计算机网络与下一代互联网

第1章计算机网络概论/1

1.1计算机网络的产生与发展1

1.1.1计算机网络的产生1

1.1.2计算机网络各个发展阶段的特点6

1.1.3互联网应用的高速发展7

1.1.4互联网发展面临的挑战与下一代互联网9

1.2新兴网络形态介绍12

1.2.1物联网12

1.2.2云计算13

1.2.3数据中心网络15

1.3现代网络技术发展的三大趋势16

1.3.1现代网络技术发展趋势16

1.3.2从传统互联网到下一代互联网17

1.3.3从无线分组网到无线自组网与无线传感器网17

1.3.4网络安全技术18

1.4计算机网络基础知识18

1.4.1计算机网络的定义和功能18

1.4.2计算机网络的分类20

1.4.3计算机网络的结构和组成21

1.4.4计算机网络分组交换技术22

1.4.5计算机网络的拓扑结构与特点26

1.5网络体系结构的基本概念27

1.5.1网络协议与网络体系结构27

1.5.2ISOOSI参考模型32

1.5.3TCP/IP参考模型32

1.5.4互联网管理机构34

习题34

第2章应用层协议与互联网应用技术/36

2.1互联网应用技术发展与工作模式36

2.1.1互联网应用技术发展的3个阶段36

2.1.2互联网端系统与核心交换的基本概念37

2.1.3应用进程间的相互作用模式39

2.1.4应用层C/S工作模式与P2P工作模式40

2.1.5网络应用与应用层协议43

2.1.6网络应用对传输层协议的选择44

2.1.7网络应用对低层提供服务的要求46

2.2Web服务与HTTP协议47

2.2.1Web服务的基本概念47

2.2.2HTTP的工作机制50

2.2.3HTTP报文格式54

2.2.4超文本标记语言HTML61

2.2.5Web浏览器64

2.3基于Web的网络应用66

2.3.1电子商务应用66

2.3.2电子政务应用69

2.3.3MOOC应用71

2.3.4远程医疗应用73

2.3.5搜索引擎应用75

2.4电子邮件服务与协议体系79

2.4.1电子邮件服务的基本概念79

2.4.2电子邮件系统基本功能81

2.4.3电子邮件系统结构与工作原理81

2.4.4邮件报文交付的3个阶段84

2.4.5SMTP协议的基本内容85

2.4.6MIME协议的基本内容89

2.4.7POP3、IMAP4协议与基于Web的电子邮件89

2.5网络文件传输与FTP/TFTP协议90

2.5.1文件传输的基本概念91

2.5.2FTP协议特点92

2.5.3FTP协议工作原理93

2.5.4FTP交互命令与协议执行过程94

2.6域名系统与DNS服务95

2.6.1DNS服务的概念96

2.6.2域名结构97

2.6.3DNS服务的实现99

2.6.4域名解析的基本原理100

2.6.5域名系统的高速缓存102

2.7远程登录服务与TELNET协议102

2.7.1远程登录服务102

2.7.2TELNET协议的工作原理103

2.7.3Windows下使用远程登录104

2.8网络配置服务与网络管理协议105

2.8.1动态主机配置协议DHCP105

2.8.2网络管理108

2.8.3SNMP协议的基本内容111

习题116

第3章传输层协议与进程通信/118

3.1传输层的基本概念118

3.1.1传输层的基本功能118

3.1.2传输层与应用层、网络层之间的关系119

3.1.3应用进程、传输层接口与套接字120

3.1.4网络环境中的应用进程标识121

3.1.5传输层的多路复用与多路分解123

3.2传输层协议的特点与比较124

3.2.1TCP协议与UDP协议的比较124

3.2.2TCP协议、UDP协议与应用层协议的关系125

3.3用户数据报协议UDP125

3.3.1UDP协议的主要特点125

3.3.2UDP数据报格式126

3.3.3UDP校验和计算127

3.3.4UDP协议适用的范围129

3.4传输控制协议TCP129

3.4.1TCP协议的主要特点129

3.4.2TCP报文格式131

3.4.3TCP连接建立与释放134

3.4.4TCP滑动窗口与确认重传机制136

3.4.5TCP窗口与流量控制、拥塞控制142

习题151

第4章网络层与IP协议/152

4.1IPv4协议的演变与发展152

4.2IPv4协议的主要特点153

4.3IPv4地址结构154

4.3.1IP地址概念与地址划分方法154

4.3.2标准分类IP地址157

4.3.3划分子网的三级地址结构161

4.3.4无类别域间路由CIDR164

4.3.5专用IP地址与内部网络地址规划方法167

4.3.6网络地址转换技术168

4.4IPv4分组格式170

4.4.1IPv4分组结构170

4.4.2IPv4分组头格式171

4.4.3IP分组的分段与组装173

4.4.4IP分组头选项175

4.5路由选择算法与分组转发176

4.5.1分组转发和路由选择的基本概念176

4.5.2路由表的建立、更新与路由选择协议182

4.5.3路由信息协议RIP184

4.5.4最短路径优先协议OSPF186

4.5.5外部网关协议BGP190

4.5.6路由器与第三层交换技术192

4.6互联网控制报文协议ICMP197

4.6.1ICMP的作用与特点197

4.6.2ICMP报文类型和报文格式198

4.6.3ICMP差错报文199

4.6.4ICMP查询报文203

4.6.5ICMP报文的封装206

4.7地址解析协议ARP206

4.7.1IP地址与物理地址的映射206

4.7.2地址解析协议207

4.7.3ARP分组格式与封装207

4.7.4地址解析的工作过程208

4.7.5ARP欺骗与防范210

4.8移动IP协议212

4.8.1移动IP协议的基本概念212

4.8.2移动IP的设计目标与主要特征213

4.8.3移动IP的结构与基本术语214

4.8.4移动IPv4的工作原理215

4.8.5移动结点和通信对端的基本操作220

习题220

第5章数据链路层协议与局域网交换技术/222

5.1数据链路层的基本概念222

5.1.1链路与数据链路222

5.1.2数据链路层的主要功能223

5.1.3数据链路层向网络层提供的服务223

5.2差错产生与差错控制方法223

5.2.1设计数据链路层的原因223

5.2.2差错产生的原因和差错类型224

5.2.3误码率的定义225

5.2.4检错码与纠错码225

5.2.5海明码工作原理226

5.2.6循环冗余码工作原理228

5.2.7差错控制机制230

5.3数据链路层的流量与拥塞控制231

5.3.1数据链路层协议模型231

5.3.2单帧停止等待协议231

5.3.3连续发送ARQ协议233

5.3.4滑动窗口协议234

5.4点对点PPP协议237

5.4.1互联网数据链路层协议237

5.4.2PPP协议的基本内容237

5.5局域网参考模型与以太网工作原理239

5.5.1IEEE802参考模型239

5.5.2以太网基本工作原理241

5.5.3以太网卡与物理地址247

5.6现代以太网技术249

5.6.1交换式局域网技术249

5.6.2快速以太网251

5.6.3千兆以太网253

5.6.4十千兆以太网254

5.6.5虚拟局域网技术255

5.6.6以太网设备与组网方法256

5.7局域网互连与网桥258

5.7.1局域网互连的基本概念258

5.7.2网桥的层次结构259

5.7.3网桥的路由选择策略260

习题263

第6章物理层协议与数据通信/264

6.1物理层的基本概念264

6.1.1物理层的主要服务功能264

6.1.2物理层协议的类型264

6.2信息、数据与信号265

6.2.1信息与数据265

6.2.2信号与信道267

6.3数据编码技术267

6.3.1数据编码类型267

6.3.2模拟数据编码方法268

6.3.3数字数据编码方法270

6.3.4脉冲编码调制方法271

6.4数据通信系统结构与通信方式273

6.4.1数据通信系统结构273

6.4.2数据通信方式273

6.5传输介质的主要类型276

6.5.1双绞线的主要特性276

6.5.2同轴电缆的主要特性277

6.5.3光纤电缆的主要特性277

6.5.4无线与卫星通信技术278

6.6数据传输速率的定义与信道速率的极限281

6.6.1数据传输速率的定义281

6.6.2信道带宽与香农定理282

6.7多路复用技术283

6.7.1多路复用的基本概念283

6.7.2时分多路复用284

6.7.3频分多路复用286

6.7.4波分多路复用286

习题287

第7章IPv6与下一代互联网/288

7.1IPv6技术与下一代互联网288

7.1.1IPv4存在的问题288

7.1.2IPv6产生与发展290

7.1.3IPv6的主要特征294

7.1.4IPv6与IPv4的区别295

7.1.5IPv6与下一代互联网的特征与发展296

7.2IPv6地址格式与分类301

7.2.1IPv6地址格式301

7.2.2IPv6前缀格式302

7.2.3IPv6地址分类302

7.3IPv6分组结构304

7.3.1IPv6分组头部格式304

7.3.2IPv6扩展头部306

7.3.3IPv6协议细节309

7.4ICMPv6控制报文311

7.4.1ICMPv4报文回顾311

7.4.2ICMPv6差错报文312

7.4.3ICMPv6信息报文314

7.5IPv6地址配置协议318

7.5.1无状态地址自动配置协议318

7.5.2IPv6动态主机配置协议320

7.6IPv6过渡技术322

7.6.1关于过渡问题322

7.6.2IPv6过渡技术要点325

7.6.3双栈技术329

7.6.4翻译技术331

7.6.5隧道技术334

7.6.6过渡技术面临的问题337

习题339

第8章IP组播与IGMP协议/340

8.1IP组播的基本概念340

8.1.1IP组播与单播的区别340

8.1.2IP组播技术的优缺点342

8.2IP组播地址344

8.2.1IPv4组播地址344

8.2.2组播MAC地址344

8.3互联网组播管理协议IGMP345

8.4组播分组转发347

8.4.1源树347

8.4.2共享树348

8.4.3源树和共享树的比较349

8.4.4组播转发349

8.5组播路由协议351

8.5.1域内组播路由协议352

8.5.2域间组播路由协议360

8.6IPv6组播368

8.6.1IPv6组播地址369

8.6.2IPv6组成员关系协议370

8.6.3IPv6组播路由协议370

8.6.4CNGI大规模可控组播370

习题372

第9章QoS与服务质量控制协议/373

9.1QoS的基本概念373

9.2QoS服务框架375

9.2.1流量分类与标记375

9.2.2流量监管与整形375

9.2.3队列调度376

9.3集成服务与区分服务378

9.3.1集成服务IntServ378

9.3.2区分服务DiffServ383

9.3.3多协议标记交换MPLS389

习题395

第10章无线网络技术与应用/396

10.1无线网络的基本概念396

10.1.1无线网络的分类与无线电频谱396

10.1.2无线分组网与无线自组网398

10.1.3无线自组网与无线传感器网络398

10.1.4无线自组网与无线网状网398

10.2无线局域网与802.11协议399

10.2.1无线局域网概述399

10.2.2无线局域网层次结构与组成403

10.2.3无线局域网层次模型结构405

10.2.4IEEE802.11的CSMA/CA工作原理406

10.3无线城域网与无线广域网408

10.3.1无线城域网概述408

10.3.2无线广域网概述409

10.3.3IEEE802.16系列协议标准与体系结构410

10.3.4IEEE802.20技术标准414

10.3.5无线城域网WiMax的应用418

10.4无线自组网与无线网状网419

10.4.1无线自组织网络的特点419

10.4.2AdHoc网络体系结构420

10.4.3无线网状网WMN的特点422

10.4.4无线自组网的主要应用领域427

10.4.5无线自组网关键技术的研究428

10.5无线传感器网与物联网技术430

10.5.1无线传感器网络发展背景和特点430

10.5.2无线传感器网络的基本结构431

10.5.3物联网发展和特点434

10.5.4物联网体系结构440

10.5.5物联网典型协议443

习题447

第11章P2P体系结构与应用/448

11.1P2P技术发展与应用448

11.2P2P的体系结构450

11.2.1P2P与应用层网络450

11.2.2无结构的P2P网络452

11.2.3有结构的P2P网络456

11.2.4P2P研究展望463

11.3P2P的典型应用与系统分析464

11.3.1BitTorrent464

11.3.2CoolStreaming467

11.3.3PPLive469

11.3.4PPVA474

习题476

第12章网络安全与安全协议/477

12.1网络安全产生的背景477

12.2网络安全概述478

12.2.1网络安全威胁的因素478

12.2.2网络安全的目标与安全机制479

12.2.3网络安全的评估标准481

12.3加密技术及其应用481

12.3.1加密技术的历史481

12.3.2密码学的基本概念483

12.4IP层安全协议IPSec485

12.4.1IPSec协议的作用485

12.4.2IPSec体系结构486

12.4.3鉴别首部协议487

12.4.4封装安全载荷协议489

12.4.5IPSec传输模式491

12.5拒绝服务攻击防范491

12.5.1拒绝服务攻击的危害491

12.5.2拒绝服务攻击的基本方式492

12.5.3拒绝服务攻击的防范496

12.6恶意软件和僵尸网络498

12.6.1恶意软件的发展状况498

12.6.2传统计算机病毒498

12.6.3蠕虫500

12.6.4特洛伊木马501

12.6.5僵尸网络502

习题503

本书采用自顶向下的系统分析方法，全面且系统地介绍计算机网络的基本概念、体系结构、协议模型以及技术原理，并在此基础上，重点介绍下一代互联网领域当前研究的重点和热点问题，系统地讨论IPv6技术、组播技术、QoS服务质量以及无线网络技术等。本书内容组织突出系统性、实用性和新颖性，使学生能够全面了解和掌握当前计算机网络技术和互联网发展潮流和热点。本书适合作为计算机、软件工程、信息安全、通信、电子信息等相关专业的本科生与硕士研究生计算机网络课程的教材或教学参考书，也可供从事信息技术的工程技术人员与技术管理人员作为学习和研究网络技术的参考。

（1）自顶向下的系统分析方法。
（2）具有系统性、实用性和新颖性。