計算機網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)

前言

近20年里，計算機學科有了很大的發(fā)展，人們普遍認為，“計算機科學”這個名字已經(jīng)難以涵蓋該學科的內(nèi)容，因此，改稱其為計算學科（Computing Discipline）。在我國本科教育中，1996年以前曾經(jīng)有計算機軟件專業(yè)和計算機及應(yīng)用專業(yè)，之后被合并為計算機科學與技術(shù)專業(yè)。2004年以來，教育部計算機科學與技術(shù)專業(yè)教學指導分委員會根據(jù)我國計算機專業(yè)教育和計算學科的現(xiàn)狀，為更好地滿足社會對計算機專業(yè)人才的需求，發(fā)布了《高等學校計算機科學與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范（試行）》（以下簡稱《規(guī)范》），提出在計算機科學與技術(shù)專業(yè)名稱之下，構(gòu)建計算機科學、計算機工程、軟件工程和信息技術(shù)四大專業(yè)方向?！兑?guī)范》中四大專業(yè)方向的分類，在于鼓勵辦學單位根據(jù)自己的情況設(shè)定不同的培養(yǎng)方案，以培養(yǎng)更具針對性和特色的計算機專業(yè)人才。為配合《規(guī)范》的實施，落實中央“提高高等教育質(zhì)量”的精神，我們規(guī)劃了“面向計算機科學與技術(shù)專業(yè)規(guī)范系列教材”。本系列教材面向全新的計算學科，針對我國高等院校逐步向新的計算機科學與技術(shù)專業(yè)課程體系過渡的趨勢編寫，在知識選擇、內(nèi)容組織和教學方法等方面滿足《規(guī)范》的要求，并與國際接軌。本套教材具有以下幾個特點：（1）體現(xiàn)《規(guī)范》的基本思想，滿足其課程要求。為使教材符合我國高等院校的教學實際，編委會根據(jù)《規(guī)范》的要求規(guī)劃本套教材，廣泛征集在國內(nèi)知名高校中從事一線教學和科研工作、經(jīng)驗豐富的優(yōu)秀教師承擔編寫任務(wù)。

內(nèi)容概要

　　本書從對信息技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的定位出發(fā)，力求內(nèi)容的實用性，在注重基本概念及其關(guān)系的同時，追求內(nèi)容深度和廣度的平衡，通過闡釋信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)化、消息的分組交換、協(xié)議及其層次結(jié)構(gòu)等基本概念，使讀者對計算機網(wǎng)絡(luò)形成一個初步認識，從而為讀者將來有效地參與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)建、升級和維護活動打下堅實的基礎(chǔ)?！　”窘滩姆?章介紹了計算機網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)運行的原理和主要技術(shù)，脈絡(luò)清晰，敘述嚴謹，概念明確，文風樸實，適合作為高等院校計算機及相關(guān)專業(yè)計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教材?！　”緯且槐緟⒄铡陡叩葘W校計算機科學與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范（試行）》要求編寫的網(wǎng)絡(luò)課程教材。作者基于自身對計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的透徹理解和多年教學科研工作的實踐，以一種簡潔明快、通俗易懂的表述方式系統(tǒng)介紹了計算機網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的工作原理、實現(xiàn)技術(shù)和運行機制，使讀者能夠準確理解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的各種基本概念及其相互關(guān)系，有效地把握網(wǎng)絡(luò)技術(shù)全貌?！　”緯闹饕厣　?nèi)容豐富的前言，重點闡述了與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)的最重要的三個概念，對采用本教材的教師把握教學內(nèi)容、抓住教學重點具有很好的啟發(fā)性?！　∫訲CP/IP層次模型為主線展開對各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的討論，但并不簡單地拘泥于這種層次結(jié)構(gòu)，而是將網(wǎng)絡(luò)看成是一個由不同部件構(gòu)成的整體，注重網(wǎng)絡(luò)層次之間的關(guān)聯(lián)和不同部件功能相互補充關(guān)系的描述。　　采用引導式的教學方法，使學生在一兩次課后就能對計算機網(wǎng)絡(luò)的基本組成元素和技術(shù)有一個初步的、總體的同時也是具體的認識?！　≡诮榻B網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時，強調(diào)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用所依托的底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持原理，培養(yǎng)學生獨立學習新技術(shù)和應(yīng)用以及對應(yīng)用中出現(xiàn)的問題進行分析的能力?！　∽⒅鼗靖拍詈图夹g(shù)原理描述的準確性、完整性和簡練性，同時也給學生留有進一步學習和思考的空間。　　本書注重基礎(chǔ)性和原理性，在著重描述基本概念及其關(guān)系的同時，追求內(nèi)容深度和廣度的平衡，不但適合作為高校計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教材，也適合作為自學網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的參考書。

作者簡介

王衛(wèi)紅，1999年獲得美國科羅拉多州立大學計算機科學碩士學位，現(xiàn)為北京大學網(wǎng)絡(luò)研究所專職教師。自1985年以來一直從事計算機軟件開發(fā)和科研工作，先后承擔過多項國家和企業(yè)的軟件開發(fā)項目，并多年從事計算機技術(shù)相關(guān)的教學和培訓工作，在教學方法方面積累了豐富的經(jīng)驗。李曉明，1986年獲得美國史蒂文斯理工學院計算機科學博士學位，現(xiàn)為北京大學網(wǎng)絡(luò)研究所所長，教育部高等學校計算機科學與技術(shù)教學指導委員會副主任，多年從事計算機領(lǐng)域的教學和科研工作，講授過的課程包括“互聯(lián)網(wǎng)與Web技術(shù)概論”、“網(wǎng)絡(luò)信息體系結(jié)構(gòu)”、“并行處理技術(shù)”、“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“計算機操作系統(tǒng)”和“計算概論”等。

書籍目錄

出版者的話序言前言教學建議第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述1.1 數(shù)據(jù)通信鏈路1.1.1 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識1.1.2 數(shù)據(jù)以分組的形式傳輸1.2 數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)1.2.1 電路交換和分組交換1.2.2 分組交換網(wǎng)絡(luò)的特點1.3 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)1.3.1 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備：路由器1.3.2 因特網(wǎng)協(xié)議：TCP／IP1.4 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用1.4.1 計算機端系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)1.4.2 客戶／服務(wù)器模式1.4.3 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用編程接口套接字1.5 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.5.1 分層和協(xié)議1.5.2 因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)1.5.3 報文、報文段、數(shù)據(jù)報、數(shù)據(jù)幀1.6 因特網(wǎng)和因特網(wǎng)服務(wù)提供商1.6.1 因特網(wǎng)的主干結(jié)構(gòu)1.6.2 接人因特網(wǎng)1.7 計算機網(wǎng)絡(luò)中的標準1.8 小結(jié)練習題第2章 兩個節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸2.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)(物理鏈路)2.1.1 數(shù)據(jù)通信的基本模型2.1.2 數(shù)據(jù)、信號和傳輸2.1.3 數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕阅苤笜?.1.4 信道復(fù)用技術(shù)2.2 傳輸介質(zhì)2.2.1 引導型傳輸介質(zhì)(有線傳輸)2.2.2 非引導型介質(zhì)(無線傳輸)2.3 分組傳輸技術(shù)2.3.1 數(shù)據(jù)鏈路所提供的服務(wù)2.3.2 構(gòu)建數(shù)據(jù)幀2.4 數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議2.4.1 停等協(xié)議ARQ2.4.2 連續(xù)發(fā)送協(xié)議2.4.3 滑動窗口控制機制2.4.4 對窗口機制的進一步討論2.5 差錯檢測2.5.1 奇偶校驗2.5.2 CR.C校驗技術(shù)2.5.3 校驗和方法2.6 鏈路訪問控制實現(xiàn)方法2.6.1 輪流訪問控制協(xié)議2.6.2 隨機訪問控制協(xié)議2.7 鏈路協(xié)議舉例2.7.1 高級數(shù)據(jù)鏈路控制2.7.2 點到點數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議2.8 小結(jié)練習題第3章 分組交換技術(shù)3.1 分組交換概述3.1.1 分組交換的實現(xiàn)3.1.2 分組交換設(shè)備3.2 分組交換網(wǎng)絡(luò)的傳輸時延和數(shù)據(jù)丟失3.2.1 分組交換網(wǎng)絡(luò)的傳輸時延3.2.2 分組交換網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)丟失3.2.3 分組交換中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?.3 分組交換網(wǎng)資源分配策略3.3.1 虛電路資源分配3.3.2 數(shù)據(jù)報資源分配3.4 虛電路和數(shù)據(jù)報3.4.1 虛電路方式3.4.2 數(shù)據(jù)報方式3.4.3 虛電路和數(shù)據(jù)報的特點分析3.5 分組交換網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)質(zhì)量3.6 幾種交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3.6.1 基于電路交換的傳輸網(wǎng)絡(luò)3.6.2 基于分組交換的網(wǎng)絡(luò)3.6.3 因特網(wǎng)互聯(lián)各種網(wǎng)絡(luò)3.7 小結(jié)練習題第4章 局域網(wǎng)技術(shù)4.1 局域網(wǎng)概述4.1.1 局域網(wǎng)發(fā)展歷史4.1.2 IEEE802系列標準4.2 以太網(wǎng)技術(shù)4.2.1 介質(zhì)訪問控制技術(shù)4.2.2 以太網(wǎng)尋址方式4.2.3 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)4.3 以太網(wǎng)擴展技術(shù)4.3.1 以太網(wǎng)網(wǎng)橋4.3.2 以太網(wǎng)交換機4.4 無線局域網(wǎng)4.4.1 無線網(wǎng)絡(luò)概述4.4.2 無線局域網(wǎng)的基本工作原理4.4.3 無線局域網(wǎng)共享信道訪問控制4.4.4 無線局域網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)4.5 小結(jié)練習題第5章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)5.1 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述5.1.1 路由器的選路處理5.1.2 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)體系結(jié)構(gòu)5.1.3 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)服務(wù)模型5.2 因特網(wǎng)協(xié)議5.2.1 IP數(shù)據(jù)報5.2.2 IP地址及尋址5.2.3 IP地址解析協(xié)議ARP5.2.4 特殊的IP地址、私有地址以及IP地址分配5.2.5 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT5.2.6 因特網(wǎng)控制消息協(xié)議ICMP5.3 路由選路算法5.3.1 鏈路狀態(tài)選路算法5.3.2 距離向量選路算法5.4 因特網(wǎng)路由層次結(jié)構(gòu)5.4.1 因特網(wǎng)自治系統(tǒng)5.4.2 自治系統(tǒng)內(nèi)與自治系統(tǒng)間的路由選擇5.5 因特網(wǎng)路由協(xié)議5.5.1 因特網(wǎng)自治系統(tǒng)內(nèi)路由協(xié)議：RIP5.5.2 因特網(wǎng)自治系統(tǒng)內(nèi)路由協(xié)議：OSPF5.5.3 因特網(wǎng)自治系統(tǒng)問路由協(xié)議：BGP5.6 IP組播技術(shù)5.6.1 IP組播的概念5.6.2 IP組管理協(xié)議IGMP5.6.3 IP組播路由選路5.7 小結(jié)練習題第6章 端系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議6.1 端系統(tǒng)傳輸協(xié)議概述6.1.1 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的實現(xiàn)6.1.2 傳輸協(xié)議的主要功能6.2 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP6.2.1 UDP報文格式6.2.2 無連接UDP的特點6.2.3 UDF’的應(yīng)用6.3 傳輸控制協(xié)議TCP6.3.1 TCP報文結(jié)構(gòu)概述6.3.2 TCP連接管理6.3.3 可靠的數(shù)據(jù)傳輸6.3.4 TCP的滑動窗口控制機制6.4 TCP的擁塞控制原理6.4.1 擁塞產(chǎn)生的原因6.4.2 TCP擁塞控制6.5 套接字編程介紹6.6 小結(jié)練習題第7章 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用7.1 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用概述7.1.1 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)7.1.2 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的服務(wù)模式7.2 域名服務(wù)系統(tǒng)DNS7.2.1 域名服務(wù)的層次結(jié)構(gòu)7.2.2 DNS協(xié)議7.2.3 利用DNS服務(wù)實現(xiàn)負載分配7.3 萬維網(wǎng)7.3.1 萬維網(wǎng)的基本組成7.3.2 HTTP協(xié)議7.3.3 Web緩存技術(shù)(Web代理服務(wù)器)7.4 多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用7.4.1 圖像、音頻、視頻的壓縮7.4.2 多媒體應(yīng)用概述7.4.3 多媒體實時傳輸協(xié)議7.4.4 緩存技術(shù)和分組差錯恢復(fù)技術(shù)7.4.5 組播技術(shù)應(yīng)用7.5 對等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用7.5.1 對等網(wǎng)絡(luò)概述7.5.2 對等網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)7.6 小結(jié)練習題第8章 網(wǎng)絡(luò)安全8.1 數(shù)據(jù)加密技術(shù)8.1.1 明文、密文和密鑰8.1.2 數(shù)據(jù)加密標準DES8.1.3 RSA加密算法8.2 認證技術(shù)8.2.1 身份鑒別技術(shù)8.2.2 數(shù)據(jù)完整性保障8.3 網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議8.3.1 PGP協(xié)議8.3.2 安全外殼協(xié)議SSH8.3.3 安全套接字層協(xié)議SSL8.3.4 IP安全協(xié)議IPSec8.4 防火墻技術(shù)8.4.1 基于網(wǎng)絡(luò)層的防火墻技術(shù)(包過濾)8.4.2 基于應(yīng)用層的防火墻技術(shù)(應(yīng)用代理)8.4.3 防火墻的局限性8.5 小結(jié)練習題進一步閱讀材料

章節(jié)摘錄

插圖：一般而言，利用通信線路和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將所處地理位置不同、自主運行的多個計算機終端互聯(lián)起來，通過運行網(wǎng)絡(luò)軟件實現(xiàn)資源共享和數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)都可以稱為計算機網(wǎng)絡(luò)。通信線路可以是銅軸電纜、雙絞線或光纖等有線傳輸介質(zhì)，也可以是無線電波那樣的無線傳輸介質(zhì)。一個地域范圍較大的網(wǎng)絡(luò)中可能會用到多種不同的傳輸介質(zhì)。計算機網(wǎng)絡(luò)中常用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要有分組交換機和路由器等，有時也稱這類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為交換設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)軟件是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信、資源管理以及各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)的專用軟件。有些網(wǎng)絡(luò)軟件需要運行在進行數(shù)據(jù)通信的終端系統(tǒng)上，另外一些要運行在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，還有一些則需要在終端系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上都運行。計算機網(wǎng)絡(luò)包含著復(fù)雜的內(nèi)容，它的復(fù)雜性體現(xiàn)在其中存在著許多網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，每一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所包含的硬件組成和軟件構(gòu)建都各有不同。因特網(wǎng)作為計算機網(wǎng)絡(luò)的一個典范，是全世界最大的計算機網(wǎng)絡(luò)。它將分布在世界各地、各種規(guī)模、各種技術(shù)的計算機網(wǎng)絡(luò)相互連接，形成一個開放的全球性的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。通過在這個網(wǎng)絡(luò)之上構(gòu)建的各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，人們不僅能夠通過因特網(wǎng)獲取分布在全球無比豐富的文字、圖像、聲音、視頻等多種信息資源，還能夠獲得方便快捷的電子商務(wù)服務(wù)，實現(xiàn)身.臨其境的遠程協(xié)作。為了能夠讓讀者對計算機網(wǎng)絡(luò)的基本組成元素和相關(guān)技術(shù)有一個初步而具體的認識，作為計算機網(wǎng)絡(luò)概述，本章我們將簡述與計算機網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān)的一些基本知識，包括數(shù)據(jù)通信、分組交換、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用以及計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。

編輯推薦

《計算機網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)(第2版)》是一本參照《高等學校計算機科學與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范（試行）》要求編寫的網(wǎng)絡(luò)課程教材。作者基于自身對計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的透徹理解和多年教學科研工作的實踐，以一種簡潔明快，通俗易懂的表述方式系統(tǒng)介紹了計算機網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的工作原理，實現(xiàn)技術(shù)和運行機制，使讀者能夠準確理解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的各種基本概念及其相互關(guān)系，有效地把握網(wǎng)絡(luò)技術(shù)全貌。《計算機網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)(第2版)》的主要特色內(nèi)容豐富的前言，重點闡述了與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)的最重要的三個概念，對采用本教材的教師把握教學內(nèi)容、抓住教學重點具有很好的啟發(fā)性。以TCP／IP層次模型為主線展開對各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的討論，但并不簡單地拘泥于這種層次結(jié)構(gòu)，而是將網(wǎng)絡(luò)看成是一個由不同部件構(gòu)成的整體，注重網(wǎng)絡(luò)層次之間的關(guān)聯(lián)和不同部件功能相互補充關(guān)系的描述，采用引導式的教學方法，使學生在一兩次課后就能對計算機網(wǎng)絡(luò)的基本組成元素和技術(shù)有一個初步的、總體的同時也是具體的認識。在介紹網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時，強調(diào)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用所依托的底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持原理，培養(yǎng)學生獨立學習新技術(shù)和應(yīng)用以及對應(yīng)用中出現(xiàn)的問題進行分析的能力。注重基本概念和技術(shù)原理描述的準確性、完整性和簡練性，同時也給學生留有進一步學習和思考的空間?！队嬎銠C網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)(第2版)》注重基礎(chǔ)性和原理性，在著重描述基本概念及其關(guān)系的同時，追求內(nèi)容深度和廣度的平衡，不但適合作為高校計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教材，也適合作為自學網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的參考書。

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