為應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略，2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設(shè)，先后形成“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”，并發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》《關(guān)于推進新工科研究與實踐項目的通知》，大力探索領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗，助力高等教育強國。
新工科建設(shè)要求以創(chuàng)新工程教育方式與手段，落實以學(xué)生為中心的理念，增強師生互動，改革教學(xué)方法和考核方式，形成以學(xué)習(xí)者為中心的工程教育模式，推進信息技術(shù)和教育教學(xué)深度融合，充分利用虛擬仿真等技術(shù)創(chuàng)新工程實踐教學(xué)方式。
本書共分9章，第1章介紹計算機網(wǎng)絡(luò)基本知識，第2章介紹數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識，第3章介紹物理層相關(guān)知識，第4章介紹數(shù)據(jù)鏈路層相關(guān)知識，第5章介紹局域網(wǎng)相關(guān)知識，第6章介紹廣域網(wǎng)相關(guān)知識，第7章介紹網(wǎng)絡(luò)層相關(guān)知識，第8章介紹運輸層相關(guān)知識，第9章介紹應(yīng)用層相關(guān)知識。
本書具有以下特點：
① 針對應(yīng)用型本科院校學(xué)生的特點，本書既重視加強理論知識的學(xué)習(xí)，又注重實踐的培養(yǎng)。
② 本書通過易于實現(xiàn)的仿真實驗項目，將實驗帶入課堂，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在講解理論知識的同時，還進行了實驗的驗證。通過容易實現(xiàn)的仿真實驗驗證理論，詳細設(shè)計每個實踐項目，使這些實踐項目容易在課堂上實現(xiàn)，以避免另外安排在實驗中心進行實驗，導(dǎo)致知識的連貫性不足，也避免了全理論或全實踐的枯燥的授課過程。
③ 在教材的整體安排上，傳統(tǒng)的教材基本是將實驗部分另外集中放置。本書理論和實驗統(tǒng)一安排，將實驗穿插于理論中，不另外統(tǒng)一放置，讓學(xué)生感覺很連貫，是一個整體。實驗項目的設(shè)計盡量做到讓學(xué)生容易理解。理論和實踐相輔相成，互相促進。將實踐穿插在理論知識中，并且具有非常完整的實驗過程，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
④ 作為精品課程建設(shè)配套教材，本書配備課程網(wǎng)站，提供相關(guān)教學(xué)資源。
本書由唐燈平編著。在編寫過程中，通過百度搜索引擎查閱了大量資料，也吸取了國內(nèi)外相關(guān)教材的精髓，特別是謝希仁老師的《計算機網(wǎng)絡(luò)》（第7版）教材，對這些作者的貢獻表示由衷的感謝。本書在編寫過程中吸取了蘇州大學(xué)計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)院同事們的意見和建議，并得到蘇州大學(xué)文正學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的鼓勵和幫助，同時得到清華大學(xué)出版社張玥編輯的大力支持，在此表示誠摯的感謝。
由于作者水平有限，書中難免有不妥和疏漏之處，懇請各位專家、同仁和讀者不吝賜教和批評指正，并與筆者討論。
作者
2020年10月
目錄
第1章計算機網(wǎng)絡(luò)概述1
1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程及定義1
1.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程1
1.1.2網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)概念及組成4
1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的定義及分類5
1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的定義5
1.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)的分類5
1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的性能指標11
1.4計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)13
1.4.1計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議13
1.4.2分層的方法14
1.4.3OSI參考模型16
1.4.4TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)17
1.4.5兩種體系結(jié)構(gòu)的關(guān)系18
1.5實驗——VMware虛擬機的安裝18
1.6本章小結(jié)42
1.7習(xí)題142
第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)44
2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型44
2.2信道概念及信道極限容量45
2.2.1信道概念45
2.2.2調(diào)制46
2.2.3信道極限容量47
2.3信道復(fù)用技術(shù)49
2.3.1頻分復(fù)用50
2.3.2時分復(fù)用50
2.3.3統(tǒng)計時分復(fù)用50
2.3.4波分復(fù)用51
2.3.5碼分多址復(fù)用51
2.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)52
2.4.1電路交換52
2.4.2報文交換52
2.4.3分組交換53
2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)55
2.6實驗——常用的網(wǎng)絡(luò)命令56
2.7本章小結(jié)75
2.8習(xí)題276
第3章物理層80
3.1物理層的基本概念80
3.1.1物理層的功能80
3.1.2DTE/DCE81
3.1.3物理層的基本特性81
3.1.4物理層標準81
3. 2物理層下面的傳輸媒體84
3.2.1雙絞線84
3.2.2同軸電纜87
3.2.3光纖87
3.2.4無線電波88
3.2.5微波88
3.2.6紅外線88
3.3實驗一——網(wǎng)線制作88
3.3.1認識網(wǎng)線制作工具和材料88
3.3.2網(wǎng)線制作步驟88
3.3.3測試90
3.4寬帶接入技術(shù)90
3.4.1銅線寬帶接入技術(shù)91
3.4.2光纖同軸混合技術(shù)95
3.4.3光纖接入技術(shù)95
3.4.4以太網(wǎng)接入技術(shù)97
3.4.5無線接入技術(shù)97
3.5實驗二——Packer Tracer模擬仿真工具簡介97
3.5.1Packet Tracer簡介97
3.5.2Packet Tracer仿真實例116
3.6本章小結(jié)125
3.7習(xí)題3125
第4章數(shù)據(jù)鏈路層127
4.1數(shù)據(jù)鏈路層概述127
4.2使用HDLC的數(shù)據(jù)鏈路層133
4.3使用點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層133
4.3.1PPP134
4.3.2實驗一——Packet Tracer仿真PPP抓包實驗140
4.3.3實驗二——利用Wireshark抓取 GNS3仿真的
PPP幀142
4.3.4實驗三——PPP認證配置169
4.4使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層173
4.5本章小結(jié)175
4.6習(xí)題4176
第5章局域網(wǎng)178
5.1局域網(wǎng)技術(shù)概述178
5.1.1局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)178
5.1.2局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)180
5.1.3局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)181
5.2常見的局域網(wǎng)類型182
5.2.1令牌環(huán)網(wǎng)182
5.2.2令牌總線網(wǎng)182
5.2.3FDDI網(wǎng)183
5.2.4以太網(wǎng)183
5.3以太網(wǎng)技術(shù)184
5.3.1以太網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)184
5.3.2實驗一——以太網(wǎng)MAC幀格式分析193
5.3.3擴展以太網(wǎng)195
5.3.4實驗二——交換機自學(xué)習(xí)功能200
5.3.5交換機生成樹協(xié)議202
5.3.6實驗三——生成樹協(xié)議分析203
5.3.7高速以太網(wǎng)206
5.3.8虛擬局域網(wǎng)209
5.3.9實驗四——交換機VLAN劃分211
5.3.10實驗五——插入VLAN標記的802.1Q幀結(jié)構(gòu)仿真
實現(xiàn)215
5.3.11實驗六——交換機MAC地址和端口的關(guān)系217
5.4本章小結(jié)223
5.5習(xí)題5223
第6章廣域網(wǎng)226
6.1廣域網(wǎng)概述226
6.1.1廣域網(wǎng)技術(shù)簡介226
6.1.2線路類型226
6.1.3廣域網(wǎng)連接技術(shù)227
6.2幀中繼229
6.2.1幀中繼簡介229
6.2.2實驗一——幀中繼配置229
6.3VPN技術(shù)235
6.3.1IPSec VPN235
6.3.2實驗二——IPSec VPN235
6.3.3GRE over IPSec VPN240
6.3.4實驗三——GRE over IPSec VPN240
6.4本章小結(jié)244
6.5習(xí)題6244
第7章網(wǎng)絡(luò)層246
7.1網(wǎng)絡(luò)層概述246
7.1.1網(wǎng)絡(luò)層的功能246
7.1.2網(wǎng)絡(luò)層的兩種服務(wù)246
7.2IP地址247
7.2.1IP地址簡介247
7.2.2分類的IP地址247
7.2.3子網(wǎng)劃分249
7.2.4無分類編址253
7.3ARP256
7.3.1ARP的工作原理256
7.3.2實驗一——ARP分析257
7.4IP數(shù)據(jù)報首部格式261
7.4.1IP數(shù)據(jù)報首部格式分析261
7.4.2實驗二——IP報文分析268
7.5IP層轉(zhuǎn)發(fā)分組的流程274
7.6ICMP275
7.6.1ICMP簡介275
7.6.2ICMP典型應(yīng)用276
7.6.3實驗三——ICMP分析277
7.7靜態(tài)路由281
7.7.1靜態(tài)路由原理281
7.7.2實驗四——靜態(tài)路由配置281
7.8路由選擇協(xié)議284
7.8.1內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP284
7.8.2RIP避免路由環(huán)路技術(shù)288
7.8.3實驗五——RIP路由分析289
7.8.4內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF292
7.8.5實驗六——OSPF路由分析293
7.8.6外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP295
7.9IPv6295
7.9.1IPv6簡介295
7.9.2IPv6報文結(jié)構(gòu)296
7.9.3IPv6過渡技術(shù)298
7.10NAT協(xié)議分析299
7.10.1NAT協(xié)議分析簡介299
7.10.2實驗七—— NAT靜態(tài)轉(zhuǎn)換實驗300
7.10.3實驗八—— NAT動態(tài)轉(zhuǎn)換實驗305
7.10.4實驗九——端口多路復(fù)用實驗306
7.11本章小結(jié)309
7.12習(xí)題7310
第8章運輸層313
8.1運輸層協(xié)議概述313
8.1.1進程之間的通信313
8.1.2運輸層的兩個主要協(xié)議314
8.1.3運輸層端口315
8.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議316
8.2.1UDP的特點316
8.2.2UDP的首部格式317
8.2.3實驗一——UDP 的首部格式319
8.3TCP概述323
8.4可靠傳輸?shù)墓ぷ髟?23
8.4.1停止等待協(xié)議324
8.4.2連續(xù)ARQ 協(xié)議327
8.5TCP報文段格式329
8.5.1TCP報文段格式分析329
8.5.2實驗二——TCP報文段格式分析333
8.6TCP可靠傳輸?shù)膶崿F(xiàn)335
8.7.1利用可變滑動窗口實現(xiàn)流量控制338
8.7.2零窗口與持續(xù)定時器340
8.8TCP擁塞控制341
8.8.1網(wǎng)絡(luò)擁塞產(chǎn)生的原因341
8.8.2TCP擁塞控制方法342
8.9TCP的運輸連接管理345
8.9.1TCP的連接建立346
8.9.2TCP的連接釋放347
8.10本章小結(jié)349
8.11習(xí)題 8349
第9章應(yīng)用層 353
9.1應(yīng)用層概述353
9.2DNS353
9.2.1DNS簡介353
9.2.2互聯(lián)網(wǎng)的域名結(jié)構(gòu)354
9.2.3域名服務(wù)器356
9.2.4域名解析過程358
9.2.5實驗一——域名系統(tǒng)DNS服務(wù)器搭建361
9.3FTP366
9.3.1FTP簡介366
9.3.2FTP的工作原理366
9.3.3實驗二——FTP服務(wù)器的搭建368
9.4TELNET371
9.4.1TELNET簡介371
9.4.2TELNET的工作過程371
9.4.3實驗三——TELNET服務(wù)器的搭建372
9.5WWW376
9.5.1WWW簡介376
9.5.2URL377
9.5.3HTTP377
9.5.4萬維網(wǎng)的文檔384
9.5.5萬維網(wǎng)的信息檢索387
9.5.6實驗四——利用IIS發(fā)布萬維網(wǎng)388
9.6EMail391
9.6.1EMail簡介391
9.6.2SMTP393
9.6.3MIME395
9.6.4郵件讀取協(xié)議POP3和IMAP395
9.6.5基于萬維網(wǎng)的協(xié)議396
9.6.6實驗五——電子郵件服務(wù)器的搭建396
9.7DHCP423
9.7.1DHCP簡介423
9.7.2實驗六——DHCP服務(wù)器的搭建425
9.8本章小結(jié)429
9.9習(xí)題 9429
參考文獻431
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