計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理與技術(shù)

前言

　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)無(wú)疑是當(dāng)今世界上發(fā)展最快、最激動(dòng)人心的技術(shù)之一。從1969年第一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)誕生至今不足四十年的時(shí)間里，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了從無(wú)到有、從小到大、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的發(fā)展歷程，從最初僅有四個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)性網(wǎng)絡(luò)發(fā)展成目前遍布全球的因特網(wǎng)，應(yīng)用領(lǐng)域也從最初的教育科研領(lǐng)域延伸到幾乎所有的人類社會(huì)生活領(lǐng)域?！　?998年本書第一版出版以來(lái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)格局發(fā)生了巨大的變化。20世紀(jì)90年代中期，各種各樣的局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)呈遍地開(kāi)花的態(tài)勢(shì)，伴隨著多種協(xié)議棧存在。進(jìn)入21世紀(jì)之后，經(jīng)過(guò)優(yōu)勝劣汰的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，目前得到廣泛應(yīng)用的有線局域網(wǎng)只剩下以太網(wǎng)，幾乎所有的廣域網(wǎng)都依附于因特網(wǎng)，而TCP／IP協(xié)議棧成為唯一流行的協(xié)議棧。除了一些技術(shù)被淘汰外，大量新的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如無(wú)線局域網(wǎng)、無(wú)線城域網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)、移動(dòng)自組織網(wǎng)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等。各種各樣的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用也以驚人的速度涌現(xiàn)。20世紀(jì)90年代中期，Web應(yīng)用的出現(xiàn)讓公眾第一次知道了因特網(wǎng)；僅僅過(guò)了十幾年，今天已有包括電子商務(wù)在內(nèi)的數(shù)百種應(yīng)用建立在Web應(yīng)用的基礎(chǔ)上，正在改變著人們工作、生活與娛樂(lè)的方式。與此同時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)的迅速普及以及人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越強(qiáng)的依賴性，網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題日益嚴(yán)重并引起世界各國(guó)的關(guān)注。　　為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異的發(fā)展，作者對(duì)本書的第一版做了很大的改動(dòng)，刪除了不少過(guò)時(shí)的內(nèi)容，并增加了許多對(duì)當(dāng)前主流技術(shù)的介紹，力求使教材內(nèi)容跟上網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的步伐。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容極為復(fù)雜，涉及以錯(cuò)綜復(fù)雜的方式彼此交織的許多概念、協(xié)議和技術(shù)。為幫助初學(xué)者透過(guò)復(fù)雜的外表看清問(wèn)題的本質(zhì)，本書和大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)教材一樣圍繞計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的層次來(lái)組織內(nèi)容。借助于這種分層的組織結(jié)構(gòu)，讀者在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)各個(gè)局部的特定概念與協(xié)議的同時(shí)，也能知道所有這些部分是如何整合在一起的。對(duì)于每一個(gè)層次，本書著重描述該層次上主要的設(shè)計(jì)問(wèn)題，以及目前的主流技術(shù)是如何解決這些問(wèn)題的，幫助讀者理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成與運(yùn)行機(jī)制。本書以因特網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議為基本載體來(lái)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本知識(shí)，這是因?yàn)橐蛱鼐W(wǎng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最具體、最實(shí)際和最廣泛的應(yīng)用實(shí)例，學(xué)習(xí)身邊熟悉的網(wǎng)絡(luò)有利于激發(fā)讀者的學(xué)習(xí)興趣?！　∽鳛?0學(xué)時(shí)課程的一本教材，本書不可能在有限的篇幅內(nèi)涉及太多的內(nèi)容，因此本書僅著重介紹計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念、基本理論與主要技術(shù)。事實(shí)上，盡管計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一直在不停地發(fā)展，新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)讓人眼花繚亂，目不暇接；但是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中的許多革命性創(chuàng)新往往發(fā)生在底層的通信技術(shù)（如光纖通信、無(wú)線移動(dòng)通信）及上層的應(yīng)用（如流媒體、對(duì)等文件共享、即時(shí)訊息等）上，介于這兩者之間的網(wǎng)絡(luò)部分雖然也在不斷地改進(jìn)和調(diào)整，但卻是基本保持穩(wěn)定的。這個(gè)部分正是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的核心，其基本設(shè)計(jì)原則在幾十年的實(shí)踐中已經(jīng)證明是非常有效的，并且在未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)中也是有效的。網(wǎng)絡(luò)基本原理的掌握不僅能使讀者理解今天的網(wǎng)絡(luò)，也能使他們迅速理解幾乎任何一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這個(gè)部分正是本書的重點(diǎn)。

內(nèi)容概要

本書以簡(jiǎn)化的ISO參考模型為框架，以主流的TCP/IP技術(shù)和應(yīng)用為主要內(nèi)容，介紹計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念、理論與技術(shù)。本書的重點(diǎn)是數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，闡述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本設(shè)計(jì)問(wèn)題與設(shè)計(jì)技術(shù)；應(yīng)用層主要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)基本原理討論應(yīng)用層協(xié)議工作機(jī)制；網(wǎng)絡(luò)安全介紹基本的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)及主要的安全應(yīng)用以使讀者對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題有一個(gè)全面的了解?！　”緯η笞龅嚼碚撆c技術(shù)相結(jié)合，重點(diǎn)突出，內(nèi)容精練，論述嚴(yán)謹(jǐn)，通俗易懂。每章后面的習(xí)題有助于讀者掌握和復(fù)習(xí)知識(shí)要點(diǎn)。　　本書適合作為高等院校計(jì)算機(jī)、電子、通信工程等專業(yè)本科生的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課教科書或教學(xué)參考書，也可作為其他專業(yè)學(xué)生普及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的教學(xué)用書。

書籍目錄

第1章 概述  1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展　1.2 什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)　1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類　　1.3.1 廣播網(wǎng)與點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)　　1.3.2 局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)　1.4 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)　　1.4.1 分層結(jié)構(gòu)　　1.4.2 封裝和多路復(fù)用　　1.4.3 OSI參考模型　　1.4.4 TCP/IP參考模型　思考與練習(xí)第2章 物理層　2.1 數(shù)據(jù)通信的幾個(gè)概念　2.2 物理介質(zhì)　2.3 編碼　2.4 調(diào)制　2.5 多路復(fù)用　2.6 交換　2.7 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)　思考與練習(xí)第3章 數(shù)據(jù)鏈路層　3.1 組幀　3.2 差錯(cuò)檢測(cè)　　3.2.1 差錯(cuò)檢測(cè)原理　　3.2.2 二維奇偶校驗(yàn)　　3.2.3 循環(huán)冗余校驗(yàn)　3.3 可靠交付　　3.3.1 停-等算法　　3.3.2 滑動(dòng)窗口　3.4 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議舉例　　3.4.1 HDLC協(xié)議　　3.4.2 PPP協(xié)議　思考與練習(xí)第4章 介質(zhì)訪問(wèn)控制子層和局域網(wǎng)　4.1 信道分配策略　　4.1.1 信道劃分　　4.1.2 隨機(jī)訪問(wèn)　　4.1.3 輪流訪問(wèn)　4.2 令牌傳遞網(wǎng)絡(luò)　4.3 以太網(wǎng)　　4.3.1 傳統(tǒng)以太網(wǎng)　　4.3.2 快速以太網(wǎng)　　4.3.3 千兆（吉位）以太網(wǎng)　　4.3.4 交換式以太網(wǎng)　4.4 無(wú)線局域網(wǎng)　4.5 局域網(wǎng)互連　　4.5.1 透明橋　　4.5.2 生成樹(shù)算法　　4.5.3 遠(yuǎn)程橋　　4.5.4 用交換機(jī)連接局域網(wǎng)　4.6 虛擬局域網(wǎng)　思考與練習(xí)第5章 網(wǎng)絡(luò)層　5.1 轉(zhuǎn)發(fā)　　5.1.1 數(shù)據(jù)報(bào)方式　　5.1.2 虛電路方式　　5.1.3 虛電路與數(shù)據(jù)報(bào)的比較　5.2 路由　　5.2.1 距離矢量路由算法　　5.2.2 鏈路狀態(tài)路由算法　　5.2.3 層次路由算法　　5.2.4 廣播路由　　5.2.5 多播路由　5.3 擁塞控制　　5.3.1 擁塞控制的一般策略　　5.3.2 虛電路網(wǎng)絡(luò)中的擁塞控制　　5.3.3 數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)絡(luò)中的擁塞控制　5.4 網(wǎng)絡(luò)互連　　5.4.1 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備　　5.4.2 網(wǎng)絡(luò)互連的形式　　5.4.3 分組分片　5.5 因特網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)層　　5.5.1 IP協(xié)議　　5.5.2 地址解析協(xié)議　　5.5.3 反向地址解析協(xié)議　　5.5.4 因特網(wǎng)控制消息協(xié)議　　5.5.5 IPv6協(xié)議　5.6 路由器　思考與練習(xí)第6章 傳輸層　6.1 傳輸層編址　6.2 建立傳輸連接　6.3 釋放傳輸連接　6.4 流量控制　6.5 因特網(wǎng)的傳輸層　　6.5.1 UDP協(xié)議　　6.5.2 TCP協(xié)議　6.6 套接字接口　　6.6.1 實(shí)現(xiàn)套接字的主要過(guò)程　　6.6.2 套接字調(diào)用示例　思考與練習(xí)第7章 應(yīng)用層　7.1 域名系統(tǒng)　　7.1.1 DNS的名字空間　　7.1.2 DNS工作原理　　7.1.3 DINS資源記錄　7.2 文件傳輸　　7.2.1 FTP協(xié)議　　7.2.2 TFTP協(xié)議　7.3 電子郵件　　7.3.1 郵件格式　　7.3.2 郵件傳輸　　7.3.3 郵件訪問(wèn)　7.4 萬(wàn)維網(wǎng)　　7.4.1 網(wǎng)頁(yè)獲取　　7.4.2 Web文檔表示　　7.4.3 Web性能優(yōu)化　7.5 多媒體應(yīng)用　　7.5.1 多媒體應(yīng)用的分類　　7.5.2 多媒體應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)　　7.5.3 RTP協(xié)議　7.6 主機(jī)配置　　7.6.1 協(xié)議配置　　7.6.2 BOOTP協(xié)議　　7.6.3 DHCP協(xié)議　思考與練習(xí)第8章 網(wǎng)絡(luò)安全　8.1 OSI安全體系結(jié)構(gòu)　　8.1.1 安全攻擊　　8.1.2 安全服務(wù)　　8.1.3 安全機(jī)制　8.2 加密技術(shù)　　8.2.1 密碼學(xué)基本概念　　8.2.2 秘密密鑰算法　　8.2.3 公開(kāi)密鑰算法　　8.2.4 消息鑒別　　8.2.5 數(shù)字簽名　8.3 通信安全　　8.3.1 IP安全協(xié)議　　8.3.2 虛擬專用網(wǎng)　　8.3.3 防火墻　8.4 鑒別服務(wù)　　8.4.1 Kerberos　　8.4.2 X.509　8.5 電子郵件安全　　8.5.1 PGP　　8.5.2 S/MIME　8.6 Web安全　　8.6.1 SSI/TLS　　8.6.2 SET　思考與練習(xí)主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   3.地址 局域網(wǎng)上的每一臺(tái)主機(jī)都有一個(gè)唯一的地址。從技術(shù)上講，地址屬于適配器而不是主機(jī)，通常被固化在ROM中。這個(gè)地址稱為MAC地址，因其和適配器綁定在一起，也稱為物理地址，以便與高層的邏輯地址（如IP地址）相區(qū)分。 MAC地址的長(zhǎng)度為6個(gè)字節(jié)，通常用由冒號(hào)分隔的6個(gè)十六進(jìn)制數(shù)表示。比如，MAC地址00001000 00000000 00101011 11100100 10110001 00000010表示為8：0：2b：e4：b1：2。MAC地址有局部地址和全局地址之分，這由地址的次高比特（目的地址在線路上傳輸時(shí)的第二個(gè)比特）來(lái)標(biāo)識(shí)。次高比特為1的地址是局部地址，由網(wǎng)絡(luò)管理員分配且只在本網(wǎng)內(nèi)有效；次高比特為0的地址是全局地址，由IEEE統(tǒng)一分配以確保沒(méi)有兩個(gè)適配器具有相同的全局地址。為了保證每個(gè)適配器的地址是唯一的，IEEE給每個(gè)適配器制造商分配一個(gè)不同的前綴，這個(gè)前綴必須加到他們制造的每一個(gè)適配器地址上，而制造商必須保證每個(gè)后綴是唯一的。 源地址通常是單播地址，即源主機(jī)適配器的MAC地址。目的地址則有單播地址、多播地址和廣播地址三種，由地址的最高比特（目的地址在線路上傳輸時(shí)的第一個(gè)比特）來(lái)區(qū)分。最高比特為0的是單播地址（目的主機(jī)適配器的MAC地址），最高比特為1且其余比特不全為l的是多播地址，48比特全為1的是廣播地址。多播和廣播的區(qū)別是，多播是將幀發(fā)送給屬于同一個(gè)組（即具有相同的多播地址）的所有節(jié)點(diǎn)，而廣播是將幀發(fā)送給網(wǎng)上的所有節(jié)點(diǎn)。 以太網(wǎng)是一個(gè)廣播網(wǎng)，事實(shí)上網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)拿恳粋€(gè)幀可被每一個(gè)適配器接收到。為了減輕主機(jī)的工作負(fù)擔(dān)，適配器只將發(fā)給本節(jié)點(diǎn)的幀交給主機(jī)，而將其余幀丟掉。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)一個(gè)幀到達(dá)一個(gè)節(jié)點(diǎn)的適配器時(shí)，該適配器檢查幀的目的地址，若：目的地址是單播地址且與自己的MAC地址相符，或是廣播地址，或是多播地址且該地址在要監(jiān)聽(tīng)的多播地址集合中，則適配器將該幀接收下來(lái)并交給主機(jī)，否則丟棄該幀。有些特殊的設(shè)備比如網(wǎng)橋、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析器等需要接收網(wǎng)上傳輸?shù)乃袔?，這時(shí)只要將這些設(shè)備的適配器配置為混雜模式（promiscuous mode），就可以接收所有的幀。 4.介質(zhì)訪問(wèn)控制 以太網(wǎng)采用CSMA／CD作為其介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議。當(dāng)適配器有幀要發(fā)送時(shí)，首先偵聽(tīng)信道；若檢測(cè)到信道忙（偵聽(tīng)到信號(hào)能量），則堅(jiān)持偵聽(tīng)直到發(fā)現(xiàn)信道空閑；一旦信道空閑，立即發(fā)送幀；在發(fā)送的過(guò)程中繼續(xù)偵聽(tīng)信道，如果檢測(cè)到?jīng)_突（發(fā)現(xiàn)異常的信號(hào)能量）就立即停止傳送幀，并發(fā)送一個(gè)阻塞信號(hào)（jamming signal）；然后進(jìn)入指數(shù)回退（exponential backoff）階段，選擇一個(gè)隨機(jī)時(shí)間等待后，重新偵聽(tīng)信道。 令檢測(cè)到?jīng)_突的節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)阻塞信號(hào)，是為了加強(qiáng)沖突以確保網(wǎng)上的所有節(jié)點(diǎn)都檢測(cè)到這個(gè)沖突。例如，假設(shè)適配器A開(kāi)始傳輸一幀，當(dāng)A的信號(hào)將要到達(dá)適配器B時(shí)，B開(kāi)始發(fā)送。B立即檢測(cè)到了沖突并停止發(fā)送，這時(shí)B僅發(fā)送了很少一些比特。雖然這些比特會(huì)傳播到A，但它們可能不足以形成足夠的能量來(lái)使A檢測(cè)到?jīng)_突，讓B發(fā)送阻塞信號(hào)就是為了確保A能檢測(cè)到這個(gè)沖突。

編輯推薦

《普通高等教育"十一五"國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材?新世紀(jì)計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)系列教材:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理與技術(shù)(第2版)》適合作為高等院校計(jì)算機(jī)、電子、通信工程等專業(yè)本科生的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課教科書或教學(xué)參考書，也可作為其他專業(yè)學(xué)生普及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的教學(xué)用書。

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