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本书是为应用型本科院校计算机网络课程编写的教材，书中贯穿了“以协议为核心，以应用为目的”的思想，采用了既有理论讲解又有实践跟进的全新编写体系。全书共分7章，各章内容分别是计算机网络概述、数据通信的基础、TCP/IP与网络互连、Internet应用、局域网组网技术、接入网技术以及网络安全。

本书从实用性出发而又不忽视基本理论，强调基础而又贴近主流网络技术，内容经典而又紧跟知识变化的步伐。为方便学习，书中配有大量的操作插图，每章都配有一定量的经典实验和习题。

本书既可作为高等院校信息类专业的计算机网络教材，也可作为高等院校非网络专业的本科教材或各类计算机培训机构的教材。

目录

第1章  计算机网络基础     1

1.1  计算机网络的基本概念        1

1.1.1 

计算机网络及其功能         1

1.1.2 

计算机网络两级模型：资源子网 通信子网  2

1.1.3 

计算机网络的基本类型    3

1.2  信号与信道   7

1.2.1 

数据信号分析    8

1.2.2 

信道及其类型    9

1.2.3 

信道的技术指标         12

1.2.4 

数字信号的模拟传输         15

1.2.5 

数字信号的数字编码         17

1.2.6 

多路复用技术    21

1.3  数据传输控制        24

1.3.1 

数据传输的同步控制         24

1.3.2 

数据传输的差错检测         26

1.3.3 

差错控制    29

1.3.4 

数据传输的流量控制与滑动窗口协议    30

1.4  计算机网络基本工作模式   32

1.4.1 

资源子网的工作方式：客户机/服务器方式与对等方式       32

1.4.2 

数据传输的关键技术：分组交换    34

1.4.3 

分组传输模式：虚电路与数据报    38

1.5  计算机网络法定标准——ISO/OSI-RM模型        39

1.5.1 

基于层次结构的实体、协议、服务和访问点         40

1.5.2 

OSI/RM标准的制定原则   41

1.5.3 

OSI/RM体系工作机理       42

1.6  计算机网络工业标准：TCP/IP和IEEE 802 47

1.6.1 

基于网络互联的TCP/IP网络体系结构    48

1.6.2 

IEEE 802模型      50

1.6.3 

基于TCP/IP 物理网的流行网络体系结构    51

实验1  RJ-45网线制作         52

习题1      55

第2章  计算机网络组成     59

2.1  传输介质        59

2.1.1 

有线传输介质    59

2.1.2 

无线传输介质    63

2.1.3 

传输介质的连接         65

2.2  传输控制器   65

2.2.1 

网络适配器         66

2.2.2 

中继器         67

2.2.3 

交换机         68

2.2.4 

光交换         70

2.2.5 

路由器         72

2.3  网络软件        74

2.3.1 

网络操作系统    74

2.3.2 

网络协议软件    75

2.3.3 

网络管理软件    76

实验2  光纤冷接头制作      78

实验3  安装网卡 83

实验4  用Hub组建对等网 84

实验5  交换机的基本配置 85

习题2      88

第3章  TCP/IP与网络互连 90

3.1 

TCP/UDP协议         91

3.1.1 

协议端口    91

3.1.2 

TCP的特征 93

3.1.3 

TCP报文格式     94

3.1.4 

TCP的可靠连接与从容关闭     95

3.1.5 

TCP数据传输     98

3.1.6 

UDP     101

3.2 

IPv4         101

3.2.1 

IP分组格式         101

3.2.2 

IP地址格式         105

3.2.3 

子网划分与子网掩码         108

3.2.4 

无分类编址方法CIDR与超网  110

3.2.5 

ICMP协议  110

3.3 

IPv6         114

3.3.1 

IPv4面临的问题         114

3.3.2 

IPv6地址结构     115

3.3.3 

从IPv4向IPv6的过渡        115

3.4 

IP路由   116

3.4.1 

路由器及其工作流程         116

3.4.2 

路由算法    120

3.4.3 

路由表         121

3.4.4 

路由协议    124

3.4.5 

路由器配置         134

3.5 

IP的网络接口        136

3.5.1 

IP地址解析协议         136

3.5.2 

邻居发现协议    140

实验6  使用TCP/UDP吞吐量测试工具TTCP    141

实验7  利用ping命令测试网络的连通性 143

实验8  路由器的端口配置 145

实验9  静态路由配置 147

实验10  动态路由配置        148

习题3      149

第4章  Internet应用  151

4.1  域名服务系统        151

4.1.1 

域名空间    151

4.1.2 

域名规则    153

4.1.3 

域名解析    154

4.2  文件传输协议        156

4.2.1 

FTP模型      156

4.2.2 

FTP文件传输过程      157

4.3  超文本传输   158

4.3.1 

超文本与Web    158

4.3.2 

B/S计算模式与浏览器结构      160

4.3.3 

HTTP的工作机制       161

4.4  简单网络管理协议SNMP     163

4.4.1 

网络管理概述    163

4.4.2 

SNMP管理模型 165

4.4.3 

SMI      165

4.4.4 

MIB      167

4.4.5 

SNMP的工作机制      169

4.5  电子邮件        172

4.5.1 

电子邮件系统的基本原理         172

4.5.2 

简单邮件传输协议    173

4.5.3 

其他几个重要的电子邮件协议         173

4.6  网络交流平台        175

4.6.1 

即时通信软件    175

4.6.2 

的网络交流工具         177

实验11  DNS服务器配置    178

实验12  FTP服务器配置     186

实验13  Web服务器配置    189

习题4      192

第5章  IEEE 802组网技术  194

5.1  以太网技术   194

5.1.1 

以太网的发展    194

5.1.2 

共享以太网中的CSMA/CD协议       196

5.1.3 

IEEE 802.3以太网帧格式  198

5.1.4 

以太网体系结构         199

5.1.5 

基于交换的园区网三层架构    200

5.2  虚拟局域网   201

5.2.1 

虚拟局域网概述         201

5.2.2 

VLAN的划分方法       202

5.3  无线局域网   203

5.3.1 

WLAN的传输介质      204

5.3.2 

无线局域网的结构    204

5.3.3 

IEEE 802.11协议         206

5.3.4 

蓝牙技术    208

5.3.5 

Wi-Fi    210

5.3.6 

ZigBee 212

5.3.7 

IPv6/6LoWPAN    214

实验14  交换以太网的端口汇聚配置        215

实验15  在同一个交换机上创建VLAN      216

实验16  在Windows下建立无线局域网   217

习题5      221

第6章  Internet接入  223

6.1 

Internet接入概述 223

6.1.1 

接入需求与接入类型         223

6.1.2 

ISP        225

6.1.3 

PPP协议      227

6.1.4 

PPPoE协议 232

6.2  铜线接入        236

6.2.1 

综合业务数字网         236

6.2.2 

非对称数字线路         238

6.3  光纤接入        240

6.3.1 

光纤接入网概述         240

6.3.2 

光纤到户及其应用    242

6.4  光纤/铜线混合接入网  243

6.4.1 

HFC系统结构     243

6.4.2 

HFC的频谱结构和传输模式     243

6.4.3 

Cable Modem模式     244

6.5  无线接入        246

6.5.1 

无线接入概述    246

6.5.2 

卫星通信    248

6.6  新一代接入技术：BPL和VLC      250

6.6.1 

BPL接入      250

6.6.2 

VLC接入     252

实验17  用光MODEM 无线路由接入    255

习题6      268

第7章  网络安全          269

7.1  网络入侵        269

7.1.1 

恶意程序入侵    269

7.1.2 

黑客入侵    271

7.2  数据加密与数字签名   273

7.2.1 

加密/解密算法和密钥       273

7.2.2 

对称密钥体系    273

7.2.3 

非对称密钥体系         274

7.2.4 

数字签名    274

7.2.5 

数字证书与PKI  275

7.3  身份识别        277

7.3.1 

静态口令    277

7.3.2 

动态口令    279

7.3.3 

基于密钥分发的身份认证         281

7.3.4 

基于数字证书的身份认证         283

7.4  安全协议        285

7.4.1 

SSH       285

7.4.2 

安全套接层协议         286

7.4.3 

IPSec与虚拟专用网   287

7.5  网络隔离技术        288

7.5.1 

数据包过滤         288

7.5.2 

网络地址转换    291

7.5.3 

代理技术    291

7.5.4 

网络防火墙         294

7.5.5 

网络的物理隔离         298

7.6  网络入侵威慑        300

7.6.1 

安全审计    300

7.6.2 

入侵检测    302

7.6.3 

网络诱骗    305

7.7  信息网络安全的法律与法规        307

实验18  实现一个VPN连接        309

实验19  个人软件防火墙设置    310

习题7      316

参考文献         319

·III·

张基温，先后担任名古屋大学访问学者，山西财经大学、江南大学、华东政法大学、华南农业大学珠江学院、常熟理工学院、福建工程学院、广西职业技术学院、晋城学院等多所大学的专职、客座或兼职教授，北京大学博雅方略城市发展与信息化研究中心研究员，南京大学出版社总编顾问，太原高新技术区IT研究院实验室主任，山西省紧缺人才专家委员会副主任，中国信息经济学会常务理事，全国高等院校计算机基础教育研究会常务理事兼课程建设委员会副主任，中国计算机学会教育专业委员会委员，国家NIT考试委员会委员，江苏省计算机基础教学指导委员会委员，山西省新世纪专家学者协会副会长。为清华大学出版社、电子工业出版社、中国水利水电出版社、南京大学出版社、中国铁道出版社等主编了信息管理与信息系统专业、计算机实验与实践、大学生信息素养等多个系列教材。研究和教学领域涉及计算机科学与技术、信息安全、信息经济学、电子政务与电子商务、服务科学，已发表学术论文一百余篇，出版著作百余种。

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第5章  IEEE 802组网技术IEEE 802成立以后，已经推出了一系列标准。这一系列标准中的每一个子标准都由委员会中的一个专门工作组负责。IEEE 802委员会前有20多个分委员会。图5.1为IEEE 802体系结构。

图5.1  IEEE 802体系在IEEE 802庞大的标准体系中，目前影响、应用广的是如下3个子协议/子系列：* 面向以太网的IEEE 802.3子系列。* 面向虚拟局域网的IEEE 802.1q。* 面向无线局域网的IEEE 802.11。5.1  以太网技术5.1.1  以太网的发展以太网已经成为当今局域网的一个工业标准。以太网（Ethernet）是一种以早先人们想象的传播电磁波的介质Ether命名的计算机网络，于1975年由Xerox公司推出。当时采用的是同轴电缆连接（早是粗同轴电缆——10BASE-5，后来改用价格比较便宜的细同轴电缆——10BASE-2），形成一种总线式结构，如图5.2所示。由于同轴电缆连接的网络在安装、扩充和维护都很不方便，不能满足局域网飞速发展的需要，1983年就开始采用Hub连接、非屏蔽双绞线传输的星形结构，被命名为10BASE-T，如图5.3所示。需要注意的是，这种星形结构在逻辑上还是总线型的，因为它还是一种共享工作模式。

图5.2  10BASE-5以太网结构图

图5.3  10BASE-T以太网结构图10BASE-T以太网的基本参数如下：* Hub——集线器，可将接收的数据分发到各端口，每个端口的速率为10Mbps；* 双绞线——两端用RJ-45分别与Hub和计算机连接。10BASE-T以太网的主要性能指标：* 集线器与网卡、集线器之间的长距离为100m；* 长两点之间的距离不超过500m；* 不使用网桥时，多接入站点数为1023。以后，以太网不断发展，但很长时间内基本上都保持了这种基本的结构形式。表5.1为采用集线器的以太网发展情况。表5.1  采用集线器连接的以太网发展情况类型IEEE802标准标准批准时间带宽（bps）通信交互方式以太网名称传输介质网段长度（m）标  准以太网802.3198310M半双工10BASE-TUTP100快  速以太网

802.3u

1995

100M

全双工100BASE-TX两对UTP5类线/STP100

100BASE-FX两根光纤（发送、接收各一根）2k

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编辑推荐

? 按照“以协议为核心，以应用为目的”的思想编写。? 贯穿知识建构、启发思维的教学理念。? 贴近应用，贴近现代。? 概念清晰、严谨，注重本质层面讨论。? 结构简洁、清晰，容易复习、梳理。? 习题丰富、实验覆盖面广。

书摘插图

前言

前言

当今社会处在信息时代，网络时代。不分专业，不分职业，不分老少，不分民族，不分国籍，不分地域，人人、处处、时时、刻刻，都有人工作在网络中，学习于网络中，交易于网络中，交流于网络中，甚至沉溺于网络中。网络神奇而又普通，虚拟而又实在，强烈地激发着亿万人了解它的奥秘、提升它的愿望。在学校中，也被越来越多的专业将之列为教学的内容。

但是，学习计算机网络却不是一件容易的事情。从学科方面看，它涉及数学、物理、机械、电气、信息、管理；从教学形式上看，它涉及课堂理论、实验研究、工程实践；从内容上看，它还在不断发展，推陈出新。难怪问到已经学过这门课的同学有何感想时，多数人的回答是：一大堆概念；甚至还有相当多的同学对这门课感到茫然。

这门课确实难教，这门课的教材也确实难写。不过，这些难度也给了笔者一些改革与探索的冲动：从实用性出发而又不忽视基本理论，强调基础而又贴近主流网络技术，内容经典而又紧跟知识变化的步伐，在面对知识的很强离散性时还需让学习者便于梳理。几十年来虽然在多家出版社推出过不同结构、面向不同对象的教材，但都有继续改进的必要。

此次，本书作为清华大学出版社“高等教育质量工程信息技术系列示范教材”系列中的一种书出版，笔者认真总结了以前各种版本的优缺点，确定了“以协议为主线，贴近实际，紧跟发展”的编写思路，目的在于让学习者抓牢协议这根网络的“神经”，学以致用，提高学习兴趣。

在这次修订中，张展赫参加了部分写作，并由张秋菊、赵忠孝、史林娟、张展为、董兆军、张友明、陈觉、戴璐分别制图、校对。此外，本书在写作过程中，参考了不少其他作品，已经在参考文献中加以说明。还有一些是网上的佚名作者，这部分资料，无法在参考文献中说明。在本书出版之际谨向这些为本书出版做出了贡献的人们致以衷心谢意。

本书作为一种新体系的作品，难免存在这样或那样的问题，还请有关专家和各位读者多多批评并不吝赐教。

编  者   

2017年5月

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