本書以5層網(wǎng)絡(luò)參考模型為線索,先介紹網(wǎng)絡(luò)接口層涵蓋的內(nèi)容,包括數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈路層、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng);然后介紹Internet基本原理與技術(shù),包括網(wǎng)際層、運輸層、應(yīng)用層以及網(wǎng)絡(luò)安全與管理;*后,針對新的應(yīng)用介紹了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用的擴展,包括IPV6、SDN、云計算以及移動互聯(lián)網(wǎng)等。相對于*版,增加了SDN\VPN\SDH、DWDM等內(nèi)容,反映了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在時代發(fā)展中的更替。在突出計算機網(wǎng)絡(luò)基本概念和原理的基礎(chǔ)上,與實用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合,并力圖反映計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用的*新發(fā)展。
計算機網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)今發(fā)展迅速且廣為應(yīng)用的一門綜合性學(xué)科,網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為信息化建設(shè)的必然,互聯(lián)網(wǎng)已成為國家六大基礎(chǔ)設(shè)施之一;相應(yīng)地,計算機網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)、研究以及該領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)越發(fā)受到社會各界的廣泛重視。
本書作者已從事計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和研究工作多年,在長期的教學(xué)過程中,深切感受到新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和新的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)不斷涌現(xiàn),任何一本計算機網(wǎng)絡(luò)教材若不能及時跟上新技術(shù)的發(fā)展步伐,都會變得陳舊。因此,作者依據(jù)多年為計算機專業(yè)本科生講授計算機網(wǎng)絡(luò)課程的經(jīng)驗以及相關(guān)科學(xué)研究的實踐,在本書第1版的基礎(chǔ)上加入了大量新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用知識,從而完成了本書的編寫。
本書主要有以下特色:
1)緊密結(jié)合國內(nèi)實際教學(xué)需求。本書從組織形式、內(nèi)容取舍到表述都更適合國內(nèi)學(xué)生的思維模式與學(xué)習(xí)特點,更容易理解。
2)理論與實踐聯(lián)系密切。本書在突出計算機網(wǎng)絡(luò)基本概念和工作原理的基礎(chǔ)上,加強與實用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合,因此,本書不僅適合作為教材,也適合作為其他從事計算機網(wǎng)絡(luò)工作的工程技術(shù)人員的參考用書。
3)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)典技術(shù)與新興技術(shù)并重。本書在系統(tǒng)介紹計算機網(wǎng)絡(luò)經(jīng)典技術(shù)的同時,力圖反映新興的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù),這對于拓展學(xué)生知識面、及時把握計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最新發(fā)展具有很大的參考價值。
4)教輔資源配置合理。為了更好地讓學(xué)生理解和掌握本書介紹的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識和實用技術(shù),本書配置了專門的教輔資源,主要是通過實驗的途徑強化學(xué)生對課程內(nèi)容的感性認(rèn)識。
本書遵照計算機網(wǎng)絡(luò)自底向上的層次結(jié)構(gòu)進行編寫,共分9章,各章內(nèi)容簡要介紹如下。
第1章為計算機網(wǎng)絡(luò)概述,主要介紹計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程、基本概念以及分類方式。
第2章介紹網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),涵蓋網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層研究方法、專門術(shù)語及經(jīng)典的網(wǎng)絡(luò)參考模型。
第3章介紹數(shù)據(jù)通信技術(shù),涵蓋數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識及物理層協(xié)議,包括數(shù)據(jù)通信理論及模型、傳輸媒介、編碼、復(fù)用以及交換等內(nèi)容。
第4章介紹數(shù)據(jù)鏈路控制技術(shù),涵蓋差錯控制、流量控制等協(xié)議,并概述了點到點協(xié)議。
第5章介紹局域網(wǎng)技術(shù),涵蓋IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)典以太網(wǎng)技術(shù)、虛擬局域網(wǎng)技術(shù)、無線局域網(wǎng)技術(shù)。
第6章介紹廣域網(wǎng)技術(shù),涉及路由選擇算法、擁塞控制、網(wǎng)絡(luò)互連、網(wǎng)絡(luò)接入,并描述了ATM、幀中繼等廣域網(wǎng)實例。
第7章介紹Internet基本原理,除了網(wǎng)際層協(xié)議IPv4、IPv6與傳輸層協(xié)議之外,還包括域名服務(wù)、電子郵件、萬維網(wǎng)、遠程文件傳輸以及網(wǎng)絡(luò)管理等應(yīng)用協(xié)議。
第8章介紹網(wǎng)絡(luò)安全,包括網(wǎng)絡(luò)安全定義與目標(biāo)、密碼學(xué)基礎(chǔ)及應(yīng)用、常見網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。
第9章介紹新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用,涵蓋當(dāng)今熱門網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用,包括SDN、MPLS、P2P、物聯(lián)網(wǎng)、云計算以及移動互聯(lián)網(wǎng)。
本書第1、2、3、4章由王志文執(zhí)筆完成,第5、6、7章由陳妍執(zhí)筆完成,第8、9章分別由夏秦、何暉執(zhí)筆完成;全書由王志文統(tǒng)稿。另外,西安交通大學(xué)的朱海萍老師對本書的編寫提出了很多有益的建言和提議,在此表示衷心感謝。
本書配套的電子教案及對應(yīng)的教輔資源可在華章網(wǎng)站(www.hzbook.com)免費下載。
由于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展迅速,而作者水平和能力有限,因此,盡管我們投入了大量的時間和精力,書中也難免存在某些缺點和錯誤,歡迎同行專家和讀者批評指正,我們將不勝感激。
前言
教學(xué)建議
第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述 1
1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的定義 1
1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程 2
1.2.1 以單計算機為中心的聯(lián)機系統(tǒng) 2
1.2.2 分組交換網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn) 4
1.2.3 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化 5
1.2.4 局域網(wǎng)的崛起 6
1.2.5 Internet時代 6
1.2.6 三網(wǎng)合一 8
1.2.7 寬帶網(wǎng)絡(luò)與全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 9
1.3 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 10
1.4 計算機網(wǎng)絡(luò)分類 12
1.5 計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 14
1.5.1 計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域 14
1.5.2 計算機網(wǎng)絡(luò)引發(fā)的社會問題 16
1.6 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 16
1.6.1 國際標(biāo)準(zhǔn)組織 16
1.6.2 Internet標(biāo)準(zhǔn)組織 17
1.6.3 電信標(biāo)準(zhǔn)組織 18
1.7 習(xí)題 18
第2章 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 19
2.1 概述 19
2.2 網(wǎng)絡(luò)分層 20
2.2.1 分層思想 20
2.2.2 層次設(shè)計主題 22
2.2.3 實體和協(xié)議 23
2.2.4 接口和服務(wù) 24
2.2.5 數(shù)據(jù)單元 25
2.2.6 面向連接服務(wù)和無連接服務(wù) 26
2.2.7 服務(wù)原語 28
2.2.8 服務(wù)與協(xié)議間關(guān)系 29
2.3 網(wǎng)絡(luò)參考模型 30
2.3.1 OSI參考模型 30
2.3.2 TCP/IP參考模型 33
2.3.3 OSI與TCP/IP參考模型的比較 34
2.4 五層網(wǎng)絡(luò)參考模型 36
2.4.1 OSI與TCP/IP參考模型的評價 36
2.4.2 五層網(wǎng)絡(luò)參考模型概述 37
2.5 習(xí)題 37
第3章 數(shù)據(jù)通信技術(shù) 40
3.1 概述 40
3.2 數(shù)據(jù)通信理論基礎(chǔ) 41
3.2.1 傅里葉分析 41
3.2.2 周期矩形脈沖信號的頻譜特性 42
3.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型 43
3.3.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 43
3.3.2 數(shù)據(jù)與信號 43
3.3.3 信道通信方式 44
3.3.4 數(shù)據(jù)傳輸方式 45
3.4 傳輸媒介 47
3.4.1 電磁波譜 47
3.4.2 雙絞線 48
3.4.3 同軸電纜 49
3.4.4 光纖 50
3.4.5 無線媒介 52
3.5 數(shù)據(jù)編碼 54
3.5.1 信號編碼 54
3.5.2 調(diào)制編碼 55
3.5.3 模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化編碼 56
3.6 數(shù)據(jù)通信性能指標(biāo) 57
3.6.1 時延 57
3.6.2 傳輸速率 58
3.6.3 可靠性 59
3.6.4 信道極限容量 59
3.7 信道復(fù)用技術(shù) 60
3.7.1 頻分、時分復(fù)用 60
3.7.2 統(tǒng)計時分復(fù)用 61
3.7.3 波分復(fù)用 62
3.7.4 碼分復(fù)用 63
3.8 數(shù)字傳輸系統(tǒng) 65
3.8.1 PCM體制 65
3.8.2 SONET與SDH 66
3.9 數(shù)據(jù)交換技術(shù) 68
3.9.1 電路交換 69
3.9.2 報文交換 70
3.9.3 分組交換 70
3.10 物理層規(guī)程 72
3.10.1 DTE與DCE 72
3.10.2 物理層接口標(biāo)準(zhǔn) 73
3.10.3 EIA-232 74
3.11 習(xí)題 76
第4章 數(shù)據(jù)鏈路控制 78
4.1 概述 78
4.2 幀邊界劃分方法 79
4.3 差錯控制 80
4.3.1 差錯原因與特點 80
4.3.2 差錯控制方法 80
4.3.3 海明碼 81
4.3.4 垂直水平奇偶校驗碼 82
4.3.5 循環(huán)冗余檢驗碼 82
4.3.6 校驗和 84
4.4 停等協(xié)議 85
4.4.1 簡單停等協(xié)議 85
4.4.2 帶流量控制的停等協(xié)議 86
4.4.3 帶差錯控制的停等協(xié)議 87
4.4.4 停等協(xié)議效率分析 88
4.5 連續(xù)ARQ協(xié)議 90
4.5.1 連續(xù)ARQ協(xié)議的工作原理 90
4.5.2 連續(xù)ARQ協(xié)議的定量分析 91
4.5.3 滑動窗口 92
4.6 選擇重傳ARQ協(xié)議 95
4.7 點對點數(shù)據(jù)鏈路接入控制 95
4.7.1 串行線路網(wǎng)際協(xié)議(SLIP) 96
4.7.2 點到點協(xié)議(PPP) 97
4.8 習(xí)題 99
第5章 局域網(wǎng)技術(shù) 101
5.1 局域網(wǎng)概述 101
5.1.1 局域網(wǎng)的基本特征 101
5.1.2 IEEE 802局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 102
5.2 廣播式信道共享技術(shù) 104
5.2.1 無沖突協(xié)議 105
5.2.2 沖突協(xié)議 106
5.3 以太網(wǎng) 107
5.3.1 傳統(tǒng)以太網(wǎng) 107
5.3.2 高速以太網(wǎng) 112
5.3.3 交換式以太網(wǎng) 118
5.3.4 全雙工以太網(wǎng) 120
5.4 虛擬局域網(wǎng) 121
5.5 無線局域網(wǎng)及無線網(wǎng)絡(luò) 124
5.5.1 無線局域網(wǎng)概述 124
5.5.2 IEEE 802.11無線局域網(wǎng) 125
5.5.3 IEEE 802.16寬帶無線網(wǎng)絡(luò) 131
5.5.4 移動網(wǎng)絡(luò) 132
5.5.5 藍牙網(wǎng)絡(luò) 135
5.5.6 ZigBee網(wǎng)絡(luò) 138
5.5.7 RFID 139
5.6 習(xí)題 141
第6章 廣域網(wǎng)技術(shù) 143
6.1 廣域網(wǎng)概述 143
6.1.1 廣域網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)層 143
6.1.2 數(shù)據(jù)報與虛電路 144
6.2 路由算法 147
6.2.1 路由基礎(chǔ) 147
6.2.2 距離向量路由算法 149
6.2.3 鏈路狀態(tài)路由選擇算法 151
6.2.4 路由器 152
6.2.5 組播路由和廣播路由 154
6.3 擁塞控制 156
6.3.1 擁塞產(chǎn)生的原因 156
6.3.2 常用的擁塞控制方法 157
6.4 網(wǎng)絡(luò)互連 159
6.4.1 網(wǎng)絡(luò)互連的基本要求 159
6.4.2 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備 161
6.5 互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù) 162
6.5.1 電信網(wǎng)接入技術(shù) 163
6.5.2 HFC及有線電視寬帶接入 165
6.5.3 以太網(wǎng)接入 166
6.5.4 無線接入 167
6.5.5 電力線接入 169
6.6 廣域網(wǎng)實例 170
6.6.1 X.25分組交換網(wǎng) 170
6.6.2 幀中繼 170
6.6.3 ATM 172
6.7 習(xí)題 173
第7章 Internet原理 176
7.1 Internet概述 176
7.2 網(wǎng)際層協(xié)議 176
7.2.1 IP協(xié)議與IP地址 176
7.2.2 IP分組及其轉(zhuǎn)發(fā) 178
7.2.3 ARP協(xié)議 181
7.2.4 CIDR協(xié)議 182
7.2.5 ICMP協(xié)議 184
7.2.6 NAT協(xié)