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计算机网络原理


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王志文 陈妍 夏秦 编著
978-7-111-45248-5
35.00
318
2014年01月21日

计算机 > 计算机网络 > 计算机网络

2079
简体中文
16

教材
高等院校计算机教材系列








随着计算机通信与网络的广泛应用,使得越来越多的读者希望了解其工作机理及相关技术。本书以5层网络参考模型为线索,先介绍网络接口层涵盖的内容,包括:数据通信系统、数据链路层、局域网、广域网;然后介绍Internet基本原理与技术,包括网际层、运输层、应用层以及网络安全与管理;最后,针对新的应用介绍了网络技术与应用的扩展,包括:IPV6、P2P、物联网、云计算以及移动互联网等。
本书内容丰富,概念描述深入浅出、图文并茂。在突出计算机网络基本概念和原理的基础上,与实用网络技术相结合,并力图反映计算机网络技术及应用的最新发展。
全书共分9章,每章均配有习题。本书可作为高等学校理工科专业本科生及研究生的计算机网络课程教材或参考书,也可供从事网络研究、网络工程建设以及网络管理的科研和工程技术人员使用。
计算机网络原理
王志文 陈妍 夏秦 (西安交通大学) 编著

计算机网络原理是现代计算机学科的一门专业核心课程,是计算机及相关专业的必修课程之一。本书以网络体系结构为主线,结合计算机网络涉及的主要领域详细介绍了计算机网络的基本概念、网络协议功能需求及其工作流程,并给出了大量实例。在系统介绍网络参考模型、数据通信、局域网、广域网以及Internet基本原理的同时,还融合了大量近年来网络发展的最新或热点技术,如IPv6、MPLS、P2P、物联网、云计算以及移动互联网等,力图让读者在深入理解计算机网络原理的基础上,对网络新技术及其应用有一定的认识和了解。

本书特点
紧密结合国内实际教学需求,从组织形式到内容取舍及表述都更适合中国学生的思维模式与学习特点,比国外教材更容易理解。
理论与实践联系密切,在突出计算机网络基本概念和原理的基础上,加强与实用网络技术相结合,因此,本书不仅可作为教材,也可作为其他从事计算机网络工作的工程技术人员的参考书。
网络经典技术与新兴技术并存,在系统介绍计算机网络经典技术的同时,力图反映新兴的计算机网络技术,这对于拓展学生知识面、及时把握计算机网络技术的最新发展具有较大的参考价值。
教辅资源配置合理,为教师提供教学课件、网络实验设计及全部课后习题答案,有需要者可登录华章网站(www.hzbook.com)下载。
计算机网络是当今发展最为迅速且应用最为广泛的一门综合性学科,网络化已经成为信息化建设的必然,相应地,计算机网络的开发、研究以及培养该领域的专业技术人才越发受到社会各界广泛的重视。
  本书作者从事计算机网络的教学和研究工作多年,在长期的教学过程中深切感受到,作为一门发展迅速的技术,新的网络技术和网络标准不断涌现,任何一本计算机网络教材都会因其内容跟不上新的技术发展而显得陈旧,因此迫切需要一本既能反映当前主要网络技术,又能将理论和实践紧密结合的计算机网络教材。作者依据多年对计算机专业本科生进行计算机网络教学以及相关科学研究的实践,在之前出版的计算机网络教材基础上加入了大量新的网络技术和应用的知识,从而完成了本书的编写。
  本书主要有以下特色:
  1.紧密结合国内实际教学需求。本书从组织形式、内容取舍到表述方式都更适合中国学生的思维模式与学习特点,更容易理解。
  2.理论与实践联系密切。本书在突出计算机网络基本概念和原理的基础上,加强与实用网络技术的结合,因此,本书不仅可作为教材,也可作为从事计算机网络工作的工程技术人员的参考书。
  3.网络经典技术与新兴技术并重。本书在系统介绍计算机网络经典技术的同时,力图反映新兴的计算机网络技术,这对于拓展学生知识面、及时把握计算机网络技术的最新发展具有很大的参考价值。
  4.教辅资源配置合理。为了更好地让学生理解和掌握本书介绍的网络基础知识和实用技术,为本书配置了专门的教辅资源,主要是通过实验的途径强化学生对课程内容的感性认识。
  本书遵照计算机网络自底向上的层次结构进行编写,共分9章,各章内容简要介绍如下。
  第1章为计算机网络概述,主要介绍计算机网络的发展历程、基本概念以及分类方式。
  第2章介绍网络体系结构,涵盖了网络体系结构的分层研究方法、专门术语及经典的网络参考模型,即OSI和TCP/IP模型。
  第3章介绍数据通信技术,涵盖数据通信的基础知识及物理层协议,包括数据通信理论及模型、传输媒介、编码、复用以及交换等内容。
  第4章介绍数据链路控制技术,涵盖差错控制、流量控制等协议,并重点介绍了PPP协议。
  第5章介绍局域网技术,涵盖IEEE 802标准、各种形态的经典以太网技术、虚拟局域网技术、无线局域网技术。
  第6章介绍广域网技术,涵盖路由选择算法、拥塞控制、网络互联、服务质量技术,并重点描述ATM、帧中继等广域网实例。
  第7章介绍Internet基本原理,不仅包括Internet的网络层协议、运输层协议、Internet接入技术,还包括常见的Internet应用及对应的协议,包括域名服务、电子邮件、万维网、远程文件传输以及流媒体应用。
  第8章介绍网络安全与管理,内容涵盖计算机网络安全和管理的基础知识,包括网络安全定义与目标、密码学基础及应用、常见网络安全技术、SNMP管理模型等。
  第9章介绍新兴网络技术与应用,内容涵盖当今的热门网络技术与应用,包括IPv6、MPLS、P2P、物联网、云计算以及移动互联网等,有志于网络研究的读者可适当关注。
  本书第1~4章由王志文执笔,第5~7章由陈妍执笔,第8、9章由夏秦执笔,全书由王志文统稿。另外,西安交通大学的朱海萍老师对本书的编写提出了很多有益的建言和提议,在此表示衷心的感谢。
  本书配套的电子教案及对应的教辅资源可在华章网站(www.hzbook.com)上免费下载。
  由于计算机网络技术的发展迅速,且作者水平和能力有限,尽管投入了大量的时间和精力,书中难免会存在某些缺点和错误,欢迎同行专家和读者批评指正,我们将不胜感激。

    作 者
    2013年10月于西安交通大学
前  言
教学建议
第1章 计算机网络概述1
 1.1 计算机网络的定义1
 1.2 计算机网络发展历程2
  1.2.1 以单计算机为中心的联机系统2
  1.2.2 分组交换网络的出现4
  1.2.3 计算机网络体系结构标准化5
  1.2.4 局域网的崛起6
  1.2.5 Internet时代6
  1.2.6 “三网”合一8
  1.2.7 宽带网络与全光网络技术9
 1.3 网络拓扑结构10
 1.4 计算机网络分类11
 1.5 计算机网络应用13
  1.5.1 计算机网络应用领域13
  1.5.2 计算机网络引发的社会问题15
 1.6 计算机网络技术国际标准化组织15
  1.6.1 国际标准界组织15
  1.6.2 Internet标准组织16
  1.6.3 电信标准组织17
 1.7 习题17
第2章 网络体系结构18
 2.1 概述18
 2.2 网络分层19
  2.2.1 分层思想19
  2.2.2 层次设计主题21
  2.2.3 实体和协议22
  2.2.4 接口和服务22
  2.2.5 数据单元23
  2.2.6 面向连接服务和无连接服务25
  2.2.7 服务原语26
  2.2.8 服务与协议的关系28
 2.3 网络参考模型28
  2.3.1 OSI参考模型28
  2.3.2 TCP/IP参考模型31
  2.3.3 OSI与TCP/IP参考模型的比较33
 2.4 五层网络参考模型34
  2.4.1 OSI与TCP/IP参考模型的评价34
  2.4.2 五层网络参考模型35
 2.5 习题36
第3章 数据通信技术38
 3.1 概述38
 3.2 数据通信理论基础39
  3.2.1 傅里叶分析39
  3.2.2 周期矩形脉冲信号的频谱特性40
 3.3 数据通信系统模型40
  3.3.1 数据通信系统基本结构40
  3.3.2 数据与信号41
  3.3.3 信道通信方式42
  3.3.4 数据传输方式43
 3.4 传输媒介44
  3.4.1 电磁波谱44
  3.4.2 双绞线45
  3.4.3 同轴电缆46
  3.4.4 光纤48
  3.4.5 无线媒介49
 3.5 数据编码51
  3.5.1 信号编码51
  3.5.2 调制编码51
  3.5.3 模拟数据数字化编码53
 3.6 数据通信性能指标54
  3.6.1 时延54
  3.6.2 可靠性指标55
  3.6.3 传输速率55
  3.6.4 信道极限容量56
 3.7 信道复用技术57
  3.7.1 频分、时分复用57
  3.7.2 统计时分复用58
  3.7.3 波分复用59
  3.7.4 码分复用59
 3.8 数字传输系统62
  3.8.1 PCM体制62
  3.8.2 SONET与SDH63
 3.9 数据交换技术65
  3.9.1 电路交换65
  3.9.2 报文交换66
  3.9.3 分组交换67
 3.10 物理层规范68
  3.10.1 DTE与DCE68
  3.10.2 物理层接口标准69
  3.10.3 EIA-23270
 3.11 习题72
第4章 数据链路控制74
 4.1 概述74
 4.2 帧边界划分方法75
 4.3 差错控制76
  4.3.1 差错原因与特点76
  4.3.2 差错控制方法76
  4.3.3 海明码77
  4.3.4 垂直水平奇偶校验码78
  4.3.5 循环冗余检验码78
  4.3.6 校验和80
 4.4 停等协议80
  4.4.1 简单停等协议80
  4.4.2 带流量控制的停等协议81
  4.4.3 带差错控制的停等协议82
  4.4.4 停等协议效率分析84
 4.5 连续ARQ协议85
  4.5.1 连续ARQ协议工作原理85
  4.5.2 连续ARQ协议的定量分析87
  4.5.3 滑动窗口87
 4.6 选择重传ARQ协议90
 4.7 因特网数据链路接入控制91
  4.7.1 串行线路网际协议(SLIP)91
  4.7.2 点到点协议(PPP)92
 4.8 习题94
第5章 局域网技术96
 5.1 局域网概述96
  5.1.1 局域网的基本特征96
  5.1.2 IEEE 802局域网络体系结构97
 5.2 信道共享技术100
  5.2.1 ALOHA协议100
  5.2.2 CSMA协议101
  5.2.3 令牌协议102
 5.3 传统以太网103
  5.3.1 以太网的基本原理103
  5.3.2 以太网的介质访问控制106
  5.3.3 以太网的帧格式108
  5.3.4 交换式以太网109
  5.3.5 全双工以太网112
 5.4 高速以太网114
  5.4.1 快速以太网114
  5.4.2 千兆以太网116
  5.4.3 10吉比特以太网118
 5.5 虚拟局域网120
  5.5.1 虚拟局域网概述120
  5.5.2 虚拟局域网的划分121
  5.5.3 虚拟局域网的标准123
 5.6 无线局域网及无线网络124
  5.6.1 无线局域网概述124
  5.6.2 IEEE 802.11无线局域网125
  5.6.3 IEEE 802.16宽带无线网络131
  5.6.4 蓝牙网络132
  5.6.5 ZigBee网络135
  5.6.6 RFID136
 5.7 习题138
第6章 广域网技术140
 6.1 广域网与网络层140
  6.1.1 广域网概述140
  6.1.2 网络层141
  6.1.3 数据报与虚电路142
 6.2 路由算法145
  6.2.1 广域网中的路由选择145
  6.2.2 路由器147
  6.2.3 距离向量路由算法149
  6.2.4 链路状态路由算法150
  6.2.5 分层路由152
  6.2.6 广播路由153
  6.2.7 组播路由154
  6.2.8 移动主机路由155
 6.3 拥塞控制156
  6.3.1 什么是拥塞156
  6.3.2 拥塞控制的基本原理157
  6.3.3 开环拥塞控制158
  6.3.4 闭环拥塞控制159
  6.3.5 其他拥塞控制方法160
 6.4 网络互连160
  6.4.1 网络互连的基本要求160
  6.4.2 网络互连设备162
 6.5 服务质量164
  6.5.1 服务质量概述164
  6.5.2 综合服务165
  6.5.3 区分服务166
 6.6 广域网实例169
  6.6.1 帧中继169
  6.6.2 ATM172
 6.7 习题175
第7章 Internet基本原理178
 7.1 Internet概述178
 7.2 网际层协议178
  7.2.1 IP协议与IP地址178
  7.2.2 IP分组及其转发180
  7.2.3 ARP协议182
  7.2.4 CIDR协议183
  7.2.5 ICMP协议185
  7.2.6 IGMP协议186
 7.3 Internet路由协议188
  7.3.1 Internet路由的基本概念188
  7.3.2 路由信息协议189
  7.3.3 开放式最短路径优先路由协议189
  7.3.4 边界网关协议BGP191
 7.4 传输层协议193
  7.4.1 用户数据报协议194
  7.4.2 传输控制协议TCP195
 7.5 应用层203
  7.5.1 应用层概述203
  7.5.2 网络应用模型204
  7.5.3 域名服务206
  7.5.4 简单电子邮件传输协议208
  7.5.5 万维网212
  7.5.6 文件传输215
  7.5.7 流媒体传输216
  7.5.8 VoIP219
 7.6 Internet接入技术220
  7.6.1 电信网接入技术221
  7.6.2 HFC及有线电视宽带接入224
  7.6.3 以太网接入225
  7.6.4 无线接入227
  7.6.5 电力线接入229
 7.7 习题230
第8章 网络安全与管理234
 8.1 网络安全基础234
  8.1.1 网络安全风险234
  8.1.2 网络安全目标、安全服务和安全机制234
 8.2 密码学基础及应用236
  8.2.1 密码学的发展236
  8.2.2 对称密钥密码学237
  8.2.3 公开密钥体制238
  8.2.4 消息认证和数字签名239
  8.2.5 密钥的分发和管理240
 8.3 网络安全技术241
  8.3.1 IPSec241
  8.3.2 防火墙243
  8.3.3 网络入侵与安全检测246
  8.3.4 入侵容忍249
 8.4 网络安全威胁251
  8.4.1 分布式拒绝服务251
  8.4.2 僵尸网络254
 8.5 网络管理258
  8.5.1 网络管理概述258
  8.5.2 SNMP协议259
  8.5.3 SNMP安全机制261
 8.6 习题263
第9章 网络技术与应用扩展264
 9.1 IPv6264
  9.1.1 IPv6技术基础264
  9.1.2 IPv6报文格式265
  9.1.3 IPv6编址269
  9.1.4 IPv6过渡方案272
 9.2 MPLS274
  9.2.1 MPLS产生背景274
  9.2.2 MPLS基本概念275
  9.2.3 MPLS工作原理277
  9.2.4 MPLS应用278
 9.3 P2P281
  9.3.1 P2P组织结构281
  9.3.2 P2P典型应用285
 9.4 物联网287
  9.4.1 什么是物联网287
  9.4.2 物联网体系架构及关键技术289
  9.4.3 物联网应用291
 9.5 云计算292
  9.5.1 什么是云计算292
  9.5.2 云计算体系架构294
  9.5.3 云计算关键技术296
  9.5.4 云计算平台299
 9.6 移动互联网300
  9.6.1 移动互联网内涵300
  9.6.2 移动互联网特点301
  9.6.3 移动互联网技术302
  9.6.4 移动互联网应用306
参考文献308
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