识。

第7章:TCP与UDP

本章对传输层的TCP和UDP进行了简单的描述,重点是对无连接的通信方式与面向连接的通信方式进行了比较分析,同时也着重分析了TCP会话的建立过程以及TCP的确认与重传机制。

第8章:路由协议基础

路由协议一向被认为是IP网络知识的难点内容,本章的目的是希望帮助读者在此方面打下一个坚实的基础。本章首先讲述了路由的含义、路由的来源、路由的优先级、路由的开销、静态路由、动态路由、默认路由、路由表等基本概念,然后选择了RIP这种最为简单的路由协议进行了全面而深入的分析。对于OSPF协议,本章只对其进行了概念性的描述。本章未涉及IS-IS、BGP等其他路由协议的内容。

第9章:VLAN间的三层通信

不同的VLAN之间虽然无法实现二层通信,但是仍然可以实现三层通信。本章描述了实现VLAN之间三层通信的几种方法:多臂路由器方法、单臂路由器方法和三层交换机方法。本章的重点是关于三层交换机在数据转发原理方面与二层交换机和传统路由器的差异性。

第10章:链路技术

链路聚合是一种常见的链路技术,它可以灵活地增加设备之间的连接带宽,同时又可增强设备之间连接的可靠性。本章详细地描述了链路聚合的基本概念、适用场景、原理过程。本章还对Smart Link和Monitor Link这两种华为专有的、用以增强网络连接可靠性的链路技术进行了介绍和说明。

第11章:DHCP及网络地址转换技术

本章描述了DHCP的基本概念和工作流程,同时也对DHCP中继进行了简单的介绍。本章还对网络地址转换技术的基本概念、基本原理、使用场景进行了适当的描述和分析。

第12章:PPP与PPPoE

本书只涉及两种典型的数据链路层技术:一种是以太网技术;另一种是PPP技术。本章首先对PPP技术的基本概念、PPP帧的格式、PPP的工作流程、PPP的主要工作阶段进行了系统的描述和分析,然后对PPP技术与以太网技术的结合体——PPPoE进行了适当的描述和分析。

第13章:网络安全与网络管理

网络安全与网络管理是网络技术领域中的两个特别重要的分支,但本章只是简单地触碰了一下这两方面的内容。本章首先讲解了经常用于网络安全中的ACL技术,然后对网络管理系统中所使用的3个基本协议(SMI、MIB、SNMP)进行了简单的介绍。

附录:练习题答案

为了帮助读者朋友们自检学习效果,本书的许多章节都留有适量的练习题。本章给出了所有这些练习题的答案。

适用读者对象

本书的基本定位是一本配套华为HCNA认证的学习指导用书,特别适合于学习和备考HCNA的读者朋友。本书对于路由交换基础知识中的要点和难点进行了非常详细而透彻的讲解,对于希望准确而深刻地理解路由交换原理知识的高校学生、ICT从业人员以及网络技术爱好者,阅读本书无疑是一种很好的选择。

阅读注意事项

读者在阅读本书的过程中,需要注意以下事项。

1.对于超出本书知识范围或难度的知识点,书中会以“不做介绍”、“不做描述”、“不做分析”、“不做讨论”、“不做深究”、“不做解释”等文字进行明确的提示。是否掌握了这些知识点,几乎不会影响到对于本书知识内容的阅读理解。

2.本书中的以太网均是指星型以太网。对于早期的总线型以太网以及与总线型以太网紧密相关的CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)协议和冲突域等概念,本书未做任何描述和分析。对以太网的发展历史感兴趣的读者,可以自行查阅相关资料以做了解。需要说明的是,不了解这些“历史知识”,完全不会影响到对于本书知识内容的阅读理解。

3.本书未涉及关于IPv6的任何具体描述。若无特别说明,本书中的IP一律是指IPv4。

4.关于数据链路层技术的具体描述和分析,本书只涉及了以太网技术和PPP技术。若无特别说明,书中的“网卡”、“网口”、“接口”、“端口”等等默认是指“以太网卡”、“以太网口”、“以太接口”、“以太端口”等;若无特别说明,书中的“帧”默认是指“以太帧”。

5.本书习惯上把路由器或计算机上的网口称为“接口”,把交换机上的网口称为“端口”,这种差异仅仅是称谓习惯上的差异。在平时的交流中,“接口”一词与“端口”一词完全可以混用。

6.若无特别说明,本书中的“交换机”一词默认是指不具备三层转发功能的以太网二层交换机。

7.本书8.1.2小节(路由信息的来源)中描述静态路由配置时包含了这样的陈述:静态路由的Cost的值可以人为地设定为0,也可以是其他我们希望的值。这种说法在理论上总是成立的,但实际上许多网络设备商在实现静态路由配置时,Cost的值总是规定为固定值0,而不允许进行任意的设定或修改。

8.许多网络设备商在实现RIP协议时,规定最小的RIP跳数为0,即路由器到达其直连网络的RIP跳数为0。但是,RIP标准协议中规定的最小RIP跳数却是1,即路由器到达其直连网络的RIP跳数为1。这种差异是历史的原因造成的,但这种差异本身并不会影响到RIP的实际部署和正常工作。本书8.2.1至8.2.7小节中,最小RIP跳数的定义是1;8.2.8小节(RIP基本配置示例)中,最小RIP跳数的定义是0。

9.对于本书的任何意见和建议,敬请发送邮件至Learning@huawei.com。

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以下是参与本书编写人员的名单(排名不分先后)

主    编:江永红

编委人员:陈 哲、吴 平、胡园园、霍迪雅、周剑毫、姚成霞、白 杰、刘怀毅、

王琳琢、周 欢、戚鹏飞、宗 悦、王超伟、叶 涛、秦章伟、陈 莹、

付 海、王晓露、苏 蒙、张梦实、王振科、赵芳芳、高继国、李 丽、

张宜清、张 超、马 骞、屠晓峰、徐一鸣、刘 洋

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