為進一步適應高等院校培養(yǎng)高質(zhì)量人才的需要，編者借鑒近年來國外計算機科學技術(shù)領(lǐng)域的教育成果，結(jié)合計算機網(wǎng)絡技術(shù)的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，以及近幾年的教學改革實踐，精心編寫了本書。
本書深入淺出地介紹了計算機網(wǎng)絡的基本理論與工作原理及應用、計算機數(shù)據(jù)通信的基礎知識、計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)、物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、應用層等，還有一章典型的實驗，包括詳盡的實驗操作步驟及內(nèi)容。通過加強實踐環(huán)節(jié)，使讀者對計算機網(wǎng)絡技術(shù)的理解進一步深化。每章zui后都附有豐富的習題。
本書既可以作為高等院校計算機類、信息技術(shù)類相關(guān)專業(yè)的教材，也可以作為從事相關(guān)專業(yè)工作科研和工程技術(shù)人員的參考用書。
本書內(nèi)容選取上遵循了必要、適度、夠用的應用型人才教育原則
計算機網(wǎng)絡是20世紀對人類社會產(chǎn)生zui深遠影響的科技成就之一。隨著Internet技術(shù)的發(fā)展和信息基礎設施的完善，計算機網(wǎng)絡正在改變?nèi)藗兊纳�、學習和工作方式，推動社會文明的進步。計算機網(wǎng)絡已經(jīng)成為人們獲取和交流信息的一種十分重要、便捷的手段。計算機網(wǎng)絡是計算機技術(shù)和通信技術(shù)密切結(jié)合形成的一個新技術(shù)領(lǐng)域，是當今計算機界公認的主流技術(shù)之一，也是迅速發(fā)展并在信息社會中得到廣泛應用的一門綜合性學科。盡管計算機網(wǎng)絡技術(shù)與應用的發(fā)展十分迅猛，但是當我們深入網(wǎng)絡技術(shù)體系中系統(tǒng)地研究和總結(jié)就會發(fā)現(xiàn)，計算機網(wǎng)絡技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)形成了相對成熟的知識體系與處理問題的思維方式，這是學習計算機網(wǎng)絡技術(shù)體系、掌握系統(tǒng)原理以及網(wǎng)絡分析設計的基礎。本書從計算機網(wǎng)絡技術(shù)的應用、分析與設計角度去介紹網(wǎng)絡系統(tǒng)原理和體系結(jié)構(gòu)，采用從物理層到應用層的自底向上的內(nèi)容組織形式，結(jié)合未來計算機網(wǎng)絡新的技術(shù)和潮流，循序漸進，內(nèi)容上突出新技術(shù)和實用性。全書內(nèi)容分為8章，第1～7章為理論知識，第8章為實驗內(nèi)容。第1章主要介紹計算機網(wǎng)絡的定義、功能、發(fā)展歷程，互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成，計算機網(wǎng)絡領(lǐng)域的新技術(shù)。第2章主要介紹計算機網(wǎng)絡的分類、性能，OSI七層參考模型和TCP/IP四層參考模型。第3章主要介紹計算機網(wǎng)絡中用到的通信基礎知識，包括數(shù)據(jù)編碼與調(diào)制、數(shù)據(jù)傳輸方式、多路復用技術(shù)等，以及常用的傳輸媒體、寬帶接入技術(shù)。第4章主要介紹數(shù)據(jù)鏈路層概念，如PPP協(xié)議、數(shù)據(jù)鏈路層相關(guān)技術(shù)以及以太網(wǎng)擴展方式。第5章主要介紹網(wǎng)絡層提供的服務、功能，IP協(xié)議，ICMP協(xié)議，子網(wǎng)劃分，無分類編制CIDR，路由協(xié)議，網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換NAT以及虛擬專用網(wǎng)VPN等。第6章主要介紹傳輸層的功能及TCP、UDP協(xié)議的原理和工作流程，TCP流量控制、擁塞控制機制。第7章主要介紹應用層的功能及常見的應用層服務：DNS服務、FTP服務、遠程登錄服務、WWW服務、電子郵件服務、DHCP服務以及SNMP協(xié)議。第8章主要介紹一些經(jīng)典的實驗，主要有網(wǎng)絡拓撲圖的繪制，網(wǎng)線的制作，交換機的連接、基本配置和VLAN之間的通信，路由器的連接、靜態(tài)路由、RIP路由協(xié)議的配置、DHCP服務器的安裝與配置等。本書內(nèi)容選取上遵循了必要、適度、夠用的應用型人才教育原則，按照計算機網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)進行講解，同時注意在介紹計算機網(wǎng)絡的zui新成果、zui新技術(shù)方面做到突出應用、內(nèi)容適度、敘述簡明。每章的案例豐富，既注重基本知識、基本原理，又密切聯(lián)系實際，突出實踐技能的培養(yǎng)。還有一章實驗，進一步把理論和實踐相結(jié)合，進一步鍛煉、提高學生的實踐動手能力、創(chuàng)新能力。本書由張繼成擔任主編，張路、申文杰、杜松江擔任副主編。張繼成負責全書的策劃、大綱的制定與統(tǒng)稿。各章編寫分工如下：張繼成編寫第5、7、8章；張路編寫第4、6章；申文杰編寫第1、2、3章；杜松江參與編寫第8章。本書適合于作為普通高等院校計算機網(wǎng)絡的教材和主要教學參考書，建議學時為56學時左右（含實驗），各個院�？梢愿鶕�(jù)實際情況進行刪減，選擇部分章節(jié)內(nèi)容進行講解。本書是編者結(jié)合多年講授計算機網(wǎng)絡課程的工作經(jīng)驗編寫而成。編者張繼成目前正在主持長江大學工程技術(shù)學院的院級計算機網(wǎng)絡技術(shù)精品課程建設項目，得到了學校計算機網(wǎng)絡技術(shù)精品課程建設項目資助，本書是該精品課程建設項目的成果之一。在本書編寫過程中，參考了國內(nèi)外許多公開發(fā)表的相關(guān)資料，在此對所涉及的各位專家、學者表示誠摯的感謝，同時也得到了學院領(lǐng)導的大力支持和幫助，特別感謝課程組老師對本書提出的建設性意見。由于時間倉促，編者水平有限，本書不妥之處在所難免，歡迎廣大讀者批評指正。
編 者 2018年11月
張繼成，廣西大學計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)碩士。長期從事計算機科學與技術(shù)專業(yè)教學工作，主要講授講授《計算機網(wǎng)絡技術(shù)》、《無線局域網(wǎng)技術(shù)》、《網(wǎng)絡工程與網(wǎng)絡管理》、《網(wǎng)頁設計基礎》等。發(fā)表教科研論文10余篇，主持并已結(jié)題長江大學工程技術(shù)學院院級教學基金項目《計算機科學與技術(shù)專業(yè)課程體系優(yōu)化的研究》、院級科研項目《無線Mesh網(wǎng)絡信道分配策略研究》、主持結(jié)題湖北省教育科學規(guī)劃2016年度課題《基于數(shù)據(jù)挖掘的課堂教學評價研究》，獲得第二屆長江大學工程技術(shù)學院教學成果一等獎，目前正在主持學院精品課程《計算機網(wǎng)絡技術(shù)》一項。
第1章 計算機網(wǎng)絡概論 1
1.1 計算機網(wǎng)絡的定義 1
1.2 計算機網(wǎng)絡的功能 2
1.3 計算機網(wǎng)絡的發(fā)展歷程 3
1.3.1 網(wǎng)絡的發(fā)展歷程 3
1.3.2 網(wǎng)絡在我國的發(fā)展 6
1.4 互聯(lián)網(wǎng)的概念和構(gòu)成 7
1.4.1 網(wǎng)絡 7
1.4.2 互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 8
1.4.3 互聯(lián)網(wǎng)的標準化 9
1.4.4 互聯(lián)網(wǎng)的組成 13
1.5 計算機網(wǎng)絡領(lǐng)域的新技術(shù) 14
1.5.1 云計算 14
1.5.2 大數(shù)據(jù) 16
1.5.3 物聯(lián)網(wǎng) 19
1.5.4 互聯(lián)網(wǎng) 21
1.5.5 區(qū)塊鏈 23
本章小結(jié) 26
習 題 26
第2章 計算機網(wǎng)絡的性能
及體系結(jié)構(gòu) 27
2.1 計算機網(wǎng)絡的分類 27
2.2 計算機網(wǎng)絡的性能 35
2.2.1 計算機網(wǎng)絡的性能指標 35
2.2.2 計算機網(wǎng)絡的
非性能特征 38
2.3 OSI七層參考模型 39
2.3.1 網(wǎng)絡協(xié)議的分層 39
2.3.2 分層的問題 40
2.3.3 面向連接與無連接服務 41
2.3.4 七層參考模型 43
2.4 TCP/IP四層參考模型 46
2.5 五層參考模型 48
2.6 OSI與TCP/IP參考模型的比較 49
本章小結(jié) 49
習 題 50
第3章 物 理 層 51
3.1 物理層的基本概念 51
3.2 數(shù)據(jù)通信的理論基礎 52
3.2.1 模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù) 52
3.2.2 信道的基本概念 54
3.3 常用的傳輸媒體 57
3.3.1 雙絞線 57
3.3.2 同軸電纜 60
3.3.3 光纜 61
3.3.4 無線與衛(wèi)星通信技術(shù) 64
3.3.5 傳輸媒體的選擇 68
3.4 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù) 68
3.4.1 頻分復用 69
3.4.2 時分復用 70
3.4.3 波分復用 71
3.4.4 碼分復用 71
3.5 寬帶接入技術(shù) 73
3.5.1 ADSL 73
3.5.2 HFC 75
3.5.3 光纖接入技術(shù) 76
3.5.4 寬帶無線接入
技術(shù)的趨勢 77
本章小結(jié) 78
習 題 79
第4章 數(shù)據(jù)鏈路層 80
4.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念及功能 81
4.1.1 基本概念 81
4.1.2 四個基本功能 82
4.2 點對點協(xié)議PPP 86
4.2.1 PPP的特點 86
4.2.2 幀的格式 88
4.2.3 PPP協(xié)議的工作過程 90
4.3 局域網(wǎng)與廣播信道 90
4.3.1 局域網(wǎng)技術(shù)簡介 90
4.3.2 局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu) 92
4.3.3 CSMA/CD協(xié)議 95
4.3.4 使用集線器的星形網(wǎng) 101
4.3.5 以太網(wǎng)的信道利用率 102
4.3.6 以太網(wǎng)的MAC層 103
4.4 以太網(wǎng)的擴展 107
4.4.1 在物理層擴展以太網(wǎng) 107
4.4.2 在數(shù)據(jù)鏈路層擴展
以太網(wǎng) 108
4.4.3 虛擬局域網(wǎng)VLAN 111
4.5 高速以太網(wǎng)技術(shù) 113
4.5.1 100BASE-T以太網(wǎng) 113
4.5.2 吉比特以太網(wǎng) 113
4.5.3 10吉比特以太網(wǎng)及更快
以太網(wǎng) 114
本章小結(jié) 115
習 題 115
第5章 網(wǎng) 絡 層 118
5.1 網(wǎng)絡層概述 119
5.1.1 提供給傳輸層的服務 119
5.1.2 兩種服務的比較 120
5.1.3 網(wǎng)絡層功能 121
5.2 IP協(xié)議 122
5.2.1 IP協(xié)議的主要特點 122
5.2.2 IP地址及其表示方法 123
5.2.3 IP地址的特點 125
5.2.4 IP地址與硬件地址的
關(guān)系 127
5.2.5 IPv4數(shù)據(jù)報格式 129
5.2.6 地址解析協(xié)議ARP 133
5.3 子網(wǎng)劃分 135
5.3.1 子網(wǎng)掩碼 136
5.3.2 子網(wǎng)劃分 138
5.3.3 IP層轉(zhuǎn)發(fā)分組的過程 142
5.3.4 使用子網(wǎng)時的分組
轉(zhuǎn)發(fā)過程 143
5.4 無分類編址CIDR 145
5.4.1 CIDR的概念 145
5.4.2 CIDR的應用 146
5.4.3 zui長前綴匹配與
二叉線索 151
5.5 ICMP協(xié)議 152
5.5.1 ICMP的作用與特點 152
5.5.2 ICMP報文的分類 152
5.5.3 ICMP報文的封裝 156
5.5.4 ICMP的應用舉例 156
5.6 路由協(xié)議 158
5.6.1 路由算法 158
5.6.2 分層次的路由選擇協(xié)議 162
5.6.3 RIP協(xié)議 163
5.6.4 OSPF協(xié)議 166
5.6.5 BGP協(xié)議 170
5.6.6 路由器的組成 173
5.7 虛擬專用網(wǎng)VPN 179
5.7.1 虛擬專用網(wǎng)技術(shù)概述 179
5.7.2 隧道技術(shù) 180
5.7.3 VPN的應用類型 181
5.8 網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換NAT 183
5.8.1 相關(guān)概念 183
5.8.2 網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換的
工作過程 184
5.8.3 網(wǎng)絡地址端口
轉(zhuǎn)換NAPT 184
5.9 IPv6簡介 186
5.9.1 IPv6對IPv4的改進 186
5.9.2 IPv6的首部 186
5.9.3 IPv6的編址 187
5.9.4 IPv6過渡技術(shù) 188
5.9.5 ICMPv6 189
5.9.6 IPv6地址配置協(xié)議 190
本章小結(jié) 191
習 題 191
第6章 傳 輸 層 193
6.1 傳輸層服務 194
6.1.1 傳輸層提供的服務 194
6.1.2 傳輸層協(xié)議 195
6.1.3 端口號 196
6.2 UDP協(xié)議 199
6.2.1 UDP的特點 199
6.2.2 UDP的格式 200
6.3 TCP協(xié)議 201
6.3.1 TCP協(xié)議的特點 201
6.3.2 套接字 202
6.3.3 TCP的首部格式 203
6.4 可靠傳輸協(xié)議 206
6.4.1 停止等待協(xié)議 206
6.4.2 連續(xù)ARQ協(xié)議 210
6.5 TCP可靠傳輸?shù)膶崿F(xiàn) 211
6.5.1 TCP的滑動窗口 212
6.5.2 超時重傳時間的計算 216
6.5.3 選擇確認SACK 218
6.5.4 TCP的流量控制 218
6.6 TCP的擁塞控制 219
6.6.1 擁塞控制的概念 219
6.6.2 擁塞控制的算法 222
6.6.3 主動隊列管理AQM 227
6.7 TCP的連接管理 228
6.7.1 TCP連接的建立 229
6.7.2 TCP連接的釋放 230
6.7.3 TCP的有限狀態(tài)機 231
本章小結(jié) 232
習 題 233
第7章 應 用 層 235
7.1 應用層概述 236
7.1.1 提供服務 236
7.1.2 應用層協(xié)議模式 237
7.2 DNS服務 238
7.2.1 DNS的引入背景 239
7.2.2 域名的結(jié)構(gòu)組成 239
7.2.3 域名服務器的分類 241
7.2.4 域名解析過程 242
7.2.5 DNS服務器的安裝 243
7.3 遠程登錄服務 246
7.3.1 Telnet的基本概念 246
7.3.2 Telnet的基本原理 246
7.3.3 Windows下使用
遠程登錄 247
7.4 FTP服務 248
7.4.1 基本概念 248
7.4.2 FTP協(xié)議特點與
交互命令 249
7.4.3 FTP協(xié)議的工作原理 249
7.5 WWW服務 250
7.5.1 Web的基本概念 250
7.5.2 URL 251
7.5.3 超文本傳輸協(xié)議HTTP 252
7.5.4 超文本標記語言HTML 255
7.5.5 萬維網(wǎng)搜索引擎應用 258
7.6 電子郵件服務 259
7.6.1 電子郵件服務的基本
概念及功能 259
7.6.2 基于萬維網(wǎng)的電子
郵件及信息格式 260
7.6.3 SMTP協(xié)議 260
7.6.4 POP3和IMAP協(xié)議 261
7.6.5 MIME協(xié)議 262
7.7 DHCP服務 263
7.7.1 DHCP服務功能 263
7.7.2 DHCP客戶與服務器的
交互過程 263
7.8 SNMP協(xié)議 264
7.8.1 網(wǎng)絡管理的基本概念 264
7.8.2 SNMP協(xié)議 265
本章小結(jié) 265
習 題 266
第8章 實 驗 267
8.1 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖的繪制 268
8.2 網(wǎng)線的制作 270
8.3 交換機的連接和基本配置 272
8.4 交換機VLAN之間的通信 278
8.5 路由器連接與靜態(tài)路由配置 282
8.6 RIP路由協(xié)議的應用 289
8.7 網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換技術(shù)的應用 292
8.8 DHCP服務器的安裝與配置 295
本章小結(jié) 299
參考文獻 300
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