計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教程

前言

21世紀(jì)影響世界的三大關(guān)鍵技術(shù)：以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)為代表的信息技術(shù)；以基因工程為代表的生命科學(xué)和生物技術(shù)；以納米技術(shù)為代表的新型材料技術(shù)。信息技術(shù)居三大關(guān)鍵技術(shù)之首。國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展采取信息化帶動(dòng)現(xiàn)代化的方針，要求在所有領(lǐng)域中迅速推廣信息技術(shù)，導(dǎo)致需要大量的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)秀人才。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的廣泛應(yīng)用是計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展的原動(dòng)力，計(jì)算機(jī)科學(xué)是一門應(yīng)用科學(xué)。因此，計(jì)算機(jī)學(xué)科的優(yōu)秀人才不僅應(yīng)具有堅(jiān)實(shí)的科學(xué)理論基礎(chǔ)，而且更重要的是能將理論與實(shí)踐相結(jié)合，并具有解決實(shí)際問題的能力。培養(yǎng)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的優(yōu)秀人才是社會(huì)的需要、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。制定科學(xué)的教學(xué)計(jì)劃對(duì)于培養(yǎng)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)人才十分重要，而教材的選擇是實(shí)施教學(xué)計(jì)劃的一個(gè)重要組成部分，《21世紀(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)實(shí)踐型教程》主要考慮了下述兩方面。一方面，高等學(xué)校的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，在學(xué)習(xí)了基本的必修課和部分選修課程之后，立刻進(jìn)行計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件和硬件開發(fā)與應(yīng)用尚存在一些困難，而《21世紀(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)實(shí)踐型教程》就是為了填補(bǔ)這部分空白。將理論與實(shí)際聯(lián)系起來，使學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了計(jì)算機(jī)科學(xué)理論，而且也學(xué)會(huì)應(yīng)用這些理論解決實(shí)際問題。另一方面，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的課程內(nèi)容需要經(jīng)過實(shí)踐練習(xí)，才能深刻理解和掌握。因此，本套教材增強(qiáng)了實(shí)踐性、應(yīng)用性和可理解性，并在體例上做了改進(jìn)——使用案例說明。實(shí)踐型教學(xué)占有重要的位置，不僅體現(xiàn)了理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的學(xué)科特征，而且對(duì)于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力有特殊的作用。因此，研究和撰寫實(shí)踐型教材是必需的，也是十分重要的任務(wù)。優(yōu)秀的教材是保證高水平教學(xué)的重要因素，選擇水平高、內(nèi)容新、實(shí)踐性強(qiáng)的教材可以促進(jìn)課堂教學(xué)質(zhì)量的快速提升。在教學(xué)中，應(yīng)用實(shí)踐型教材可以增強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)知能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作和交流表達(dá)能力。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念、原理與技術(shù)，包括緒論、物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、局域網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)安全共8章內(nèi)容，各章后附有豐富的習(xí)題，還給出了3個(gè)附錄，包括全國碩士生入學(xué)統(tǒng)考的大綱、近兩年的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)試題與參考答案。本書有配套的PPT教學(xué)課件和習(xí)題參考答案，可在清華大學(xué)出版社的相關(guān)網(wǎng)站下載。    本書定位于應(yīng)用型學(xué)科專業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，深入淺出，強(qiáng)調(diào)了基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用的統(tǒng)一，對(duì)每章的例題和習(xí)題都做了精選，體現(xiàn)了“例題-習(xí)題-考題”的一致性；在基本原理方面力求講透，設(shè)計(jì)了大量生動(dòng)的圖例和實(shí)例說明；在協(xié)議分析及其驗(yàn)證方面，選用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析工具在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次進(jìn)行數(shù)據(jù)抓包并顯示；在內(nèi)容上，兼顧了研究生入學(xué)考試中“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課的大綱范圍。    本書可作為高校計(jì)算機(jī)專業(yè)和非計(jì)算機(jī)理工科專業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教材，在內(nèi)容編排上融合了不同的需求，也可作為其他專業(yè)師生和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第1章  緒論  1.1  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述    1.1.1  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展    1.1.2  我國的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況    1.1.3  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義    1.1.4  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成  1.2  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類    1.2.1  按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類    1.2.2  按地理范圍分類    1.2.3  無線網(wǎng)絡(luò)    1.2.4  其他分類  1.3  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)    1.3.1  分層體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議    1.3.2  OSI模型    1.3.3  TCP/IP協(xié)議    習(xí)題第2章  物理層  2.1  數(shù)據(jù)通信概述    2.1.1  數(shù)據(jù)通信模型    2.1.2  數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)  2.2  傳輸媒體  2.3  數(shù)據(jù)傳輸方式    2.3.1  并行傳輸與串行傳輸    2.3.2  異步傳輸與同步傳輸    2.3.3  單工、半雙工和全雙工傳輸    2.3.4  模擬傳輸與數(shù)字傳輸    2.3.5  共享通信和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信  2.4  數(shù)據(jù)編碼技術(shù)    2.4.1  數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制為模擬信號(hào)    2.4.2  數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼為數(shù)字信號(hào)    2.4.3  模擬數(shù)據(jù)編碼為數(shù)字信號(hào)  2.5  多路復(fù)用技術(shù)    2.5.1  頻分多路復(fù)用FDM    2.5.2  時(shí)分多路復(fù)用TDM    2.5.3  波分多路復(fù)用WDM    2.5.4  碼分多路復(fù)用CDM  2.6  數(shù)據(jù)交換技術(shù)    2.6.1  線路交換    2.6.2  報(bào)文交換    2.6.3  分組交換  2.7  物理層協(xié)議與設(shè)備    2.7.1  物理層的接口特性    2.7.2  物理層的設(shè)備    習(xí)題第3章  數(shù)據(jù)鏈路層  3.1  數(shù)據(jù)鏈路層的功能  3.2  組幀技術(shù)    3.2.1  字節(jié)計(jì)數(shù)法    3.2.2  字符填充法    3.2.3  零比特填充法    3.2.4  違例編碼法  3.3  差錯(cuò)控制    3.3.1  奇偶檢驗(yàn)碼    3.3.2  循環(huán)冗余校驗(yàn)碼  3.4  流量控制    3.4.1  停等協(xié)議    3.4.2  滑動(dòng)窗口機(jī)制    3.4.3  后退N幀協(xié)議    3.4.4  選擇重傳協(xié)議  3.5  高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議HDLC    3.5.1  HDLC的基本特點(diǎn)    3.5.2  HDLC的幀結(jié)構(gòu)    3.5.3  HDLC的幀類型  3.6  點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP    3.6.1  PPP協(xié)議的特點(diǎn)與組成    3.6.2  PPP協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)    3.6.3  PPP協(xié)議的工作狀態(tài)    習(xí)題第4章  局域網(wǎng)  4.1  局域網(wǎng)概述    4.1.1  IEEE 802參考模型和協(xié)議    4.1.2  局域網(wǎng)的分類  4.2  傳統(tǒng)以太網(wǎng)    4.2.1  CSMA/CD協(xié)議    4.2.2  傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接方法    4.2.3  以太網(wǎng)的MAC層和幀結(jié)構(gòu)  4.3  高速以太網(wǎng)    4.3.1  100BASE-T以太網(wǎng)    4.3.2  千兆以太網(wǎng)    4.3.3  萬兆以太網(wǎng)  4.4  虛擬局域網(wǎng)  4.5  無線局域網(wǎng)    4.5.1  無線局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)分類    4.5.2  無線局域網(wǎng)的工作原理    4.5.3  無線局域網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)  4.6  局域網(wǎng)的擴(kuò)展    4.6.1  在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)    4.6.2  在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)    習(xí)題第5章  網(wǎng)絡(luò)層  5.1  網(wǎng)絡(luò)層概述    5.1.1  數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)    5.1.2  虛電路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)    5.1.3  數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路網(wǎng)絡(luò)的比較  5.2  標(biāo)準(zhǔn)分類的IP地址  5.3  子網(wǎng)與超網(wǎng)編址方法    5.3.1  IP子網(wǎng)劃分    5.3.2  CIDR  5.4  IP和ICMP協(xié)議    5.4.1  IP協(xié)議    5.4.2  ICMP協(xié)議  5.5  ARP協(xié)議  5.6  路由選擇協(xié)議和路由器    5.6.1  IP分組轉(zhuǎn)發(fā)    5.6.2  內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP    5.6.3  內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF    5.6.4  外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP    5.6.5  路由器  5.7  IP多播    5.7.1  IP多播概述    5.7.2  IP多播協(xié)議與路由選擇  5.8  VPN和NAT    5.8.1  VPN    5.8.2  NAT  5.9  IPv6協(xié)議    5.9.1  IPv6編址    5.9.2  IPv6的基本首部格式    習(xí)題第6章  傳輸層  6.1  傳輸層協(xié)議概述    6.1.1  進(jìn)程之間的通信    6.1.2  端口及其作用  6.2  UDP協(xié)議    6.2.1  UDP協(xié)議的特點(diǎn)    6.2.2  UDP報(bào)文格式    6.2.3  UDP的校驗(yàn)和計(jì)算  6.3  TCP協(xié)議概述    6.3.1  TCP協(xié)議的基本特點(diǎn)    6.3.2  TCP報(bào)文段的首部格式  6.4  TCP的連接管理    6.4.1  連接建立    6.4.2  連接釋放    6.4.3  連接重置  6.5  可靠傳輸  6.6  TCP的流量控制  6.7  TCP的擁塞控制    習(xí)題第7章  應(yīng)用層  7.1  網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式    7.1.1  集中應(yīng)用模式    7.1.2  客戶機(jī)/服務(wù)器應(yīng)用模式    7.1.3  基于Web的瀏覽器/服務(wù)器應(yīng)用模式    7.1.4  P2P模式  7.2  域名系統(tǒng)DNS    7.2.1  域名與域名空間    7.2.2  域名服務(wù)器與域名解析  7.3  文件傳輸協(xié)議FTP    7.3.1  FTP的工作原理與模式    7.3.2  tFTP協(xié)議的規(guī)范    7.3.3  FTP的登錄方式    7.3.4  簡單文件傳送協(xié)議TFTP  7.4  電子郵件    7.4.1  電子郵件系統(tǒng)的組成    7.4.2  SMTP協(xié)議    7.4.3  POP3和IMAP4協(xié)議  7.5  WWW服務(wù)    7.5.1  統(tǒng)一資源定位符URL    7.5.2  HTTP協(xié)議    7.5.3  HTML  7.6  主機(jī)配置協(xié)議    7.6.1  BOOTP    7.6.2  DHCP    習(xí)題第8章  網(wǎng)絡(luò)安全  8.1  網(wǎng)絡(luò)安全概述    8.1.1  網(wǎng)絡(luò)安全的含義    8.1.2  網(wǎng)絡(luò)安全威脅    8.1.3  網(wǎng)絡(luò)安全體系  8.2  數(shù)據(jù)加密技術(shù)    8.2.1  傳統(tǒng)加密方法    8.2.2  對(duì)稱加密技術(shù)    8.2.3  非對(duì)稱加密技術(shù)    8.2.4  數(shù)字信封    8.2.5  數(shù)字簽名    8.2.6  報(bào)文摘要  8.3  防火墻技術(shù)    8.3.1  防火墻的功能與特點(diǎn)    8.3.2  防火墻的分類    8.3.3  常見的防火墻結(jié)構(gòu)    8.3.4  防火墻的發(fā)展  8.4  網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議    8.4.1  IPSec協(xié)議    8.4.2  SSL/TLS協(xié)議    8.4.3  PGP協(xié)議    8.4.4  SSH協(xié)議    8.4.5  SET協(xié)議    習(xí)題附錄一  2010年全國碩士研究生入學(xué)統(tǒng)考計(jì)算機(jī)學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)綜合考試大綱附錄二  2009年全國碩士研究生入學(xué)統(tǒng)考計(jì)算機(jī)學(xué)科專業(yè)試題及答案(計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)部分)附錄三  2010年全國碩士研究生入學(xué)統(tǒng)考計(jì)算機(jī)學(xué)科專業(yè)試題及答案(計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)部分)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：物理層是OSI的第一層，也是最低層，它在物理媒體之上為數(shù)據(jù)鏈路層提供一個(gè)原始比特流的物理連接。物理層的傳輸單位為比特，直接面向?qū)嶋H承擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢砻襟w。在物理層，要解決以下兩個(gè)問題。（1）為設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及互連設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)、集線器、交換機(jī)、路由器等之間的接口；（2）為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)在連接各種設(shè)備的傳輸媒體上透明地傳輸數(shù)據(jù)的比特流等。物理層的作用是要盡可能地屏蔽掉因傳輸媒體和通信手段等各種因素所帶來的差異，使其上層的數(shù)據(jù)鏈路層感覺不到這些差異的存在，而專注于完成本層的協(xié)議與服務(wù)。下面從數(shù)據(jù)通信的角度出發(fā)，依次闡述數(shù)據(jù)通信模型和性能指標(biāo)，分析常見的傳輸媒體、數(shù)據(jù)通信方式和數(shù)據(jù)編碼方法，比較三種交換技術(shù)，最后給出物理層的協(xié)議。數(shù)據(jù)通信是指在兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間以二進(jìn)制形式進(jìn)行信息交換?，F(xiàn)代數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是指使用電力或電子設(shè)備在兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間傳送符號(hào)或字符形式的系統(tǒng)，如電報(bào)系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、傳真系統(tǒng)等。2.1.1數(shù)據(jù)通信模型一個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由源系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和目的系統(tǒng)三部分組成，如圖2-1所示，這是兩個(gè)用戶通過電話機(jī)上網(wǎng)相互通信的例子。其中源系統(tǒng)包括信源和信號(hào)變換器，目的系統(tǒng)包括信宿和信號(hào)變換器。這里的信號(hào)變換器也被稱為數(shù)據(jù)通信設(shè)備，是指不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行最終的處理，只是把數(shù)據(jù)接收下來，通過一定變換又發(fā)送出去的設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器。信源就是信息的發(fā)送端，信宿就是信息的接收端。信源和信宿也可以稱為數(shù)據(jù)終端設(shè)備，指的是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行最終處理的設(shè)備，可以是計(jì)算機(jī)，也可以是顯示器、電傳打字機(jī)、打印機(jī)等發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的設(shè)備。因此，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)也由數(shù)據(jù)通信設(shè)備和數(shù)據(jù)終端設(shè)備組成。

編輯推薦

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教程》特點(diǎn)：突出圖解，精選例題：在基本原理方面力求講透，設(shè)計(jì)了大量生動(dòng)的圖例和實(shí)例說明，避免枯燥的陳述。精心設(shè)計(jì)了43道典型例題，覆蓋了對(duì)概念和原理的理解、求解和運(yùn)算、工程演練和證明等多種題型，同時(shí)，許多習(xí)題都可以通過例題找到解法，體現(xiàn)了“例題－習(xí)題－考題”的一致性，便于教學(xué)和自學(xué)需要定位應(yīng)用，兼顧類別：《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教程》定位于應(yīng)用型學(xué)科專業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，內(nèi)容深入淺出，強(qiáng)調(diào)了基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用的統(tǒng)一，既面向非計(jì)算機(jī)類的理工科專業(yè)，又照顧到計(jì)算機(jī)專業(yè)對(duì)知識(shí)的深入和擴(kuò)展。在附錄中專門給出了“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課的考研大綱和近兩年的試題及答案，為學(xué)生測驗(yàn)所學(xué)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)提供參考，體現(xiàn)協(xié)議分析與驗(yàn)證能力：為了真實(shí)展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的結(jié)構(gòu)和實(shí)際應(yīng)用狀況，采用了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析工具wireshark，在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次進(jìn)行數(shù)據(jù)抓包，通過顯示分析其數(shù)據(jù)內(nèi)容，使原理性內(nèi)容在實(shí)踐性環(huán)節(jié)中得到驗(yàn)證，從而為開展網(wǎng)絡(luò)抓包實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了無縫對(duì)接，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

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