计算机网络与通信

第①章绪论/1

1.1何谓计算机网络与通信/1

1.2网络通信研究的内容/4

1.2.1数据通信的基本原理/5

1.2.2数据传输设施/6

1.2.3以计算机为基础的通信网络/7

1.2.4需要解决的其他问题/10

1.3计算机网络的组成 /10

1.3.1分组交换网的组成结构/10

1.3.2计算机网络拓扑结构1121.3.3互联网的组成/14

1.4计算机网络的分类/16

1.4.1按照网络覆盖的范围分类/161.4.2按照传输介质分类/17

1.4.3按照数据交换方式分类/18

1.5计算机网络的形成与发展/18

1.5.1计算机网络的起源与发展/19

1.5.2互联网在中国的发展/20

1.6计算机网络的标准化 /211.6.1制订标准的重要组织/221.6.2标准及RFC 文档/231.7网络体系结构的概念/241.7.1网络协议/24

1.7.2分层的网络体系结构/251.7.3网络体系结构中的一些术语/26

1.8IS0/OSI参考模型/28

1.9TCP/IP体系结构 /291.9.1 TCP/IP体系结构概述/291.9.2TCP/IP体系结构的特点/30本章小结/31

思考与练习/32

第②章

物理层中的数据传输/ 34

2.1何谓物理层/ 34

2.1.1物理层的基本概念/342.1.2物理层解决的主要问题/35

……

本章小结/ 274

思考与练习/ 275

附录

实验与课程设计部分:网络组建及配置/ 276

参考文献 / 277

第1章绪论

随着人类社会从工业化迈向信息化,信息已成为人们改造世界和推动社会发展的直接媒体和重要力量。以 Internet为代表的计算机网络已成为信息社会的基础设施之一。计算机网络与通信技术的发展改变了人们的时空观念,地球那边的信息可以在顷刻间传送到我们眼前千里之遥似乎变得近在思尺。可以预见,随着超高速光通信技术、高速无线网络通信技术、边缘计算和云计算技术的研究进展,网络与通信技术将朝着以“更大、更快、更及时、更方便、更安全和更有效”为标志的新一代网络发展,产生新的飞跃。

21世纪是一个计算机与网络的时代。在这个时代，信息的交流、获取和利用将成为个人发展、社会进步、经济增长的基本要素。因此,每一个希望在信息时代有所作为的人都需要了解、学习、使用计算机网络,掌握网络通信技术。这对每一个人,乃至整个社会既是一种机遇,也是一种挑战。为此,网络通信也就成为在迅速发展的信息社会中首要的研究对象。什么是网络通信,网络通信包括哪些内容,网络通信的原理是什么,实现网络通信有哪些方法,如何从Internet上获取自己所需要的信息等,已不仅仅是计算机网络和通信工作者学习研究的内容,也是各行各业迫切需要了解和掌握的知识。本书正是为适应这种社会发展的需要而编写的。

计算机网络与通信技术发展迅速、应用广泛,涉及的内容较多，它已成为当今世界高新技术的核心之一。本章在简单介绍计算机网络与通信概念的基础上,主要讨论计算机网络与通信的定义和功能、网络通信研究的内容和方法,以及计算机网络通信关键技术等基本知识,并指出计算机网络通信技术的发展趋势。

1.1何谓计算机网络与通信

随着计算机技术的全面普及和在各个领域的深人应用,人们在各种网络的基础上利用计算机进行通信,在全世界范围内使用互联网彼此交换信息,已经成为不争的事实。计算机网络作为整个社会的基本组成部分,被应用于社会政治、经济、军事和科学技术的方方面面,如电子商务、电子政务、教育信息化、信息服务等。可以说,信息社会的信息化服务,无不建立在计算机网络通信系统的基础之上。计算机网络已经成为人类生活不可缺少的社会元素和工作术语。

人与人之间的思想交流一般采用两种方式，一是语言(包括直接或间接的声音),二是文字、图形图像等。人们把这种思想交流的方式称为通信(communication),其交流内容的物理表现,如声音、图形图像、文字、图表等称为数据(data)。数据被赋予的具体意义称为信息(infor-mation)。例如,当拨打电话号码“121”,听到的声音是“今天晴天”时，这个声音就是数据,“今天晴天”就是关于天气预报的信息。这个过程是用户和气象台工作人员之间的间接通信,该信息是通过电话线路传送的,所以电话网是一个人们最熟悉的,而且是无所不在的通信网。

一个简单的通信网络如图1-1所示。在该通信网络中有两类结点:终端结点(terminalnodes)和通信结点(communication nodes)。终端结点产生信息或使用在网络上传输的信息，而通信结点传输信息但不产生和使用信息。在图1-1中,当终端结点包含计算机、可视电话、打印机、文件服务器等设备时，人们就可以利用这些设备,或以电子邮件的方式、或以Web方式等交换信息,此时的电话网就变成了一个广义的通信网络。由此可以看出:一个通信网络(communication network)是互连结点的一个集合,该集合中的结点可彼此交换信息。人们利用通信网络彼此交换信息就是网络通信(network communication)。

实际上,网络概念和网络技术的应用是非常丰富的。例如,广播、无线或有线电视、电话公司等机构都有自己独立的网络。最早也是最著名的通信网络之一就是电话网络。这个网络一般称之为电话系统(POTS)或公共交换电话网络(PSTN)。今天大部分人比较熟采的通信网络是计算机通信网络,简称为计算机网络。

本书围绕计算机网络体系，系统地介绍了计算机网络与通信的基本原理、通信协议及其实现技术。本书以计算机网络体系结构为总纲，分为四个部分共8章。第一部分(第1章)介绍了计算机网络及通信的基本概念，并讨论了计算机网络的体系结构；第二部分(第2-6章)介绍了物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层的协议原理与技术应用；第三部分(第7-8章)讨论了网络安全与管理和以网络为基础的技术应用，包括端到端技术和内容分发网络中的边缘存储技术，以适应网络技术的最新发展；第四部分为网上资源部分，包括知识拓展、课程思政以及网络通信的实验项目。