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第一部分 计算机网络基础知识 1

第1章 计算机网络概述 1

1.1 计算机网络技术的发展历程 1

1.1.1 计算机网络的定义 1

1.1.2 通信技术和计算机网络技术的发展 3

1.1.3 计算机网络发展的划代 5

1.1.4 计算机网络的功能和用途 7

1.1.5 计算机网络技术的特征 8

1.1.6 计算机网络在我国的发展 9

1.2 计算机网络的组成和结构 10

1.2.1 计算机网络的物理构成 11

1.2.2 计算机网络的拓扑结构 12

1.2.3 计算机网络的协议体系结构 13

1.2.4 计算机网络的分类 13

1.2.5 计算机网络的硬件 15

1.2.6 计算机网络的软件 15

1.2.7 计算机网络的常用术语 15

1.3 与计算机网络有关的技术标准 16

1.3.1 国际组织与有关的标准 16

1.3.2 国际标准的制定过程 17

1.3.3 Internet标准及制定组织 18

1.3.4 RFC文档 18

1.3.5 有关Internet管理组织和技术标准的网址 19

小结 19

思考题与习题 20

第2章 计算机网络体系结构和网络协议 21

2.1 计算机网络协议 21

2.1.1 计算机网络协议的作用 21

2.1.2 计算机网络协议的要素 22

2.1.3 网络协议与人类通信所使用协议的比较 22

2.1.4 计算机网络协议的格式 23

2.2 计算机网络体系结构 23

2.2.1 计算机网络体系结构的定义 23

2.2.2 网络体系结构分层的原则 24

2.2.3 两种形式的网络服务 25

2.2.4 服务原语 26

2.2.5 对等协议的通信过程 27

2.2.6 接口和数据单元 27

2.2.7 协议和服务的关系 28

2.3 OSI参考模型 28

2.3.1 OSI参考模型概述 28

2.3.2 OSI参考模型的结构 29

2.3.3 OSI参考模型各层的功能 29

2.3.4 OSI参考模型的数据传输 31

2.4 TCP/IP协议 32

2.4.1 TCP/IP协议是Internet的语言 32

2.4.2 TCP/IP协议的层次结构 33

2.4.3 网络协议的捆绑 34

2.4.4 OSI参考模型与TCP/IP协议的比较 35

2.5 计算机网络实例 36

2.5.1 ARPANET网络 36

2.5.2 X.25网络 36

2.5.3 交换式多兆位数据服务 37

2.5.4 Internet与Internet 2 37

小结 39

思考题与习题 39

第二部分 数据通信基础知识 41

第3章 数据通信技术基础 41

3.1 数据通信基本知识 41

3.1.1 信息、数据与信号 41

3.1.2 通信的基本要求 42

3.1.3 数据通信传输系统模型 42

3.1.4 信道的最大容量 43

3.1.5 调制速率和数据传输率 44

3.1.6 基带传输和频带传输 44

3.1.7 通信双方信息交互的方式 45

3.1.8 异步传输和同步传输 45

3.2 有线传输介质 46

3.2.1 传输介质的分类 46

3.2.2 双绞线 46

3.2.3 同轴电缆 48

3.2.4 光纤 49

3.3 无线传输介质 52

3.3.1 电磁波谱 52

3.3.2 无线电传输 53

3.3.3 微波传输 54

3.3.4 红外线传输 55

3.3.5 激光传输 55

3.3.6 卫星传输 56

3.4 信道复用技术 57

3.4.1 频分复用 57

3.4.2 时分复用 58

3.4.3 时分复用与频分复用的比较 58

3.4.4 波分复用 58

3.4.5 空分复用 59

3.4.6 统计复用 59

3.5 数据编码技术 60

3.5.1 数字数据编码为模拟信号 60

3.5.2 数字数据编码为数字信号 61

3.5.3 模拟数据编码为数字信号 62

3.5.4 模拟数据编码为模拟信号 63

3.6 交换技术 63

3.6.1 交换技术的用途 63

3.6.2 电路交换 63

3.6.3 报文交换 63

3.6.4 分组交换 63

3.6.5 传统交换技术的比较 64

3.6.6 信元交换 65

3.7 差错控制技术 65

3.7.1 差错产生的原因 65

3.7.2 差错控制方法 65

3.7.3 前向纠错及海明校验 66

3.7.4 循环冗余校验编码 67

小结 68

思考题与习题 70

第三部分 自顶向下的计算机网络体系结构第4章 应用层 72

4.1 应用层协议原理 72

4.1.1 应用层协议及描述 72

4.1.2 应用层需要的服务 73

4.1.3 网络应用的计算模式 73

4.1.4 进程通信与应用层协议 74

4.1.5 Internet运输协议提供的服务 74

4.2 域名系统 75

4.2.1 域名与IP地址 75

4.2.2 域名系统提供的服务 75

4.2.3 域名地址空间结构 75

4.2.4 域名系统工作原理 78

4.2.5 域名系统记录和报文 78

4.3 Web服务和超文本标记语言 80

4.3.1 超文本、超媒体及超链接 80

4.3.2 超文本标记语言 80

4.3.3 统一资源定位符 82

4.3.4 HTTP报文格式 84

4.3.5 Web高速缓存 86

4.4 文件传输协议 86

4.4.1 概述 86

4.4.2 FTP服务器与客户机 87

4.4.3 匿名FTP服务 87

4.4.4 FTP的工作原理 88

4.4.5 客户端应用程序 88

4.4.6 FTP交互工作过程的例子 89

4.4.7 FTP与HTTP的比较 90

4.4.8 简单文件传输协议 90

4.5 电子邮件服务 91

4.5.1 电子邮件系统的组成 91

4.5.2 电子邮件协议 92

4.5.3 电子邮件地址 93

4.5.4 电子邮件报文格式 93

4.5.5 电子邮件服务器之间的工作过程 94

4.5.6 通用Internet邮件扩展 96

4.5.7 SMTP与HTTP的比较 98

小结 98

思考题与习题 99

第5章 运输层 101

5.1 运输层提供的服务 101

5.1.1 运输层的作用 101

5.1.2 运输层与网络层的关系 102

5.1.3 运输层协议与相邻层的关系描述 103

5.1.4 运输层的服务质量 103

5.1.5 运输服务原语和运输协议数据单元 104

5.2 运输协议的要素 105

5.2.1 网络中的寻址 105

5.2.2 复用与分用 106

5.2.3 运输连接的建立与释放 107

5.2.4 连接控制与缓冲管理 108

5.2.5 差错控制 108

5.2.6 超时机制和序号设置 109

5.3 基本的网络协议设计与分析 109

5.3.1 滑动窗口协议描述 109

5.3.2 理想网络情况的协议 110

5.3.3 停-等协议 111

5.3.4 回退N协议 114

5.3.5 选择重传协议 115

5.3.6 三种可靠数据传输协议的比较 115

5.4 拥塞控制 116

5.4.1 拥塞与拥塞控制 116

5.4.2 与拥塞控制有关的因素 117

5.4.3 流量控制与拥塞控制 117

5.4.4 拥塞控制原理 118

5.4.5 拥塞控制方法 119

5.5 TCP/IP协议簇中的运输层协议 124

5.5.1 TCP/IP协议簇的运输层协议 124

5.5.2 应用层协议对应的运输层协议 124

5.5.3 运输层的端口 124

5.6 用户数据报协议 125

5.6.1 用户数据报协议的特点与作用 125

5.6.2 用户数据报协议的格式 126

5.6.3 用户数据报协议的校验和 126

5.7 运输控制协议 127

5.7.1 运输控制协议的功能描述 127

5.7.2 运输控制协议的格式 128

5.7.3 运输控制协议的连接与控制管理 129

5.7.4 端口和套接字 130

5.7.5 运输控制协议的流量控制和拥塞控制 131

5.7.6 运输控制协议的重传机制 133

5.8 网络服务质量 133

5.8.1 网络服务质量描述 133

5.8.2 调度和管制机制 134

5.8.3 综合服务 135

5.8.4 区分服务 136

5.8.5 多协议标记交换 136

5.8.6 QoS技术实现时的一些问题 138

小结 138

思考题与习题 140

第6章 网络层 143

6.1 网络层涉及的问题 143

6.1.1 网络层实现的功能 143

6.1.2 虚电路服务和数据报服务 145

6.1.3 通信子网的内部结构 147

6.2 路由选择 148

6.2.1 路由选择的作用及原则 148

6.2.2 IP分组的交付 150

6.2.3 路由选择模块与路由表 151

6.2.4 路由技术要素 151

6.3 静态路由 152

6.3.1 静态路由选择基本概念 152

6.3.2 固定路由选择算法 152

6.3.3 随机路由选择算法 153

6.3.4 扩散路由选择算法 153

6.3.5 最短路由选择算法 153

6.4 动态路由选择 154

6.4.1 动态路由选择基本概念 154

6.4.2 孤立式自适应路由选择算法 154

6.4.3 距离矢量路由选择 155

6.4.4 链路状态路由选择 157

6.5 层次路由选择 158

6.5.1 层次的路由选择基本概念 158

6.5.2 自治系统 159

6.5.3 层次路由中的区域 160

6.6 广播和多播路由选择算法 160

6.6.1 广播路由选择算法 160

6.6.2 多播路由选择算法 161

6.7 Internet路由选择协议的应用 162

6.7.1 内部路由协议RIP 162

6.7.2 内部路由协议OSPF 164

6.7.3 外部路由协议 167

6.8 网络互连 169

6.8.1 网络互连基本概念 169

6.8.2 网络互连需要解决的问题 170

6.8.3 互连类型及涉及的层次 170

6.8.4 网络互连模型及互连规则 171

6.8.5 网络互连设备 171

6.8.6 网络互连层次之间的关系 172

6.8.7 IP虚拟互连网络 173

6.9 Internet上的网络层协议 173

6.9.1 IP协议描述 173

6.9.2 IP数据报的分片 175

6.9.3 IP地址及表示方法 176

6.9.4 专用IP地址及用途 178

6.9.5 IP地址的一些要点 179

6.9.6 IP层转发分组的过程 179

6.9.7 子网划分技术 181

6.9.8 使用子网掩码的分组转发过程 183

6.9.9 无分类编址 184

6.9.10 Internet控制报文协议 187

小结 188

思考题与习题 190

第7章 数据链路层和局域网 195

7.1 数据链路层的基本概念 195

7.1.1 数据链路层概述 195

7.1.2 数据链路层的用途 196

7.1.3 帧的组成及帧的边界 197

7.1.4 数据链路层的流量控制 198

7.2 数据链路层协议 199

7.2.1 二进制同步通信协议 199

7.2.2 高级数据链路控制协议 200

7.2.3 Internet中的数据链路层协议 202

7.3 局域网 203

7.3.1 局域网的基本概念 203

7.3.2 局域网涉及到的问题 203

7.3.3 局域网的体系结构 204

7.3.4 局域网IEEE 802标准 205

7.4 信道访问协议 206

7.4.1 信道访问技术分类 206

7.4.2 固定信道划分协议 206

7.4.3 随机访问协议 206

7.4.4 轮流访问协议 209

7.5 局域网地址与地址解析协议 209

7.5.1 局域网地址 209

7.5.2 地址解析协议 210

7.5.3 反向地址解析协议 214

7.6 传统局域网 214

7.6.1 以太网 214

7.6.2 令牌总线型局域网 216

7.6.3 环形局域网 217

7.7 快速以太网和千兆以太网 219

7.7.1 快速以太网 219

7.7.2 100base-T以太网 219

7.7.3 千兆以太网 220

7.7.4 万兆以太网 221

7.7.5 以太网的宽带接入 222

7.8 交换式局域网 222

7.8.1 交换式局域网的结构和工作原理 222

7.8.2 交换机的交换方式 223

7.8.3 交换机的功能和性能 223

7.8.4 交换机的主要技术参数 224

7.8.5 三层交换的概念 225

7.8.6 局域网采用的三层交换技术 226

7.8.7 三层交换与传统路由器的比较 227

7.9 虚拟局域网 228

7.9.1 使用虚拟局域网的原因 228

7.9.2 虚拟局域网的基本概念 229

7.9.3 静态虚拟局域网和动态虚拟局域网 230

7.9.4 虚拟局域网内主机之间的通信 231

7.9.5 虚拟局域网之间主机的通信 232

7.10 无线局域网 233

7.10.1 无线局域网的基本概念 233

7.10.2 无线局域网的发展历程 234

7.10.3 IEEE 802.11无线局域网 235

7.10.4 有固定基础设施的无线局域网 236

7.10.5 无固定基础设施的自组织网络 237

7.10.6 IEEE 802.11的协议体系结构 238

7.10.7 IEEE 802.11的MAC层 239

7.10.8 IEEE 802.11的物理层 242

7.10.9 其他无线计算机网络 243

小结 243

思考题与习题 245

第8章 物理层 249

8.1 物理层协议 249

8.1.1 物理层涉及的问题 249

8.1.2 物理层协议描述 249

8.1.3 物理层的四个特性的内容 250

8.2 物理层标准举例 250

8.2.1 EIA-RS-232-E标准 250

8.2.2 EIA-RS-232-E标准的四个特性描述 251

8.2.3 两台计算机直连 252

8.3 宽带接入技术 252

8.3.1 xDSL技术 252

8.3.2 光纤同轴混合技术 253

8.4 同步数字体系 254

8.4.1 同步数字体系的基本概念 254

8.4.2 同步数字体系的技术特点 255

8.4.3 同步数字体系的速率体系 255

8.4.4 SONET的体系结构 256

小结 257

思考题与习题 257

第四部分 计算机网络管理与安全 259

第9章 网络管理与网络安全 259

9.1 网络管理 259

9.1.1 基本概念 259

9.1.2 网络管理协议 260

9.1.3 网络管理模型 261

9.1.4 网络管理代理 262

9.1.5 网络管理站和SNMP规定的操作 262

9.1.6 简单网络管理协议 263

9.1.7 管理信息库结构 265

9.1.8 网络管理技术发展 266

9.2 网络安全 267

9.2.1 概述 267

9.2.2 网络安全面临的威胁 268

9.2.3 网络安全层次划分 269

9.2.4 Internet的网络安全层次 270

9.3 传统数据加密技术 272

9.3.1 网络安全模型 272

9.3.2 对称密钥密码体制 273

9.3.3 数据加密标准 274

9.4 公钥密码体制 276

9.4.1 公钥密码体制的概念 276

9.4.2 RSA公钥密码体制 278

9.4.3 数字签名技术 279

9.4.4 报文鉴别技术 280

9.4.5 密钥分配技术 281

9.4.6 链路加密与端到端加密 283

9.5 防火墙技术及结构 284

9.5.1 防火墙技术概念 284

9.5.2 防火墙结构 285

9.6 入侵检测技术 286

9.6.1 入侵检测系统的定义和分类 286

9.6.2 入侵检测系统与P2DR模型 287

9.6.3 网络入侵检测系统设计的问题 288

9.6.4 入侵检测系统模型 289

9.6.5 入侵检测技术研究的新问题 290

小结 290

思考题与习题 292

附录 294

附录1 ASCII码表 294

附录2 常用的RFC文档 298

附录3 书中英文缩写词 301

附录4 常用网址 307

参考文献 308

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