《路由和交換技術（第2版）》是由沈鑫剡、魏濤、邵發明、俞海英、李興德編著，清華大學出版社於2018年8月出版的21世紀高等學校物聯網專業規劃教材。該教材適合對從事校園網、企業網設計與實施的工程技術人員和交換機、路由器研發的科研人員。
該教材討論了MAC幀和IP分組端到端傳輸過程中涉及的設備、協定和算法。全書共10章，具體內容包括乙太網及交換機結構、虛擬區域網路、生成樹協定、乙太網鏈路聚合、路由器和網路互連、路由協定、多播、網路地址轉換、三層交換和IPv6等。
基本介紹
- 書名：路由和交換技術（第2版）
- 作者：沈鑫剡、魏濤、邵發明、俞海英、李興德
- 類別：21世紀高等學校物聯網專業規劃教材
- 出版社：清華大學出版社
- 出版時間：2018年8月1日
- 頁數：413 頁
- ISBN：9787302501794
- CIP核字號：2018112420
- 字數：648千字
成書過程,修訂背景,修訂情況,出版工作,內容簡介,教材目錄, 教學資源,教材特色,作者簡介,
成書過程
修訂背景
“路由和交換技術”是一門實驗性較強的課程，掌握交換機和路由器配置過程及交換式乙太網和網際網路設計、實施過程對於深入了解交換式乙太網和網際網路相關算法和協定的工作原理及實現過程有用。
市場上的相關教材主要分為兩類：第一類教材的內容與“計算機網路”教材內容高度重疊，對於交換機和路由器結構以及交換式乙太網和網際網路相關算法和協定的工作原理、實現過程涉及較少，因而無法培養學生研發交換機和路由器、實施網路工程的能力；第二類教材的內容像是交換機和路由器配置指南，主要討論常見交換機和路由器設備的配置過程，對於交換機和路由器結構以及交換式乙太網和網際網路相關算法和協定的工作原理、實現過程仍然涉及較少，雖然可以使學生具有一定的設計、實施校園網和企業網的能力，但無法使學生具有研發交換機和路由器的能力以及相關算法和協定的分析、設計及實現能力。
“路由和交換技術”課程的教學目標有3個：一是使學生具備設計、實施校園網和企業網的能力，二是具備研發交換機和路由器的能力，三是具備MAC幀和IP分組端到端傳輸過程所涉及的算法和協定的分析、設計和實現能力。
修訂情況
該教材對第1版內容做了以下修改：
一是重新梳理了該教材的全部的內容，使得內容組織更加合理，知識點之間的邏輯性更強，對難點的討論更加深人和詳細。
二是根據新標準對相關內容進行了更新。
三是給出了部分習題解答。
出版工作
2018年8月1日，《路由和交換技術（第2版）》由清華大學出版社出版。
責任編輯 | 劉向威、戰曉雷 |
|---|---|
封面設計 | 劉鍵 |
責任校對 | 焦麗麗 |
責任印製 | 沈露 |
內容簡介
《路由和交換技術（第2版）》第一章介紹了乙太網概述、匯流排型乙太網、網橋與衝突域分割等；第二章介紹了廣播域和廣播傳輸方式、基於連線埠劃分VLAN等；第三章介紹了生成樹協定的作用，STP工作原理等；第四章介紹了鏈路聚合基礎、鏈路聚合機制等；第五章介紹了網路互連，IP等；第六章介紹了直連路由項和靜態路由項，路由協定和動態路由項等；第七章介紹了多播的基本概念、IGMP等；第八章介紹了NAT的基本概念、NAT的工作過程等；第九章介紹了三層交換機基礎，三層交換過程等；第十章介紹了IPv4的缺陷、IPv6首部結構等。該教材闡述交換式乙太網和網際網路原理、協定和技術，以及在具體網路環境下深人討論交換式乙太網和網際網路的基本原理、算法、協定及各協定間的相互作用過程，既有理論總結，又有套用實例。
教材目錄
第1章交換機和交換式乙太網 | 3.4.1MSTP的必要性 | 本章小結 |
1.1乙太網概述 | 3.4.2MSTP的基本思想 | 習題 |
1.1.1乙太網日誌 | 3.4.3MSTP的基本步驟 | 第7章多播 |
1.1.2乙太網體系結構 | 3.4.4MSTP構建CIST實例 | 7.1多播的基本概念 |
1.1.3乙太網拓撲結構 | 本章小結 | 7.1.1多播與單播和廣播的區別 |
1.1.4乙太網成功的因素 | 習題 | 7.1.2多播地址 |
1.2匯流排型乙太網 | 第4章乙太網鏈路聚合 | 7.1.3多播實現技術 |
1.2.1匯流排型乙太網結構與功能需求 | 4.1鏈路聚合基礎 | 7.2IGMP |
1.2.2匯流排型乙太網各層功能 | 4.1.1鏈路聚合含義 | 7.2.1IGMP訊息類型和格式 |
1.2.3基帶傳輸與曼徹斯特編碼 | 4.1.2鏈路聚合方式 | 7.2.2IGMP操作過程 |
1.2.4MAC地址 | 4.1.3連線埠屬性 | 7.2.3IGMP偵聽 |
1.2.5MAC幀 | 4.2鏈路聚合機制 | 7.3多播路由協定 |
1.2.6CSMA/CD工作原理 | 4.2.1功能組成 | 7.3.1DVMRP |
1.2.7CSMA/CD算法的缺陷 | 4.2.2交換機通過聚合組轉發MAC幀的過程 | 7.3.2PIMSM |
1.2.8集線器和星形乙太網結構 | 4.2.3鏈路聚合組生成過程 | 本章小結 |
1.2.9例題解析 | 4.3鏈路聚合控制協定 | 習題 |
1.3網橋與衝突域分割 | 4.3.1LACP簡介 | 第8章網路地址轉換 |
1.3.1網橋分割衝突域原理 | 4.3.2LACP報文格式 | 8.1NAT的基本概念 |
1.3.2轉發表和MAC幀轉發過程 | 4.3.3LACP工作過程 | 8.1.1NAT的定義 |
1.3.3網橋工作流程 | 4.3.4N∶M備份 | 8.1.2私有地址空間 |
1.3.4端到端交換路徑 | 本章小結 | 8.1.3NAT的套用 |
1.3.5網橋無限擴展乙太網 | 習題 | 8.1.4NAT引發的問題 |
1.3.6全雙工通信擴展無中繼傳輸距離 | 第5章路由器和網路互連 | 8.2NAT的工作過程 |
1.3.7乙太網拓撲結構與生成樹協定 | 5.1網路互連 | 8.2.1NAT的分類 |
1.3.8中繼器與網橋 | 5.1.1不同類型網路互連需要解決的問題 | 8.2.2PAT |
1.3.9網橋工作過程舉例 | 5.1.2信件投遞過程的啟示 | 8.2.3NAT |
1.4交換機轉發方式和交換機結構 | 5.1.3端到端傳輸的思路 | 8.2.4套用層網關 |
1.4.1交換機轉發方式 | 5.1.4IP實現網路互連機制 | 8.2.5幾種NAT技術的特點 |
1.4.2交換機結構 | 5.1.5數據報IP分組交換網路 | 8.3NAT套用方式 |
1.5乙太網標準 | 5.1.6路由器結構 | 8.3.1雙穴網路結構 |
1.5.110Mb/s乙太網標準 | 5.2IP | 8.3.2實現內部網路和外部網路通信 |
1.5.2100Mb/s乙太網標準 | 5.2.1IP位址分類 | 8.3.3實現內部網路之間的通信 |
1.5.31Gb/s乙太網標準 | 5.2.2IP位址分層分類的原因 | 8.3.4解決內部網路與外部網路地址重疊問題 |
1.5.410Gb/s乙太網標準 | 5.2.3IP位址分類的缺陷 | 8.4例題解析 |
1.5.540Gb/s和100Gb/s乙太網標準 | 5.2.4無分類編址 | 本章小結 |
本章小結 | 5.2.5IP分組格式 | 習題 |
習題 | 5.3路由表和IP分組傳輸過程 | 第9章三層交換機和三層交換 |
第2章虛擬區域網路 | 5.3.1網際網路結構與路由表 | 9.1三層交換機基礎 |
2.1廣播域和廣播傳輸方式 | 5.3.2IP分組傳輸過程 | 9.1.1多連線埠路由器實現VLAN間通信的過程 |
2.1.1單播傳輸方式和廣播傳輸方式 | 5.3.3實現IP分組傳輸過程的思路 | 9.1.2單臂路由器實現VLAN間通信的過程 |
2.1.2廣播域 | 5.3.4直連路由項和靜態路由項 | 9.1.3三層交換機實現VLAN間通信的過程 |
2.1.3傳統分割廣播域的方式 | 5.3.5例題解析 | 9.1.4多個三層交換機互連 |
2.2VLAN定義和分類 | 5.4IP over乙太網 | 9.1.5三層交換機與路由器的區別 |
2.2.1VLAN定義 | 5.4.1ARP和地址解析過程 | 9.1.6校園網和三層交換機 |
2.2.2VLAN分類 | 5.4.2逐跳封裝 | 9.1.7單臂路由器和三層交換機實現VLAN互連實例 |
2.3基於連線埠劃分VLAN | 5.5虛擬路由器冗餘協定 | 9.2三層交換過程 |
2.3.1單交換機VLAN劃分過程 | 5.5.1容錯網路結構 | 9.2.1三層交換機結構 |
2.3.2跨交換機VLAN劃分過程 | 5.5.2VRRP工作原理 | 9.2.2三層轉發表的建立過程 |
2.3.3IEEE 802.1q與VLAN內MAC幀傳輸過程 | 5.5.3VRRP套用實例 | 9.2.3二層交換和三層路由交換過程 |
2.3.4VLAN例題解析 | 本章小結 | 9.3三層交換機套用方式 |
2.4Cisco基於MAC地址劃分VLAN技術 | 習題 | 9.3.1IP接口集中到單個三層交換機 |
2.4.1基於連線埠劃分VLAN的缺陷 | 第6章路由協定 | 9.3.2兩個三層交換機同時定義所有VLAN對應的IP接口 |
2.4.2Cisco基於MAC地址劃分VLAN的過程 | 6.1直連路由項和靜態路由項 | 9.3.3兩個三層交換機分別定義兩個VLAN對應的IP接口 |
2.5專用VLAN | 6.1.1直連路由項 | 本章小結 |
2.5.1專用VLAN的作用 | 6.1.2靜態路由項 | 習題 |
2.5.2Cisco專用VLAN工作原理 | 6.1.3靜態路由項的缺陷 | 第10章IPv6 |
2.6VLAN屬性註冊協定 | 6.2路由協定和動態路由項 | 10.1IPv4的缺陷 |
2.6.1GVRP的作用 | 6.2.1路由協定定義 | 10.1.1地址短缺問題 |
2.6.2GARP | 6.2.2路由協定生成動態路由項實例 | 10.1.2複雜的分組首部 |
2.6.3GVRP工作原理 | 6.2.3路由協定生成動態路由項過程 | 10.1.3QoS實現困難 |
2.6.4VTP | 6.3路由協定基礎 | 10.1.4安全機制先天不足 |
2.6.5GVRP例題解析 | 6.3.1路由協定分類 | 10.2IPv6首部結構 |
本章小結 | 6.3.2路由協定要求 | 10.2.1IPv6基本首部 |
習題 | 6.3.3距離向量路由協定 | 10.2.2IPv6擴展首部 |
第3章生成樹協定 | 6.3.4鏈路狀態路由協定 | 10.3IPv6地址結構 |
3.1生成樹協定的作用 | 6.4RIP | 10.3.1IPv6地址表示方式 |
3.1.1環路引發廣播風暴 | 6.4.1RIP訊息格式 | 10.3.2IPv6地址分類 |
3.1.2樹形網路的弱可靠性 | 6.4.2RIP工作過程 | 10.4IPv6網路實現通信的過程 |
3.1.3生成樹協定的由來和發展 | 6.4.3RIP建立路由表實例 | 10.4.1網路結構和基本配置 |
3.2STP工作原理 | 6.4.4RIP動態適應網路變化的過程 | 10.4.2鄰站發現協定 |
3.2.1STP基本概念 | 6.4.5計數到無窮大和水平分割 | 10.4.3路由器建立路由表的過程 |
3.2.2STP基本步驟 | 6.4.6RIP缺陷 | 10.5IPv6 over乙太網 |
3.2.3連線埠狀態 | 6.5OSPF | 10.5.1IPv6地址解析過程 |
3.2.4定時器 | 6.5.1OSPF的基本概念 | 10.5.2IPv6多播地址和MAC組地址之間的關係 |
3.2.5STP構建生成樹的過程 | 6.5.2路由器確定自身鏈路狀態 | 10.5.3IPv6分組傳輸過程 |
3.2.6STP容錯功能 | 6.5.3泛洪鏈路狀態通告 | 10.6IPv6網路和IPv4網路互連 |
3.2.7STP例題解析 | 6.5.4構建路由表算法 | 10.6.1雙協定棧技術 |
3.3快速生成樹協定 | 6.5.5OSPF動態適應網路變化的過程 | 10.6.2隧道技術 |
3.3.1STP的缺陷 | 6.5.6OSPF和RIP的區別 | 10.6.3網路地址和協定轉換技術 |
3.3.2連線埠角色和連線埠狀態 | 6.5.7OSPF分區域建立路由表的過程 | 本章小結 |
3.3.3連線埠狀態快速遷移過程 | 6.6BGP | 習題 |
3.3.4網橋轉發表刷新機制 | 6.6.1分層路由的原因 | 附錄A部分習題答案 |
3.3.5RSTP套用實例 | 6.6.2BGP報文類型 | 附錄B英文縮寫詞 |
3.3.6RSTP例題解析 | 6.6.3BGP工作機制 | 參考文獻 |
3.4多生成樹協定 |
（註：目錄排版順序為從左列至右列）
教學資源
配套教材
《路由和交換技術（第2版）》有配套的實驗教材——《路由和交換技術實驗及實訓（第2版）——基於華為eNSP》、《路由和交換技術實驗及實訓（第2版）——基於Cisco Packet Tracer》。
書名 | ISBN | 出版社 | 出版時間 | 作者 |
|---|---|---|---|---|
《路由和交換技術實驗及實訓（第2版）——基於華為eNSP》 | 9787302538240 | 清華大學出版社 | 2020年1月1日 | 沈鑫剡、俞海英、許繼恆、李興德、邵發明 |
《路由和交換技術實驗及實訓（第2版）——基於Cisco Packet Tracer》 | 9787302514091 | 清華大學出版社 | 2019年4月1日 | 沈鑫剡、李興德、魏濤、邵發明、俞海英 |
教材特色
1.該教材討論交換機和路由器結構，交換式乙太網和網際網路相關算法和協定的工作原理、實現過程，提供完成校園網、企業網方案設計和實施所需要的交換式乙太網和網際網路的知識。
2.該教材在具體網路環境下討論交換式乙太網和網際網路相關算法；和協定的工作原理及各協定間的相互作用過程，為學生提供交換式乙太網和網際網路知識。
3.該教材結合主流廠家設備討論交換和路由技術，並將它們講深講透讓學生能夠學以致用。
4.該教材是通過例題解析為學生提供運用所學知識分析、解決問題的方法和步驟。
5.該教材是通過對取自實際套用的案例的分析，為學生提供設計、實施校園網和企業網，分析、設計和實現相關算法和協定的思路。
作者簡介
沈鑫剡，中國人民解放軍陸軍工程大學教授，長期從事《網路技術與套用》和《計算機網路安全》等課程的教學與研究。
俞海英，中國人民解放軍陸軍工程大學教授，碩士生導師，現任人防工程教研中心副主任、大學線上教學專家組組長、學院教學督導組組長。
李興德，中國人民解放軍陸軍工程大學副教授。
魏濤，中國人民解放軍陸軍工程大學講師。
邵發明，中國人民解放軍陸軍工程大學教師。
