计算机网络及应用

1计算机网络概述

1.1 计算机网络的定义

1.1.1 因特网的组成

1.1.2 因特网的结构及服务

1.1.3 计算机网络构成与数据传输方式

1.1.4 计算机网络的接入方式和物理介质

1.1.5 计算机网络的拓扑结构

1.1.6 计算机网络的分类

1.2 网络协议与网络体系结构

1.2.1 网络协议

1.2.2 网络体系结构

1.3 网络协议体系结构的典型解决方案

1.3.1 OSI/RM参考模型

1.3.2 TCP/IP参考模型

1.3.3 网络协议混合模型

1.4 因特网发展历史

习题

2物理层

2.1 物理层的基本概念

2.1.1 物理层的基本目标

2.1.2 物理层的四个重要特性

2.1.3 计算机网络与通信系统之间的关系

2.2 物理层的协议内容

2.3 数据通信的基本概念

2.3.1 数据通信系统的模型

2.3.2 数据通信系统的一些基本概念

2.3.3 数据传输方式

2.4 数据通信的基础理论

2.4.1 傅立叶分析

2.4.2 信号的频谱分析

2.4.3 信道特性

2.4.4 波特率和比特率

2.4.5 奈奎斯特（Nyquist)定律

2.4.6 香农公式

2.5 编码与调制技术

2.5.1 数字数据到模拟信号的调制/解调技术

2.5.2 模拟数据到数字信号的编码技术

2.5.3 数字数据到数字信号的编码技术

2.6 信道复用技术

2.6.1 频分多路复用技术

2.6.2 时分多路复用技术

2.6.3 波分多路复用技术

2.6.4 码分复用技术

2.6.5 常用数字载波标准

2.7 传输介质

2.7.1 双绞线

2.7.2 同轴电缆

2.7.3 光纤

2.7.4 电磁波谱

2.7.5 无线电波

2.7.6 地面微波

2.7.7 通信卫星

2.7.8 红外线

2.7.9 激光

2.8 物理层常用接口标准

2.8.1 EIA232E接口标准

2.8.2 RS449标准接口

2.8.3 RS485接口标准

2.8.4 CAN接口标准

2.8.5 PROFIBUS接口标准

习题

3数据链路层

3.1 数据链路层的基本概念

3.1.1 数据链路层的工作环境

3.1.2 数据链路层的服务

3.1.3 数据链路层的实现

3.2 成帧的基本技术

3.2.1 字符计数成帧技术

3.2.2 字符填充成帧技术

3.2.3 位填充成帧技术

3.2.4 物理层违例码成帧技术

3.3 差错控制技术

3.3.1 差错控制的基本概念

3.3.2 奇偶校验技术

3.3.3 海明编码技术

3.3.4 CRC编码技术

3.4 数据重传与流量控制技术

3.4.1 停止/等待协议

3.4.2 单工肯定应答/重传协议

3.4.3 双工停止/等待协议

3.4.4 连续ARQ协议

3.4.5 选择重传ARQ协议

3.4.6 滑动窗口协议

3.5 链路和链路控制协议

3.5.1 链路的类型

3.5.2 点对点的数据链路协议

3.5.3 多点访问的数据链路协议

3.5.4 ALOHA协议

3.5.5 CSMA协议

3.5.6 带冲突检测的CSMA协议（CSMA/CD)

3.5.7 带碰撞避免的CSMA协议（CSMA/CA)

3.6 高级数据链路层协议HDLC

3.6.1 HDLC协议概述

3.6.2 HDLC协议的帧结构

3.6.3 HDLC协议的数据交换过程

3.7 PPP协议

3.7.1 PPP协议概述

3.7.2 PPP协议的帧结构

3.7.3 PPP协议的工作过程

习题

4有线局域网

4.1 局域网概述

4.1.1 局域网的定义

4.1.2 局域网的特点

4.1.3 局域网的拓扑结构和分类

4.2 局域网的体系结构

4.2.1 局域网的体系结构

4.2.2 IEEE委员会802工作组的局域网协议概述

4.3 IEEE802.3 标准及以太网

4.4 传统以太网

4.4.1 传统以太网概述

4.4.2 IEEE802.3 标准的物理层及介质规范

4.4.3 IEEE802.3 标准及传统以太网的工作原理

4.4.4 IEEE802.3 帧格式

4.4.5 IEEE802.3 标准的争用期与最小帧长

4.5 快速以太网

4.5.1 快速以太网概述

4.5.2 快速以太网的体系结构

4.5.3 快速以太网物理层技术规范

4.5.4 快速以太网的MII接口

4.5.5 快速以太网的协商机制

4.6 千兆以太网

4.6.1 千兆以太网概述

4.6.2 千兆以太网的网络体系结构

4.6.3 千兆以太网的物理层规范

4.6.4 千兆以太网的介质无关接口

4.6.5 千兆以太网的自动协商机制

4.7 虚拟局域网

4.7.1 虚拟局域网的概念

4.7.2 虚拟局域网的工作原理

4.7.3 虚拟局域网的划分

4.7.4 虚拟局域网的帧格式

4.7.5 虚拟局域网的优点

4.8 IEEE802.5 协议及令牌环网

4.8.1 令牌环网概述

4.8.2 令牌环网工作原理

4.8.3 IEEE802.5 标准

4.9 IEEE802.4 协议及令牌总线网

4.9.1 令牌总线网概述

4.9.2 IEEE802.4 标准

4.9.3 令牌总线网的非稳态操作过程

4.10逻辑链路控制LLC与IEEE802.2 标准

4.10.1 逻辑链路控制子层概述

4.10.2 IEEE802.2 标准的帧结构

4.1 0.3 LLC服务访问点SAP和服务类型

4.11局域网的扩展

4.11.1 局域网扩展概述

4.11.2 在物理层协议上扩展局域网

4.11.3 在数据链路层上扩展局域网

4.11.4 在网络层上进行局域网互联

4.12工业以太网

4.12.1 工业以太网概述

4.12.2 工业以太网的要求

4.12.3 工业以太网和工业实时以太网

4.12.4 工业以太网的关键技术

4.12.5 工业以太网控制网络模型

4.12.6 工业实时以太网

4.13现场总线

4.13.1 PROFIBUS现场总线

4.13.2 CAN现场总线

习题4

5无线网络

5.1 无线网络概述

5.2 无线局域网

5.2.1 IEEE802.1 1标准

5.2.2 IEEE802.1 1拓扑结构

5.2.3 IEEE802.1 1的网络体系结构

5.2.4 IEEE802.1 1标准的介质访问控制子层

5.2.5 隐藏站问题和暴露站问题

5.2.6 IEEE802.1 1的MAC帧结构

5.2.7 IEEE802.1 1的MAC帧类型

5.2.8 IEEE802.1 1的物理层

5.3 无线个域网

5.3.1 蓝牙个域网技术

5.3.2 ZigBee技术

5.4 无线城域网WMAN

5.4.1 无线城域网WMAN概述

5.4.2 IEEE802.1 6网络体系结构

5.4.3 IEEE802.1 6物理层协议

5.4.4 IEEE802.1 6的PMPMAC层协议

5.4.5 IEEE802.1 6的MeshMAC层协议

5.5 移动通信网络

5.5.1 移动通信技术概述

5.5.2 第三代移动通信系统

5.5.3 移动通信系统的基本理论

5.5.4 WCDMA系统

5.5.5 CDMA20001X系统

5.5.6 TDSCDMA系统

习题5

6网络层

6.1 网络层的基本概念

6.1.1 网络层的工作环境和功能

6.1.2 网络层协议的内容

6.2 通信子网的构建和设计

6.2.1 虚电路通信子网

6.2.2 数据报通信子网

6.3 路由算法和路由选择协议

6.3.1 路由算法的概念

6.3.2 最短路径算法（Dijkstra）

6.3.3 扩散法（flooding)

6.3.4 距离向量算法

6.3.5 链路状态选路算法

6.3.6 LS与DV选路算法的比较

6.4 因特网中的路由

6.4.1 RIP路由协议

6.4.2 OSPF路由协议

6.4.3 BGP路由协议

6.4.4 AS间路由协议和AS内部路由协议的比较

6.5 路由器结构

6.5.1 输入端口

6.5.2 交换结构

6.5.3 输出端口

6.6 网际协议IPV4

6.6.1 IPV4数据报格式

6.6.2 IPV4数据报分片

6.6.3 IPV4编址

6.7 因特网控制报文协议ICMP

6.7.1 ICMP报文的种类

6.7.2 ICMP的应用举例

6.8 网际协议IPV6

6.8.1 IPV6数据报格式

6.8.2 IPV6的扩展头部

6.8.3 IPV6的地址空间

6.8.4 从IPV4向IPV6过渡

6.8.5 ICMPV6协议

习题6

7传输层

7.1 传输层协议概述

7.1.1 传输层协议功能及内容

7.1.2 传输层的寻址/编址技术

7.1.3 连接建立和释放技术

7.1.4 流量控制与缓存策略

7.1.5 拥塞控制

7.1.6 多路复用与多路分用

7.1.7 崩溃恢复

7.2 TCP协议

7.2.1 TCP的流传递服务

7.2.2 TCP段格式

7.2.3 TCP连接

7.2.4 TCP流量控制

7.2.5 TCP协议的重传机制

7.2.6 TCP拥塞控制

7.3 UDP协议

7.3.1 UDP报文段结构

7.3.2 UDP的特点和应用

习题7

8应用层

8.1 概述

8.2 网络应用体系结构

8.3 DNS系统

8.3.1 名字空间

8.3.2 域名空间

8.3.3 域名解析

8.4 电子邮件

8.4.1 用户代理

8.4.2 报文传输代理

8.4.3 报文访问代理

8.4.4 基于WEB的电子邮件

8.5 网络管理

8.5.1 网络管理系统概述

8.5.2 简单网络管理协议SNMP

习题8

9LwIP及其网络编程应用实例

9.1 LwIP介绍

9.2 LwIP源码的文件组织

9.3 LwIP的软件体系结构

9.3.1 LwIP的协议层次

9.3.2 LwIP的进程模型

9.3.3 LwIP的函数调用关系

9.4 LwIP的内存管理

9.4.1 LwIP的包缓冲区pbuf

9.4.2 LwIP的内存管理

9.5 LwIP移植

9.5.1 无RTOS时的移植

9.5.2 LwIP在uC/OSⅡ下的移植

9.6 LwIP网络编程应用实例

9.6.1 实验平台准备

9.6.2 嵌入式WEB服务器的设计

9.6.3 嵌入式WEB服务器的实现

9.6.4 嵌入式WEB服务器功能扩展

习题9

附录A：红外遥控器解码系统设计

附录B：抗干扰编码软件设计

附录C：企业网络设计

参考文献

《普通高等教育“十一五”国家级规划教材：计算机网络及应用（第2版）》为适应工科非计算机类专业的需求，从工程应用角度，保留了学习计算机网络必备的基础知识，增加了无线网络、轻型IP网络等新型计算机网络技术。另外，为适应电气信息类、仪器仪表类以及机电类各专业的需求，介绍了现场总线网络技术。
《普通高等教育“十一五”国家级规划教材：计算机网络及应用（第2版）》内容考虑高等院校工科非计算机类专业的计算机网络教育实际，兼顾网络原理及网络应用技术的发展，包括网络原理、网络新技术及应用。为配合课程教学的需要，《普通高等教育“十一五”国家级规划教材：计算机网络及应用（第2版）》给出了部分课程设计题目及案例。
《普通高等教育“十一五”国家级规划教材：计算机网络及应用（第2版）》可作为高等院校非计算机类相关专业本科生的教材，也可供研究生和工程技术人员参考。