华为数通HCIEv3.0学习和实战指南系列丛书【预售】

-交换网络技术分册

作者：安德（周亚军）

CCIE#28385  HCIE#2198

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内容提要

本书是华为HCIEv3.0学习系列丛书的第一册，依照华为HCIEv3.0大纲的基础上又做了进一步的知识提升，本书主要涉及的内容是华为HCIEv3.0认证考试中考察的第一部分，即交换部分的内容（该部分通常的分值占比约15%到20%之间），当然也可以作为华为HCIP课程内容中交换部分的指导用书。本书总共包含8章，包括了交换网络基础、VLAN技术、生成树技术、以太链路聚合技术、DHCP技术、VRRP协议、BFD技术以及最后一章节的稍稍难于HCIE交换部分考察的一个综合案例指南，当然每一章节都会涉及基础理论、案例实施和思考题。本书特别适合正在学习和备考华为HCIP、HCIE以及希望进一步加深对交换网络知识的理解和实际操作的读者们。

适用读者对象

书籍的定位是HCIP认证和HCIEv3.0认证的参考书，全角度的覆盖了HCIP和HCIE交换部分的知识点、考察点和实施案例，包含理论和实施。它适合以下几类用户：

? 高校计算机相关专业学生

本书可以作为计算机相关专业，比如网络工程、计算机应用、物联网等专业学生的参考书籍，同时可以结合eNSP来完成书中的实例，更好的理解现实网络，增加实施和排障能力。

? 企业网络、IDC网络运维人员

网络中故障层出不穷，作为使用华为网络设备的运维人员可以参考本书的理论和实际案例，结合现网完成网络搭建和故障排除。当然也有助于通过HCIP或者HCIE认证，本书可以作为很好的复习和巩固的指导用书。

? 有志于成为专业网络工程师的读者

在笔者从事专职专家级别认证的十来年中，培养过太多的非IT专业的学员，比如理发师（是的，是理发师）、护理、机床、现役或退伍军人，成为HCIE或者CCIE。一句大实话是这样的“IT行业的门槛并不是很高”，职业顶级认证确实可以让你的人生变得完全不一样。

前言

2019年2月，华为数通HCIEv3.0上线（实际上线时间为2019年3月之后），在其实验大纲中增加的内容最明显的是域间MPLS VPN，其他都是常规的考察内容。关于HCIE V3.0大纲，读者可以参考如下网页“https://support.huawei.com/learning/Certificate!toExamOutlineDetail?nodeId=Node1000003900&lang=zh”，在笔者看来官方发布的大纲和实际考察内容，可以用天壤之别来形容，不管是分值比重方面还是实际的考察模块都是如此。新大纲的改变按照官方原文是“HCIE-Routing&Switching V3.0的内容包括但不限于：L2及L3层网络技术、IPv4及IPv6网络协议、路由控制技术、MPLS及MPLS L3 VPN技术、组播技术、网络安全技术、QOS技术、SDN技术、网络管理及网络性能优化技术等。”主要体现在新增SDN相关技术主题（实际上这部分内容仅仅在笔试中有几个题目的考察）、大幅增加IPv6网络技术（笔者认为用大幅增加稍显夸张），同时也减少了很多过时不常用的网络技术，如RIP、FR等（这点确实如此，这部分内容在笔试和实验考试中彻底取消，在面试中偶尔会提及）。同时实验架构也作出了较大变化，更加匹配现网应用和场景，以使各位HCIE-Routing&Switching的认证拥有者具备更加实用的网络技术，又能适应网络技术的发展趋势。

对于有志于通过华为数通HCIEv3.0的读者，请重点关注交换技术、IGP技术、BGP技术、MPLS域内和域间VPN的实现、IPv6内容、QoS技术，这一直是数通考察的重点，实际上大纲提及的IPSEC VPN、DSVPN、SDN等并未在实验和面试中考察（书籍编撰时）。本书着重学习交换技术。

本书内容结构

在本书中，总共分为8章，每一章节中都包含了知识理论、案例实施和测试题。

第1章，交换基础和VLAN端口技术

本章为您阐述了交换网络基础，MAC地址表的形成、验证，VLAN的创建，VLAN端口类型（接入模式、干道模式和混杂模式）的应用场景和实施。该章节是HCIE实验考查的基本部分

第2章，VLAN技术高级特性

该章着眼于VLAN的一些高级应用，包括MUX VLAN、端口隔离结束、端口安全技术、Super VLAN、QinQ等内容。

章3章，生成树协议

生成树协议是理论难点，在该中，从标准生成树到快速生成树再到多实例生成树，兼容性和安全特性等内容进行了阐述和实施。该章节是HCIE实验考查的基本部分，同时也是HCIE面试的重点考查部分。

第4章，以太链路聚合

在该章中为读者阐述了手工链路聚合、LACP静态链路聚合以及3层以太链路聚合的内容。在HCIE的LAB考试中也占有一席之地。

第5章 DHCP协议

该章节为读者描述了DHCP协议，包括其工作场景，工作原理，基于接口和基于全局的DHCP案例，完成了DHCP中继以及DHCP侦听技术。该部分是HCIEv3.0的LAB和面试中出镜率较高。

第6章，VRRP协议

VRRP协议也是HCIEv3.0实验考试和面试经常考察的知识点，在该章节中为您描述和实现了VRRP的应用场景、角色切换、选举以及实施案例

第7章，BFD技术

在该章节中，为读者阐述了BFD的简介和会话，重点在于该技术和多种协议的联动实施。该知识点也是HCIEv3.0实验考试内容。

第8章，交换网络综合实战案例

“没有综合案例实施的书籍不是好的技术书籍”，HCIE认证考试的实验考试本身就是一个综合考察，故而在本书的最后一章中也为您安排了一个稍稍难于HCIE交换部分的综合案例，供您参考。

献词和致谢

本书献给乾颐堂广大的华为数通学员，希望能帮助大家在通往HCIE的路上添砖加瓦（但我需要说明课后作业必须完成！）。本书献给广大网络技术爱好者，当您成为一名合格的网工，进入集成商、运营商或者知名厂商或更加锻炼你的网络技术，也希望本丛书能帮你解决实际的工作问题。本书献给乾颐堂的老师和美丽的班主任们，你们为网络技术的推广做出了重要的贡献。本书献给我的家人，是你们容忍我半夜的键盘声以及叫我N遍才吃午饭，愿你们更加健康快乐。书籍中难免错误，如果读者想实时交流欢迎来我的读者交流群1017259287，你可以在这里找到我。

关于作者

周亚军（乾颐堂安德老师）

军哥，IE讲师中的段子王，课上幽默，课下严谨的典范，乾颐堂劳模讲师，地球不重启，军哥不休息的原型。CCIE2*385，HCIE21*8。大学网络工程任课老师。

网络技术畅销书作者，著有经典网络技术畅销书《思科CCIE路由交换v5实验指南》、《思科运营商CCIE认证实现指南》、《华为数通HCNA认证详解与学习指南》、《网络工程师思科华为华三实战案例红宝书》、《华为数通HCIEv3.0学习和实现指南系列丛书-交换技术分册》，没有指导书和辅导书的培训不是好培训，在军哥这里没有后顾之忧

华为HCIEv2.0通过第一人，在乾颐堂大路由组中通过的IE兄弟700+，军哥的良好口碑是通过孜孜不倦的服务和平易近人得来，其他的NA级别、NP级别学员兄弟更是不计其数

军哥主持的众多大型企业培训名录：神华集团（世界五百强）、国家电网（世界五百强）、思科上海办公室下一代NP网络、中国联通（上海）、索尼中国（无锡）、思科支蜀援川项目等。

你强归你强，咱是IE强，学无前后达者为先。大家有个好归宿是军哥不变的心愿。欢迎大家来乾颐堂上海实验室找军哥切磋篮球技能和网络技能

目录

内容提要 1

适用读者对象 1

前言 2

本书内容结构 2

献词和致谢 3

关于作者 4

第1章 交换基础和VLAN技术 9

1.1交换机的数据交换模式和MAC地址表 9

1.1.1 数据交换模式 9

1.1.2 再次认识MAC地址表 11

1.1.3 MAC地址表案例 16

1.2 VLAN基础 23

1.2.1基于端口的VLAN划分案例 25

1.2.2基于MAC地址的VLAN划分 29

1.2.3基于IP子网的VLAN划分 32

1.2.5基于策略的VLAN划分 37

1.3 VLAN端口类型 40

1.3.1 VLAN的接入接口原理 41

1.3.2 交换机互联实施接入模式案例 42

1.3.3 VLAN的干道接口原理 46

1.3.4 基础干道接口实施案例 48

1.3.5 干道链路上的PVID VLAN案例 51

1.3.6 Hybrid接口原理 55

1.3.7 Hybrid接口实施案例 57

1.4 VLAN间路由 63

1.4.1 VLAN单臂路由案例 64

1.4.2 三层交换VLAN间路由案例 66

1.5 章节测试 68

第2章 VLAN技术高级特性 70

2.1 MUX VLAN技术 70

2.2.1 MUX VLAN通信规则 70

2.2.1 MUX VLAN案例 71

2.3 端口隔离技术 78

2.3.1 端口隔离原理 78

2.3.2 常规端口隔离案例 78

2.3.3端口隔离单向隔离案例 82

2.3.4 端口隔离组2层模式 83

2.4 端口安全技术 86

2.4.1 端口安全原理 86

2.4.2 端口安全案例 87

2.5 超级VLAN和代理ARP技术 95

2.5.1 代理ARP技术 95

2.5.2 超级VLAN技术（VLAN聚合） 96

2.5.3 超级VLAN和VLAN间代理ARP案例 97

2.5 QinQ技术 101

2.5.1 QinQ报文转发 102

2.5.2 QinQ实现案例 103

2.6 章节测试 107

第3章 生成树协议 109

3.1 二层网络转发环路问题 109

3.2 生成树协议的作用及工作原理 110

3.3 生成树的选举 113

3.4 STP和RSTP协议 115

3.4.1 标准生成树 115

3.4.2 STP协议收敛和不足 120

3.4.3 RSTP对STP的改进 122

3.4.4 根桥选举案例 131

3.4.5 根端口选举案例 134

3.4.6 指定端口选举案例 140

3.4.7 替代端口选举以及案例 142

3.4.8 备份端口选举案例 144

3.4.8 边缘端口案例 148

3.5 STP与RSTP兼容性和案例 151

3.5.1 802.1D和802.1w兼容性描述 151

3.5.3 兼容性案例 151

3.6 MSTP多实例生成树 152

3.6.1 MSTP基本概念 153

3.6.2 单区域单实例MSTP案例 167

3.6.3 单区域多实例MSTP 171

3.6.4 多区域多实例MSTP 176

3.7 MSTP与RSTP/STP兼容性 191

3.8 生成树协议稳定特性 191

3.8.1 BPDU保护及其实施案例 191

3.8.2 BPDU报文过滤和案例 195

3.8.3 根桥保护和案例 197

3.8.4 环路保护和案例 200

3.8.5 TC-BPDU报文保护 203

3.9章节测试 205

第4章以太链路聚合 208

4.1  以太链路聚合概念 208

4.2 以太链路手工聚合模式 210

4.2.1 手工链路聚合 211

4.2.2 手工模式链路聚合案例 211

4.3 LACP链路聚合 217

4.3.1 LACP静态链路聚合 217

4.3.2 LACP模式链路聚合案例 219

4.4 三层以太链路聚合 229

4.5 章节测试 230

第5章 DHCP协议 232

5.1 DHCP原理和实现 232

5.1.1 DHCP基本工作过程 232

5.1.2 基于接口地址池的DHCP服务器案例 236

5.1.3 DHCP固定为设备分配IP地址案例 240

5.1.4 基于全局地址池的DHCP服务器实施案例 242

5.2 DHCP中继 246

5.2.1 DHCP中继工作原理 247

5.2.2 DHCP中继的实现案例 248

5.3 DHCP Snooping技术 254

5.3.1 DHCP侦听技术的工作原理 255

5.3.2 DHCP 侦听技术案例 256

5.4章节测试 258

第6章 VRRP协议 260

6.1 VRRP工作原理 260

6.1.1.VRRP中的角色和概念 260

6.1.2.VRRP的状态机和Master设备选举 262

6.2 VRRP的负载分担以及和其他技术关联 263

6.2.1 VRRP的负载分担 263

6.2.2 VRRP和其他技术关联 264

6.3 VRRP案例实施 265

6.3.1.创建VLAN以及基础配置 266

6.3.2 实施3层的VRRP协议 268

6.3.3 通过VRRP实现流量的负载分担 277

6.3.4 VRRP跟踪上行链路以及和BFD关联 279

6.4 章节测试 285

第7章 BFD技术 286

7.1 BFD协议原理 286

7.1.1 BFD简介 286

7.1.2 BFD报文以及会话管理 288

7.2 BFD和重要协议联动案例 292

7.2.1 BFD单跳检测2层链路案例 292

7.2.2 BFD单跳检测VLANIF接口案例 296

7.2.3 BFD和静态路由联动案例 298

7.2.4 BFD和OSPF协议联动案例 300

7.2.5 BFD单臂回声特定案例 304

章节测试 308

第8章 交换网络综合实战案例 309

8.1 创建业务VLAN和连接PC接口 309

8.2 实施干道链路 311

8.3 以太聚合链路 312

8.4 MSTP协议的实施 314

8.5 MSTP的优化和调整 316

8.6 IP地址实施和VRRP 317

8.7 完成单臂回声的BFD 320

8.8 通过DHCP为终端分发网络地址 322

术语表 325

章节测试答案 332

第1章测试题答案 332

第2章测试题答案 332

第3章测试题答案 332

第4章测试题答案 333

第5章测试题答案 333

第6章测试题答案 334

第7章测试题答案 334

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