本书基于ISO/OSI参考模型的层次结构，自底向上地介绍了计算机网络，并以TCP/IP协议为背景详细讨论各种网络协议和应用。本书主要内容包括网络基础、数据通信、计算机网络的组成元素、局域网、广域网、无线网络、IP基础、ARP与ICMP、IP路由、UDP与TCP、DNS与DHCP、互联网、网络安全、网络管理、网络规划与设计等。



        本书内容系统而全面，逻辑层次清晰、图文并茂、深入浅出，适合作为高等学校计算机网络及相关课程的教材，也可作为计算机网络工程技术人员的参考用书。

        计算机科学与技术的产生与发展是20世纪科学发展史上最伟大的事件之一，计算机网络技术的出现是计算机应用的又一个里程碑，计算机网络的出现与发展对人类政治、经济和文化产生了深远的影响。十多年前，Sun公司提出了“网络就是计算机”的著名理念，在此之后，计算机网络飞速发展，走过了从局域网、广域网到Internet 的普及道路。今天，随着云计算和物联网的兴起，网络已经不仅是充当连接不同计算机的桥梁，更成为扩展计算能力、提供公共计算服务的平台。



        计算机网络是计算机密切结合的产物，也是计算机科学与技术应用中非常活跃的研究领域。尤其在最近十余年，其发展更加迅速，Internet的出现与发展，改变了人们的学习、生活和工作方式，并对人类社会产生了巨大影响。



        本书共分15章：第1章介绍网络基础；第2章介绍数据通信；第3章介绍计算机网络的组成元素；第4章介绍局域网；第5章介绍广域网；第6章介绍无线网络；第7章介绍IP基础；第8章介绍ARP与ICMP；第9章介绍IP路由；第10章介绍UDP与TCP；第11章介绍DNS与DHCP；第12章介绍互联网；第13章介绍网络安全；第14章介绍网络管理；第15章介绍网络规划与设计。同时，本书作为“微软专业应用技术国际认证推荐教材”，在附录部分提供了MTA练习题与解答。



        通过本书的学习，能够系统地理解计算机网络的基本原理和基础知识，了解计算机网络构建中可能遇到的主要问题，以及解决问题的基本方法，为后续课程的学习及实际应用建立坚实的基础。



        由于时间仓促，编者水平有限，书中不足之处在所难免，敬请读者批评指正。
陈  明 

2012年2月

 

第1章  网络基础1

1.1  计算机网络的产生和发展1

1.1.1  初始阶段1

1.1.2  Internet推广阶段2

1.1.3  Internet普及阶段2

1.1.4  Internet发展阶段3

1.2  网络基本概念3

1.2.1  网络的主要资源4

1.2.2  网络的组成4

1.3  网络类型6

1.3.1  局域网6

1.3.2  城域网6

1.3.3  广域网6

1.3.4  三种网络类型的比较7

1.3.5  互联网7

1.4  网络的基本操作方式7

1.4.1  对等式网络8

1.4.2  主从式网络8

1.4.3  混合式网络9

1.5  网络操作系统9

1.5.1  网络操作系统的定义

与分类9

1.5.2  文件服务器的概念11

1.5.3  网络操作系统的

基本功能11

1.5.4  常用的网络操作系统12

1.5.5  客户端操作系统15

1.6  网络性能指标16

1.6.1  响应时间、延迟时间

和等待时间16

1.6.2  利用率17

1.6.3  带宽、容量和吞吐量18

1.6.4  可用性、可靠性和

可恢复性20

1.6.5  冗余度、适应性、可伸缩性21

1.6.6  效率与费用21

1.7  协议22

1.7.1  协议的概念22

1.7.2  协议的基本要素22

1.7.3  协议的层次结构23

1.8  OSI模型23

1.8.1  模型的用途24

1.8.2  OSI模型简介24

1.8.3  OSI模型运作方式26

1.8.4  OSI模型的优点27

1.9  TCP/IP 参考模型28

1.9.1  TCP/IP组合28

1.9.2  TCP/IP参考模型简介28

小结 30

拓展练习30

第2章  数据通信31

2.1  数字与模拟33

2.1.1  数据的数字与模拟33

2.1.2  数据的数字化34

2.1.3  信号的数字与模拟34

2.1.4  数字化信息的转换、

压缩、传输与存储35

2.2  数据传输方式35

2.2.1  基带信号的发送与

接收35

2.2.2  频带信号的发送和

接收35

2.2.3  载波传输不等于模拟

传输36

2.2.4  载波传输不等于单向

传输36

2.3  基带编码技术36

2.3.1  二阶基带信号的编码

方式36

2.3.2  多阶基带信号的编码

方式38

2.4  频带调制技术39

2.5  数据传输同步方式40

2.5.1  异步方式40

2.5.2  同步方式41

2.6  单工与双工41

2.6.1  单工41

2.6.2  双工41

2.7  通信方式42

2.7.1  同步/异步通信42

2.7.2  并行/串行通信42

2.7.3  异步串行通信方式

RS-23243

2.8  带宽44

2.8.1  信号带宽表示信号频率

的变动范围44

2.8.2  线路带宽表示线路传输

速率44

小结 45

拓展练习45

第3章  计算机网络的组成元素46

3.1  传输介质46

3.1.1  双绞线46

3.1.2  同轴电缆48

3.1.3  光纤48

3.1.4  光缆49

3.1.5  光纤连接器50

3.1.6  无线通信传输介质51

3.2  连接方式52

3.3  网络拓扑54

3.3.1  总线网络54

3.3.2  星状网络55

3.3.3  环状网络55

3.3.4  网状网络56

3.3.5  混合式网络56

3.4  网络设备57

3.4.1  调制解调器57

3.4.2  网卡58

3.4.3  中继器60

3.4.4  集线器60

3.4.5  网桥62

3.4.6  路由器63

3.4.7  第二层交换机64

3.4.8  第三层交换机64

3.4.9  VLAN64

小结 65

拓展练习65

第4章  局域网67

4.1  以太网的基本原理67

4.1.1  信号的广播67

4.1.2  MAC地址与定址68

4.1.3  冲突68

4.1.4  CSMA/CD69

4.1.5  冲突域70

4.1.6  半双工/全双工71

4.2  交换式以太网的原理71

4.2.1  独享带宽71

4.2.2  全双工的传输模式72

4.3  权标环网络简介72

4.3.1  权标环网络拓扑72

4.3.2  权标传递72

4.3.3  权标环网络的设备73

4.4  Gigabit以太网74

4.5  FDDI网74

4.6  AppleTalk简介75

4.7  局域网的构建76

4.7.1  10 Mbit/s以太网76

4.7.2  100 Mbit/s以太网78

4.7.3  1 000 Mbit/s以太网79

4.7.4  以双绞线架设以太网80

小结 82

拓展练习82

第5章  广域网84

5.1  概述84

5.2  广域网的标准协议介绍85

5.3  广域网路由85

5.3.1  路由选择机制86

5.3.2  广域网中的路由87

5.3.3  路由算法88

5.4  广域网技术89

5.4.1  X.25网89

5.4.2  ISDN网90

5.4.3  ATM技术92

5.4.4  帧中继96

5.4.5  HDLC协议98

5.4.6  点对点协议101

5.4.7  DDN技术102

5.4.8  虚拟专用网104

小结 108

拓展练习108

第6章  无线网络109

6.1  无线传输技术简介109

6.1.1  光传输介质109

6.1.2  无线电波传输介质111

6.1.3  窄频微波112

6.2  IEEE 802.11112

6.2.1  直接序列展频112

6.2.2  跳频式展频113

6.2.3  IEEE 802.11a114

6.2.4  IEEE 802.11b114

6.3  HomeRF114

6.3.1  HomeRF的标准115

6.3.2  高速 HomeRF115

6.4  蓝牙技术115

6.4.1  蓝牙技术的概念与

功能116

6.4.2  蓝牙体系结构117

6.4.3  基于蓝牙的数码产品118

6.4.4  蓝牙技术的标准120

6.4.5  带宽占用120

6.5  GSM & GPRS121

6.5.1  GSM121

6.5.2  GPRS121

6.6  WAP122

6.6.1  WAP概述122

6.6.2  WAP的标准122

6.6.3  WAP和GPRS的

关系123

6.7  无线网的设备123

6.7.1  无线网卡124

6.7.2  无线AP124

6.7.3  无线网桥124

6.7.4  无线天线125

6.8  无线局域网组网模式126

6.8.1  点对点无线桥接模式126

6.8.2  点对多点无线桥接

模式127

6.8.3  中继连接128

6.8.4  蓝牙组网模式128

6.9  无线局域网组网实例130

6.9.1  家庭、办公室无线共享

ADSL上网132

6.9.2  无线校园网133

小结 134

拓展练习134

第7章  IP基础135

7.1  IP基础的概念135

7.1.1  IP信息包传送136

7.1.2  IP信息包封装、分段与

重组137

7.1.3  IP数据报的结构138

7.2  IP信息包的传递方式140

7.2.1  单点传送141

7.2.2  广播传送141

7.2.3  多点传送141

7.3  IP地址表示法142

7.4  IP地址的等级142

7.4.1  IP地址的结构143

7.4.2  五种地址等级143

7.4.3  特殊的IP地址145

7.5  子网146

7.5.1  子网分隔的原理147

7.5.2  子网掩码148

7.5.3  子网分隔实例150

7.6  超网151

7.7  网络地址翻译152

小结 153

拓展练习153

第8章  ARP与ICMP154

8.1  地址解析协议154

8.1.1  地址解析协议功能154

8.1.2  地址解析协议的实现155

8.1.3  反向地址解析协议156

8.1.4  ARP 运行方式157

8.1.5  ARP与IP路由158

8.1.6  ARP 高速缓存158

8.2  ARP工具程序159

8.2.1  ARP159

8.2.2  ARPWATCH160

8.3  Internet控制报文协议161

8.3.1  Internet控制报文协议

的功能161

8.3.2  ICMP报文的封装161

8.3.3  ICMP报文的种类162

8.4  ICMP工具程序163

8.4.1  PING163

8.4.2  TRACERT165

8.5  Internet组管理协议166

8.5.1  IGMP报文167

8.5.2  IGMP的工作过程168

小结 169

拓展练习169

第9章  IP路由170

9.1  IP 路由的概念170

9.1.1  路由器的特性171

9.1.2  路由器的功能171

9.1.3  IP路由的过程172

9.1.4  直接传递与间接传递173

9.2  路由表简介173

9.2.1  路由表的字段173

9.2.2  决定路径的步骤175

9.3  静态与动态路由176

9.3.1  静态路由176

9.3.2  动态路由179

9.4  IP路由选择协议180

9.4.1  内部网关路由选择

协议180

9.4.2  外部网关路由选择

协议183

小结 185

拓展练习186

第10章  UDP与TCP187

10.1  UDP187

10.1.1  UDP的特性与作用187

10.1.2  连接端口188

10.2  UDP数据报格式189

10.3  TCP190

10.3.1  TCP的特性190

10.3.2  TCP 传送机制191

10.3.3  滑动窗口192

10.3.4  发送窗口与接收窗口193

10.3.5  窗口的尺寸与流量

控制195

10.3.6  以字节为单位195

10.3.7  双向传输196

10.3.8  传送机制总结197

10.3.9  TCP连接197

10.4  TCP信息包200

小结 201

拓展练习201

第11章  DNS与DHCP202

11.1  DNS基础202

11.1.1  完整域名202

11.1.2  DNS名称解析203

11.2  DNS的结构203

11.2.1  根域204

11.2.2  顶层域204

11.2.3  第二层域204

11.2.4  主机205

11.2.5  DNS区域205

11.2.6  DNS服务器类型206

11.3  DNS查询流程207

11.3.1  递归查询207

11.3.2  迭代查询208

11.3.3  域名解析过程209

11.4  DNS资源记录210

11.5  DHCP基础211

11.5.1  DHCP原理211

11.5.2  DHCP的优点212

11.6  DHCP运行流程212

小结 214

拓展练习214

第12章  互联网215

12.1  互联网的概念215

12.2  互联网的结构216

12.2.1  互联网的发展216

12.2.2  互联网的组成216

12.2.3  互联网的未来217

12.3  上网的方式217

12.3.1  拨号上网217

12.3.2  利用ADSL上网218

12.3.3  利用缆线调制解调器上网219

12.4  万维网220

12.4.1  万维网的起源220

12.4.2  万维网的运行原理220

12.5  文件传输服务221

12.5.1  文件传输服务与文件

传输协议221

12.5.2  FTP的运作原理222

12.6  电子邮件222

12.6.1  SMTP简介222

12.6.2  POP简介223

12.7  网络论坛224

12.7.1  网络论坛的概念224

12.7.2  网络论坛分类224

12.8  博客226

12.8.1  博客的概念226

12.8.2  博客分类227

12.8.3  博客的作用228

12.8.4  博客的其他用途228

小结 228

拓展练习228

第13章  网络安全230

13.1  网络安全的概念230

13.1.1  网络安全的重要性230

13.1.2  网络安全现状230

13.1.3  网络面临的主要威胁231

13.1.4  网络安全的定义232

13.2  数据加密技术概述233

13.2.1  数据加密的途径233

13.2.2  数据加密的原理234

13.2.3  传统数据加密模型234

13.2.4  加密算法分类236

13.3  网络攻击、检测与防范技术237

13.3.1  网络攻击简介237

13.3.2  网络攻击检测技术238

13.3.3  网络安全防范技术241

13.4  计算机病毒与反病毒244

13.4.1  计算机病毒传播

途径244

13.4.2  计算机病毒产生的

原因245

13.4.3  计算机病毒的定义245

13.4.4  计算机病毒的命名246

13.4.5  计算机病毒的特征246

13.5  防火墙技术248

13.5.1  防火墙的基本概念248

13.5.2  防火墙的功能248

13.5.3  防火墙的优缺点249

13.6  因特网的层次安全技术251

13.6.1  网际层安全协议251

13.6.2  传输层安全协议252

13.6.3  应用层安全协议253

小结 255

拓展练习256

第14章  网络管理257

14.1  网络管理的功能与模型257

14.1.1  网络管理的功能257

14.1.2  网络管理的模型259

14.2  网络管理中的概念260

14.3  SNMP协议261

14.3.1  SNMP体系结构特点261

14.3.2  SNMP体系结构262

14.3.3  Trap导致的轮询263

14.3.4  委托265

14.3.5  SNMP协议操作266

14.3.6  SNMP协议数据单元266

14.4  远程监控267

14.4.1  远程监控简介267

14.4.2  RMON2应用268

14.4.3  使用RMON/ROMN2监

控局域网通信流量268

14.4.4  使用RMON/ROMN2监控广域网环境268

小结 269

拓展练习269

第15章  网络规划与设计270

15.1  使用交叉双绞线连接两台

计算机270

15.2  使用集线器或交换机连接

多个结点271

15.3  使用集线器连接多个

局域网272

15.4  使用交换机连接多个

局域网273

15.5  利用路由器分隔网络273

15.6  LAN与WAN的连接274

15.7  主机代管275

15.8  大型局域网的规划275

15.9  网络生命周期280

15.9.1  网络流程周期281

15.9.2  网络循环周期281

15.9.3  网络开发过程282

小结 285

拓展练习285

附录A  MTA练习题与解答286

参考文献306

无