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隨著信息時代的到來，掌握計算機網(wǎng)絡的基礎知識和基本原理，能夠熟練使用計算機網(wǎng)絡已成為當代大學生、甚至公民的一項基本素養(yǎng)。無論是計算機科學與技術、網(wǎng)絡工程、信息安全等專業(yè)，還是其他電氣信息類非計算機專業(yè)，計算機網(wǎng)絡已成為學生必修的一門重要課程。本書從方便讀者學習的角度出發(fā)，遵循網(wǎng)絡用戶的使用習慣以及讀者的思維習慣，結合Internet和以太網(wǎng)技術，基于網(wǎng)絡體系結構的層次模型，采用自頂向下的方法，按照數(shù)據(jù)發(fā)送時的信息流向，從應用層、傳輸層到物理層，深入剖析和講解計算機網(wǎng)絡的原理和實現(xiàn)技術，為讀者建立一個完整的網(wǎng)絡通信和信息共享模型。*后，本書還介紹了計算機網(wǎng)絡安全與管理、高性能集群計算、網(wǎng)格計算、云計算、移動計算、普適計算等網(wǎng)絡計算新模式，以及主動網(wǎng)、自組網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡等新型網(wǎng)絡。 本書理論方法與實現(xiàn)技術并重，內(nèi)容簡明精練，重點突出，結構清晰，邏輯性強，語言敘述流暢，易于閱讀和理解； 主要章節(jié)后均附有大量習題，有助于學生鞏固理論知識。本書面向應用型本科院校，可以作為計算機科學與技術等電氣信息類專業(yè)的本科生和研究生教材，也可作為廣大網(wǎng)絡愛好者自學的參考書。

《計算機網(wǎng)絡簡明教程》作者遵循典型網(wǎng)絡技術的發(fā)展脈絡、結合多年的教學經(jīng)驗進行組織，并進行適當精簡和篩選，力求簡明、精煉，希望能夠方便讀者的學習和對相關知識的掌握。

前言



目前，伴隨著大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)等技術的發(fā)展，經(jīng)濟社會已經(jīng)邁入工業(yè)4.0和互聯(lián)網(wǎng) 時代，計算機網(wǎng)絡正以驚人的速度向人類社會的各個領域滲透，徹底顛覆了人們傳統(tǒng)的生活、學習、工作乃至思維方式，實現(xiàn)了信息世界與物理世界的高度融合，有力地推動了經(jīng)濟社會的進步和快速發(fā)展。熟練操作和使用計算機網(wǎng)絡已成為現(xiàn)代公民的一項基本素養(yǎng)。但是，對于計算機科學與技術等相關專業(yè)的學生而言，不但應熟練地掌握計算機網(wǎng)絡的各種應用技術，而且還應掌握計算機網(wǎng)絡的工作原理，以便更好地開發(fā)網(wǎng)絡應用軟件，優(yōu)化網(wǎng)絡性能，為用戶提供更好的網(wǎng)絡服務和用戶體驗。以往的計算機網(wǎng)絡教材一般都是從信息接收者的角度出發(fā)，按照信息的接收流程，從物理層、數(shù)據(jù)鏈路層到應用層講解計算機網(wǎng)絡的工作過程。但是，當計算機網(wǎng)絡的使用者想得到某種網(wǎng)絡服務（如打開某個網(wǎng)頁）時，首先要發(fā)送請求給網(wǎng)絡，然后才能得到來自網(wǎng)絡的響應信息； 所以，對于計算機網(wǎng)絡用戶，從信息發(fā)送的角度講解計算機網(wǎng)絡的工作原理更直觀和易于理解。本書就是從上述角度出發(fā)，根據(jù)國民經(jīng)濟建設和社會發(fā)展對計算機等電氣信息類專業(yè)技術人才在素質(zhì)、知識和能力等方面的要求，并參考IEEECS/ACM聯(lián)合制定的CS2013(Computer Science Curricula 2013)計算機科學教程，同時，結合Internet和以太網(wǎng)技術，采用自頂向下的方式，按照應用層、傳輸層到物理層的順序詳細介紹計算機網(wǎng)絡的工作過程，使讀者能夠更好地理解和掌握計算機網(wǎng)絡的原理和實現(xiàn)技術。本書具有如下特點：（1） 從用戶角度出發(fā)，按照計算機網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)發(fā)送的信息流向和網(wǎng)絡層次模型，采用自頂向下的方法，按照從應用層、傳輸層到物理層的順序，詳細地介紹計算機網(wǎng)絡的工作原理。全書內(nèi)容組織安排合理，結構清晰，易于閱讀和理解。（2） 書中內(nèi)容簡明扼要，重點突出，主要介紹典型的網(wǎng)絡協(xié)議（即以太網(wǎng)協(xié)議和Internet協(xié)議）以及網(wǎng)絡安全和管理技術。（3） 注重理論聯(lián)系實際，概念講解透徹、具體。對于網(wǎng)絡各個協(xié)議層包括的功能，從理論、方法講解到具體實現(xiàn)細節(jié)。例如，對于簡化的五層網(wǎng)絡協(xié)議，每層的功能不但講解其原理，而且結合以太網(wǎng)、因特網(wǎng)等技術詳細介紹了各種功能的具體實現(xiàn)方法。（4） 實用性和先進性并重。計算機及其網(wǎng)絡技術發(fā)展迅速，可以說是日新月異。本書作為一門計算機網(wǎng)絡課程的教材，不但將以太網(wǎng)、因特網(wǎng)等傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡技術詳細地介紹給讀者，而且還力爭將云計算、移動計算等網(wǎng)絡技術的最新發(fā)展及其作用展現(xiàn)給讀者，以激發(fā)讀者的學習興趣。（5） 本書內(nèi)容豐富，系統(tǒng)性強，從計算機網(wǎng)絡的基本概念、原理到工作過程、網(wǎng)絡接入、網(wǎng)絡管理、網(wǎng)絡安全和網(wǎng)絡計算等多個方面，將計算機網(wǎng)絡的原理和實現(xiàn)技術系統(tǒng)地呈現(xiàn)給讀者，使讀者可以完整地獲得計算機網(wǎng)絡方面的相關知識。（6） 書中充分借鑒案例教學的思想，由實際生活中的案例引出網(wǎng)絡中的一些重要概念，以方便讀者學習。例如，通過通信錄的管理引出域名及域名解析，通過書信的郵寄過程引出協(xié)議和協(xié)議棧。（7） 書中內(nèi)容表述直觀，圖文并茂，邏輯性強，易于理解。原理和方法（如域名解析等）均按照步驟和流程進行了詳盡描述，不但做到條理清晰，還配有豐富的原理圖以及案例圖示，從而將復雜的原理和方法直觀地呈現(xiàn)出來，方便讀者閱讀和理解。本書共分6篇、20章。第1篇是計算機網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)通信技術基礎，共包括兩章。第1章是計算機網(wǎng)絡概述，介紹了計算機網(wǎng)絡的基本概念、組成、發(fā)展歷史、網(wǎng)絡體系結構以及計算機網(wǎng)絡的一些重要概念。第2章是數(shù)據(jù)通信技術基礎，簡單介紹了計算機網(wǎng)絡中所涉及的一些通信技術和基本概念。這兩章為后續(xù)內(nèi)容的學習奠定了基礎。第2篇是Internet與TCP/IP，共包括3章。其中，第3章介紹了Internet的HTTP、FTP、SMTP、Telnet等應用層協(xié)議，以及域名的概念和組成、域名解析、DHCP等協(xié)議，講述了網(wǎng)絡系統(tǒng)是如何接受和響應用戶的應用請求，并為用戶提供服務的。第4章介紹了Internet的TCP、UDP等傳輸層協(xié)議，重點介紹了TCP在確保網(wǎng)絡傳輸可靠性中的作用。第5章介紹了Internet的網(wǎng)絡層協(xié)議，即IP，全面論述了IP在網(wǎng)絡互聯(lián)中的重要作用，同時也介紹了ICMP、IGMP、ARP、路由選擇等與IP密切相關的幾個協(xié)議，以及網(wǎng)絡地址轉換技術（NAT）。第3篇是物理網(wǎng)絡與因特網(wǎng)接入篇，包括第6~10章，分別介紹了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的功能以及為網(wǎng)絡提供底層通信功能的局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和接入網(wǎng)等技術。其中，第6、7兩章從共性角度出發(fā)，分別介紹了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的功能，以及數(shù)據(jù)鏈路層中進行流量控制和差錯控制的方法，同時也介紹了幾個典型的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層協(xié)議。第8章以以太網(wǎng)系列局域網(wǎng)為例，通過從10M帶寬到吉比特的發(fā)展過程詳細介紹了局域網(wǎng)技術的原理及其演變進程。第9章介紹了廣域網(wǎng)技術，具體包括X.25、幀中繼、ISDN、ATM等。第10章介紹了Internet接入技術。第4篇是計算機網(wǎng)絡安全與管理篇，共包括兩章，分別介紹了網(wǎng)絡管理和網(wǎng)絡安全技術。第5篇是網(wǎng)絡計算，共包括5章，分別介紹了高性能集群計算、網(wǎng)格計算、云計算、移動計算、普適計算等網(wǎng)絡計算新技術。第6篇是新型計算機網(wǎng)絡，共包括3章，分別介紹了主動網(wǎng)、自組網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡等新型網(wǎng)絡。本書由上海工程技術大學的史志才教授編寫，書中內(nèi)容遵循典型網(wǎng)絡技術的發(fā)展脈絡，結合作者多年的教學經(jīng)驗進行組織，并適當精簡和篩選，力求簡明、精練，希望能夠方便讀者掌握相關知識。由于計算機及其網(wǎng)絡技術發(fā)展迅速，涉及的知識面廣，加上作者的知識和能力有限，對書中不妥之處，懇請讀者批評指正。本書可以作為計算機科學與技術等電氣信息類相關專業(yè)的本科和研究生教材，建議授課學時為48~64學時。最后兩篇的部分章節(jié)在對本科生的授課過程中可以概略地介紹給學生，目的在于拓寬學生的視野和知識面，使學生能夠了解網(wǎng)絡技術的最新發(fā)展，以及對相關技術的促進和支撐作用； 而對于研究生，可以作為其相關研究方向的指導。本書配有教學課件，若需要，可以從清華大學出版社的相關網(wǎng)址上下載。史志才2017年8月

目錄

第1篇計算機網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)通信技術基礎

第1章計算機網(wǎng)絡概述

1.1計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展

1.2計算機網(wǎng)絡的定義與功能

1.3計算機網(wǎng)絡的組成與分類

1.3.1計算機網(wǎng)絡的組成

1.3.2計算機網(wǎng)絡的拓撲結構

1.3.3計算機網(wǎng)絡的分類

1.4計算機網(wǎng)絡協(xié)議與體系結構

1.4.1網(wǎng)絡協(xié)議

1.4.2網(wǎng)絡體系結構

1.4.3層次網(wǎng)絡體系結構模型下數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過程

1.5典型的網(wǎng)絡體系結構

1.5.1開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型

1.5.2Internet體系結構

1.6常用的網(wǎng)絡設備

1.7計算機網(wǎng)絡中的一些重要概念

1.7.1IP地址和物理地址

1.7.2計算機網(wǎng)絡的服務類型

1.7.3計算機網(wǎng)絡的主要性能指標

1.7.4計算機網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)分組的傳輸方式

1.8網(wǎng)絡操作系統(tǒng)

1.9典型的計算機網(wǎng)絡

1.10計算機網(wǎng)絡在中國的發(fā)展

1.11計算機網(wǎng)絡的應用

習題

第2章數(shù)據(jù)通信技術基礎

2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念

2.2傳輸介質(zhì)

2.2.1有線傳輸介質(zhì)

2.2.2無線傳輸介質(zhì)

2.3信道及其復用

2.3.1信道

2.3.2信道復用

2.4數(shù)據(jù)傳輸方式

2.5信道的性能指標

2.6信息編碼與數(shù)字信號編碼

2.7調(diào)制技術與遠程傳輸

習題

第2篇Internet與TCP/IP

第3章應用層

3.1概述

3.2域名和域名解析

3.2.1域名及域名的組成結構

3.2.2域名解析

3.3遠程終端協(xié)議

3.4文件傳輸協(xié)議

3.4.1FTP的工作原理

3.4.2FTP的命令和響應

3.4.3FTP的使用

3.4.4簡單文件傳輸協(xié)議

3.5電子郵件服務

3.5.1電子郵件系統(tǒng)的組成及工作過程

3.5.2SMTP

3.5.3POP3

3.5.4電子郵件協(xié)議的擴充

3.6WWW服務

3.6.1WWW服務的工作原理

3.6.2超文本標記語言

3.6.3統(tǒng)一資源定位符

3.6.4HTTP

3.7動態(tài)主機配置協(xié)議

3.8其他Internet服務

習題

第4章傳輸層

4.1TCP/IP的傳輸層

4.2TCP

4.2.1TCP報文段的格式

4.2.2TCP的復用和分用

4.2.3報文段的順序控制

4.2.4報文段的可靠性控制

4.2.5流量控制與擁塞控制

4.2.6TCP的連接管理

4.3用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議

4.3.1概述

4.3.2用戶數(shù)據(jù)報的首部

4.3.3UDP的應用

習題

第5章網(wǎng)絡層與網(wǎng)絡互聯(lián)

5.1路由器

5.2因特網(wǎng)的網(wǎng)絡層

5.3IP

5.3.1IP地址

5.3.2IP數(shù)據(jù)報

5.3.3IP數(shù)據(jù)報的分片與重組

5.3.4IP數(shù)據(jù)報的轉發(fā)

5.3.5地址解析與逆向地址解析

5.4路由選擇協(xié)議

5.4.1路由選擇算法

5.4.2路由選擇協(xié)議

5.5網(wǎng)絡地址轉換

5.6因特網(wǎng)控制報文協(xié)議

5.7因特網(wǎng)組管理協(xié)議

5.8下一代網(wǎng)際協(xié)議IPv6

習題

第3篇物理網(wǎng)絡與因特網(wǎng)接入

第6章數(shù)據(jù)鏈路層

6.1引言

6.2流量控制

6.2.1停止等待協(xié)議

6.2.2連續(xù)ARQ協(xié)議

6.3差錯控制

6.3.1奇偶校驗

6.3.2校驗和

6.3.3循環(huán)冗余校驗

6.4高級數(shù)據(jù)鏈路控制DHLC協(xié)議

6.4.1概述

6.4.2HDLC的幀結構

6.4.3HDLC的信息交換過程

6.5SLIP/PPP

6.5.1SLIP

6.5.2PPP

習題

第7章物理層

7.1物理層的基本概念

7.2典型的物理層協(xié)議

習題

第8章局域網(wǎng)

8.1局域網(wǎng)概述

8.2傳統(tǒng)以太網(wǎng)

8.2.1邏輯鏈路控制層

8.2.2介質(zhì)訪問控制層

8.2.3以太網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制方式

8.2.4傳統(tǒng)以太網(wǎng)的物理層

8.2.5傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接方法

8.3全雙工以太網(wǎng)

8.4高速以太網(wǎng)

8.4.1100BaseT以太網(wǎng)

8.4.2千兆以太網(wǎng)

8.4.3萬兆以太網(wǎng)

8.5其他高速局域網(wǎng)

8.6局域網(wǎng)中的網(wǎng)絡連接設備

8.6.1中繼器

8.6.2集線器

8.6.3網(wǎng)橋

8.6.4以太網(wǎng)交換機

8.7虛擬局域網(wǎng)

8.7.1虛擬局域網(wǎng)的概念

8.7.2VLAN的標準及幀格式

8.7.3VLAN的劃分方法

8.7.4VLAN交換機及應用

8.8無線局域網(wǎng)

8.8.1無線局域網(wǎng)的組成與分類

8.8.2無線局域網(wǎng)的體系結構

習題

第9章廣域網(wǎng)

9.1廣域網(wǎng)概述

9.2廣域網(wǎng)的組成及數(shù)據(jù)交換技術

9.3廣域網(wǎng)中的物理地址與分組轉發(fā)

9.4廣域網(wǎng)中的擁塞控制

9.5X.25網(wǎng)

9.5.1X.25網(wǎng)概述

9.5.2X.25網(wǎng)絡協(xié)議

9.5.3X.25網(wǎng)的接入

9.5.4X.25網(wǎng)的特點及應用

9.6幀中繼

9.6.1幀中繼的概念及特點

9.6.2幀中繼的協(xié)議層次及幀格式

9.6.3幀中繼的工作過程

9.6.4幀中繼的擁塞控制

9.6.5幀中繼網(wǎng)的接入

9.6.6幀中繼的應用

9.7ISDN

9.7.1ISDN的定義與特點

9.7.2ISDN協(xié)議和基本結構

9.7.3ISDN的接入

9.7.4ISDN的應用

9.8異步傳輸模式

9.8.1ATM的基本概念及特點

9.8.2ATM的工作原理

9.8.3ATM的協(xié)議參考模型和信元結構

9.8.4ATM的流量控制與擁塞控制

9.8.5ATM設備及接入

9.8.6ATM的應用

習題

第10章Internet接入技術

10.1概述

10.2雙絞線接入

10.2.1通過普通電話撥號接入

10.2.2通過ISDN接入

10.2.3通過ADSL接入

10.3DDN接入

10.4HFC接入

10.5光纖接入

10.6無線接入

習題

第4篇計算機網(wǎng)絡安全與管理

第11章網(wǎng)絡管理

11.1網(wǎng)絡管理的功能

11.2簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議

11.2.1SNMP的產(chǎn)生與發(fā)展

11.2.2SNMP的組成及網(wǎng)絡管理模型

11.3遠程網(wǎng)絡監(jiān)控

11.4常用的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)

習題

第12章網(wǎng)絡與信息安全

12.1概述

12.2網(wǎng)絡的脆弱性及安全威脅

12.2.1網(wǎng)絡的脆弱性

12.2.2網(wǎng)絡的安全威脅

12.3網(wǎng)絡攻擊與攻擊過程

12.3.1網(wǎng)絡攻擊

12.3.2網(wǎng)絡攻擊過程

12.4網(wǎng)絡安全的基本功能和網(wǎng)絡安全技術

12.5密碼學與數(shù)據(jù)加密

12.5.1對稱密鑰密碼體制

12.5.2非對稱密鑰密碼體制

12.5.3混合密碼體制

12.5.4常見的密碼算法

12.5.5新興的密碼技術

12.6消息認證與數(shù)字簽名

12.6.1消息認證

12.6.2數(shù)字簽名

12.7信息隱藏技術

12.8公開密鑰基礎設施

12.8.1數(shù)字證書

12.8.2PKI的組成及功能

12.9安全通信協(xié)議

12.9.1IP安全協(xié)議(IPSec)

12.9.2安全套接層協(xié)議

12.9.3安全外殼協(xié)議

12.10虛擬專用網(wǎng)

12.10.1虛擬專用網(wǎng)概述

12.10.2隧道協(xié)議

12.11防火墻技術

12.11.1防火墻技術概述

12.11.2防火墻的功能及分類

12.11.3防火墻的體系結構

12.11.4防火墻的發(fā)展趨勢

12.12網(wǎng)絡入侵檢測技術

12.12.1入侵檢測及入侵檢測系統(tǒng)

12.12.2入侵檢測系統(tǒng)的組成及功能

12.12.3入侵檢測系統(tǒng)的分類

12.12.4典型的入侵檢測系統(tǒng)

12.13入侵防御系統(tǒng)

習題

第5篇網(wǎng) 絡 計 算

第13章高性能集群計算

13.1集群系統(tǒng)及其體系結構

13.2集群系統(tǒng)的分類

13.3集群系統(tǒng)中的關鍵技術

13.4集群系統(tǒng)的應用

習題

第14章網(wǎng)格計算

14.1網(wǎng)格的基本特征和內(nèi)涵

14.2網(wǎng)格的分類

14.3網(wǎng)格的體系結構

14.4網(wǎng)格系統(tǒng)的層次劃分

14.5網(wǎng)格計算中的關鍵技術

14.6網(wǎng)格計算的應用

習題

第15章云計算

15.1云計算的概念和特點

15.2云計算系統(tǒng)的組成和體系結構

15.3云計算的關鍵技術

15.4云計算的主要服務形式

15.5典型的云計算平臺

習題

第16章移動計算

16.1移動計算環(huán)境的組成及特點

16.2移動計算中的關鍵技術

16.3移動計算的應用

習題

第17章普適計算

17.1普適計算的產(chǎn)生、組成及特點

17.2普適計算中的關鍵技術

17.3普適計算的典型研究工作

習題

第6篇新型計算機網(wǎng)絡

第18章主動網(wǎng)

18.1主動網(wǎng)的產(chǎn)生及特點

18.2主動網(wǎng)體系結構

18.3主動網(wǎng)的實現(xiàn)方法

18.4主動網(wǎng)的應用

習題

第19章自組網(wǎng)

19.1自組網(wǎng)的概念及特征

19.2自組網(wǎng)的組成結構

19.3自組網(wǎng)中的關鍵技術

19.4自組網(wǎng)的應用

習題

第20章無線傳感器網(wǎng)絡

20.1概述

20.2無線傳感器網(wǎng)絡的體系結構

20.3無線傳感器網(wǎng)絡的關鍵技術及研究重點

20.4無線傳感器網(wǎng)絡的應用

習題

部分習題參考答案

參考文獻