本书的编写基于作者多年的实践经验。本书介绍数据通信网络的基础知识和交换机技术，主要内容包括数据通信网络模型、数据在网络中的传输、常用的传输介质、网络设备之路由器、虚拟终端、密码恢复、Wireshark实践、常用的网络排障工具、日志收集与分析、网络的规划设计、QinQ、Bonding和生成树协议。数据通信网络是一个复杂的系统，本书从数据的视角来进行介绍，以期尽可能全面和准确地描述相关的技术。
牛海文，男，高级工程师，毕业于华南理工大学，曾任华为的项目经理，现任高新兴科技集团股份有限公司的技术总监。
目 录
第1章 数据通信网络模型 1
1.1 如何设计一个数据通信网络 1
1.2 一个数据通信网络可能包含哪些模块 1
1.3 分层网络模型 2
1.3.1 为什么是分层模型 2
1.3.2 分层的好处 2
1.4 OSI模型与TCP/IP模型 2
1.4.1 OSI模型 3
1.4.2 TCP/IP模型 3
1.4.3 OSI模型与TCP/IP模型的对比 4
1.4.4 改进的五层模型 5
1.4.5 事实上的标准 5
1.5 OSI模型的各层简介 6
1.6 型无定形 8
1.7 思考题 8
第2章 数据在网络中的传输 9
2.1 概述 9
2.2 数据在网络中的传输过程 9
2.3 面向网络的应用程序 11
2.4 TCP、UDP、SCTP详解 11
2.4.1 端口号 11
2.4.2 TCP详解 12
2.4.3 UDP详解 22
2.4.4 SCTP详解 24
2.5 IP详解 24
2.5.1 IPv4详解 24
2.5.2 IPv6详解 27
2.5.3 IP地址的分配 31
2.5.4 ARP详解 32
2.5.5 ICMP详解 35
2.5.6 ICMPv6详解 39
2.5.7 NDP详解 44
2.6 路由选择协议 47
2.6.1 IGP 47
2.6.2 EGP 48
2.7 MPLS 48
2.8 以太网标准 51
2.8.1 以太网的报文格式 52
2.8.2 关于数据链路层封装的一个不成熟思考 53
2.8.3 MAC地址 54
2.8.4 Dot1Q 55
2.9 物理信号 56
2.9.1 帧的物理信息 56
2.9.2 帧间隙与帧时隙 57
2.9.3 影响以太网通信距离的因素 58
2.10 PPP 58
2.10.1 PPP简介 58
2.10.2 PPP的链路建立过程 59
2.11 典型的数据封装 59
2.12 数据传输示例 60
2.13 再谈数据通信网络的模型 62
2.14 思考题 62
第3章 常用的传输介质 65
3.1 概述 65
3.2 以太网的命名规则 65
3.3 铜介质 66
3.3.1 同轴线 66
3.3.2 双绞线 67
3.4 光介质 76
3.4.1 光纤的结构 76
3.4.2 单模光纤与多模光纤 77
3.4.3 常用的光纤标准等级 77
3.4.4 光纤连接器 78
3.4.5 常用的以太网光纤标准 79
3.4.6 光模块 80
3.4.7 光纤适配器 83
3.4.8 光衰减器 83
3.4.9 使用光介质的安全注意事项 84
3.5 无线介质 84
3.5.1 Wi-Fi和IEEE 802.11 84
3.5.2 工程实现 85
3.5.3 带宽规划 85
3.5.4 使用无线网络的安全注意事项 86
3.5.5 Wi-Fi 6 86
3.6 思考题 87
第4章 网络设备之路由器 89
4.1 概述 89
4.2 思科路由器 90
4.2.1 思科路由器的构成 90
4.2.2 思科路由器的启动顺序 91
4.2.3 思科路由器的用户接口模式 92
4.2.4 思科路由器IOS的常用操作 94
4.2.5 思科路由器的命令行键盘帮助 94
4.2.6 思科路由器的增强编辑 95
4.2.7 思科路由器的命令历史 95
4.3 华为路由器 95
4.3.1 华为路由器的视图及切换 95
4.3.2 华为路由器的常用操作 96
4.3.3 华为路由器的命令行键盘帮助 96
4.3.4 华为路由器的增强编辑 96
4.3.5 华为路由器的命令历史 97
4.4 总结 97
4.5 思考题 97
第5章 虚拟终端 99
5.1 虚拟终端概述 99
5.1.1 常用的虚拟终端 99
5.1.2 如何选择合适的虚拟终端 100
5.2 虚拟终端与计算机的连接 100
5.3 Hyper Terminal的使用 102
5.4 PuTTY的使用 105
5.5 Xshell的使用 112
5.6 SecureCRT和MobaXterm的使用 124
5.7 Minicom的使用 124
5.8 虚拟终端的常见问题及处理办法 129
5.9 远程Console权限 130
第6章 密码恢复 131
6.1 密码恢复概述 131
6.2 思科路由器的密码恢复 131
6.2.1 思科路由器的配置寄存器 131
6.2.2 典型的配置寄存器值 132
6.2.3 密码恢复的思路 133
6.2.4 密码恢复的操作 133
6.2.5 注意事项 134
6.3 华为路由器的密码恢复 134
6.3.1 密码恢复的准备工作 135
6.3.2 进入BootLoad Menu 135
6.3.3 BootLoad Menu的默认密码 138
6.3.4 恢复BootLoad Menu的密码 138
6.3.5 极端情况 138
6.3.6 一次意外 138
6.4 思考题 139
第7章 Wireshark实践 141
7.1 概述 141
7.2 Wireshark的主界面 142
7.3 捕获方式 142
7.4 抓包实验 143
7.4.1 实验拓扑及端口配置 143
7.4.2 捕获端口上的数据包 144
7.5 捕获过滤 145
7.5.1 管理和编辑捕获过滤规则 145
7.5.2 使用捕获过滤规则 146
7.5.3 捕获过滤表达式 147
7.6 显示过滤 148
7.6.1 只显示特定协议的数据包 149
7.6.2 只显示特定协议中特定内容的数据包 150
7.6.3 显示过滤运算符 150
7.6.4 显示过滤表达式 150
7.6.5 常用的显示过滤表达式示例 151
7.6.6 表达式子序列示例 152
7.7 Wireshark的自动化功能 153
7.7.1 文件的自动保存 153
7.7.2 自动停止捕获 154
7.8 Wireshark的统计分析功能 154
7.9 数据包的导出 155
7.10 Wireshark的应用示例 156
7.10.1 ARP攻击的检测 156
7.10.2 RTP流分析 159
7.10.3 RTP相关补充知识 162
7.10.4 抓娃娃 163
第8章 常用的网络排障工具 165
8.1 概述 165
8.2 Windows系统中的常用网络排障工具 165
8.3 Linux系统中的常用网络排障工具 172
第9章 日志收集与分析 185
9.1 概述 185
9.2 日志收集 185
9.3 查找的艺术—关键字 186
9.4 思科设备的巡检命令汇总 189
9.5 列出你看到的问题 190
第10章 网络的规划设计 191
10.1 概述 191
10.2 需求调研 191
10.3 规划设计原则 193
10.4 物理层的常用技术 195
10.5 数据链路层的常用技术 197
10.6 网络层的常用技术 199
10.7 网络带宽的计算 201
10.8 IP地址的规划 201
10.9 VLAN ID的规划 201
10.10 典型的组网 202
10.11 过程文档 203
10.12 思考题 204
第11章 虚拟局域网 205
11.1 概述 205
11.1.1 局域网的简介 205
11.1.2 虚拟局域网的简介 205
11.1.3 虚拟局域网的定义 206
11.1.4 虚拟局域网的作用 206
11.2 以太网帧格式 206
11.3 VLAN ID 207
11.4 中继链路上的帧 207
11.4.1 Dot1Q 207
11.4.2 交换机间链路 209
11.5 VLAN的划分依据 209
11.6 端口模式 210
11.7 VLAN Tag的处理 212
11.8 不同模式的端口对于VLAN Tag的处理流程 213
11.9 创建VLAN示例 214
11.9.1 在思科设备上创建VLAN 214
11.9.2 将端口加入思科设备上的VLAN 216
11.9.3 在华为设备上创建VLAN 217
11.9.4 将端口加入华为设备上的VLAN 219
11.10 VLAN的应用 221
11.10.1 混合模式同时实现接入模式与中继模式的功能 221
11.10.2 在不等价链路上实现负载均衡 223
11.11 聚合VLAN 225
11.12 MUX VLAN 227
11.13 私有VLAN 229
11.14 VLAN之间的通信 230
11.14.1 基于多路由器端口的VLAN之间的通信 230
11.14.2 基于单臂路由的VLAN之间的通信 233
11.14.3 基于三层交换机SVI的VLAN之间的通信 235
11.14.4 在网络对接时使用SVI与将物理端口设置为网络层端口的区别 237
11.15 思考题 238
第12章 QinQ 239
12.1 概述 239
12.2 QinQ帧格式 239
12.3 基于默认封装的QinQ应用 240
12.3.1 基于默认封装和华为设备的QinQ应用 240
12.3.2 基于默认封装和思科设备的QinQ应用 244
12.4 基于VLAN封装的QinQ应用 245
12.5 QinQ终结 251
12.5.1 基于华为设备的QinQ终结 251
12.5.2 基于思科设备的QinQ终结 255
12.6 VLAN映射 256
12.6.1 基于华为设备的单层VLAN映射 256
12.6.2 基于华为设备的多层VLAN映射 260
12.7 思考题 267
第13章 Bonding 269
13.1 概述 269
13.2 应用场景 270
13.3 在思科设备上实现Bonding 270
13.4 在华为设备上实现Bonding 271
13.5 在华三设备上实现Bonding 273
13.5.1 Bridge-Aggregation的实现 274
13.5.2 Route-Aggregation的实现 276
13.6 在Windows Server中通过Intel网卡实现Bonding 277
13.6.1 安装Intel网卡的驱动程序 278
13.6.2 打开设备管理器 278
13.6.3 创建分组 278
13.6.4 查看效果 281
13.7 在Windows Server中通过Broadcom网卡实现Bonding 282
13.7.1 安装Broadcom网卡的驱动程序 282
13.7.2 打开安装的管理套件 282
13.7.3 创建分组 282
13.7.4 在专家模式下查看和创建分组 287
13.8 在Linux中实现Bonding 288
13.8.1 查看本机网卡配置 288
13.8.2 新建网卡 288
13.8.3 直接编辑网卡的配置文件 296
13.8.4 为分组添加成员网卡 297
13.8.5 为Linux系统加载bonding模块 298
13.8.6 启用绑定口 298
13.8.7 验证 298
13.8.8 脚本化 299
13.8.9 关于分组模式 301
13.8.10 关于BONDING_OPTS 301
13.9 其他联网设备 302
13.10 M-LAG 302
第14章 生成树协议 303
14.1 生成树协议的作用 303
14.2 MAC地址表的建立 303
14.2.1 好问题一 304
14.2.2 好问题二 305
14.2.3 好问题三 306
14.3 STP详解 306
14.3.1 STP与Bonding 306
14.3.2 STP的术语 306
14.3.3 STP的端口 310
14.3.4 STP的端口状态 311
14.3.5 STP的端口转化图 312
14.3.6 STP的瑕疵 312
14.3.7 STP的网络收敛时间 312
14.3.8 STP对拓扑变化的处理 313
14.3.9 STP实践 313
14.4 快速生成树协议 314
14.4.1 RST的网桥协议数据单元 314
14.4.2 RSTP的端口角色 315
14.4.3 边缘端口和快速端口 315
14.4.4 RSTP的端口状态 316
14.4.5 RSTP对BPDU的处理 317
14.4.6 RSTP的P/A机制 317
14.4.7 RSTP比STP收敛快的原因 321
14.4.8 RSTP对拓扑变化的处理 321
14.4.9 RSTP的保护 322
14.4.10 思科设备对RSTP的增强 324
14.4.11 STP/RSTP的配置示例（基于华为设备的实现） 324
14.4.12 RSTP仍然没有解决的问题 328
14.5 多生成树协议 328
14.5.1 MSTP的术语 329
14.5.2 MSTP的端口角色 330
14.5.3 MSTP的端口状态 330
14.5.4 MSTP的配置示例（基于华为设备的实现） 330
14.6 多实例生成树协议 338
14.7 MCheck 339
14.8 PVST和VBST 339
14.9 Smart Link 340
14.10 总结 340
14.11 思考题 341
附录A 三种串行通信 343
附录B 网络设备配置规范 349
后记 361
书单推荐
