計算機網(wǎng)絡(luò)教程

前言

21世紀影響世界的三大關(guān)鍵技術(shù)：以計算機和網(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)濟的發(fā)展采取信息化帶動現(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)致需要大量的計算機科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)秀人才。計算機科學(xué)與技術(shù)的廣泛應(yīng)用是計算機學(xué)科發(fā)展的原動力，計算機科學(xué)是一門應(yīng)用科學(xué)。因此，計算機學(xué)科的優(yōu)秀人才不僅應(yīng)具有堅實的科學(xué)理論基礎(chǔ)，而且更重要的是能將理論與實踐相結(jié)合，并具有解決實際問題的能力。培養(yǎng)計算機科學(xué)與技術(shù)的優(yōu)秀人才是社會的需要、國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。制定科學(xué)的教學(xué)計劃對于培養(yǎng)計算機科學(xué)與技術(shù)人才十分重要，而教材的選擇是實施教學(xué)計劃的一個重要組成部分，《21世紀計算機科學(xué)與技術(shù)實踐型教程》主要考慮了下述兩方面。一方面，高等學(xué)校的計算機科學(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，立刻進行計算機應(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世紀計算機科學(xué)與技術(shù)實踐型教程》就是為了填補這部分空白。將理論與實際聯(lián)系起來，使學(xué)生不僅學(xué)會了計算機科學(xué)理論，而且也學(xué)會應(yīng)用這些理論解決實際問題。另一方面，計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的課程內(nèi)容需要經(jīng)過實踐練習(xí)，才能深刻理解和掌握。因此，本套教材增強了實踐性、應(yīng)用性和可理解性，并在體例上做了改進——使用案例說明。實踐型教學(xué)占有重要的位置，不僅體現(xiàn)了理論和實踐緊密結(jié)合的學(xué)科特征，而且對于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實踐能力有特殊的作用。因此，研究和撰寫實踐型教材是必需的，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、實踐性強的教材可以促進課堂教學(xué)質(zhì)量的快速提升。在教學(xué)中，應(yīng)用實踐型教材可以增強學(xué)生的認知能力、創(chuàng)新能力、實踐能力以及團隊協(xié)作和交流表達能力。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了計算機網(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個附錄，包括全國碩士生入學(xué)統(tǒng)考的大綱、近兩年的計算機網(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)的計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，深入淺出，強調(diào)了基礎(chǔ)知識和應(yīng)用的統(tǒng)一，對每章的例題和習(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)計了大量生動的圖例和實例說明；在協(xié)議分析及其驗證方面，選用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析工具在多個網(wǎng)絡(luò)層次進行數(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“計算機網(wǎng)絡(luò)”課的大綱范圍。    本書可作為高校計算機專業(yè)和非計算機理工科專業(yè)的計算機網(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  計算機網(wǎng)絡(luò)概述    1.1.1  計算機網(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  計算機網(wǎng)絡(luò)的定義    1.1.4  計算機網(wǎng)絡(luò)的組成  1.2  計算機網(wǎng)絡(luò)的分類    1.2.1  按拓撲結(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  計算機網(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  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  共享通信和點對點通信  2.4  數(shù)據(jù)編碼技術(shù)    2.4.1  數(shù)字數(shù)據(jù)調(diào)制為模擬信號    2.4.2  數(shù)字數(shù)據(jù)編碼為數(shù)字信號    2.4.3  模擬數(shù)據(jù)編碼為數(shù)字信號  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  差錯控制    3.3.1  奇偶檢驗碼    3.3.2  循環(huán)冗余校驗碼  3.4  流量控制    3.4.1  停等協(xié)議    3.4.2  滑動窗口機制    3.4.3  后退N幀協(xié)議    3.4.4  選擇重傳協(xié)議  3.5  高級數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議HDLC    3.5.1  HDLC的基本特點    3.5.2  HDLC的幀結(jié)構(gòu)    3.5.3  HDLC的幀類型  3.6  點對點協(xié)議PPP    3.6.1  PPP協(xié)議的特點與組成    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)的擴展    4.6.1  在物理層擴展局域網(wǎng)    4.6.2  在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(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)報和虛電路網(wǎng)絡(luò)的比較  5.2  標準分類的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    6.2.2  UDP報文格式    6.2.3  UDP的校驗和計算  6.3  TCP協(xié)議概述    6.3.1  TCP協(xié)議的基本特點    6.3.2  TCP報文段的首部格式  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/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  對稱加密技術(shù)    8.2.3  非對稱加密技術(shù)    8.2.4  數(shù)字信封    8.2.5  數(shù)字簽名    8.2.6  報文摘要  8.3  防火墻技術(shù)    8.3.1  防火墻的功能與特點    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)考計算機學(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)考計算機學(xué)科專業(yè)試題及答案(計算機網(wǎng)絡(luò)部分)附錄三  2010年全國碩士研究生入學(xué)統(tǒng)考計算機學(xué)科專業(yè)試題及答案(計算機網(wǎng)絡(luò)部分)參考文獻

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承擔數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢砻襟w。在物理層，要解決以下兩個問題。（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，包括計算機、集線器、交換機、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，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)通信是指在兩點或多點之間以二進制形式進行信息交換。現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是指使用電力或電子設(shè)備在兩點或多點之間傳送符號或字符形式的系統(tǒng)，如電報系統(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，這是兩個用戶通過電話機上網(wǎng)相互通信的例子。其中源系統(tǒng)包括信源和信號變換器，目的系統(tǒng)包括信宿和信號變換器。這里的信號變換器也被稱為數(shù)據(jù)通信設(shè)備，是指不對數(shù)據(jù)進行最終的處理，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，指的是對數(shù)據(jù)進行最終處理的設(shè)備，可以是計算機，也可以是顯示器、電傳打字機、打印機等發(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

《計算機網(wǎng)絡(luò)教程》特點：突出圖解，精選例題：在基本原理方面力求講透，設(shè)計了大量生動的圖例和實例說明，避免枯燥的陳述。精心設(shè)計了43道典型例題，覆蓋了對概念和原理的理解、求解和運算、工程演練和證明等多種題型，同時，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：《計算機網(wǎng)絡(luò)教程》定位于應(yīng)用型學(xué)科專業(yè)的計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，內(nèi)容深入淺出，強調(diào)了基礎(chǔ)知識和應(yīng)用的統(tǒng)一，既面向非計算機類的理工科專業(yè)，又照顧到計算機專業(yè)對知識的深入和擴展。在附錄中專門給出了“計算機網(wǎng)絡(luò)”課的考研大綱和近兩年的試題及答案，為學(xué)生測驗所學(xué)網(wǎng)絡(luò)知識提供參考，體現(xiàn)協(xié)議分析與驗證能力：為了真實展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的結(jié)構(gòu)和實際應(yīng)用狀況，采用了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析工具wireshark，在多個網(wǎng)絡(luò)層次進行數(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)容在實踐性環(huán)節(jié)中得到驗證，從而為開展網(wǎng)絡(luò)抓包實驗實現(xiàn)了無縫對接，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

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