本書講述計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。首先介紹計算機網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)概念、發(fā)展概況和體系結(jié)構(gòu)，然后以物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層五層體系結(jié)構(gòu)為主線，講述計算機網(wǎng)絡(luò)的基本原理和核心技術(shù)，*后講述網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。 全書注重講述計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念、原理和技術(shù)，它們是學習網(wǎng)絡(luò)*重要的知識點，同時也盡量反映計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新技術(shù)。 本書主要針對高等院校理工科專業(yè)本科生計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教學，也可作為其他類專業(yè)和其他授課對象的教材，還可作為工程技術(shù)人員從事相關(guān)開發(fā)研究工作的參考資料。
內(nèi)容上，本書以因特網(wǎng)為中心，重點講述計算機網(wǎng)絡(luò)的基本原理、核心技術(shù)和協(xié)議規(guī)范，這是計算機網(wǎng)絡(luò)課程講授的看家本領(lǐng)，同時也跟蹤計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新技術(shù)；思路上，以因特網(wǎng)五層體系結(jié)構(gòu)為主線，自下而上逐層進行介紹。2. 以太網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡(luò)課程重點內(nèi)容之一，本書推導了CSMA/CD以太網(wǎng)組網(wǎng)的必要條件，并執(zhí)此牛耳講述以太網(wǎng)的演進，其技術(shù)發(fā)展的邏輯思路更加明晰，這在作者閱讀過的相關(guān)書籍中尚未見過。
計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展在現(xiàn)代科學技術(shù)史上具有劃時代的意義，因特網(wǎng)已經(jīng)連通了全世界，其應(yīng)用深入到人們工作和生活的方方面面。計算機網(wǎng)絡(luò)教學越來越受到高度重視，計算機網(wǎng)絡(luò)已成為大學理工科教學的一門必修課程。
作者多年在清華大學承擔計算機網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)等方面教學、科研和實驗室建設(shè)工作，在此基礎(chǔ)上編寫了《計算機網(wǎng)絡(luò)》教材，于2003年出版第1版并且后續(xù)不斷改版，其中，第2版被評為2006年北京高等教育精品教材；第3版列入清華大學計算機基礎(chǔ)教育課程系列教材，其編寫工作屬于清華大學985項目計算機基礎(chǔ)教學系列課程與實驗室基地建設(shè)，該項目獲北京市教育教學成果（高等教育）一等獎和高等教育國家級教學成果二等獎。
本書在前3版的基礎(chǔ)上，進一步梳理了章節(jié)安排，精簡了部分內(nèi)容，增加了網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)，更加注重網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)的分析和深入淺出的講解。
本書圍繞計算機網(wǎng)絡(luò)的運行機理、核心技術(shù)和重要應(yīng)用組織內(nèi)容。全書共分9章：
第1章介紹計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念、發(fā)展歷程和計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，使讀者對計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念有一個初步的認識，對計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的總體層次結(jié)構(gòu)和各層的功能有一個全局性的了解，邁進網(wǎng)絡(luò)世界的大門。
第2章到第8章以物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層五層體系結(jié)構(gòu)為主線，講述計算機網(wǎng)絡(luò)的基本原理和核心技術(shù)，這是目前國際上計算機網(wǎng)絡(luò)教材章節(jié)安排的主流結(jié)構(gòu)。其中第2、3章分別講述五層體系結(jié)構(gòu)的下兩層（物理層和數(shù)據(jù)鏈路層）的各種通用技術(shù)；第4、5章分別介紹以太網(wǎng)和以WLAN為主的無線計算機網(wǎng)絡(luò)，主要涉及五層體系結(jié)構(gòu)的下兩層技術(shù)，實際上是第2、3章的延續(xù)，是物理層和數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)的典型案例；第6～8章則分別講述五層體系結(jié)構(gòu)的上三層（網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層）的協(xié)議和技術(shù)，涵蓋了基于TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)的核心技術(shù)。
第9章介紹網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟時代的到來，網(wǎng)絡(luò)安全是人們面對的巨大挑戰(zhàn)。
本書注重講述計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念和原理。雖然網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，各種技術(shù)層出不窮，但是其基本概念和原理是學習網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最重要的知識點和基礎(chǔ)。同時，本書也反映了計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新技術(shù)并跟蹤技術(shù)飛速發(fā)展的潮流。
本書主要針對高等院校理工科專業(yè)本科生計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教學編寫，也可作為其他類專業(yè)網(wǎng)絡(luò)課的教材，還可以作為工程技術(shù)人員從事相關(guān)開發(fā)研究工作的參考資料。本書每章之后配有思考題，供復習思考本章重點內(nèi)容。
教學中可以根據(jù)授課對象的專業(yè)需求和學時安排等具體情況，對本書內(nèi)容進行篩選。為此，本書目錄中沒有標注的節(jié)和小節(jié)，建議作為基本授課內(nèi)容，而標注的部分，可以不講或少講，以上建議僅供參考，教師可以根據(jù)具體情況自行決定。
本書的重要專業(yè)術(shù)語，依據(jù)全國科學技術(shù)名詞審查委員會公布的《計算機科學技術(shù)名詞（第二版）》（科學出版社，2002年）給出中文，并注明英文。
本書編寫得到清華大學信息技術(shù)研究院院長、研究員吉吟東老師的熱情幫助，吉老師對本書的結(jié)構(gòu)安排和內(nèi)容組織等提出了寶貴的建議，在此致以誠摯的謝意。
由于作者的學識和水平有限，加之計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，書中難免存在疏漏之處，期盼廣大讀者斧正。
作者
2019年春 于清華園
第1章概述1
1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程1
1.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的背景1
1.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生2
1.1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展4
1.1.4Internet時代6
1.1.5物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生7
1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念8
1.2.1什么是計算機網(wǎng)絡(luò)8
1.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)的分類9
1.2.3計算機網(wǎng)絡(luò)的性能指標15
1.2.4計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換方式16
1.3計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)18
1.3.1OSI體系結(jié)構(gòu)18
1.3.2TCP/IP體系結(jié)構(gòu)21
1.3.3五層體系結(jié)構(gòu)21
1.4計算機網(wǎng)絡(luò)的標準化24
1.4.1標準化組織24
1.4.2RFC文檔25
思考題25
第2章物理層27
2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型27
2.2頻帶傳輸技術(shù)29
2.2.1什么是頻帶傳輸29
2.2.2調(diào)制解調(diào)技術(shù)30
2.3基帶傳輸技術(shù)31
2.3.1什么是基帶傳輸31
2.3.2編碼解碼技術(shù)32
2.4信道復用技術(shù)35
2.4.1什么是信道復用35
2.4.2頻分復用(FDM)36
2.4.3時分復用(TDM)和統(tǒng)計時分復用(STDM)36
2.4.4波分復用(WDM)37
2.4.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)SDH/SONET38
2.5寬帶接入技術(shù)42
2.5.1用戶計算機接入Internet的方式42
2.5.2數(shù)字用戶線xDSL43
2.5.3混合光纖同軸電纜網(wǎng)（HFC）45
2.5.4光纖接入FTTx47
2.6信道的傳輸性能49
2.6.1信道的帶寬和信號的波特率49
2.6.2信道的極限傳輸能力50
2.7傳輸媒體51
2.7.1電磁波及其頻譜51
2.7.2雙絞線52
2.7.3同軸電纜52
2.7.4光纖53
2.7.5無線傳輸54
思考題56
第3章數(shù)據(jù)鏈路層58
3.1數(shù)據(jù)鏈路及其傳輸中的問題58
3.1.1數(shù)據(jù)鏈路及其功能58
3.1.2數(shù)據(jù)鏈路傳輸中需要解決的主要問題58
3.2幀同步和透明傳輸60
3.2.1幀同步60
3.2.2透明傳輸61
3.3差錯檢驗62
3.3.1差錯檢驗方法62
3.3.2循環(huán)冗余檢驗(CRC)63
3.4高級數(shù)據(jù)鏈路控制(HDLC)64
3.5點對點協(xié)議（PPP）65
3.5.1PPP及其幀格式65
3.5.2PPP運行狀態(tài)圖66
3.5.3PPP的身份認證67
思考題67
第4章以太網(wǎng)68
4.1IEEE 802 LAN體系結(jié)構(gòu)68
4.1.1IEEE 802 LAN標準68
4.1.2IEEE 802 LAN參考模型69
4.1.3媒體接入控制子層70
4.1.4邏輯鏈路控制子層72
4.2以太網(wǎng)的媒體接入控制子層73
4.2.1以太網(wǎng)的前世今生73
4.2.2以太網(wǎng)媒體接入控制機制CSMA/CD75
4.2.3以太網(wǎng)沖突檢測機制的必要條件77
4.2.4以太網(wǎng)幀格式79
4.2.5以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸80
4.2.6以太網(wǎng)的信道利用率82
4.2.7以太網(wǎng)傳輸特點83
4.2.8全雙工以太網(wǎng)84
4.3以太網(wǎng)的技術(shù)演進85
4.3.1CSMA/CD引發(fā)的以太網(wǎng)技術(shù)演進85
4.3.2傳統(tǒng)以太網(wǎng)87
4.3.3100BaseT以太網(wǎng)91
4.3.4吉比特以太網(wǎng)95
4.3.510吉比特以太網(wǎng)98
4.3.640/100吉比特以太網(wǎng)101
4.3.7向太比特以太網(wǎng)邁進101
4.4交換式以太網(wǎng)102
4.4.1網(wǎng)橋102
4.4.2交換機104
4.4.3交換式以太網(wǎng)及其特點105
4.5虛擬局域網(wǎng)(VLAN)107
4.5.1VLAN及其特點107
4.5.2VLAN幀格式108
4.5.3VLAN內(nèi)廣播109
4.5.4VLAN間訪問110
思考題112
第5章無線計算機網(wǎng)絡(luò)114
5.1無線局域網(wǎng)(WLAN)114
5.1.1IEEE 802.11 WLAN114
5.1.2IEEE 802.11物理層標準116
5.1.3IEEE 802.11 MAC層幀和幀格式120
5.1.4IEEE 802.11 MAC層DCF122
5.1.5IEEE 802.11 MAC層PCF128
5.1.6WLAN管理129
5.2無線城域網(wǎng)（WMAN）131
5.2.1IEEE 802.16標準和WiMax131
5.2.2WiMax網(wǎng)絡(luò)132
5.2.3IEEE 802.16 WMAN體系結(jié)構(gòu)132
5.3無線個人區(qū)域網(wǎng)（WPAN）134
5.3.1藍牙系統(tǒng)135
5.3.2ZigBee137
5.4無線人體區(qū)域網(wǎng)（WBAN）138
思考題139
第6章網(wǎng)絡(luò)層140
6.1網(wǎng)絡(luò)層的功能140
6.1.1網(wǎng)絡(luò)層核心功能網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)140
6.1.2網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的關(guān)鍵設(shè)備路由器141
6.1.3Internet網(wǎng)際層143
6.2網(wǎng)際協(xié)議(IP)144
6.2.1基本的IP地址分類二級IPv4地址144
6.2.2劃分子網(wǎng)分類三級IPv4地址146
6.2.3構(gòu)造超網(wǎng)無類別二級IPv4地址147
6.2.4IP數(shù)據(jù)報格式149
6.2.5IP數(shù)據(jù)報的分片與重組151
6.2.6IP數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)154
6.2.7IP數(shù)據(jù)報選項159
6.3地址解析協(xié)議(ARP)160
6.3.1IP數(shù)據(jù)報傳輸中的地址轉(zhuǎn)換160
6.3.2ARP地址解析機制162
6.4因特網(wǎng)控制報文協(xié)議(ICMP)163
6.4.1ICMP及其報文格式163
6.4.2ICMP報文164
6.5路由選擇協(xié)議166
6.5.1路由器的動態(tài)路由選擇166
6.5.2路由信息協(xié)議(RIP)168
6.5.3開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議(OSPF)172
6.5.4邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議(BGP)178
6.6IP多播181
6.6.1IP多播和多播協(xié)議181
6.6.2因特網(wǎng)組管理協(xié)議（IGMP）183
6.6.3距離矢量多播路由選擇協(xié)議(DVMRP)185
6.7下一代的網(wǎng)際協(xié)議IPv6188
6.7.1IPv6及其特點188
6.7.2IPv6地址189
6.7.3IPv6數(shù)據(jù)報格式191
6.7.4IPv4向IPv6過渡193
6.8IP主干網(wǎng)195
6.8.1IP over ATM196
6.8.2多協(xié)議標記交換（MPLS）200
6.8.3IP over SDH203
6.8.4IP over WDM203
思考題204
第7章傳輸層208
7.1傳輸層的功能208
7.2傳輸層端口209
7.2.1端口及其作用209
7.2.2端口類型210
7.3用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)211
7.3.1UDP用戶數(shù)據(jù)報211
7.3.2UDP偽報頭211
7.3.3UDP的特點212
7.4傳輸控制協(xié)議(TCP)212
7.4.1可靠傳輸工作原理212
7.4.2TCP報文段217
7.4.3TCP連接管理221
7.4.4TCP差錯控制224
7.4.5TCP流量控制228
7.4.6TCP擁塞控制231
7.5多媒體傳輸及其協(xié)議237
7.5.1多媒體傳輸?shù)奶攸c和問題237
7.5.2多媒體傳輸和播放系統(tǒng)238
7.5.3實時傳輸協(xié)議(RTP)240
7.5.4實時傳輸控制協(xié)議(RTCP)242
7.5.5實時流式協(xié)議(RTSP)243
思考題244
第8章應(yīng)用層247
8.1網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進程的工作模式247
8.1.1C/S模式和P2P模式247
8.1.2C/S模式和P2P模式的比較248
8.2域名系統(tǒng)（DNS）249
8.2.1Internet域名結(jié)構(gòu)249
8.2.2域名解析250
8.3文件傳輸協(xié)議254
8.3.1文件傳輸協(xié)議的工作機制254
8.3.2FTP訪問控制255
8.4電子郵件256
8.4.1電子郵件相關(guān)標準256
8.4.2電子郵件系統(tǒng)257
8.4.3電子郵件的信息格式258
8.4.4簡單的郵件傳送協(xié)議(SMTP)261
8.4.5郵局協(xié)議POP3262
8.5萬維網(wǎng)(WWW)262
8.5.1什么是萬維網(wǎng)262
8.5.2萬維網(wǎng)工作機制263
8.5.3統(tǒng)一資源定位符(URL)266
8.5.4超文本傳輸協(xié)議(HTTP)266
8.5.5靜態(tài)Web文檔268
8.5.6動態(tài)Web文檔和活動Web文檔271
8.5.7互聯(lián)網(wǎng)上的社交媒體275
8.6動態(tài)主機配置協(xié)議(DHCP)278
8.6.1DHCP的功能278
8.6.2DHCP工作機制278
8.7SNMP網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)280
8.7.1網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的功能280
8.7.2SNMP網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及規(guī)范280
8.7.3簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)282
8.7.4管理信息結(jié)構(gòu)(SMI)285
8.7.5管理信息庫(MIB)288
8.8網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序設(shè)計290
8.8.1TCP/IP網(wǎng)絡(luò)APISocket機制290
8.8.2Socket網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序設(shè)計概要292
8.9P2P應(yīng)用295
8.9.1MP3共享服務(wù)Napster 295
8.9.2文件共享服務(wù)BitTorrent296
思考題298
第9章網(wǎng)絡(luò)安全301
9.1網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)ISOSA301
9.2數(shù)據(jù)加密技術(shù)302
9.2.1密碼學基礎(chǔ)302
9.2.2對稱密鑰密碼體制與公開密鑰密碼體制304
9.2.3對稱密鑰密碼體制的經(jīng)典算法DES305
9.2.4公開密鑰密碼體制的經(jīng)典算法RSA310
9.3數(shù)字簽名和報文摘要312
9.3.1數(shù)字簽名312
9.3.2報文摘要313
9.4身份認證和密鑰分配315
9.4.1什么是身份認證和密鑰分配315
9.4.2基于對稱密鑰的身份認證和密鑰分配315
9.4.3基于公鑰的身份認證和公鑰分配317
9.5Internet網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)318
9.5.1網(wǎng)絡(luò)層安全技術(shù)319
9.5.2傳輸層安全技術(shù)322
9.5.3應(yīng)用層安全技術(shù)324
9.6虛擬專用網(wǎng)（VPN）326
9.6.1VPN及其類型326
9.6.2VPN隧道和隧道協(xié)議328
9.6.3L2TP VPN329
9.6.4IPSec VPN332
9.7防火墻和入侵檢測系統(tǒng)334
9.7.1防火墻技術(shù)334
9.7.2防火墻系統(tǒng)335
9.7.3入侵檢測系統(tǒng)（IDS）338
思考題340
參考文獻342
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