全书以计算机网络体系结构及网络应用为主线，系统地阐述了计算机网络的基本原理，介绍了当前常用的先进网络技术以及网络的实际应用。



        全书共14章，分别是计算机网络概述、计算机网络体系结构、物理层技术、数据链路层技术、局域网技术、广域网技术、网络层技术、传输层技术、应用层技术、接入网技术、网络安全技术、网络管理与维护技术、网络系统的规划与设计以及网络技术综合应用。此外，在附录中给出了与课本内容相配套的实验，以巩固所学知识。



        本书层次清晰、概念准确、内容新颖、图文并茂，注重理论与实践的结合，适合学生循序渐进地学习。本书可作为普通高等院校计算机科学与技术、网络工程、通信工程、软件工程、数字媒体技术及相关专业本科教材使用，还可作为成人高等教育计算机网络教材使用，同时也可供从事计算机网络应用与信息技术的广大工程技术人员学习参考。

《计算机网络原理及应用》较之市面上的计算机网络教材，在内容和结构上进行了较大的修正、补充、调整和完善。全书突出了计算机网络体系结构及网络应用这条主线，使全书知识点更加紧凑、连贯，删除了对一些过时技术的介绍，在一些实用技术上加大了篇幅。同时，本着以实践促教学的原则，加入了实验指导，以期学习者能更好地理解所学理论知识。

本书遵循先简单后复杂，先原理后应用的认知规律，内容新颖，概念清晰，深入浅出，易学易懂。本书给出了大量的图和一定数量的应用实例，其目的是希望读者通过本书的学习能够较容易地掌握计算机网络基本原理和实用的网络技术，了解计算机网络最新技术和发展动态，并具有简单的网络组建、规划和设计选型的能力。

全书约50万字，参考学时72学时。全书由14章组成。第1章是计算机网络概述，主要介绍计算机网络的发展、概念、分类与拓扑结构等问题；第2章是计算机网络体系结构，阐述了OSI及TCP/IP两大网络体系结构的有关基础概念；第3章是物理层技术，介绍了数据通信的理论基础、物理传输媒体等知识；第4章是数据链路层技术，讲解了数据链路层的基本概念、数据的检错纠错技术、数据的流量控制技术及点对点协议；第5章是局域网技术，主要介绍了局域网的概念、介质访问控制方法、以太网技术以及虚拟局域网、无线局域网等较前沿的技术；第6章是广域网技术，介绍了X.25、ISDN、ATM等技术；第7章是网络层技术，主要介绍了网络层的基本原理，并在此基础上讲解因特网的网际协议、路由选择协议、控制报文协议以及一些相关的网络互连设备；第8章是传输层技术，对传输层的基本概念及UDP、TCP两个协议进行了介绍；第9章是应用层技术，介绍了应用层的几种主要协议，如DNS、HTTP及电子邮件等；第10章是接入网技术，主要介绍了铜线接入网、光纤接入网、无线接入网、虚拟专用网VPN 以及网络地址转换NAT技术；第11章是网络安全技术，重点对加密与认证技术、防火墙及病毒防护的知识做了介绍；第12章是网络管理与维护技术，介绍了网络管理有关协议、计算机网络常见故障及排除等知识；第13章是网络系统的规划与设计，从分层设计、IP地址规划、布线设计等角度对网络组建进行了介绍；第14章是网络技术综合应用，在本章中给出了交换网、路由网及无线网的实例。此外，在附录中给出了与课本内容相配套的实验，以巩固所学知识。

本书可作为普通高等院校计算机科学与技术、网络工程、通信工程、软件工程、数字媒体技术及相关专业本科教材使用，还可作为成人高等教育计算机网络教材使用，同时也是广大网络工程技术人员较好的科技参考书。

本书由刘永华编著。孟凡楼、赵艳杰、孙俊香、陈茜、张淑玉、刘芳、于春花、李晓利、解圣庆、刘贞德参与了本书的资料整理工作，并提出了许多宝贵意见，在此表示感谢。

由于作者水平有限，加之编写时间仓促，书中难免存在缺点与不足之处，恳请广大读者和同行批评指正。



        编 者  

        2010年12月

第1章  计算机网络概述 1

1.1  计算机网络的形成与发展 1

1.1.1  面向终端的计算机网络 1

1.1.2  计算机—计算机网络 2

1.1.3  开放式标准化网络 4

1.1.4  网络计算的新时代 4

1.2  计算机网络的概述 5

1.2.1  计算机网络的定义 5

1.2.2  计算机网络的特点 6

1.2.3  计算机网络的功能和应用 7

1.2.4  计算机网络的组成 9

1.3  计算机网络的分类 9

1.3.1  按传输技术划分 10

1.3.2  按分布距离划分 10

1.3.3  其他几种分类方法 11

1.4  计算机网络拓扑结构 12

1.4.1  计算机网络拓扑的定义 12

1.4.2  两类网络拓扑 12

1.4.3  常见的几种网络拓扑特点 12

1.5  几种典型的计算机网络结构类型 15

1.5.1  集中处理的主机/终端机网络结构 15

1.5.2  对等网络结构 15

1.5.3  客户机/服务器网络结构 16

1.5.4  无盘工作站网络结构 16

1.6  计算机网络的性能 16

1.6.1  计算机网络的性能指标 17

1.6.2  计算机网络的非性能特征 19

习题与思考题1 19

第2章  计算机网络体系结构 21

2.1  网络体系结构 21

2.1.1  网络体系结构基本概念 21

2.1.2  计算机网络层次体系结构 22

2.1.3  计算机网络层次模型 22

2.2  开放系统互连参考模型 24

2.2.1  开放系统互连基本参考模型 24

2.2.2  层次模型中各层功能 25

2.3  TCP/IP参考模型 29

2.3.1  TCP/IP参考模型概述 29

2.3.2  TCP/IP简介 30

2.4  OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较 33

习题与思考题2 34

第3章  物理层技术 35

3.1  物理层的基本特性 35

3.2  数据通信的理论基础 36

3.2.1  傅里叶分析 36

3.2.2  有限带宽信号 36

3.2.3  数字通信系统 38

3.2.4  数据编码 40

3.2.5  数字调制技术 44

3.2.6  脉冲编码调制 46

3.3  通信方式与交换方式 47

3.3.1  数据通信方式 47

3.3.2  异步传输和同步传输 48

3.3.3  交换方式 51

3.4  多路复用技术 53

3.4.1  多路复用的基本概念 53

3.4.2  频分多路复用（FDM） 54

3.4.3  同步时分多路复用（TDM） 55

3.4.4  统计时分多路复用（STDM） 56

3.4.5  两种多路复用技术的比较 57

3.4.6  波分复用技术 57

3.4.7  码分复用（CDM） 58

3.5  计算机网络的传输介质 59

3.5.1  有线传输介质 59

3.5.2  无线传输介质 62

习题与思考题3 63

第4章  数据链路层技术 66

4.1  数据链路层的设计问题 66

4.1.1  几个主要概念 66

4.1.2  数据链路层的目的 67

4.1.3  数据链路层的主要功能 67

4.2  差错控制技术 69

4.2.1  差错控制原理 69

4.2.2  差错控制编码 70

4.2.3  差错控制方式 71

4.2.4  几种纠错方式 72

4.3  流量控制技术 73

4.3.1  停等流量控制 73

4.3.2  滑动窗口流量控制 73

4.3.3  自动请求重发（Automatic Repeat Request，ARQ） 74

4.3.4  停等ARQ 75

4.3.5  返回N帧ARQ 76

4.3.6  选择性重发ARQ 77

4.4  点对点协议（PPP） 78

4.4.1  PPP的作用 78

4.4.2  PPP的组成部分 79

4.4.3  PPP帧结构 79

习题与思考题4 80

第5章  局域网技术 82

5.1  局域网的基本概念 82

5.1.1  局域网的主要特点及实现技术 82

5.1.2  局域网参考模型 84

5.1.3  LAN的IEEE 802标准 84

5.1.4  逻辑链路控制子层 85

5.1.5  介质访问控制子层 87

5.2  局域网的介质访问控制方法 88

5.2.1  CSMA/CD和IEEE 802.3标准 89

5.2.2  令牌总线访问控制和IEEE 802.4标准 92

5.2.3  令牌环（Token Ring）访问控制IEEE 802.5标准 94

5.3  传统以太网技术 95

5.3.1  粗缆以太网 95

5.3.2  细缆以太网 96

5.3.3  双绞线以太网 96

5.3.4  3种布线方案的比较 97

5.4  交换式以太网 98

5.5  虚拟局域网（VLAN） 100

5.5.1  为什么要划分VLAN 100

5.5.2  VLAN的主要类型 101

5.5.3  VLAN的主要标准 103

5.5.4  VLAN标签交换 104

5.5.5  配置VLAN 105

5.5.6  设计VLAN 106

5.6  高速局域网技术 107

5.6.1  100Mbit/s以太网 107

5.6.2  1000Mbit/s以太网 108

5.6.3  10Gbit/s以太网 109

5.7  无线局域网WLAN 111

5.7.1  WLAN组网方式 111

5.7.2  WLAN硬件 112

5.7.3  IEEE 802.11 MAC层 114

5.7.4  IEEE 802.11物理层 116

5.7.5  IEEE WLAN的安全技术 117

习题与思考题5 118

第6章  广域网技术 120

6.1  广域网的基本概念 120

6.1.1  广域网的构成 120

6.1.2  广域网的分组转发机制 121

6.2  X.25分组交换网 123

6.3  帧中继（FR） 124

6.3.1  帧中继的帧格式 125

6.3.2  帧中继的应用 126

6.4  综合业务数字网（ISDN） 126

6.4.1  ISDN的概述 126

6.4.2  宽带ISDN（B-ISDN） 128

6.5  异步传输模式（ATM） 129

6.5.1  ATM概述 129

6.5.2  ATM协议参考模型 130

6.5.3  ATM的信元格式 132

6.5.4  ATM交换机 133

习题与思考题6 135

第7章  网络层技术 136

7.1  网络层概述 136

7.1.1  网络层的设计问题 136

7.1.2  虚电路与数据报 137

7.2  网间互连协议（IP） 140

7.2.1  IP提供的服务 140

7.2.2  IPv4与IPv6 140

7.2.3  IP地址 143

7.2.4  子网及子网掩码 144

7.2.5  无分类编址（CIDR） 145

7.3  因特网路由选择协议 147

7.3.1  内部网关协议RIP和OSPF 147

7.3.2  外部网关协议（BGP） 155

7.4  因特网控制报文协议（ICMP） 158

7.5  网络互连设备 159

7.5.1  中继器 160

7.5.2  网桥 161

7.5.3  路由器 164

习题与思考题7 168

第8章  传输层技术 171

8.1  传输层概述 171

8.1.1  传输层的设计问题 171

8.1.2  端口 172

8.2  用户数据报协议（UDP） 173

8.2.1  UDP概述 173

8.2.2  UDP用户数据报 174

8.3  传输控制协议（TCP） 175

8.3.1  TCP概述 175

8.3.2  TCP报文段 176

8.3.3  TCP的可靠性 177

8.3.4  TCP连接管理 178

8.3.5  滑动窗口与流量控制 180

习题与思考题8 181

第9章  应用层技术 184

9.1  应用层概述 184

9.2  域名解析协议 185

9.2.1  域名系统 185

9.2.2  域名解析 187

9.3  文件传输协议 187

9.3.1  文件传输协议（FTP）概述 187

9.3.2  简单文件传输协议（TFTP） 188

9.4  远程终端协议（Telnet） 189

9.5  电子邮件 191

9.6  万维网 194

9.7  动态主机配置协议（DHCP） 197

习题与思考题9 199

第10章  接入网技术 202

10.1  铜线接入网技术 202

10.1.1  xDSL技术 202

10.1.2  CATV 207

10.2  光纤接入网技术 209

10.3  无线接入网技术 210

10.3.1  GSM/GPRS 210

10.3.2  WAP 212

10.4  虚拟专用网（VPN） 214

10.5  网络地址转换（NAT） 219

习题与思考题10 221

第11章  网络安全技术 223

11.1  网络安全问题概述 223

11.1.1  网络安全的概念和安全控制模型 223

11.1.2  安全威胁 224

11.2  加密与认证技术 227

11.2.1  密码学的基本概念 228

11.2.2  常规密钥密码体制 232

11.2.3  公开密钥加密技术 233

11.2.4  数字签名 235

11.2.5  身份认证技术 235

11.3  防火墙技术 236

11.3.1  防火墙概述 236

11.3.2  防火墙系统结构 236

11.3.3  防火墙分类 238

11.3.4  防火墙的作用 238

11.3.5  防火墙的设计策略 239

11.4  病毒与病毒的防治 240

11.4.1  病毒的种类及特点 240

11.4.2  病毒的传播途径与防治 241

习题与思考题11 243

第12章  网络管理与维护技术 244

12.1  网络管理技术 244

12.1.1  网络管理概述 244

12.1.2  ISO网络管理模式 245

12.1.3  公共管理信息协议（CMIP） 246

12.1.4  简单网络管理协议（SNMP） 247

12.2  网络维护工具 248

12.3  局域网常见的故障排除 252

12.3.1  网络常见故障 252

12.3.2  网络故障的排除 253

习题与思考题12 259

第13章  网络系统的规划与设计 260

13.1  确定网络设计目标 260

13.1.1  需求分析 261

13.1.2  工程论证 261

13.1.3  网络设计原则 262

13.2  确定网络设计方案 263

13.2.1  网络标准的选择 263

13.2.2  网络拓扑结构选择 263

13.2.3  建立分级三层设计模型 264

13.2.4  IP地址规划 266

13.2.5  网络布线设计 268

13.2.6  安全设计 269

13.3  网络产品选型 271

13.3.1  网络硬件设备选型 271

13.3.2  网络软件选择 273

习题与思考题13 274

第14章  网络技术综合应用 275

14.1  交换三级网 275

14.1.1  网络拓扑 276

14.1.2  IP地址分配 277

14.1.3  VLAN划分 278

14.1.4  安全设计 279

14.1.5  网络管理 279

14.2  路由三级网 279

14.3  无线局域网 281

14.3.1  室内无线网络 281

14.3.2  室外无线网络 282

习题与思考题14 284

附录A  实验与上机指导 285

参考文献 302

无