计算机网络是计算机及相关专业的一门重要的专业课程。有关计算机网络的教材种类繁多、各具特色。本书的特点在于既注重计算机网络基础理论的讲解，又注重实践和应用，并充分考虑内容的前瞻性。
全书共分为10 章。第1 章讲解了计算机网络的基础知识及体系结构；第2~6 章按照TCP/IP体系结构的层次对各层的相关内容进行了较详细的讲解；第7~10章介绍了无线网络、网络安全、多媒体网络和网络前沿技术等内容。书中包含重难点的讲解视频，以二维码的形式供读者扫描观看；每章后附有习题。附录中按照字母顺序给出了全书出现的缩略词，并注明了书中第一次出现的章节，以方便读者查阅。配套教材《计算机网络实验指导及习题集》包含各章实验、习题指导和综合实验，供读者加强实践和练习。
本书适合作为普通高等学校网络工程专业、计算机专业、信息技术专业、电子商务专业以及其他相关专业的网络课程教材，也可以作为广大网络管理人员及技术人员学习网络知识的参考书。

网络发展突飞猛进，《计算机网络》第五版在谭浩强老师、浩强工作室、中国铁道出版社有限公司以及广大读者的支持下出版了。第五版在第四版的基础上拓展了理论知识的深度和广度，同时更加重视实验和练习，因此将《计算机网络实验指导及习题集》作为配套教材出版。第五版做了较大调整，由第四版的11 章调整为10 章。同时考虑计算机网络技术的新发展并根据读者的要求和反馈建议，对原书内容做了相应的补充和修改。
本版结构调整之处：
① 将第四版的第1、2 章合并为第五版的第1 章“计算机网络概述”。
② 将第四版的3、4章内容整合后，再拆分为第五版的第2章“物理层”和第3章“数据链路层”。
③ 删除了第四版的第10 章。
④ 删除了第四版各章的实验以及第11 章综合训练。
⑤ 增加了第9 章“多媒体网络”和第10 章“网络前沿技术”。
本版新增加的内容：
① 在第1 章“计算机网络概述”中，增加了“计算机网络的评价指标”的内容。
② 在第2 章“物理层”中，增加了“脉冲编码调制”和“物理层协议”的内容。
③ 在第3 章“数据链路层”中，增加了“点对点协议”和“十万兆位以太网”的内容。
④ 在第4 章“网络层”中，增加了“ICMPv6”、“三层交换机”、“多播路由协议”和“多协议标签交换”的内容。
⑤ 在第5 章“传输层”中，增加了“套接字”、“TCP 流量控制”和“基于Socket 的网络编程”的内容。
⑥ 在第6 章“应用层”中，增加了“动态主机配置协议”和“基于Web 的网络编程”的内容。
⑦ 在第7 章“无线网络”中，增加了“无线体域网”、“无线城域网”、“第5 代移动通信系统”、“移动Ad Hoc 网络”和“无线传感器网络”的内容。
⑧ 在第8 章“网络安全”中，增加了“网络安全的攻防体系”、“网络安全的层次体系及等级保护制度”、“因特网的安全协议”和“入侵防御”的内容。
⑨ 增加了第9 章“多媒体网络”和第10 章“网络前沿技术”的内容。
本版修改之处：
① 全书以5 层模型——物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组织，替代了第四版的4 层模型组织方法。
② 考虑方块检验、高级数据链路控制协议和令牌总线网等在目前的计算机网络中已少有应用，因此将其删除；考虑网络层拥塞控制、网关、简单网络管理协议、卫星接入和居民宽带网等内容限于篇幅难以阐述透彻，因此将其删除；考虑组建家庭网络的内容过于简单，亦将其删除。
③ 使用术语“网络核心”和“网络边缘”替代了传统的“通信子网“和“资源子网”，同时将数据交换技术以及客户机/服务器、对等连接模型的内容移至第1.1.2 节，以阐述两个重要概念。
④ 在数据链路层和传输层都强调了可靠传输的实现技术，并注重阐述了二者的衔接关系。
⑤ 强化了IPv6的相关内容。
⑥ 应用层协议的实现方式阐述得更为深入。
⑦ 无线网络一章重新组织了架构。
除此之外，书中凡与时间相关的内容都更新为当前内容。
作者在本书写作时力求体现如下特点：
① 考虑到既要便于学生理解网络的基本概念又要注重实际应用，所以本书在介绍网络基本概念时主要以7 层协议模型为主，在介绍网络应用技术时则以5 层协议模型为主。
② 网络技术发展和其他信息技术一样突飞猛进，所以本书在介绍计算机网络基础知识的同时，注意跟踪网络发展的最新技术。
③ 在介绍基础理论的同时，用了较大篇幅介绍实践和应用的知识。
④ 本书还包含重难点的讲解视频，以二维码的形式供读者扫描观看。既拓宽了本书的知识容量，又可以帮助读者深入理解相关的理论和技术。
⑤ 由于计算机网络技术是实践性非常强的一门技术，本书每一章末都附有一定量的习题。认真解答习题对于理解概念、综合运用知识十分重要。
⑥ 配套教材《计算机网络实验指导及习题集》包含与本书对应的各章实验、习题指导以及综合实验，进一步加强了本书的实践性和应用性。
全书共分为10 章，其中第1～6 章讲解了计算机网络的基础知识，第7～10 章介绍了计算机网络应用技术。考虑到本教材的特点，网络应用技术部分占了较大的篇幅。
① 第1章在介绍计算机网络基本概念的基础上，讲解了主流的网络体系结构——OSI/RM和TCP/IP。
② 第2~6 章按照当前应用最广泛的TCP/IP 体系结构，对各层的相关理论、技术和协议作了详细的讲解。
有关计算机网络应用技术的内容分为四部分：
① 第7 章介绍了无线网络。
② 第8 章介绍了网络安全。
③ 第9 章介绍了多媒体网络。
④ 第10 章介绍了网络前沿技术。
本书凝聚了作者多年网络教学、科研的经验，非常适合作为普通高等学校网络工程专业、计算机专业、信息技术专业、电子商务专业或其他相关专业的网络、网络技术与应用等课程的教材，也可以作为广大网络管理人员及技术人员学习网络知识的参考书。
本书参考了很多优秀教材、论文、报告以及网站资料，在此对所引用文献的作者表示衷心的感谢。同时，感谢谭浩强老师多年来的帮助，感谢中国铁道出版社有限公司多年来的合作与支持。
本书由黄彦任主编，张建勋任副主编，杨晓辉、桂莹、崔麟、鲍英、梁睿、王伟参与编写。其中第1 章由黄彦和桂莹编写；第2章由桂莹编写；第3章由梁睿和王伟编写；第4章由黄彦编写；第5章由王伟和杨晓辉编写；第6章由杨晓辉编写；第7章由崔麟编写；第8章由鲍英编写；第9章和第10章由张建勋编写。全书由黄彦、张建勋统稿，安淑芝教授主审。
由于时间仓促，编者水平有限，书中的不足和疏漏之处在所难免，恳请读者给予批评指正。我们也会在适当时间进行修订和补充，并发布在中国铁道出版社有限公司网站：http://www.tdpress.com/51eds/相关栏目中。
编 者
2019年11月

第1 章 计算机网络概述...... 1
1.1 计算机网络简介..... 1
1.1.1 计算机网络的产生和发展.............. 1
1.1.2 计算机网络的定义....... 6
1.2 计算机网络的分类. 9
1.2.1 按地理位置分类........... 9
1.2.2 按网络拓扑结构分类.. 10
1.2.3 其他分类... 12
1.3 计算机网络的组成................. 12
1.3.1 计算机网络的硬件组成................ 13
1.3.2 计算机网络的软件组成................ 14
1.4 计算机网络的评价指标......... 16
1.4.1 计算机网络的性能指标................ 16
1.4.2 计算机网络的非性能指标............ 18
1.5 计算机网络体系结构............. 19
1.5.1 网络体系结构............. 19
1.5.2 开放系统互连参考模型................ 25
1.5.3 TCP/IP 参考模型......... 29
小结…. ................. ....... 34
习题…. ................. ....... 34
第2 章 物理层 36
2.1 数据、信号和编码................. 36
2.1.1 数据和信号................. 36
2.1.2 数字调制... 38
2.1.3 数字编码... 41
2.1.4 脉冲编码调制............. 43
2.2 传输介质和物理层设备......... 45
2.2.1 传输介质... 45
2.2.2 物理层设备................. 49
2.3 数据传输技术....... 51
2.3.1 数据传输类型............. 51
2.3.2 同步技术... 52
2.3.3 数据传输方式............. 53
2.3.4 多路复用技术............. 54
2.4 物理层协议.......... 56
2.4.1 物理层协议概述......... 56
2.4.2 EIA-RS-232 接口标准................. 56
小结…. ................. ....... 58
习题…. ................. ....... 58
第3 章 数据链路层........... 59
3.1 数据链路层概述... 59
3.1.1 数据链路层的地位..... 59
3.1.2 数据链路层的术语和概念............ 60
3.2 差错检验.............. 60
3.2.1 奇偶检验及检验和..... 61
3.2.2 循环冗余检验............. 61
3.3 可靠传输.............. 63
3.3.1 停-等协议. 63
3.3.2 连续ARQ 协议........... 66
3.4 点对点协议PPP ... 67
3.4.1 PPP 协议简介............. 68
3.4.2 PPP 协议的帧格式...... 69
3.4.3 PPP 协议的工作原理.. 70
3.5 数据链路层设备... 72
3.5.1 网卡.......... 72
3.5.2 网桥.......... 73
3.5.3 交换机....... 74
3.6 局域网 76
3.6.1 局域网概述................. 76
3.6.2 共享介质局域网......... 78
3.6.3 交换式局域网............. 83
3.6.4 以太网....... 85
3.6.5 虚拟局域网................. 90
小结…. ................. ....... 92
习题…. ................. ....... 92
第4 章 网络层 94
4.1 网络层概述.......... 94
4.1.1 网络层提供的服务..... 94
4.1.2 网络层功能................. 94
4.1.3 网络层编址................. 95
4.2 网际协议IP .......... 96
4.2.1 IPv4 ........... 96
4.2.2 IPv6 ......... 104
4.2.3 IPv4 过渡到IPv6....... 109
4.3 地址解析协议和逆向地址解析协议ARP/RARP ..... 109
4.3.1 ARP......... 110
4.3.2 RARP ...... 111
4.4 因特网控制信息协议ICMP.. 111
4.4.1 ICMP ....... 111
4.4.2 ICMPv6.... 113
4.5 路由算法和路由协议........... 116
4.5.1 路由算法. 116
4.5.2 路由协议. 120
4.6 网络层设备........ 122
4.6.1 路由器..... 122
4.6.2 三层交换机............... 126
4.7 IP 多播................ 127
4.7.1 IP 多播的基本概念... 127
4.7.2 因特网组管理协议IGMP............ 129
4.7.3 多播路由协议........... 131
4.8 多协议标签交换MPLS......... 133
4.8.1 标记交换. 133
4.8.2 MPLS 工作原理......... 134
小结…. ................. ..... 136
习题…. ................. ..... 136
第5 章 传输层................ 138
5.1 传输层概述........ 138
5.1.1 进程之间的通信....... 138
5.1.2 传输层协议............... 139
5.1.3 传输层地址............... 140
5.1.4 套接字..... 141
5.2 用户数据报协议UDP........... 142
5.2.1 UDP 的特点.............. 142
5.2.2 UDP 用户数据报格式................. 143
5.3 传输控制协议TCP 原理....... 144
5.3.1 TCP 特点. 144
5.3.2 TCP 段格式............... 144
5.3.3 TCP 连接管理........... 146
5.4 TCP 可靠传输..... 147
5.4.1 TCP 滑动窗口........... 148
5.4.2 超时重传时间的选择 151
5.5 TCP 的流量控制和拥塞控制 152
5.5.1 TCP 流量控制........... 152
5.5.2 TCP 拥塞控制........... 153
5.6 基于Socket 的网络编程....... 154
5.6.1 网络应用程序体系结构.............. 154
5.6.2 基于Socket 的网络编程............. 156
小结…. ................. ..... 157
习题…. ................. ..... 158
第6 章 应用层................ 159
6.1 应用层概述........ 159
6.1.1 应用层的任务........... 159
6.1.2 应用层协议............... 160
6.1.3 统一资源定位器与统一资源标识................ 161
6.2 域名系统DNS .... 163
6.2.1 DNS 的概念............... 163
6.2.2 DNS 的查询过程....... 165
6.2.3 域名的注册............... 166
6.3 超文本传输协议HTTP......... 167
6.3.1 万维网WWW............ 167
6.3.2 HTTP 协议的基本原理............... 168
6.3.3 有状态协议与无状态协议.......... 170
6.3.4 HTTP 的持续性连接与非持续性连接.......... 170
6.3.5 HTTP 的请求类型与实施方法.... 171
6.3.6 HTTP 的报文格式..... 172
6.3.7 HTTP 的会话跟踪机制............... 174
6.4 文件传输协议FTP ............... 175
6.4.1 FTP 的连接............... 175
6.4.2 FTP 的数据通信........ 176
6.4.3 简单文件传输协议TFTP ............ 177
6.5 电子邮件协议..... 178
6.5.1 电子邮件的发送和接收.............. 178
6.5.2 邮件消息格式........... 179
6.5.3 简单邮件传输协议SMTP ........... 182
6.5.4 邮局协议POP3 ......... 184
6.5.5 因特网邮件存取协议IMAP4...... 185
6.6 其他常用网络应用协议....... 186
6.6.1 动态主机配置协议DHCP........... 186
6.6.2 远程终端协议Telnet. 187
6.7 内容分布............ 188
6.7.1 Web 缓存 188
6.7.2 内容分布网络CDN... 189
6.7.3 P2P 文件分发............ 190
6.8 基于Web 的网络编程.......... 192
小结…. ................. ..... 194
习题…. ................. ..... 195
第7 章 无线网络............ 196
7.1 无线网络概述..... 196
7.1.1 无线网络的特点....... 196
7.1.2 无线网络的分类....... 197
7.2 无线通信介质和设备........... 198
7.2.1 无线通信介质........... 198
7.2.2 无线网络连接设备... 204
7.3 无线通信的主要技术........... 205
7.3.1 多址技术. 206
7.3.2 双工技术. 208
7.3.3 多输入多输出/智能天线技术..... 209
7.4 无线体域网和无线个域网.... 209
7.4.1 无线体域网............... 210
7.4.2 无线个域网............... 211
7.5 无线局域网........ 214
7.5.1 无线局域网拓扑结构 214
7.5.2 无线局域网协议....... 215
7.5.3 网络设备接入方案... 218
7.6 无线城域网........ 219
7.7 蜂窝移动通信系统............... 220
7.7.1 第1 代移动通信系统 221
7.7.2 第2 代移动通信系统 221
7.7.3 第3 代移动通信系统 222
7.7.4 第4 代移动通信系统 223
7.7.5 第5 代移动通信系统 224
7.8 移动Ad Hoc 网络和无线传感器网络.... 225
7.8.1 移动Ad Hoc 网络..... 225
7.8.2 无线传感器网络....... 227
小结…. ................. ..... 231
习题…. ................. ..... 231
第8 章 网络安全............ 232
8.1 网络安全概述..... 232
8.1.1 计算机网络面临的安全威胁...... 232
8.1.2 网络安全的攻防体系 233
8.1.3 网络安全的层次体系及等级保护制度......... 234
8.2 数据加密技术..... 237
8.2.1 数据加密技术基础... 237
8.2.2 传统加密算法........... 240
8.2.3 数据加密标准DES ... 243
8.2.4 公开密钥加密算法RSA.............. 245
8.2.5 数据加密技术的应用 247
8.3 因特网的安全协议............... 249
8.3.1 网络层安全协议....... 249
8.3.2 传输层安全协议....... 253
8.3.3 应用层安全协议....... 254
8.4 防火墙................ 256
8.4.1 防火墙的概念........... 256
8.4.2 防火墙技术............... 257
8.5 入侵检测和入侵防御........... 260
8.5.1 入侵检测. 260
8.5.2 入侵防御. 262
小结…. ................. ..... 264
习题…. ................. ..... 265
第9 章 多媒体网络......... 266
9.1 多媒体网络概述. 266
9.1.1 多媒体网络的定义... 266
9.1.2 多媒体网络的特征... 267
9.1.3 多媒体网络协议栈... 267
9.1.4 多媒体网络应用的分类.............. 269
9.2 流式存储音视频. 270
9.2.1 UDP 流.... 270
9.2.2 HTTP 流.. 271
9.2.3 DASH 流.. 272
9.3 交互式IP 语音... 272
9.3.1 IP 语音概述.............. 272
9.3.2 IP 语音的基本原理... 273
9.3.3 IP 语音的通话质量... 274
9.4 交互式会话应用的协议....... 276
9.4.1 实时传输协议RTP ... 276
9.4.2 会话发起协议SIP..... 277
9.5 网络服务质量..... 281
9.5.1 Best-Effort 模型........ 281
9.5.2 IntServ 模型............... 281
9.5.3 DiffServ 模型............. 282
9.5.4 基于DiffServ 模型的QoS 业务... 282
小结…. ................. ..... 283
习题…. ................. ..... 283
第10 章 网络前沿技术... 284
10.1 云计算技术....... 284
10.1.1 云计算概述............. 284
10.1.2 云计算的应用......... 286
10.1.3 云计算的发展趋势.. 288
10.2 边缘计算技术... 289
10.2.1 边缘计算的兴起..... 290
10.2.2 边缘计算的定义..... 290
10.2.3 边缘计算的平台...... 291
10.2.4 边缘计算的典型应用................ 292
10.2.5 边缘计算的挑战..... 294
10.2.6 边缘计算、雾计算与云计算模式的比较... 295
10.3 软件定义网络技术............. 296
10.3.1 SDN 的设计思想..... 296
10.3.2 SDN 的层次架构..... 296
10.3.3 SDN 的工作流程..... 297
10.3.4 SDN 的应用场景..... 299
10.3.5 SDN 的研究发展..... 300
10.4 数据中心网络... 301
10.4.1 传统数据中心网络架构............ 301
10.4.2 数据中心网络的演进................ 302
10.4.3 数据中心网络的发展趋势........ 306
小结…. ................. ..... 307
习题…. ................. ..... 307
附录A 缩略词................ 308
参考文献........ 317

黄彦：女，硕士，副教授，天津职业技术师范大学。研究方向：网络工程；主讲课程：计算机网络、局域网技术、网络互连设备与技术。

本书是谭浩强老师组织的系列教材中的一本，谭浩强老师对本书作者和内容进行了把关；本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，在第五版又增加了二维码，以新形态立体化教材呈现。