计算机网络原理与实践

前言

教学建议

第一部分 网络基础

第1章 计算机网络概论

1.1 计算机网络的演变和发展历史

1.1.1 计算机网络的起源和形成

1.1.2 开放的网络体系标准的发展

1.1.3 因特网时代

1.2 计算机网络的定义和组成

1.2.1 计算机网络的定义

1.2.2 计算机网络的组成

1.2.3 因特网的结构

1.3 计算机网络的分类

1.4 计算机网络的拓扑结构

1.5 计算机网络的主要性能参数

1.5.1 带宽和传输速率

1.5.2 时延、往返时延和时延变化

1.5.3 吞吐量、丢包率

1.6 计算机网络的标准化工作和相关技术组织

1.6.1 因特网的标准组织

1.6.2 国际电信联盟

1.6.3 国际标准化组织

1.6.4 电气和电子工程师协会

习题

第2章 计算机网络的体系结构

2.1 基本概念

2.1.1 分层的体系结构

2.1.2 有关术语及概念

2.2 ISO／OSI参考模型

2.3 TCP／IP体系结构

2.4 五层协议的体系结构

习题

第二部分 网络协议

第3章 物理层

3.1 物理层概述

3.2 数据通信基础知识

3.2.1 通信的基本概念

3.2.2 通信系统的模型与分类

3.2.3 数据通信主要技术指标

3.2.4 数据通信的方式

3.3 数据编码和调制技术

3.3.1 数字基带传输和数字频带传输

3.3.2 数字基带传输常见码型

3.3.3 脉冲编码调制

3.3.4 数字信号的调制

3.3.5 调制解调器

3.4 多路复用技术

3.4.1 频分多路复用技术

3.4.2 波分多路复用技术

3.4.3 时分多路复用技术

3.4.4 码分多路复用技术

3.5 数据交换技术

3.5.1 电路交换

3.5.2 分组交换

3.6 物理层的传输介质

3.6.1 导向传输介质

3.6.2 非导向传输介质

3.7 局域网的物理层

3.7.1 以太网的物理层结构

3.7.2 以太网的物理层实现

3.7.3 以太网介质相关标准

3.8 广域网的物理层

3.8.1 PCM数字传输系统

3.8.2 同步光纤网SONET与同步数字体系SDH

3.9 无线网的物理层

3.9.1 无线LAN的物理层

3.9.2 无线WAN的物理层

习题

实验双绞线的制作

第4章 数据链路层

4.1 数据链路层概述

4.1.1 数据链路层的基本概念

4.1.2 数据链路层协议的功能

4.1.3 差错校验的实现

4.1.4 可靠交付与确认机制

4.2 一个经典的数据链路层协议HDLC

4.2.1 HDLC的起源和影响

4.2.2 HDLC的工作原理

4.3 因特网中的点到点协议PPP

4.3.1 PPP协议简介

4.3.2 PPP的工作原理

4.4 局域网中的数据链路层协议

4.4.1 媒体访问控制方式

4.4.2 随机接入的媒体访问控制协议

4.4.3 IEEE802参考模型

4.4.4 以太网的基本MAC帧

4.5 以太网技术的发展

4.5.1 以太网交换技术及高速以太网

4.5.2 虚拟局域网和I：EEE802.1 Q

4.6 无线局域网

4.6.1 无线局域网的组成

4.6.2 LEEE892.11的MAC子层协议

4.6.3 IEEE802.11的帧格式

习题

实验以太网帧的构成

第5章 网络层

5.1 网络层的基本概念

5.1.1 网络层的主要功能

5.1.2 网络层向上提供的两种服务

5.2 Pv4协议

5.2.1 IP数据报的格式

5.2.2 IP报文的分片

5.3 因特网上的地址机制

5.3.1 IP地址及IP报文的寻址

5.3.2 子网编址

5.3.3 无分类的域间编址CIDR

5.3.4 特殊用途的CIDR地址块

5.3.5 地址解析协议ARP

5.3.6 网络地址转换NAT

5.4 因特网上的路由机制

5.4.1 路由协议的基本概念

5.4.2 RIP协议

5.4.3 OSPF协议

5.4.4 BGP协议

5.5 因特网上的控制协议ICMP

5.5.1 ICMP报文

5.5.2 典型的ICMP应用实例

5.6 因特网上的多播

5.6.1 多播的概念

5.6.2 IP多播地址与硬件多播地址

5.6.3 因特网上的组管理协议IGMP

5.6.4 多播的路由选择

5.7 下一代因特网协议IPv6

5.7.1 IPv6的背景及主要特点

5.7.2 IPv6的报文格式

5.7.3 IPv6地址

5.7.4 ICMPv6

5.7.5 向IPv6的过渡

5.8 移动IP

1.5.9 网络层的QOS

5.9.1 QOS的一般概念

5.9.2 集成服务

5.9.3 区分服务

习题

实验

实验一 地址解析协议ARP协议实验

实验二 ICMP协议实验

实验三 IP协议及tlaeeroute路由跟踪

第6章 传输层

6.1 传输层的基本概念

6.1.1 面向连接和无连接服务

6.1.2 因特网上的端到端通信

6.1.3 端口和套接字的概念

6.1.4 传输层的多路复用与多路分解

6.2 因特网上的用户数据报协议

6.2.1 UDP概述

6.2.2 UDP数据报结构

6.2.3 UDP校验和

6.3 因特网上的传输控制协议

6.3.1 TCP概述

6.3.2 TCP报文段结构

6.3.3 TCP序号与确认

6.3.4 TCP重传机制

6.3.5 TCP连接管理

6.3.6 TCP流量控制

6.3.7 TCP拥塞控制

6.4 用于多媒体传输的实时传输／传输控制协议

习题

实验

实验一 UDP协议实验

实验二 TCP协议实验

第7章 应用层

7.1 应用层的基本概念

7.2 网络应用的工作模式

7.2.1 c／s工作模式

7.2.2 B／s工作模式

7.2.3 P2P工作模式

7.3 因特网上的域名机制

7.3.1 分层的域名空间

7.3.2 域名服务器与域名解析

7.4 因特网上的基本应用

7.4.1 电子邮件

7.4.2 万维网

7.4.3 文件传输服务

7.4.4 远程登录

7.4.5 动态主机配置协议

7.4.6 网络管理及简单网络管理协议

7.5 因特网上的新型应用

7.5.1 基于P2P的文件分发

7.5.2 基于P2P的因特网电话服务

习题

实验HTTP协议实验

第8章 网络安全

8.1 网络安全概述

8.1.1 网络系统所面临的威胁

8.1.2 网络安全体系应提供的安全服务

8.2 网络攻击

8.2.1 网络攻击概述

8.2.2 拒绝服务攻击

8.2.3 恶意代码

8.3 网络安全基本技术

8.3.1 加密

8.3.2 数字签名

8.3.3 身份认证

8.3.4 密钥分配

8.4 网络安全协议

8.4.1 网络层安全协议IPSec

8.4.2 传输层安全协议SSL

8.4.3 电子邮件安全协议PGP

8.4.4 无线局域网的安全协议

8.5 安全标准与法律法规

8.5.1 网络安全评估标准

8.5.2 安全法律与法规

习题

实验

实验一 数字证书的生成与安装

实验二 SSL安全协议分析实验

第三部分 网络集成与应用

第9章 园区网组网及案例分析

9.1 网络结构

9.1.1 拓扑结构

9.1.2 三层组网结构

9.1.3 扁平化的两层结构

9.2 局域网硬件设备

9.2.1 集线器

9.2.2 交换机

9.2.3 路由器

9.2.4 三层交换机

9.2.5 无线局域网络设备

9.3 综合布线系统

9.3.1 综合布线系统的标准

9.3.2 综合布线系统的构成

9.3.3 综合布线系统的常用传输介质

9.4 IP地址的分配与管理

9.4.1 IP地址分配原则

9.4.2 IP地址分配方式

9.4.3 IP地址的管理

9.5 网络安全防护技术

9.5.1 防火墙

9.5.2 入侵检测

9.5.3 网络防病毒

9.5.4 VPN技术

9.6 因特网的接入

9.6.1 几种常用的因特网接入方式

9.6.2 园区网的因特网接入

9.7 园区网组网实例

第10章 基于Socket.API的网络应用编程

10.1 网络应用编程概述

10.2 Socket编程的基本概念

10.2.1 BSDSocket.API简介

10.2.2 BSDSocket的种类：

10.2.3 BSDSocketAPI的基本知识：

10.3 TCPSocket编程方法

10.3.1 TCPSocket.的工作流程

10.3.2 TCPSocket.应用编程示例

10.4 UDPSocket编程方法

10.4.1 UDPSocket的工作流程

10.4.2 UDPSocket应用编程示例

10.5 RawSocket，编程方法

10.5.1 协议首部数据结构

10.5.2 校验和的计算

10.5.3 RawSocket应用编程

示例

10.6 网络服务器的工作模式

实验

实验一 基于UDP的对等

通信编程

实验二 简单Web代理服务器

第四部分 附录

附录A 英文缩写词汇表

附录B Ethereal简介与使用指南

附录C 有关RFC文档

参考文献

《计算机网络原理与实践》围绕分层的网络协议体系架构，从网络协议、网络工程和网络应用编程三个方面展开内容，方便读者系统和完整地认识计算机网络。完整和清晰的网络知识体系。《计算机网络原理与实践》围绕分层的网络体系架构展开，以因特网协议体系为重点，兼顾一般网络概念和流行的网络协议，涵盖经典网络协议、新型网络协议、无线网络和网络安全等内容。理论和应用并重。网络集成与应用部分兼顾了在计算机网络领域中有不同发展预期的读者需求。第9章“园区网组网及案例分析”为读者提供了网络工程的视野，第10章“基于SocketAPI的网络应用编程”则为读者介绍了网络应用编程的基本概念和方法。强调实践动手能力的训练。在网络协议部分的每一章后面都安排了基于开源代码软件的协议验证性实验，在最后一章后面安排了网络应用编程训练，使学生能够学以致用。《计算机网络原理与实践》较为全面和系统地介绍计算机网络的发展过程和典型的网络体系结构，并介绍物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层上的各种协议及其工作原理，既介绍成熟技术和经典协议，也介绍一些新标准和新技术的基本原理，此外还介绍网络安全的基本概念和安全协议，给出园区网组网案例分析和基于Socket API的网络应用编程方法及示例。根据各章内容，《计算机网络原理与实践》安排有习题、协议验证性实验和应用编程实验，实验环节基于主流网络操作系统和开源代码软件，不需要特殊的软硬件平台投入，既方便学生课后练习，也可以供教师组织实验。《计算机网络原理与实践》系统性较强、内容丰富、结构清晰、论述严谨，既突出基本原理和技术思想，也强调工程实践，还兼顾了计算机网络考研大纲要求，可供高等院校计算机及相关专业的本科生和研究生（特别是工程硕士）使用，也可供网络工程技术人员参考。