目錄

第1章概論

1．1通信和互聯網技術的發展

1．1．1通信技術發展的三次革命

1．1．2互聯網的發展過程和未來趨勢

1．1．3我國互聯網發展的概況

1．2計算機網絡的基本概念

1．2．1計算機網絡的定義和功能

1．2．2計算機網絡的類型

1．2．3計算機網絡的性能指標

1．3計算機網絡的體繫結構

1．3．1網絡體繫結構的概念

1．3．2OSI/RM網絡體繫結構

1．3．3TCP/IP體繫結構

1．3．4TCP/IP參考模型和OSI參考模型的比較

練習題

第2章物理層

2．1物理層的基本概念

2．2數字通信的基本概念

2．2．1通信繫統的基本概念

2．2．2數字通信的基礎理論

2．2．3數據傳輸同步和交換方式

2．3傳輸媒介

2．3．1傳輸介質性能指標

2．3．2同軸電纜

2．3．3雙絞線

2．3．4光纜

2．3．5無線傳輸

2．4物理層的標準舉例

2．4．1RS232C標準

2．4．2RS449標準

練習題

第3章數據鏈路控制及其協議

3．1數據鏈路層的定義和功能

3．1．1數據鏈路層的定義

3．1．2數據鏈路實現的功能

3．2錯誤檢測和糾正

3．2．1糾錯碼

3．2．2檢錯碼

3．3基本的數據鏈路層協議

3．3．1無約束單工協議

3．3．2單工停等協議

3．3．3有噪聲信道的單工協議

3．3．4停等協議的吞吐量分析

3．4滑動窗口協議

3．4．1一比特滑動窗口協議

3．4．2後退n幀協議

3．4．3選擇重傳協議

3．5協議說明與驗證

3．5．1有限狀態機模型

3．5．2Petri網模型簡介

3．6常用的數據鏈路層協議

3．6．1高級數據鏈路控制規程

3．6．2Internet數據鏈路層協議簡介

練習題

第4章網絡層

4．1概述

4．2IP協議

4．2．1IP分類編址

4．2．2IP地址與硬件地址

4．2．3IP數據報

4．3子網、超網和無分類編址

4．3．1子網劃分

4．3．2超網

4．3．3IP無分類編址

4．4網絡層的相關協議

4．4．1互聯網控制報文協議ICMP

4．4．2IP組播與互聯網組管理協議IGMP

4．4．3地址解析協議ARP

4．4．4逆地址解析協議RARP

4．5移動IP

4．5．1移動IP的工作原理

4．5．2移動IP的缺陷及對策

4．6IP多播

4．6．1IP多播的基本概念

4．6．2局域網上的物理多播

4．6．3多播路由選擇協議

4．7計算機局域網LAN

4．7．1LAN的拓撲結構

4．7．2LAN的體繫結構

4．7．3LAN的介質訪問控制技術

4．8以太網

4．8．1以太網原理

4．8．2以太網MAC層

4．8．3以太網連接方法

4．9高速局域網

4．9．1快速以太網

4．9．2吉比特以太網

4．9．310吉比特以太網

4．9．4光纖分布式數據接口

4．10虛擬局域網VLAN

4．10．1VLAN的基本概念

4．10．2IEEE 802．1q VLAN標準

4．10．3VLAN的優點

4．11無線局域網

4．11．1IEEE 802．11無線局域網的體繫結構

4．11．2IEEE 802．11無線局域網的物理層

4．11．3IEEE 802．11標準的MAC子層

4．11．4IEEE 802．11的MAC管理子層

練習題

第5章路由協議

5.1路由協議概述

5.1.1互聯網絡路由體繫結構

5.1.2動態路由協議

5.2內部路由協議

5.2.1RIP協議

5.2.2OSPF協議

5.3外部路由協議

5.3.1BGP路由協議

5.3.2BGP報文格式

5.3.3BGP路徑屬性

5.3.4BGP路由選擇的算法

5.3.5BGP聯盟和BGP反射器

練習題

第6章傳輸層

6.1傳輸層概述

6.2UDP協議

6.2.1UDP協議的特點

6.2.2UDP的報頭結構

6.3TCP協議

6.3.1TCP協議的特點

6.3.2TCP頭部格式

6.3.3TCP連接的建立和解除

6.3.4TCP數據傳輸與流量控制

6.3.5TCP的超時重傳和擁塞控制

6.3.6TCP協議的選項

練習題

第7章應用層

7.1域名繫統

7.1.1域名繫統介紹

7.1.2域名解析過程

7.2文件傳輸

7.2.1文件傳輸協議FTP

7.2.2小文件傳輸協議TFTP

7.3電子郵件的工作原理

7.3.1電子郵件的格式與簡單郵件傳輸協議SMTP

7.3.2郵件讀取協議POP與IMAP

7.4萬維網

7.4.1統一資源定位符URL

7.4.2超文本傳輸協議HTTP

7.4.3標記語言

7.5網絡管理

7.5.1網絡管理功能

7.5.2簡單網絡管理協議SNMP

7.6流媒體與IP電話

7.6.1流媒體

7.6.2IP電話

練習題

第8章下一代網絡技術

8.1IPv6

8.1.1IPv6地址結構

8.1.2IPv6的

8.1.3ICMPv6

8.1.4IPv4向IPv6的過渡

8.2移動IPv6概述

8.2.1移動IPv6的工作過程

8.2.2移動IPv6的代理發現過程

8.2.3移動IPv6的通告過程

8.2.4移動IPv6的數據傳送過程

8.3多協議標記交換MPLS

8.3.1MPLS的產生背景

8.3.2MPLS的工作原理

8.3.3MPLS的位置與格式

8.4新型網絡架構

8.4.1軟件定義網絡SDN

8.4.2內容中心網絡CCN

8.4.3雲網絡

8.4.4可表述網絡XIA

8.4.5移動網絡

練習題

第9章網絡安全

9.1信息安全基礎

9.1.1密鑰密碼學

9.1.2公鑰密碼學

9.1.3哈希函數

9.1.4數字簽名

9.1.5密鑰的發布和管理

9.1.6公鑰基礎設施——PKIX

9.2TCP/IP協議的安全問題

9.2.1網絡層及其以下各層的安全問題

9.2.2路由協議的安全問題

9.2.3TCP的安全問題

9.2.4應用層服務

9.3安全協議

9.3.1IP層安全IPSec

9.3.2傳輸層安全SSL和TLS

9.3.3應用層的安全協議

9.4網絡安全防護體繫

9.4.1防火牆

9.4.2互聯網攻擊檢測

9.4.3緊急響應和恢復

9.4.4虛擬專網VPN

9.4.5網絡隱蔽通信及其檢測技術

9.4.6互聯網IP劫持防範技術

9.4.7身份認證和訪問控制

9.4.8垃圾郵件防範技術

練習題

附錄A實驗教學內容

前言

隨著微電子技術、計算機技術和通信技術的迅速發展和相互滲透，計算機網絡已成為當今重要的技術之一。在21世紀，計算機網絡尤其是互聯網技術改變了人們的生活、學習、工作乃至思維方式，並對科學、技術、政治、經濟乃至整個社會產生了巨大的影響，國家的經濟建設、社會穩定、國家安全乃至政府的高效運轉都將越來越依賴互聯網。

我們曾經做過調查,幾乎所有的高等學校都將“計算機網絡”作為信息技術相關專業的專科生、本科生和研究生的必修課程，而且授課學時都很多。例如，斯坦福大學的電機繫給本科生和研究生同時開設“計算機網絡體繫結構和協議”，76學時，講授內容主要是計算機網絡的概念、原理和實踐，重點介紹互聯網技術和TCP/IP協議；
南加州大學的電機工程繫開設的“計算機通信網絡分析和設計”，70學時，講授內容主要是互聯網的基本原理、概念和相關協議，以及計算機網絡的分層模型（OSI模型），重點是TCP/IP協議，並注重介紹網絡新技術。另外，我們還對國內的主要大學也做過調查，例如，北京大學給研究生開設的“計算機網絡原理”，72學時，3學分；
中國科技大學開設的“信息通信網”，72學時，3學分。上述各校所開設的網絡課程名稱盡管有所不同，但內容都是圍繞“互聯網絡技術”主題。

綜合國內外高校的計算機網絡開設情況，同時結合我們多年來對計算機網絡原理與技術的教學和科研體會，我們在《計算機網絡教程》（第1版）的基礎上進行了修訂，形成了《計算機網絡教程》（第2版）。希望新版本能更適合作為各類大學信息技術相關專業的本科生和研究生的計算機網絡課程教材或教學參考書。與上一版相比，除補充了寬帶接入方式、IP多播、虛擬局域網、IP電話等計算機網絡重要概念外，本版教材還介紹了軟件定義網絡、內容中心網絡、雲網絡、可表述網絡和移動網絡等新型網絡架構；
對網絡安全防護體繫部分的內容進行了更新，在原有防火牆、緊急響應和恢復內容的基礎上，增加了互聯網攻擊檢測、虛擬專網、隱蔽通信及其檢測技術、互聯網IP劫持防範技術、身份認證和訪問控制、垃圾郵件防範技術等內容；
在計算機網絡五層協議的體繫結構的基礎上，在網絡層後，將路由協議作為單獨的一章，將重點內容重點敘述。

本版教材具有如下特點：

（1) 對計算機網絡和電信網絡的知識進行了高度的融合，覆蓋面廣，同時重點分析互聯網技術，並以一種清晰且易於接受的方式將深奧的互聯網技術問題表達給不同基礎的學生，使他們對計算機網絡的基本概念和基本原理有更深入、更全面的理解。

（2) 在注重學生的計算機網絡和通信理論基礎的同時，尤其強調培養學生的網絡工程實際動手、分析與開發能力。因此，在內容組織上，既講述基本概念和原理，又注重介紹具有實用價值的網絡技術。

（3) 及時地跟蹤了網絡發展的新技術，剔除了一些已經過時老舊的技術，引入了一些計算機網絡方面新的技術概念。我們以特有的方法把技術上的準確性和當前網絡的研究熱點完美地結合起來，充分體現了網絡技術發展的時效性。

（4) 全書內容結構清晰，重點突出，對於讀者而言，容易由點到面，形成知識體繫。

本教材的參考教學學時為72學時，全書分為9章，每章之後均附有習題。

參加本書第1版編寫的還有吳曉軍和張千裡兩位博士；
本書得到了中國電子教育學會同行們的支持和肯定，獲得了中國電子教育學會優秀教材一等獎。在第2版修訂過程中也得到許多同行和同事的幫助和指導。在此，一並表示由衷的感謝。

由於編者水平有限，書中難免存在一些缺點和不妥之處，殷切希望各位讀者批評與指正。

作者，於清華園2018年1月20日