計算機網(wǎng)絡(luò)

前言

　　本書是為計算機科學技術(shù)專業(yè)（含網(wǎng)絡(luò)工程方向）編寫的本科教材。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展和應用的現(xiàn)實情況，作者在本書編寫過程中遵循以下原則：對于網(wǎng)絡(luò)通信理論，以夠用為原則，注重基本概念的介紹，盡量簡化數(shù)學分析過程；對于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識，主要選取主流技術(shù)，從應用角度介紹基本概念和基本方法，并注意與后續(xù)課程（如網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、組網(wǎng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)應用程序設(shè)計等）的銜接。最后，本書在介紹新技術(shù)方面（如下一代互聯(lián)網(wǎng)、3G/4G技術(shù)、P2P應用等）進行了適當?shù)耐卣梗棺x者能夠了解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和研究方向?！　∪珪髡聝?nèi)容簡要介紹如下?！　〉?章介紹計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念，讀者除了要了解互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程之外，還需要熟悉ISO開放系統(tǒng)互連參考模型，其中的基本概念是學習網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的理論框架。　　第2章講述數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識。如果開設(shè)過數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)課程，這部分內(nèi)容可以不講或作為復習時的閱讀教材?！　〉?章介紹物理層的傳輸介質(zhì)和接口技術(shù)，在廣域網(wǎng)互連時，要用到這些知識?！　∫陨蟽烧聝?nèi)容都是屬于物理層范圍，前一章注重理論，后一章注重實用。　　第4章詳細介紹數(shù)據(jù)鏈路技術(shù)。HDLC協(xié)議包含了很多內(nèi)容，其流量和差錯控制機制是學習網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)，這個協(xié)議還與其他許多協(xié)議（如PPP、LLC）有關(guān)，所以應該深入了解這部分內(nèi)容?！　〉?章討論了網(wǎng)絡(luò)層的基本概念，深入講解了路由選擇算法和交通控制技術(shù)，并且以IP協(xié)議和X.25協(xié)議為例，分別介紹了無連接的網(wǎng)絡(luò)服務和面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務這兩種實現(xiàn)技術(shù)。　　第6章是快速分組交換網(wǎng)，簡要介紹了幀中繼和ATM這兩種公用通信網(wǎng)的基本原理。這一章的內(nèi)容對于廣域網(wǎng)互連是有用的，其中的通信量控制技術(shù)對現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展有重要影響?！　〉?章介紹傳輸層提供的服務和實現(xiàn)技術(shù)。TCP協(xié)議的連接管理和流量控制技術(shù)是重點內(nèi)容，對于理解互聯(lián)網(wǎng)通信的實現(xiàn)過程以及網(wǎng)絡(luò)管理都有重要參考作用?！　〉?章講述局域網(wǎng)和城域網(wǎng)技術(shù)，重點是交換式以太網(wǎng)和IEEE802.11無線局域網(wǎng)。為了拓展知識面，本章還介紹了城域以太網(wǎng)和無線城域網(wǎng)（WiMAX）技術(shù)，如果學時不夠，這部分內(nèi)容可以不講?！　〉?章講述互聯(lián)網(wǎng)的實用技術(shù)，這一章的動態(tài)主機配置協(xié)議、動態(tài)路由技術(shù)、組播技術(shù)、IPQoS技術(shù)都是重點內(nèi)容。掌握了這些內(nèi)容，才能深入理解和熟練應用現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)，才能接近互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究前沿陣地?！　〉?0章講述下一代互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，IPv6地址的類型、IPv4向IPv6的過渡技術(shù)是其中的重點內(nèi)容。本章還瀏覽和展望了下一代互聯(lián)網(wǎng)的各種研發(fā)活動，有志于網(wǎng)絡(luò)研究的讀者可適當關(guān)注?！　】紤]到一般學校都開設(shè)網(wǎng)絡(luò)安全和網(wǎng)絡(luò)管理的專門課程，限于篇幅，本書沒有包含這些內(nèi)容。建議本書在60課時內(nèi)講完，有些非重點部分可以作為閱讀和自學的內(nèi)容。　　本書每一章都配有適量的習題，完成這些練習對于深入理解課程的內(nèi)容是必要的。如果結(jié)合教學進度，開設(shè)一些簡單的網(wǎng)絡(luò)實驗（例如局域網(wǎng)互連、IP地址配置和子網(wǎng)劃分、Windows服務器的配置等）課，對于建立感性認識和實踐網(wǎng)絡(luò)操作技能會有所幫助。　　編者　　2010年5月

內(nèi)容概要

　　《計算機網(wǎng)絡(luò)》講述計算機網(wǎng)絡(luò)的基本原理，并選取常用的主流技術(shù)，簡化數(shù)學分析過程，注重從實用角度講解計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念和基本方法?！队嬎銠C網(wǎng)絡(luò)》也介紹了下一代互聯(lián)網(wǎng)、3g/4g通信網(wǎng)、無線城域網(wǎng)等新技術(shù)，使讀者能夠了解計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和研究方向?！队嬎銠C網(wǎng)絡(luò)》選材合理，講解細致，語言流暢，并配備了適量的思考題和課后練習題，適合作為計算機科學技術(shù)專業(yè)和網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的教材，也可供網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員作為參考書閱讀。

書籍目錄

前　言 第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概論 1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念 1.1.1 什么是計算機網(wǎng)絡(luò) 1.1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的通信方式 1.1.3 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類 *1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展簡史 1.2.1 計算機通信網(wǎng) 1.2.2 早期的遠程聯(lián)機系統(tǒng) 1.2.3 arpanet 1.2.4 internet 1.2.5 下一代互聯(lián)網(wǎng) *1.3 我國的互聯(lián)網(wǎng)建設(shè) 1.3.1 我國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 1.3.2 我國建成的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) *1.4 互聯(lián)網(wǎng)對人類社會的影響 1.4.1 互聯(lián)網(wǎng)的應用 1.4.2 互聯(lián)網(wǎng)帶來的機遇和挑戰(zhàn) 1.5 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 1.5.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的標準化 .1.5.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的功能特性 1.5.3 開放系統(tǒng)互連參考模型 1.6 幾種商用網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 1.6.1 sna 1.6.2 x.25 1.6.3 novell netware 1.6.4 tcp/ip *1.7 osi協(xié)議集 習題 第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 2.2 信道特性 2.2.l 信道帶寬 2.2.2 誤碼率 2.2.3 信道延遲 2.3 數(shù)據(jù)編碼 2.4 數(shù)字調(diào)制技術(shù) 2.5 脈沖編碼調(diào)制 2.5.1 pcm原理 *2.5.2 增量調(diào)制 2.6 擴頻通信 2.6.1 頻率跳動擴頻 2.6.2 直接序列擴頻 2.7 數(shù)據(jù)通信方式和交換方式 2.7.1 數(shù)據(jù)通信方式 2.7.2 交換方式 2.8 多路復用技術(shù) 2.8.1 頻分多路復用 2.8.2 時分多路復用 2.8.3 波分多路復用 2.8.4 數(shù)字傳輸系統(tǒng) 2.8.5 同步數(shù)字系列 2.9 差錯控制 2.9.1 檢錯碼 2.9.2 海明碼 2.9.3 循環(huán)冗余校驗碼 習題 第3章 物理層 3.1 傳輸介質(zhì) 3.1.1 雙絞線 3.1.2 同軸電纜 3.1.3 光纜 3.1.4 無線信道 3.2 結(jié)構(gòu)化布線 3.3 公共交換電話網(wǎng) 3.3.1 電話系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 3.3.2 本地回路 3.3.3 eia rs-232-c 3.3.4 串行通信接口 *3.3.5 調(diào)制解調(diào)器 3.3.6 adsl接入技術(shù) 3.4 公用數(shù)據(jù)網(wǎng)接口 3.4.1 x.21接口 3.4.2 v.35接口 *3.5 移動通信系統(tǒng) 3.5.1 蜂窩通信系統(tǒng) 3.5.2 第二代移動通信系統(tǒng) 3.5.3 第三代移動通信系統(tǒng) 習題 第4章 數(shù)據(jù)鏈路層 4.1 鏈路配置和控制 4.2 流量控制 4.2.1 停等協(xié)議 4.2.2 滑動窗口協(xié)議 4.3 差錯控制 4.3.1 自動請求重發(fā)技術(shù) 4.3.2 協(xié)議性能分析 4.4 hdlc協(xié)議 4.4.1 hdlc的概念 4.4.2 hdlc幀結(jié)構(gòu) 4.4.3 hdlc的幀類型 4.4.4 hdlc的操作 4.5 ppp協(xié)議 4.5.1 ppp協(xié)議的應用 4.5.2 ppp的幀格式 4.5.3 lcp和ncp協(xié)議 4.5.4 ppp認證協(xié)議 習題 第5章 網(wǎng)絡(luò)層 5.1 網(wǎng)絡(luò)服務及其實現(xiàn) 5.1.1 面向連接的服務和無連接的服務 5.1.2 數(shù)據(jù)報和虛電路 5.2 路由選擇 5.2.1 最短通路算法 5.2.2 路由選擇策略 5.2.3 距離矢量路由算法 5.2.4 鏈路狀態(tài)算法 5.3 交通控制 5.3.1 交通控制技術(shù)的分類 5.3.2 交通控制技術(shù)的分級 5.3.3 交通控制技術(shù)的實現(xiàn) 5.4 ip協(xié)議 5.4.1 ip地址 5.4.2 ip協(xié)議的操作 5.4.3 ip協(xié)議數(shù)據(jù)單元 5.4.4 icmp協(xié)議 *5.5 x.25公共數(shù)據(jù)網(wǎng) 5.5.1 x.25建議 5.5.2 x.25分組層協(xié)議 習題 第6章 快速分組交換 6.1 幀中繼 6.1.1 幀中繼協(xié)議 6.1.2 幀中繼的應用 6.2 異步傳輸模式 6.2.1 綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng) 6.2.2 同步傳輸和異步傳輸 6.2.3 atm物理層 6.2.4 atm層 6.2.5 atm高層 6.2.6 atm適配層 *6.3 atm通信管理 6.3.1 連接準入控制 6.3.2 使用參數(shù)控制 6.3.3 通信量整形 習題 第7章 傳輸層 7.l 傳輸服務 7.1.1 服務質(zhì)量 7.1.2 加急投送 7.1.3 連接管理服務 7.2 傳輸協(xié)議 7.2.1 傳輸協(xié)議的分類 7.2.2 尋址 7.2.3 多路復用 7.2.4 流量控制 7.2.5 連接管理 7.2.6 網(wǎng)絡(luò)失效和系統(tǒng)崩潰的恢復 7.3 tcp協(xié)議 7.3.1 tcp服務 7.3.2 tcp段頭格式 7.3.3 tcp的連接管理 7.3.4 tcp擁塞控制 7.4 udp協(xié)議 習題 第8章 局域網(wǎng)與城域網(wǎng) 8.1 局域網(wǎng)技術(shù)概論 8.1.1 拓撲結(jié)構(gòu)和傳輸介質(zhì) 8.1.2 lan/man的ieee 802標準 *8.2 邏輯鏈路控制子層 8.2.1 llc地址 8.2.2 llc服務 8.2.3 llc協(xié)議 *8.3 介質(zhì)訪問控制技術(shù) 8.3.1 循環(huán)式 8.3.2 預約式 8.3.3 競爭式 8.4 以太網(wǎng) 8.4.1 aloha協(xié)議 8.4.2 csma/cd協(xié)議 8.4.3 csma/cd協(xié)議的性能分析 8.4.4 mac和phy規(guī)范 8.4.5 交換式以太網(wǎng) 8.4.6 高速以太網(wǎng) 8.4.7 虛擬局域網(wǎng) 8.5 令牌環(huán)網(wǎng) 8.5.1 令牌環(huán)網(wǎng)的工作特點 8.5.2 令牌環(huán)的mac協(xié)議 8.5.3 光纖環(huán)網(wǎng)fddi 8.6 局域網(wǎng)互連 8.6.1 網(wǎng)橋協(xié)議的體系結(jié)構(gòu) 8.6.2 生成樹網(wǎng)橋 *8.6.3 源路由網(wǎng)橋 8.7 城域網(wǎng) *8.7.1 城域以太網(wǎng) 8.7.2 彈性分組環(huán) 8.8 無線局域網(wǎng) 8.8.1 wlan的基本概念 8.8.2 wlan通信技術(shù) 8.8.3 ieee 802.11體系結(jié)構(gòu) 8.8.4 ieee 802.11新進展 8.8.5 移動ad hoc網(wǎng)絡(luò) *8.8.6 無線城域網(wǎng) 習題 第9章 網(wǎng)絡(luò)互連與互聯(lián)網(wǎng) 9.1 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備 9.1.1 中繼器 9.1.2 網(wǎng)橋 9.1.3 路由器 9.1.4 網(wǎng)關(guān) 9.2 域名和地址 9.2.1 網(wǎng)際互連 9.2.2 域名系統(tǒng) 9.2.3 域名服務器 9.2.4 地址解析協(xié)議 9.2.5 動態(tài)主機配置協(xié)議 9.3 路由協(xié)議 9.3.1 自治系統(tǒng) 9.3.2 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 9.3.3 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 9.3.4 核心網(wǎng)關(guān)協(xié)議 9.4 路由器技術(shù) 9.4.1 nat技術(shù) 9.4.2 cidr技術(shù) 9.4.3 第三層交換技術(shù) 9.5 ip組播技術(shù) 9.5.1 組播模型概述 9.5.2 組播地址 9.5.3 internet組管理協(xié)議 9.5.4 組播路由協(xié)議 *9.6 ip qos技術(shù) 9.6.1 集成服9.6.2 資源預約 9.6.3 區(qū)分服務 9.6.4 流量工程 9.7 internet應用 9.7.1 遠程登錄協(xié)議 9.7.2 文件傳輸協(xié)議 9.7.3 簡單郵件傳輸協(xié)9.7.4 超文本傳輸協(xié)議 9.7.5 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 9.7.6 p2p應用模型 習題 第10章 下一代互聯(lián)網(wǎng) 10.1 ipv6 10.1.1 ipv6分組格式 10.1.2 ipv6地址 10.1.3 ipv6路由協(xié)議 10.1.4 ipv6對ipv4的改進 10.2 移動ip 10.2.1 移動ip的通信過程 10.2.2 移動ipv6 10.3 從ipv4向ipv6的過渡 10.3.1 隧道技術(shù) 10.3.2 協(xié)議翻譯技術(shù) 10.3.3 雙協(xié)議棧技術(shù) *10.4 下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 10.4.1 ip地址的分配 10.4.2 ipv6在亞洲 10.4.3 ipv6在歐美 10.4.4 我國的下一代互聯(lián)網(wǎng)研究 參考文獻

章節(jié)摘錄

　　首先，計算機網(wǎng)絡(luò)應該在源結(jié)點和目標結(jié)點之間提供傳輸線路，這種傳輸線路可能要經(jīng)過一些中間結(jié)點。如果是遠程聯(lián)網(wǎng)，則要通過電信公司提供的公用通信線路，這些通信線路可能是地面鏈路，也可能是衛(wèi)星鏈路。如果電信公司提供的通信線路是模擬的，還必須用Modem（調(diào)制解調(diào)器）進行信號變換，因而網(wǎng)絡(luò)應該提供與Modem的物理的和電氣的接口?！　∮嬎銠C通信有一個特點，即間歇性或突發(fā)性。人們打電話時信息流是平穩(wěn)而連續(xù)的，速率也不太高。然而計算機之間的通信不是這樣。當用戶坐在終端前思考時，線路中沒有信息流過。當用戶發(fā)出文件傳輸命令時，突然來到的數(shù)據(jù)需要迅速地發(fā)送，然后又沉默一段時間。因而計算機之間的通信鏈路要有較高的帶寬，同時由許多結(jié)點共享高速線路，以獲得合理經(jīng)濟的使用效率。計算機網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計者發(fā)明了一些新的交換技術(shù)來滿足這種特殊的通信要求，例如報文交換和分組交換技術(shù)。計算機網(wǎng)絡(luò)的功能之一是對傳輸?shù)男畔⒘鬟M行分組，加入控制信息，并把分組正確地傳送到目的地?！　〖尤敕纸M的控制信息主要有兩種：一種是接收端用于驗證是否正確接收的差錯控制信息；另一種是指明數(shù)據(jù)包的發(fā)送端和接收端的地址信息。因而網(wǎng)絡(luò)必須具有差錯控制功能和尋址功能。另外當多個結(jié)點同時要求發(fā)送分組時，網(wǎng)絡(luò)還必須通過某種沖突仲裁過程決定誰先發(fā)送，誰后發(fā)送。所有這些帶有控制信息的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中通過一個個結(jié)點正確向前傳送的功能叫做數(shù)據(jù)鏈路控制功能?！　￡P(guān)于尋址功能，還有更復雜的一面。如果網(wǎng)絡(luò)有多個轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點，則當轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點收到數(shù)據(jù)包時必須確定下一個轉(zhuǎn)發(fā)的對象，因此每一個轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點都要有根據(jù)網(wǎng)絡(luò)配置和交通情況決定路由的能力。　　復雜網(wǎng)絡(luò)中的通信類似于道路系統(tǒng)中的交通情況，弄得不好會導致交通擁擠、阻塞，甚至完全癱瘓，所以計算機網(wǎng)絡(luò)要有流量控制和擁塞控制功能。當網(wǎng)絡(luò)中的通信量達到一定程度時必須限制進入網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)，以免造成死鎖。萬一交通完全阻塞，也要有解除阻塞的辦法?！　蓚€用戶通過計算機網(wǎng)絡(luò)會話時，不僅開始時要有會話建立的過程，結(jié)束時還要有會話終止的過程。同時他們之間的雙向通信也需要進行管理，以確定什么時候該誰說，什么時候該誰聽。一旦發(fā)生差錯，該從哪兒說起?！　∽詈?，通信雙方可能各有一些特殊性需要統(tǒng)一，才能彼此理解。例如用戶使用的終端不同，字符集和數(shù)據(jù)格式各異，甚至他們之間還可能使用某種安全保密措施，這些都需要規(guī)定統(tǒng)一的協(xié)議，以消除不同系統(tǒng)之間的差別。這樣，才能保證用戶使用計算機網(wǎng)絡(luò)進行正常的通信?！　∮缮厦娴慕榻B可知，網(wǎng)絡(luò)中的通信是相當復雜的，涉及一系列相互作用的功能過程。用戶與遠地應用程序通信的過程可以用圖1-5表示，以上提到的主要功能過程按順序列在圖中。用戶鍵入的字符流按標準協(xié)議進行轉(zhuǎn)換，然后加入各種控制位和順序號用以進行會話管理，再進行分組，加入地址字段和校驗字段等。上述信息經(jīng)過Modem的變換，送入公共載波線路傳送。在接收端進行相反的處理，就可得到發(fā)送的信息。值得注意的是，整個通信過程經(jīng)過這樣的功能分解后，得到的功能元素總是成對地出現(xiàn)。例如，一對.Modem，一對數(shù)據(jù)鏈路控制元素等。每一對功能元素互相通信，它們之間的協(xié)議不涉及相鄰層次的功能。例如，一對Modem之間的對話不涉及傳輸線路的細節(jié)，也不必了解它們傳輸?shù)谋忍亓鞯囊饬x。而數(shù)據(jù)鏈路控制功能則與Modem的調(diào)制與解調(diào)功能無關(guān)，也與數(shù)據(jù)幀中信息字段的內(nèi)容無關(guān)，DLC元素的作用只是把數(shù)據(jù)幀從發(fā)送結(jié)點正確地傳送到接收結(jié)點。這樣，把一對功能元素從整個功能過程中孤立出來，就形成了分層的體系結(jié)構(gòu)。　　……

編輯推薦

　　內(nèi)容安排貼近網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展和應用的實際，網(wǎng)絡(luò)通信理論適度，強化基本概念，簡化數(shù)學分析過程，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識緊密結(jié)合應用，選取主流技術(shù)，并注重與專業(yè)后續(xù)課程的銜接，涵蓋下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、3G／4G技術(shù)、P2P應用等前沿問題，拓展讀者視野。　　《計算機網(wǎng)絡(luò)》是作者多年教學經(jīng)驗的總結(jié)和展示，仔細閱讀《計算機網(wǎng)絡(luò)》?？梢詮恼撌龅倪壿嬓院蛢?nèi)容的關(guān)聯(lián)性方面體會優(yōu)秀的教學過程。　　《計算機網(wǎng)絡(luò)》在選材和布局方面進行了精心安排，通過學習《計算機網(wǎng)絡(luò)》，可以準確掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識以及網(wǎng)絡(luò)研究的前沿領(lǐng)域?！　　队嬎銠C網(wǎng)絡(luò)》的內(nèi)容是自包含的，一書在手，無須參考資料就可以掌握現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全部精髓并激發(fā)您進一步鉆研的興趣?！　　队嬎銠C網(wǎng)絡(luò)》的講解風格簡略而不失細致，語言通暢，論述精當，遵循《計算機網(wǎng)絡(luò)》的邏輯框架堅持學習。讀者能輕松找到通向網(wǎng)絡(luò)世界的捷徑。　　《計算機網(wǎng)絡(luò)》配備了豐富的思考題和課后練習題，若配合適當?shù)木W(wǎng)絡(luò)實驗和實際操作。將進一步加深讀者對網(wǎng)絡(luò)理論知識和實踐技能的理解。

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