网络工程师教程（第5版）

根据新的网络工程师考试大纲，这次再版时对本书内容进行了比较大的调整，对基础知识部分进行了简化，对应用技术部分进行了改写，突出了网络服务器的配置、路由器和交换机的配置，以及网络安全和网络管理等实用技术。在适当调整后，全书分为10章，其主要内容介绍如下。

第1章介绍计算机网络的基本概念，这一章主要的内容是计算机网络的体系结构——ISO开放系统互连参考模型，其中的基本概念，例如协议实体、协议数据单元、服务数据单元、面向连接的服务和无连接的服务、服务原语、服务访问点、相邻层之间的多路复用，以及各个协议层的功能特性等，都是进行网络分析的理论基础，是网络工程技术人员应该掌握的基础 知识。

第2章讲述数据通信的基础知识，这一章主要是属于物理层的内容。网络工程师除了熟悉网络协议的工作原理、能够操作网络互连设备之外，也应该掌握数据通信方面的基础知识，这样，在进行网络故障分析和故障排除时才能做到有的放矢，事半功倍地解决问题。

第3章介绍电话网、数据通信网、帧中继网和综合业务数字网等广域通信网方面的基础知识，这些网络都是进行网络互连时必须要用到的基础设施，这方面的基础知识可以帮助网络工程师根据已有的条件选择网络互连设备。

第4章详细介绍局域网和城域网方面的主要技术。这次修改时突出了快速以太网技术，删去了较少使用的令牌环网等，丰富了无线局域网和城域网方面的内容。这一章是网络工程师应该掌握的重要的基础知识。

第5章讨论了网络互连的基本原理，深入讲解了Internet协议及其提供的网络服务。这一章也是网络工程师应该掌握的重要的基础知识。

第6章包含了网络安全方面的基础知识和应用技术。读者应该掌握诸如数据加密、报文认证、数字签名等基本理论，在此基础上深入理解网络安全协议的工作原理，并能够针对具体的网络系统设计和实现简单的安全解决方案。

第7章介绍了Windows和Linux操作系统的基础知识，并详细讲述了常用的各种服务器的配置方法。这一章的内容主要是在具体操作方面，网络工程师要能够熟练地配置各种网络服务器，排除网络服务器中出现的故障。

第8章是有关网络互连设备操作方面的基础知识和实用技术，这一章也是要求能够熟练地操作，重点是VLAN和动态路由配置。要求网络工程师能够熟悉网络互连设备的工作原理，掌握路由器和交换机的配置命令，能够排除网络互连设备的故障。

第9章是网络管理，读者除了要熟悉SNMP协议的体系结构和操作原理之外，还要能实际操作网络管理系统，熟练地使用常见的网络管理命令，针对具体的网络给出实用的网络管理解决方案。

第10章讲述网络规划与设计。网络工程师应该能够根据网络的设计目标，按照系统工程的方法给出解决方案，写出规范的设计和实施文档。另外，这一章还给出了网络规划和设计的案例，作为学习时的参考。

新大纲增加了IPv6、802.11x、MPLS、光纤主干网等新技术，希望读者给予注意。

 编者

 2009年4月

本书是全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试指定用书。作者在前4版的基础上，根据网络工程师新版大纲的要求，针对考试的重点内容做了较大篇幅的修订，书中主要内容包括数据通信、广域通信网、局域网、城域网、因特网、网络安全、网络操作系统与应用服务器配置、组网技术、网络管理、网络规划和设计。 　　本书是参加本考试的教材，也可作为网络工程从业人员学习网络技术的教材或日常工作的参考用书。

目 录

第1章 计算机网络概论... 1

1.1 计算机网络的形成和发展... 1

1.2 计算机网络的分类和应用... 3

1.2.1 计算机网络的分类... 3

1.2.2 计算机网络的应用... 6

1.3 我国互联网的发展... 7

1.4 计算机网络体系结构... 9

1.4.1 计算机网络的功能特性... 9

1.4.2 开放系统互连参考模型的
基本概念... 11

1.5 几种商用网络的体系结构... 18

1.5.1 SNA. 18

1.5.2 X.25. 20

1.5.3 Novell NetWare. 21

1.6 OSI协议集... 22

第2章 数据通信基础............................................. 27

2.1 数据通信的基本概念... 27

2.2 信道特性... 28

2.2.1 信道带宽... 28

2.2.2 误码率... 30

2.2.3 信道延迟... 30

2.3 传输介质... 30

2.3.1 双绞线... 30

2.3.2 同轴电缆... 31

2.3.3 光缆... 33

2.3.4 无线信道... 34

2.4 数据编码... 35

2.5 数字调制技术... 38

2.6 脉冲编码调制... 40

2.6.1 取样... 40

2.6.2 量化... 41

2.6.3 编码... 41

2.7 通信方式和交换方式... 41

2.7.1 数据通信方式... 41

2.7.2 交换方式... 43

2.8 多路复用技术... 46

2.8.1 频分多路复用... 46

2.8.2 时分多路复用... 47

2.8.3 波分多路复用... 48

2.8.4 数字传输系统... 48

2.8.5 同步数字系列... 50

2.9 差错控制... 50

2.9.1 检错码... 51

2.9.2 海明码... 51

2.9.3 循环冗余校验码... 53

第3章 广域通信网... 56

3.1 公共交换电话网... 56

3.1.1 电话系统的结构... 56

3.1.2 本地回路... 57

3.1.3 调制解调器... 61

3.2 X.25公共数据网... 63

3.2.1 流量控制和差错控制... 64

3.2.2 HDLC协议... 69

3.2.3 X.25 PLP协议... 75

3.3 帧中继网... 78

3.3.1 帧中继业务... 78

3.3.2 帧中继协议... 80

3.3.3 帧中继的应用... 82

3.4 ISDN和ATM.. 83

3.4.1 综合业务数字网... 83

3.4.2 ATM虚电路... 87

3.4.3 ATM高层... 88

3.4.4 ATM适配层... 89

3.4.5 ATM通信管理... 90

第4章 局域网与城域网... 93

4.1 局域网技术概论... 93

4.1.1 拓扑结构和传输介质... 93

4.1.2 LAN/MAN的IEEE 802标准... 98

4.2 逻辑链路控制子层... 100

4.2.1 LLC地址... 101

4.2.2 LLC服务... 101

4.2.3 LLC协议... 102

4.3 IEEE 802.3标准... 103

4.3.1 CSMA/CD协议... 103

4.3.2 CSMA/CD协议的性能分析... 108

4.3.3 MAC和PHY规范... 109

4.3.4 交换式以太网... 114

4.3.5 高速以太网... 115

4.3.6 虚拟局域网... 118

4.4 局域网互连... 120

4.4.1 网桥协议的体系结构... 120

4.4.2 生成树网桥... 123

4.4.3 源路由网桥... 129

4.5 城域网... 131

4.5.1 城域以太网... 132

4.5.2 弹性分组环... 135

第5章 无线通信网... 139

5.1 移动通信... 139

5.1.1 蜂窝通信系统... 139

5.1.2 第二代移动通信系统... 140

5.1.3 第三代移动通信系统... 142

5.2 无线局域网... 143

5.2.1 WLAN的基本概念... 143

5.2.2 WLAN通信技术... 145

5.2.3 IEEE 802.11体系结构... 150

5.2.4 移动Ad Hoc网络... 156

5.2.5 IEEE 802.11的新进展... 165

5.3 无线个人网... 169

5.3.1 蓝牙技术... 170

5.3.2 ZigBee技术... 175

5.4 无线城域网... 181

5.4.1 关键技术... 181

5.4.2 MAC子层... 182

5.4.3 向4G迈进... 183

第6章 网络互连与互联网... 186

6.1 网络互连设备... 186

6.1.1 中继器... 186

6.1.2 网桥... 187

6.1.3 路由器... 188

6.1.4 网关... 189

6.2 广域网互连... 190

6.2.1 OSI网络层内部结构... 191

6.2.2 面向连接的网际互连... 192

6.2.3 无连接的网际互连... 194

6.3 IP协议... 197

6.3.1 IP地址... 198

6.3.2 IP协议的操作... 200

6.3.3 IP协议数据单元... 202

6.4 ICMP协议... 203

6.5 TCP和UDP协议... 204

6.5.1 TCP服务... 205

6.5.2 TCP协议... 205

6.5.3 TCP拥塞控制... 208

6.5.4 UDP协议... 211

6.6 域名和地址... 211

6.6.1 域名系统... 213

6.6.2 地址分解协议... 214

6.7 网关协议... 218

6.7.1 自治系统... 218

6.7.2 外部网关协议... 218

6.7.3 内部网关协议... 220

6.7.4 核心网关协议... 228

6.8 路由器技术... 229

6.8.1 NAT技术... 230

6.8.2 CIDR技术... 232

6.8.3 第三层交换技术... 234

6.9 IP组播技术... 236

6.9.1 组播模型概述... 236

6.9.2 组播地址... 237

6.9.3 因特网组管理协议... 238

6.9.4 组播路由协议... 242

6.10 IP QoS技术... 247

6.10.1 集成服务... 248

6.10.2 区分服务... 250

6.10.3 流量工程... 252

6.11 Internet应用... 254

6.11.1 远程登录协议... 255

6.11.2 文件传输协议... 256

6.11.3 简单邮件传输协议... 257

6.11.4 超文本传输协议... 258

6.11.5 P2P应用... 261

第7章 下一代互联网... 265

7.1 IPv6. 265

7.1.1 IPv6分组格式... 266

7.1.2 IPv6地址... 270

7.1.3 IPv6路由协议... 275

7.1.4 IPv6对IPv4的改进... 277

7.2 移动IP. 278

7.2.1 移动IP的通信过程... 278

7.2.2 移动IPv6. 280

7.3 从IPv4向IPv6的过渡... 284

7.3.1 隧道技术... 285

7.3.2 协议翻译技术... 292

7.3.3 双协议栈技术... 296

7.4 下一代互联网的发展... 298

7.4.1 IP地址的分配... 299

7.4.2 我国的下一代互联网研究... 301

网络工程师教程（第5版）依据2018年审定通过的网络工程师考试大纲大纲编写，涵盖网络工程师（中级）岗位所要求的主要知识及应用技术。通过网络工程师考试的考生可以获得由人力资源和社会保障部、工业和信息化部认可的职业资格证书，本考试为中级资格认证。