本书根据教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会编制的《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案》中关于“计算机网络”课程规范编写而成。



        本书基于ISO/OSI参考模型的层次结构，自底向上地描述了计算机网络，并以TCP/IP协议为背景，详细讨论了各种网络协议和应用。本书主要内容包括网络概论、OSI参考模型、物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层、局域网络、广域网络和网络安全等。



        本书内容系统而全面，逻辑层次清晰、图文并茂、深入浅出，可作为大学计算机网络及相关课程的教材，也可作为计算机网络工程技术人员的参考书。

        计算机网络是计算机科学与通信技术密切结合的产物，也是计算机科学与技术应用中非常活跃的研究领域，尤其在最近10余年发展迅速。Internet的出现与发展，改变了人们的学习、生活和工作方式，并对人类社会产生巨大影响。



        “计算机网络”课程是计算机科学与技术专业的核心课程，是必修课程之一。本课程的先修课程是“计算机原理”、“程序设计基础”、“操作系统”、“算法设计与分析”和“数据结构”等。



        全书分为10章：第1章主要介绍计算机网络的产生与发展、计算机网络组成、计算机网络分类、计算机网络拓扑结构、计算机网络性能指标和数据交换方式等；第2章主要介绍OSI参考模型、网络协议的基本概念和TCP/IP参考模型等；第3章主要介绍物理层，内容包括物理层的接口、特性、传输媒体、设备和数据通信基础等；第4章主要介绍数据链路层，内容包括数据链路层的基本概念、功能与提供的服务、数据链路层技术、数据链路层协议、网桥和交换机等；第5章主要介绍局域网，内容包括经典局域网简介、高速以太网、FDDI网、无线局域网、虚拟局域网等；第6章主要介绍广域网，内容包括广域网的标准协议、广域网路由、广域网技术，如X2.5网、ISDN网、ATM技术、帧中继、HDLC协议、点对点协议、DDN技术和虚拟专用网等；第7章主要介绍网络层协议，内容包括网际协议、Internet控制协议、IP路由选择协议、IPv6协议等；第8章主要介绍传输层协议，内容包括传输层的概念和基本功能、TCP/IP体系结构、传输控制协议、TCP报文段、TCP连接管理、TCP传输策略、TCP拥塞控制、用户数据报协议、TCP和UDP等；第9章主要介绍应用层，内容包括域名系统、文件传送和存取、电子邮件、万维网、简单网络管理协议等；第10章主要介绍网络安全，内容包括网络安全的重要性和定义、数据加密技术概述、网络攻击、检测与防范技术、计算机病毒与反病毒、防火墙技术、因特网的层次安全技术等。



        本书具有如下特色：

        ① 在体系结构上，层次清楚，凸显了系统性、完整性和逻辑性，并注重了先进性。

        ② 在内容选择上，目标明确，知识点覆盖全面，阐述简明清晰，注重了跨课程的元素。

        ③ 在编写风格上，注重应用性和实践性，应用案例注重理论与实践的结合，提倡“应用计算”思维。



        通过本课程的学习，能够系统地理解和掌握计算机网络的基本原理和基础知识，了解计算机网络构建中可能遇到的主要问题，以及解决问题的基本方法，为后续课程的学习及实际应用建立坚实的基础。

有的章提供了实验内容，这些内容仅供参考。



        由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。
 

2012年5月

 

第1章  绪论1

1.1  计算机网络概述2

1.1.1  计算机网络的产生和发展2

1.1.2  计算机网络组成4

1.1.3  网络分类5

1.1.4  网络拓扑结构7

1.2  网络性能指标10

1.2.1  响应时间、延迟时间和等待时间10

1.2.2  利用率11

1.2.3  带宽、容量和吞吐量12

1.2.4  可用性、可靠性和可恢复性14

1.2.5  冗余度、适应性、可伸缩性15

1.2.6  效率与费用16

1.3  数据交换方式16

1.3.1  电路交换16

1.3.2  报文交换17

1.3.3  分组交换17

小结20

习题20

第2章  OSI参考模型21

2.1  网络体系结构的基本概念22

2.1.1  协议22

2.1.2  开放系统、子系统、N层与实体23

2.1.3  路由24

2.1.4  封装与解包25

2.1.5  数据单元27

2.1.6  服务、接口和访问点27

2.1.7  层次结构28

2.1.8  连接服务和无连接服务29

2.1.9  协议与服务的关系30

2.2  OSI参考模型30

2.3  TCP/IP参考模型33

2.3.1  TCP/IP33

2.3.2  用户数据报协议33

2.3.3  网际协议34

2.3.4  TCP/IP应用34

2.3.5  TCP/IP和OSI的比较35

2.3.6  TCP/IP小结35

小结37

习题38

第3章  物理层39

3.1  物理层概述40

3.1.1  物理层的功能40

3.1.2  接口的特性40

3.2  物理层的传输媒体41

3.2.1  同轴电缆41

3.2.2  双绞线42

3.2.3  光纤44

3.2.4  地面微波传输46

3.2.5  卫星通信47

3.3  数据通信基础47

3.3.1  通信方式47

3.3.2  信道49

3.3.3  模拟传输与数字传输55

3.3.4  数据编码技术57

3.4  物理层设备61

3.4.1  中继器61

3.4.2  集线器61

3.5  宽带接入技术66

小结67

习题67

课后实验  ADSL组网68

第4章  数据链路层69

4.1  数据链路层概述70

4.1.1  数据链路层基本概念70

4.1.2  数据链路层的功能70

4.1.3  数据链路层提供的服务71

4.1.4  数据帧72

4.2  数据链路层技术74

4.2.1  差错控制技术74

4.2.2  流量控制技术80

4.3  数据链路层协议80

4.3.1  停止等待协议81

4.3.2  滑动窗口协议86

4.4  网桥90

4.4.1  网桥的功能90

4.4.2  网桥的局限性91

4.5  交换机92

4.5.1  交换技术概述92

4.5.2  交换机的功能93

4.5.3  交换机的分类94

小结95

习题95

第5章  局域网96

5.1  局域网概述97

5.2  经典局域网简介97

5.2.1  以太网98

5.2.2  权标环网101

5.2.3  逻辑链路控制协议105

5.3  高速以太网107

5.3.1  100 Base-T以太网108

5.3.2  100 VG-AnyLAN109

5.3.3  Gigabit以太网111

5.4  FDDI网111

5.4.1  FDDI标准112

5.4.2  网络介质与设备113

5.5  无线局域网113

5.5.1  无线局域网标准114

5.5.2  无线局域网技术115

5.5.3  无线局域网性能115

5.6  虚拟局域网116

5.6.1  虚拟局域网产生的背景116

5.6.2  虚拟局域网的基本概念116

5.6.3  虚拟局域网的组网方法117

5.6.4  虚拟局域网的优点118

小结118

习题118

课后实验1  网络规划118

课后实验2  虚拟局域网119

第6章  广域网120

6.1  广域网概述121

6.2  广域网的标准协议121

6.3  广域网路由122

6.3.1  路由选择机制122

6.3.2  广域网中的路由123

6.3.3  路由算法124

6.4  广域网技术125

6.4.1  X.25网125

6.4.2  ISDN网127

6.4.3  ATM技术129

6.4.4  帧中继133

6.4.5  HDLC协议135

6.4.6  点对点协议139

6.4.7  DDN技术140

6.4.8  虚拟专用网142

小结147

习题147

课后实验  通过路由器连接两个局域网148

第7章  网络层协议149

7.1  网际协议150

7.1.1  网际协议概述150

7.1.2  IP地址的表示方法150

7.1.3  子网152

7.1.4  IP地址转换154

7.1.5  IP数据报的格式155

7.1.6  IP数据报的封装、分段与重组157

7.1.7  IP报文转发158

7.1.8  IP路由表159

7.2  Internet控制协议161

7.2.1  Internet控制报文协议161

7.2.2  Internet组管理协议162

7.2.3  地址解析协议165

7.2.4  逆地址解析协议166

7.3  IP路由选择协议167

7.3.1  内部网关路由选择协议167

7.3.2  外部网关路由选择协议171

7.4  IPv6协议178

7.4.1  IPv6特点178

7.4.2  IPv6分组178

小结183

习题183

第8章  传输层协议184

8.1  概述185

8.1.1  传输层的概念与术语185

8.1.2  传输层的基本功能188

8.1.3  TCP/IP体系结构中的传输层190

8.2  传输控制协议191

8.2.1  TCP/IP报文段传输191

8.2.2  端口和套接字193

8.2.3  TCP的服务194

8.3  TCP报文段195

8.4  TCP连接管理197

8.5  TCP传输策略199

8.6  TCP拥塞控制201

8.6.1  慢启动算法202

8.6.2  拥塞避免算法202

8.6.3  快速重传与快速恢复算法203

8.7  用户数据报协议203

8.8  TCP和UDP205

小结207

习题207

课后实验  TCP/IP分析与验证207

第9章  应用层208

9.1  应用层概述209

9.1.1  应用层简介209

9.1.2  客户机/服务器模型209

9.1.3  TCP/IP应用层协议210

9.2  域名系统210

9.2.1  DNS域名空间211

9.2.2  域名服务器212

9.2.3  域名解析服务214

9.3  文件的传送与存取219

9.3.1  文件传送协议219

9.3.2  简单文件传送协议222

9.4  电子邮件223

9.4.1  电子邮件简介223

9.4.2  简单邮件传送协议225

9.4.3  邮件读取协议226

9.4.4  电子邮件格式227

9.5  万维网227

9.5.1  Web浏览器与Web服务器227

9.5.2  超文本传送协议229

9.5.3  统一资源定位地址233
9.6  简单网络管理协议234

9.6.1  网络功能与模型234

9.6.2  SNMP236

9.6.3  SNMPv2协议244

9.6.4  SNMPv3协议247

小结247

习题247

课后实验  SNMP实验248

第10章  网络安全249

10.1  网络安全概述250

10.1.1  网络安全的重要性250

10.1.2  网络面临的主要威胁250

10.1.3  网络安全的定义251

10.2  数据加密技术概述252

10.2.1  数据加密的原理253

10.2.2  传统数据加密模型253

10.2.3  加密算法分类255

10.3  网络攻击、检测与防范技术256

10.3.1  网络攻击简介256

10.3.2  网络攻击检测技术257

10.3.3  网络安全防范技术260

10.4  计算机病毒与反病毒264

10.4.1  计算机病毒的传播途径264

10.4.2  计算机病毒产生的原因264

10.4.3  计算机病毒的定义265

10.4.4  计算机病毒的命名265

10.4.5  计算机病毒的特征265

10.5  防火墙技术267

10.5.1  防火墙的基本概念267

10.5.2  防火墙的功能268

10.5.3  防火墙的优缺点268

10.6  因特网的层次安全技术270

10.6.1  网际层安全协议270

10.6.2  传输层安全协议272

10.6.3  应用层安全协议273

小结275

习题275

课后实验  网络安全实验276

参考文献278

 

无