本书主要介绍了计算机网络的相关基础知识，内容分为网络基础、数据通信、局域网、网际互联和网络应用五部分，包括计算机网络概述、计算机网络体系结构、数据通信基础、物理层、数据链路层、局域网原理、网络层、传输层、广域网、应用层、网络安全基础等。

通过学习本书，学生可以了解计算机网络中的基础知识，为学习更深层次的专业内容奠定基础。

信息素养教育是学生培养中的一个重要环节，本书每节均融入了信息素养教育的内容，既可以作为教师的参考，也能达到对学生全面教育的目标。同时，本书每章附有拓展阅读，方便学生拓展知识面，引发更深层次的思考。

本书适合作为高等院校计算机相关专业“计算机网络”课程的教材，也可作为计算机网络爱好者的参考读物。

目前，我国高等教育逐渐向应用型转变，应用型教材比较缺乏，势必影响人才的培养。为培养适应社会发展需要的技能人才，夯实计算机专业的网络基础，编者对企业需求进行了调研，充分了解了计算机相关专业的岗位需求，分析了企业对岗位人才的知识、能力、素质要求，并在此基础上编写了本书。本书的编写思想如下：

（1）符合各学校计算机课程设置的要求，以高等教育的培养目标为依据，注重教材的实用性和通用性，尽量满足高等院校计算机相关专业的教学需求。

（2）内容的选用符合企业岗位的需要。

（3）突出课程思政，传授专业知识的同时注重思政教育。

（4）本书按照模块进行合理选材和编排，每章附有拓展阅读，以拓展学生知识面。

（5）以知识点展示，方便学生进行碎片化学习。

本书内容分为五部分：网络基础、数据通信、局域网、网际互联和网络应用。网络基础部分内容包括计算机网络概述和计算机网络体系结构；数据通信部分内容包括数据通信基础和物理层；局域网部分内容包括数据链路层和局域网原理；网际互联部分内容包括网络层、传输层和广域网；网络应用部分内容包括应用层和网络安全基础。

本书以知识点的形式进行编写，共含 110 个知识点，并融入了信息素养教育的内容，力求在给学生传授知识的同时，培养其社会主义核心价值观等理念。每章内容融入名人名事或者网络案例，扩充读者知识面。

本书由北京联合大学应用科技学院电子信息系一线教师合作完成。书中的全部内容都是从编者教学实践而来。本书由刘琨任主编，由刘建国、刘晓宇、刘诗源任副主编。

刘琨负责本书的框架及思路设计，刘琨、刘诗源负责本书的组稿工作。具体编写分工如下：刘琨编写第 1、6、8、9、11 章；刘建国、刘诗源编写第 2、3、7 章；刘晓宇、刘诗源编写第 4、5、10 章。

本书的编写参考了大量的书籍，以及部分网上材料，在此向其作者表示衷心的感谢。

由于编者水平所限，书中难免有疏漏与不妥之处，殷切希望广大读者批评指正。

编 者

2022 年 4 月

第一部分 网络基础 1

第 1 章 计算机网络概述 2

1.1 计算机网络的产生和发展2

1.1.1 计算机网络的起源3

1.1.2 计算机网络的发展3

1.1.3 因特网概述5

1.1.4 计算机网络在我国的发展 6

1.2 计算机网络的定义8

1.2.1 什么是计算机网络8

1.2.2 什么是网络协议 10

1.3 计算机网络的组成 11

1.3.1 计算机网络结构 11

1.3.2 边缘部分与核心部分  12

1.4 计算机网络的分类 14

1.5 计算机网络的性能 16

1.6 计算机网络的功能 16

1.7 计算机网络的发展趋势  17

本章小结  18

本章习题  18

拓展阅读  19

第 2 章 计算机网络体系结构  21

2.1 计算机网络体系结构基本概念  21

2.1.1 计算机网络的分层结构 21

2.1.2 协议和服务 22

2.2 计算机网络参考模型 22

2.2.1 OSI 参考模型 22

2.2.2 TCP/IP 参考模型 25

2.2.3 OSI 参考模型与 TCP/IP 参考模型的对应关系 26

本章小结  27

本章习题  27

拓展阅读  28

第二部分 数据通信 29

第 3 章 数据通信基础  30

3.1 数据通信模型 31

3.2 数据通信的基本概念和性能指标  31

3.3 数据传输方式 33

3.3.1 串行通信和并行通信  33

3.3.2 异步传输和同步传输  34

3.3.3 单工通信、半双工通信和

 全双工通信 35

3.4 数据调制与编码  35

3.4.1 基带与频带信号、数字与模拟信号 35

3.4.2 数据调制与编码方法  36

3.5 多路复用技术 41

3.6 数据交换技术 45

3.6.1 电路交换  45

3.6.2 报文交换  47

3.6.3 分组交换  48

本章小结  49

本章习题  49

拓展阅读  50

第 4 章 物理层 52

4.1 物理层基本概念  52

4.2 传输介质  53

4.2.1 同轴电缆  53

4.2.2 双绞线  53

4.2.3 光纤 55

4.2.4 无线传输介质  56

4.3 数字数据传输接口 57

4.4 宽带接入技术 58

本章小结  60

本章习题  60

拓展阅读  61

第三部分 局域网 63

第 5 章 数据链路层 64

5.1 数据链路层概述  64

5.2 数据链路层中的帧 65

5.3 透明传输  66

5.4 差错处理  67

5.4.1 检错码  67

5.4.2 纠错码  69

5.5 差错控制  70

5.5.1 ARQ 协议  70

5.5.2 连续 ARQ 协议 71

5.6 数据链路层中的协议 72

5.6.1 HDLC 协议 73

5.6.2 MAC 协议 75

5.6.3 PPP 协议 76

本章小结  77

本章习题  77

拓展阅读  78

第 6 章 局域网原理 79

6.1 局域网概述 80

6.2 局域网的拓扑结构 83

6.3 介质访问控制方法 86

6.3.1 CSMA/CD 86

6.3.2 CSMA/CA 90

6.3.3 Token Passing  91

6.4 传统以太网 91

6.4.1 物理地址  91

6.4.2 传统以太网 91

6.5 高速以太网 93

6.5.1 快速以太网 93

6.5.2 千兆位以太网  94

6.6 虚拟局域网 95

6.7 无线局域网 98

6.8 交换机 101

本章小结  106

本章习题  106

拓展阅读  108

第四部分 网际互联 109

第 7 章 网络层 110

7.1 网络层概述111

7.1.1 网络层服务111

7.1.2 虚电路和数据报 115

7.2 IP 地址  118

7.2.1 IP 地址结构  118

7.2.2 子网划分  120

7.2.3 IP 地址与硬件地址 125

7.3 IP 协议  126

7.3.1 IP 协议设计原则  126

7.3.2 IP 数据报格式 127

7.3.3 地址解析协议  132

7.4 ICMP 协议 134

7.4.1 ICMP 报文格式 134

7.4.2 ICMP 种类 135

7.5 IP 路由协议 138

7.5.1 IP 寻址及路由 138

7.5.2 距离矢量路由算法 143

7.5.3 链路状态路由算法 146

7.5.4 内部网关协议  147

7.5.5 外部网关协议  150

7.6 路由器 152

本章小结  155

本章习题  155

拓展阅读  157

第 8 章 传输层 158

8.1 传输层概述 158

8.1.1 传输层服务 158

8.1.2 复用和分用 160

8.1.3 端口 161

8.2 UDP 协议  162

8.2.1 UDP 协议概述  162

8.2.2 UDP 报文格式  163

8.3 TCP 协议 164

8.3.1 TCP 协议概述 164

8.3.2 TCP 报文格式 164

8.3.3 滑动窗口协议  167

8.3.4 可靠数据传输  168

8.3.5 TCP 流量控制 169

8.3.6 TCP 拥塞控制 170

8.3.7 TCP 连接管理 173

本章小结  174

本章习题  175

拓展阅读  177

第 9 章 广域网 178

9.1 广域网概述 178

9.2 广域网系统 180

9.2.1 接入网络  180

9.2.2 SONET/SDH 光传输网络 181

9.2.3 帧中继  183

9.2.4 ATM 184

本章小结  184

本章习题  184

拓展阅读  185

第五部分 网络应用 187

第 10 章 应用层 188

10.1 应用层概述 188

10.2 DNS 协议  189

10.3 HTTP 与 WWW  191

10.4 电子邮件  193

10.5 Telnet 195

10.6 SNMP 196

本章小结  197

本章习题  198

拓展阅读  199

第 11 章 网络安全基础  200

11.1 网络安全概述  200

11.2 网络信息安全  203

11.2.1 加密 203

11.2.2 身份认证 204

11.2.3 数字签名 206

11.2.4 数字签名的安全性  207

11.3 网络安全协议  207

11.3.1 网络层安全  208

11.3.2 传输层安全  209

11.3.3 应用层安全  211

11.4 系统安全  211

11.4.1 防火墙  212

11.4.2 入侵检测 213

本章小结  214

本章习题  214

拓展阅读  215

刘琨，女，博士，副教授，硕士生导师，北京联合大学应用科技学院电子信息系系主任，计算机科学与技术专业专业负责人。2005年就职于握奇数据系统有限公司，任职测试工程师，2006年加入北京联合大学，工作至今，2012年至2016年在职攻读博士，主要教授计算机网络、C语言程序设计、面向对象程序设计等课程。发表论文40余篇，主持或参与项目30余项，出版专著2本，出版教材4本。

（1）符合各学校计算机课程设置的要求，以高等教育的培养目标为依据，注重教材的实用性和通用性，尽量满足高等院校计算机相关专业的教学需求。
（2）内容的选用符合企业岗位的需要。
（3）突出课程思政，传授专业知识的同时注重信息素养教育。
（4）本书按照模块进行合理选材和编排，每章附有拓展阅读，以拓展学生知识面。
（5）以知识点展示，方便学生进行碎片化学习。