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本書由高軍、陳君、唐秀明、張劍編著。其中，高軍編寫了第3～6章，陳君編寫了第1章，唐秀明編寫了第2章，張劍編寫了第7章。全書由高軍負(fù)責(zé)統(tǒng)稿和審閱工作。
在本書的編寫過程中，吳亮紅、席在芳、盧明、唐志軍教授對(duì)于本書的內(nèi)容給予了熱心指點(diǎn)，責(zé)任編輯王中英對(duì)本書的編輯負(fù)責(zé)、細(xì)心，編者在此一并致以誠(chéng)摯的謝意！書中內(nèi)容參閱了謝希仁老先生的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第8版），在此對(duì)謝老先生表示致敬和感謝！
由于編者水平有限，書中難免存在一些缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，殷切希望廣大讀者批評(píng)指正。
讀者可加QQ群524949637交流學(xué)習(xí)。
編者
于湖南科技大學(xué)

第1章 概述 1
1.1 信息時(shí)代的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 1
1.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各類應(yīng)用 1
1.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)帶來的負(fù)面問題 2
1.2 因特網(wǎng)概述 3
1.2.1 網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)與因特網(wǎng)的區(qū)別與關(guān)系 3
1.2.2 因特網(wǎng)的發(fā)展歷程 5
1.2.3 因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作和管理機(jī)構(gòu) 7
1.2.4 因特網(wǎng)的組成 8
1.3 電路交換、分組交換和報(bào)文交換 9
1.3.1 電路交換 9
1.3.2 分組交換 10
1.3.3 報(bào)文交換 13
1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和分類 15
1.4.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義 15
1.4.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 15
1.5 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo) 16
1.5.1 速率 16
1.5.2 帶寬 17
1.5.3 吞吐量 18
1.5.4 時(shí)延 19
1.5.5 時(shí)延帶寬積 21
1.5.6 往返時(shí)間 22
1.5.7 利用率 23
1.5.8 丟包率 24
1.6 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 25
1.6.1 常見的三種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 25
1.6.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分層的
必要性 29
1.6.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分層思想舉例 35
1.6.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的專用術(shù)語 39
1.7 我國(guó)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況 45
1.7.1 我國(guó)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程 45
1.7.2 我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展情況相關(guān)資料的獲取 47
第2章 物理層 48
2.1 物理層概述 48
2.1.1 物理層要實(shí)現(xiàn)的功能 48
2.1.2 物理層接口特性 49
2.2 物理層下面的傳輸媒體 50
2.2.1 導(dǎo)向型傳輸媒體 51
2.2.2 非導(dǎo)向型傳輸媒體 55
2.3 傳輸方式60
2.3.1 串行傳輸和并行傳輸 60
2.3.2 同步傳輸和異步傳輸 61
2.3.3 單向通信、雙向交替通信和雙向同時(shí)通信 62
2.4 編碼與調(diào)制 63
2.4.1 編碼與調(diào)制的基本概念 63
2.4.2 常用編碼方式 64
2.4.3 基本的帶通調(diào)制方法和混合調(diào)制方法 66
2.5 信道的極限容量 68
2.5.1 奈氏準(zhǔn)則 68
2.5.2 香農(nóng)公式 70
2.6 信道復(fù)用技術(shù) 71
2.6.1 頻分復(fù)用 71
2.6.2 時(shí)分復(fù)用 72
2.6.3 波分復(fù)用 73
2.6.4 碼分復(fù)用 73
第3章 數(shù)據(jù)鏈路層 77
3.1 數(shù)據(jù)鏈路層概述 77
3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中所處的地位 77
3.1.2 鏈路、數(shù)據(jù)鏈路和幀 78
3.2 數(shù)據(jù)鏈路層的三個(gè)重要問題 79
3.2.1 封裝成幀和透明傳輸 80
3.2.2 差錯(cuò)檢測(cè) 82
3.2.3 可靠傳輸 87
3.3 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 100
3.3.1 PPP 協(xié)議的組成 101
3.3.2 PPP 協(xié)議的幀格式 101
3.3.3 PPP 協(xié)議的工作狀態(tài) 104
3.4 共享式以太網(wǎng) 105
3.4.1 網(wǎng)絡(luò)適配器和 MAC 地址 105
3.4.2 CSMA/CD 協(xié)議 110
3.4.3 使用集線器的共享式以太網(wǎng) 116
3.4.4 在物理層擴(kuò)展以太網(wǎng) 118
3.4.5 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展以太網(wǎng) 119
3.5 交換式以太網(wǎng) 125
3.5.1 以太網(wǎng)交換機(jī) 125
3.5.2 共享式以太網(wǎng)與交換式以太網(wǎng)的對(duì)比 126
3.6 以太網(wǎng)的 MAC 幀格式 129
3.6.1 以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式 129
3.6.2 物理層前導(dǎo)碼 129
3.6.3 無效的 MAC 幀 129
3.7 虛擬局域網(wǎng) 130
3.7.1 虛擬局域網(wǎng)概述 130
3.7.2 虛擬局域網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制 131
3.8 以太網(wǎng)的發(fā)展 138
3.8.1 100BASE-T 以太網(wǎng) 138
3.8.2 吉比特以太網(wǎng) 139
3.8.3 10 吉比特以太網(wǎng) 140
3.8.4 40 吉比特 /100 吉比特以太網(wǎng) 141
3.9 802.11 無線局域網(wǎng) 142
3.9.1 802.11 無線局域網(wǎng)的組成 142
3.9.2 802.11 無線局域網(wǎng)的物理層 144
3.9.3 802.11 無線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層 145
3.9.4 802.11 無線局域網(wǎng)的 MAC 幀 150
第4章 網(wǎng)絡(luò)層 154
4.1 網(wǎng)絡(luò)層概述 154
4.1.1 分組轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇 154
4.1.2 網(wǎng)絡(luò)層向其上層提供的兩種服務(wù) 155
4.2 網(wǎng)際協(xié)議（IP） 157
4.2.1 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連 158
4.2.2 IPv4 地址及其編址方法 159
4.2.3 IPv4 地址的應(yīng)用規(guī)劃 176
4.2.4 IPv4 地址與 MAC 地址 181
4.2.5 地址解析協(xié)議 183
4.2.6 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā)過程 189
4.2.7 IPv4 數(shù)據(jù)報(bào)的首部格式 193
4.3 靜態(tài)路由配置 200
4.3.1 直連路由和非直連路由 200
4.3.2 默認(rèn)路由和特定主機(jī)路由 200
4.4 因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議 202
4.4.1 路由選擇分類 202
4.4.2 因特網(wǎng)采用分層次的路由選擇協(xié)議 202
4.4.3 路由信息協(xié)議 203
4.4.4 開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議 211
4.4.5 邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議 218
4.4.6 路由器的基本工作原理 222
4.5 網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議 223
4.5.1 ICMP 報(bào)文的種類 224
4.5.2 ICMP 的典型應(yīng)用 227
4.6 虛擬專用網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換 230
4.6.1 虛擬專用網(wǎng) 230
4.6.2 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換 233
4.7 IP 多播 236
4.7.1 IP 多播技術(shù)的相關(guān)基本概念 236
4.7.2 IP 多播地址和多播組 237
4.7.3 在局域網(wǎng)上進(jìn)行硬件多播 238
4.7.4 在因特網(wǎng)上進(jìn)行 IP 多播需要的兩種協(xié)議 241
4.7.5 網(wǎng)際組管理協(xié)議 243
4.7.6 多播路由選擇協(xié)議 249
4.8 移動(dòng) IP 技術(shù) 253
4.8.1 移動(dòng)性對(duì)因特網(wǎng)應(yīng)用的影響 253
4.8.2 移動(dòng) IP 技術(shù)的相關(guān)基本概念 254
4.8.3 移動(dòng) IP 技術(shù)的基本工作原理 255
4.8.4 蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)中的移動(dòng)性管理 258
4.9 下一代網(wǎng)際協(xié)議 IPv6 259
4.9.1 IPv6 引進(jìn)的主要變化 259
4.9.2 IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)的基本首部 260
4.9.3 IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)的擴(kuò)展首部 262
4.9.4 IPv6 地址 262
4.9.5 從 IPv4 向 IPv6 過渡 266
4.9.6 網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議 ICMPv6 268
4.10 軟件定義網(wǎng)絡(luò) 269
4.10.1 網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)層面和控制層面 270
4.10.2 OpenFlow 協(xié)議 271
4.10.3 SDN 體系結(jié)構(gòu) 276
第5章 運(yùn)輸層 279
5.1 運(yùn)輸層概述 279
5.1.1 進(jìn)程間基于網(wǎng)絡(luò)的通信 279
5.1.2 TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)運(yùn)輸層中的
兩個(gè)重要協(xié)議 281
5.1.3 運(yùn)輸層端口號(hào)、復(fù)用與分用的
概念 282
5.2 UDP 和 TCP 的對(duì)比 287
5.2.1 無連接的 UDP 和面向連接的TCP 287
5.2.2 UDP 和 TCP 對(duì)單播、多播和廣播的支持情況 288
5.2.3 UDP 和 TCP 對(duì)應(yīng)用層報(bào)文的處理 289
5.2.4 UDP 和 TCP 對(duì)數(shù)據(jù)傳輸可靠性的支持 290
5.2.5 UDP 首部和 TCP 首部的對(duì)比 292
5.3 傳輸控制協(xié)議 293
5.3.1 TCP 報(bào)文段的首部格式 293
5.3.2 TCP 的運(yùn)輸連接管理 298
5.3.3 TCP 的流量控制 304
5.3.4 TCP 的擁塞控制 308
5.3.5 TCP 擁塞控制與網(wǎng)際層擁塞控制的關(guān)系 318
5.3.6 TCP 可靠傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn) 319
5.3.7 TCP 超時(shí)重傳時(shí)間的選擇 325
5.3.8 TCP 的選擇確認(rèn) 328
5.3.9 TCP 窗口和緩存的關(guān)系 330
第6章 應(yīng)用層 331
6.1 應(yīng)用層概述 331
6.2 客戶 / 服務(wù)器方式和對(duì)等方式 332
6.2.1 客戶 / 服務(wù)器方式 332
6.2.2 對(duì)等方式 333
6.3 動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議 333
6.3.1 動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議的作用 333
6.3.2 動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議的工作過程 335
6.4 域名系統(tǒng)341
6.4.1 域名系統(tǒng)的作用 341
6.4.2 因特網(wǎng)的域名結(jié)構(gòu) 342
6.4.3 因特網(wǎng)上的域名服務(wù)器 344
6.4.4 因特網(wǎng)的域名解析過程 345
6.4.5 域名系統(tǒng)高速緩存 346
6.5 文件傳送協(xié)議 347
6.5.1 文件傳送協(xié)議的作用 347
6.5.2 文件傳送協(xié)議的基本工作原理 350
6.6 電子郵件352
6.6.1 電子郵件的作用 352
6.6.2 電子郵件系統(tǒng)的組成 352
6.6.3 簡(jiǎn)單郵件傳送協(xié)議的基本工作過程 354
6.6.4 電子郵件的信息格式 355
6.6.5 多用途因特網(wǎng)郵件擴(kuò)展 356
6.6.6 常用的郵件讀取協(xié)議 POP3 和IMAP4 357
6.6.7 基于萬維網(wǎng)的電子郵件 357
6.7 萬維網(wǎng) 358
6.7.1 萬維網(wǎng)概述 358
6.7.2 統(tǒng)一資源定位符 360
6.7.3 萬維網(wǎng)文檔 361
6.7.4 超文本傳輸協(xié)議 364
6.7.5 使用 Cookie 在服務(wù)器上記錄信息 369
6.7.6 萬維網(wǎng)緩存與代理服務(wù)器 370
第7章 網(wǎng)絡(luò)安全 374
7.1 網(wǎng)絡(luò)安全概述 374
7.1.1 安全威脅 374
7.1.2 安全服務(wù) 377
7.2 密碼學(xué)與保密性 378
7.2.1 密碼學(xué)相關(guān)基本概念 378
7.2.2 對(duì)稱密鑰密碼體制 379
7.2.3 公鑰密碼體制 381
7.3 報(bào)文完整性與鑒別 383
7.3.1 報(bào)文摘要和報(bào)文鑒別碼 383
7.3.2 數(shù)字簽名 386
7.4 實(shí)體鑒別388
7.5 密鑰分發(fā)391
7.5.1 對(duì)稱密鑰的分發(fā) 391
7.5.2 公鑰的分發(fā) 393
7.6 訪問控制394
7.6.1 訪問控制的基本概念 394
7.6.2 訪問控制策略 395
7.7 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)各層采取的安全措施 397
7.7.1 物理層安全實(shí)例：信道加密 397
7.7.2 數(shù)據(jù)鏈路層安全實(shí)例：802.11i 398
7.7.3 網(wǎng)絡(luò)層安全實(shí)例：IPSec 400
7.7.4 運(yùn)輸層安全實(shí)例：SSL/TLS 406
7.7.5 應(yīng)用層安全實(shí)例：PGP 409
7.8 防火墻訪問控制與入侵檢測(cè)系統(tǒng) 411
7.8.1 防火墻 411
7.8.2 入侵檢測(cè)系統(tǒng) 414
7.9 常見的網(wǎng)絡(luò)攻擊及其防范 415
7.9.1 網(wǎng)絡(luò)掃描 415
7.9.2 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽 419
7.9.3 拒絕服務(wù)攻擊 422