计算机网络基础

第1章 计算机网络概述 1

1.1 计算机网络概述 1

1.1.1 计算机网络的定义和演变 1

1.1.2 计算机网络的分类、组成和网络性能 5

1.2 计算机网络的拓扑结构 8

1.2.1 网络拓扑的概念 8

1.2.2 通信子网的信道类型 8

1.2.3 计算机网络的拓扑结构 9

1.3 网络协议和标准化组织 11

1.3.1 网络协议 11

1.3.2 标准化组织 12

1.4 计算机网络体系结构 13

1.4.1 网络体系结构 13

1.4.2 OSI/RM参考模型 14

1.4.3 TCP/IP参考模型 17

1.4.4 IEEE 802 标准 20

习题 21

第2章 物理层 23

2.1 数据通信的基本概念 23

2.1.1 数据通信的基本概念 23

2.1.2 数据通信的主要技术指标 25

2.1.3 数据通信系统 27

2.2 数据编码和调制 28

2.2.1 数字数据的数字信号编码 29

2.2.2 模拟数据的数字信号编码 31

2.2.3 数字数据的模拟调制 32

2.2.4 模拟数据的模拟调制 34

2.3 数据传输方式 35

2.3.1 并行传输 35

2.3.2 串行传输 35

2.4 同步传输和异步传输 36

2.4.1 同步传输 36

2.4.2 异步传输 36

2.5 多路复用技术 37

2.5.1 频分多路复用（FDM） 37

2.5.2 时分多路复用（TDM） 37

2.5.3 波分多路复用（WDM） 38

2.5.4 三种复用技术的比较 39

2.6 传输介质 39

2.6.1 有线传输媒体 39

2.6.2 无线传输媒体 43

2.7 物理层作用与协议 45

2.7.1 物理层的作用和特性 45

2.7.2 物理层协议（接口标准）举例 46

习题 50

第3章 数据链路层 53

3.1 数据链路层功能及成帧 53

3.1.1 数据链路层功能 53

3.1.2 成帧和帧同步 54

3.2 差错控制 55

3.2.1 差错类型和差错控制 55

3.2.2 差错控制编码 56

3.3 流量控制和链路管理 59

3.3.1 停止等待 59

3.3.2 滑动窗口 60

3.3.3 链路管理 62

3.4 数据链路协议 62

习题 63

第4章 局域网技术 65

4.1 局域网概述 65

4.1.1 局域网的特点 65

4.1.2 局域网的介质访问控制方法 66

4.1.3 网络适配器 68

4.2 以太网 69

4.2.1 以太网标准和分类 69

4.2.2 以太网的体系结构 70

4.2.3 以太网特点 72

4.2.4 10兆位以太网 72

4.3 快速以太网（Fast Ethernet） 75

4.3.1 冲突直径的计算 75

4.3.2 10兆位以太网和快速以太网的区别 76

4.3.3 快速以太网的物理层 78

4.4 交换式以太网和全双工以太网 78

4.4.1 交换的提出 78

4.4.2 交换式以太网 79

4.4.3 共享式以太网和交换式以太网的区别 80

4.4.4 全双工以太网 80

4.5 千兆位以太网（Gigabit Ethernet） 81

4.5.1 千兆位以太网的MAC帧 81

4.5.2 千兆位以太网的物理层 82

4.5.3 千兆位以太网的特点 83

4.6 10吉比特以太网 84

4.6.1 10吉比特以太网的特点 84

4.6.2 10吉比特以太网的物理层协议 85

4.7 令牌环网 86

4.7.1 令牌环工作原理 86

4.7.2 令牌环帧格式 86

4.7.3 令牌环的操作过程 87

4.7.4 令牌环的维护 87

4.7.5 令牌环的特点 88

4.8 令牌总线 88

4.8.1 令牌总线工作原理 88

4.8.2 令牌总线和令牌环网的区别 89

4.9 光纤分布数据接口FDDI 89

4.9.1 FDDI的工作原理 89

4.9.2 FDDI的寻址和数据编码 90

4.9.3 FDDI的特点 90

4.10 局域网协议 90

4.10.1 IEEE 802局域网标准 90

4.10.2 NetBEUI协议 91

4.10.3 IPX/SPX协议 92

4.10.4 Windows系列安装的网络协议 92

4.10.5 小结 93

习题 94

第5章 网络层、传输层和高层协议 97

5.1 网络层 97

5.1.1 数据交换方式 98

5.1.2 网络层提供的服务 101

5.1.3 路由选择 101

5.1.4 拥塞控制 103

5.2 传输层 104

5.2.1 传输层的功能 104

5.2.2 面向连接和面向无连接 105

5.3 高层协议 106

5.3.1 会话层 106

5.3.2 表示层 107

5.3.3 应用层 108

5.3.4 小结 108

习题 109

第6章 网络互联设备和多层交换 111

6.1 网络互联概述 111

6.2 物理层互联设备——中继器 112

6.2.1 中继器（Repeater） 112

6.2.2 集线器（Hub） 113

6.3 数据链路层互联设备——网桥 114

6.3.1 网桥（Bridge） 114

6.3.2 交换机（Switch） 116

6.4 网络层互联设备——路由器（Router） 119

6.4.1 路由器的基本概念 120

6.4.2 路由器的工作原理 121

6.4.3 路由器的结构、分类和作用 121

6.5 高层互联设备——网关（Gateway） 122

6.6 三层交换和高层交换 124

6.6.1 三层交换的概念 124

6.6.2 三层交换技术 125

6.6.3 高层交换 129

习题 130

第7章 无线网络 133

7.1 无线网络概述 133

7.2 无线传输技术 134

7.2.1 光学传输 134

7.2.2 无线电波传输 135

7.3 无线广域网WWAN 135

7.3.1 全球移动通信系统GSM技术 136

7.3.2 码分多址CDMA技术 136

7.3.3 移动通信系统 137

7.3.4 中国的3G业务 139

7.4 无线局域网WLAN 140

7.4.1 WLAN标准 140

7.4.2 WLAN的物理层 142

7.4.3 WLAN的构成 143

7.4.4 WLAN的硬件设备 144

7.4.5 WLAN的安全性 146

7.4.6 WLAN的优点 147

7.5 蓝牙技术 147

7.5.1 蓝牙概念 147

7.5.2 蓝牙的传输技术 148

7.5.3 蓝牙技术优势 149

7.5.4 蓝牙的应用 149

习题 150

第8章 广域网技术 151

8.1 公共电话交换网（PSTN） 151

8.1.1 终端方式入网 152

8.1.2 SLIP/PPP协议 152

8.1.3 拨号入网 154

8.2 综合业务数字网（ISDN） 154

8.2.1 ISDN简介 155

8.2.2 ISDN的接入 155

8.2.3 宽带ISDN（B-ISDN） 156

8.3 数字用户线（xDSL） 157

8.3.1 xDSL工作原理 157

8.3.2 xDSL的种类 157

8.3.3 xDSL的接入 158

8.4 CATV接入 159

8.5 数字数据网（DDN） 160

8.5.1 DDN的特点 160

8.5.2 DDN用户接入方式 160

8.6 公共分组交换网（X.25） 161

8.7 帧中继（Frame Relay） 162

8.7.1 帧中继的特点 162

8.7.2 帧中继的接入 163

8.7.3 X.25和帧中继的比较 163

8.8 异步传输模式（ATM） 164

8.8.1 ATM的基本概念 164

8.8.2 ATM网络元素 166

8.8.3 ATM的服务类 166

8.8.4 ATM的层次 167

8.8.5 ATM的应用 169

8.9 广域网接入技术 170

8.9.1 单机用户接入方法 170

8.9.2 小型局域网接入方法 170

8.9.3 大、中型集团用户接入方法 174

8.9.4 小结 174

习题 176

第9章 TCP/ IP网际层和传输层 179

9.1 网际协议（IP）和IP地址 180

9.1.1 IP数据报 180

9.1.2 IP地址 181

9.1.3 子网掩码和默认网关 185

9.1.4 IP地址的配置管理 186

9.2 子网的划分与配置 187

9.2.1 子网划分的作用 188

9.2.2 子网划分的方法 189

9.3 TCP/IP网络层其他协议 192

9.3.1 地址解析协议（ARP） 192

9.3.2 网际控制报文协议（ICMP） 193

9.3.3 逆向地址解析协议（RARP） 196

9.3.4 网际组报文协议（IGMP） 196

9.4 传输控制协议（TCP） 196

9.4.1 TCP提供的服务 197

9.4.2 TCP段格式 197

9.4.3 端口号和套接口 199

9.4.4 TCP工作流程 200

9.5 用户数据报协议（UDP） 201

9.5.1 UDP数据报格式 201

9.5.2 UDP数据报的传输 202

9.5.3 小结 202

习题 203

第10章 TCP/IP应用层及Intranet 207

10.1 TCP/IP应用层协议 207

10.1.1 域名系统（DNS） 208

10.1.2 远程登录（Telnet） 210

10.1.3 文件传输协议（FTP和TFTP） 210

10.1.4 简单邮件传输协议（SMTP） 211

10.1.5 简单网络管理协议（SNMP） 212

10.1.6 超文本传输协议（HTTP）和万维网（WWW） 212

10.2 常用网络命令 215

10.2.1 ipconfig命令 215

10.2.2 ping命令 216

10.2.3 netstat命令 219

10.2.4 arp命令 222

10.2.5 tracert命令 224

10.2.6 pathping命令 225

10.2.7 router命令 226

10.2.8 telnet命令 228

10.2.9 ftp命令 229

10.2.10 nbtstat和net命令 231

10.3 Internet、Intranet和Extranet 232

10.3.1 Internet结构和自治系统 232

10.3.2 路由协议 233

10.3.3 Internet的技术特点和应用 236

10.3.4 Intranet和Extranet 237

10.4 创建Intranet信息网站 242

10.4.1 Internet信息服务器 242

10.4.2 Web服务器的创建与管理 245

10.4.3 FTP服务器的创建与管理 248

10.4.4 安装和配置DNS服务器 249

10.4.5 安装和配置DHCP服务器 252

习题 255

第11章 网络技术应用 258

11.1 虚拟局域网（VLAN） 258

11.1.1 虚拟局域网概述 258

11.1.2 划分虚拟局域网的方法 260

11.1.3 VLAN的特点 261

11.2 虚拟专用网（VPN） 262

11.2.1 虚拟专用网的概念 262

11.2.2 VPN基本技术 264

11.3 三网融合技术 267

11.4 多媒体通信协议 271

11.4.1 实时传输协议RTP 271

11.4.2 H.323、SIP和RTSP 272

11.4.3 资源预留协议RSVP 273

11.5 服务质量（QoS） 274

11.6 IP电话 275

11.6.1 IP电话的连接方式 276

11.6.2 IP电话的语音质量 277

11.6.3 IP电话的关键技术 278

11.7 IP网络的视频通信 279

11.7.1 视频压缩技术 280

11.7.2 视频编码的传输和视频点播系统 281

习题 282

第12章 IPv6技术 283

12.1 IPv6（IPng）基本概念 283

12.1.1 IPv4的危机 283

12.1.2 IPv6的发展和特性 286

12.1.3 IPv6中的基本术语 288

12.2 IPv6分组结构和ICMPv6 289

12.2.1 IPv6基本头部 289

12.2.2 IPv6扩展头部 290

12.2.3 ICMPv6 291

12.3 IPv6的地址和地址配置 292

12.3.1 IPv6地址表示 292

12.3.2 IPv6地址分类 293

12.3.3 IPv6地址配置 296

12.4 IPv4向IPv6过渡的策略 297

12.4.1 IPv4向IPv6过渡进程 297

12.4.2 IPv6过渡技术 298

12.4.3 IPv6对于中国的机会 300

12.5 下一代Internet 301

12.5.1 Internet 2 301

12.5.2 下一代Internet计划（NGI） 301

习题 302

第13章 网络管理与网络安全 304

13.1 网络管理 304

13.1.1 网络管理的功能 304

13.1.2 网络管理系统逻辑模型 306

13.1.3 简单网络管理协议（SNMP） 307

13.2 网络安全 310

13.2.1 网络安全基本概念 310

13.2.2 网络安全技术 313

13.3 常用的安全技术 314

13.3.1 数据加密技术 314

13.3.2 防火墙技术 315

13.4 木马、ARP欺骗和公布式拒绝服务 319

13.4.1 木马 319

13.4.2 ARP欺骗 322

13.4.3 分布式拒绝服务DDoS 325

习题 328

附录A 实验实训项目 329

实验1 RJ-45接口的网线接线标准与制作（第2章） 329

实验2 组建办公及家庭小型局域网（第2章） 331

实验3 组建百兆交换式以太网（第4章） 335

实验4 以太网交换机基本配置（第6章） 336

实验5 使用软件路由器配置静态路由（第6章） 340

实验6 IP地址和子网掩码等配置（第6章） 342

实验7 无线网卡间Ad Hoc连接（第7章） 344

实验8 使用AP组建Infrastructure无线网络（第7章） 347

实验9 局域网使用ICS或WinGate接入Internet（第8章） 352

实验10 局域网利用NAT接入Internet（第8章） 353

实验11 子网规划与划分（第9章） 356

实验12 常用网络命令的使用（第10章） 356

实验13 路由器的基本配置（第10章） 357

实验14 DHCP服务器和DNS服务器的安装配置（第10章） 360

实验15 WWW服务器的安装配置（第10章） 364

实验16 FTP服务器的安装配置（第10章） 366

实验17 使用交换机配置VLAN（第11章） 367

实验18 安装IPv6协议并登录IPv6试验网（第12章） 370

实验19 交换机配置IPv6（第12章） 372

实验20 网络故障排除（第13章） 374

实验21 网络数据捕获（第13章） 375

附录B ASCII代码及控制字符 377

参考文献 381

《21世纪高职、高专计算机类教材系列：计算机网络基础（第3版）》从先进性和实用性出发，以OSI／RM、IEEE 802和TCP／IP为主线，介绍了计算机网络概念、OSI／RM、局域网、无线网、广域网、网络互联设备、TCP／IP协议、IPv6技术、网络管理和网络安全等知识。针对高职特点，在介绍基本理论的同时，侧重于实际应用和动手能力的培养，以提高学习者分析问题、解决问题的能力。
《21世纪高职、高专计算机类教材系列：计算机网络基础（第3版）》第2版是2006年江苏省精品课程《计算机网络基础》主选教材，第3版根据网络技术发展，及时更新知识。叙述简明扼要，通俗易懂，实用性强：学做合一，提供实验实训操作。
《21世纪高职、高专计算机类教材系列：计算机网络基础（第3版）》可作为高职高专、本科院校、成人高校及民办高校的计算机类和信息类各专业和其他非计算机类专业的教材，也可作为有关技术人员自学参考用书。