计算机网络（第3版）

本教材的第1版和第2版分别于2010年2月及2015年7月出版。由于本教材所讲授的是计算机网络的基本原理，因此新版教材保留了第2版中的主要内容。但为了适应网络应用和互联网技术的迅猛发展，第3版教材在此基础上进行了修订，增加了许多新的知识，修改了过时的不合适的一些提法和内容，以适应网络教学的需要。下面是一些主要内容的变化。
第1章概述部分，首先为了使大家对网络不那么陌生，通过具体的实例让大家认识计算机网络、互联网以及相关的概念； 其次集中介绍了衡量计算机网络性能的主要技术指标，可以让大家从不同的方面来度量计算机网络性能的优劣有个标准； 后对于两种分组交换技术——数据报和虚电路原理的介绍现改在第4章介绍，这样的安排更加合理。第2章物理层部分，在篇幅上进行了适当的精简，增加了宽带接入技术的简单介绍，给出了CDMA的发送与接收帧的计算说明。第3章数据链路层部分，细化了协议实现原理，去掉了不再使用的成帧方式。第4章网络层部分，重点仍然是网络互连问题阐述。但随着网络技术的发展，拥塞控制已经成为传输层重点要解决的问题，因此原来在第4章介绍的拥塞概念及拥塞控制的方法等内容改在第5章传输层介绍，这些并不影响读者对整个计算机网络的学习和理解。第5章传输层的改动比较大，把TCP的滑动窗口机制运用到差错控制的基本概念和原理、流量控制及拥塞控制上，可以使读者对可靠传输有一个比较完整的概念，对拥塞控制的方法增加了进一步的解释。第6 章应用层部分，增加了对DNS协议原理的分析，结合具体的DNS层次部署，分析域名解析的过程； 细化了对HTTP报文的说明，给出了HTTP报文的具体格式，分别说明HTTP请求报文与响应报文的具体内容； 添加了有关DHCP的内容，对DHCP原理、地址租约及更新做了详细介绍和说明。
另外，在每一章理论知识介绍之后，通过本章经典习题与解析的学习，使学生能够用这些基础理论来解决实际中的问题，并可以加深对相关知识的理解和掌握。本书力图做一本基础理论知识全面并紧密结合实践内容的教材。
此次改版中，增加Wireshark数据包分析实战。Wireshark是一款开源的专业数据抓包和分析工具，它提供了强大的数据抓取功能和丰富的数据分析方式，适合于初学者使用，将计算机网络协议的学习与Wireshark工具结合，使得抽象的理论具体化、可视化，也增加了学生的学习兴趣。我们在计算机网络的教学中，通过这种理论与实践的学习方式，也取得了很好的教学效果，值得推广。在数据链路层、网络层、传输层及应用层均给出数据包的内容分析。
另一个改动是Internet 的译名不再使用推荐译名“因特网”，而改为目前大家已普遍使用的“互联网”。虽然推荐译名“因特网”有其权威性，但实践证明，各界人士大都不愿意用。 编者决定从第3版起改用事实上的标准译名“互联网”。
书后共有两个附录，附录A是Wireshak基础简介知识(包括简介、安装方法和使用说明)附录B是部分习题解答(而不是详细解题步骤)，后是参考文献与网址。
读者可以访问清华大学出版社多媒体课程资源平台下载有关的参考内容。
本教材的参考学时为60学时左右。如果学时较少，可以适当地调整讲授内容。这样仍可获得有关互联网的基本的知识。
本书附有随书课件及微课。
本书由沈红、李爱华任主编，喻红婕、胡树杰、程磊任副主编，臧晶、金海月、祁燕参编。其中沈红和李爱华参加了教材大纲的编写，沈红、胡树杰、喻红婕、金海月、祁燕编写第1章、第4章和第5章，李爱华、程磊、臧晶、金海月、祁燕编写第2章、第3章和第6章及附录A部分。感谢杨非非对教材的校对及实验部分的工作。
由于计算机网络涉及的内容极为广泛，技术发展较快，书中不足与欠妥之处在所难免，敬请广大师生批评指正，不胜感激。
沈红李爱华
2021年8月

本书自2010年首次出版以来，曾于2015年出版了第2版。第2版作为本科生“计算机网络”课程的教材，被多所高校选用，并于2017年被评为第六届兵工高校优秀教材二等奖。这次教材的改版，在内容和结构上进行了一些修订。 本书共分为6章及两个附录，包括计算机网络概述、物理层、数据链路层(包括局域网)、网络层、传输层和应用层的内容。本次改版更加注重理论教学与实践的有机结合，在数据链路层、网络层、传输层和应用层增加Wireshark数据包分析实战。每章均配有经典习题与解析、习题及部分习题答案(附录B)。在附录A配有Wireshark基础知识简介、安装方法及使用说明。本书配套的附件有全书的课件及微课。 本书的特点是结构合理、概念准确、论述严谨、内容丰富、图文并茂、深入浅出。突出基本原理和基本概念的阐述。为了更好地掌握基本概念和基本原理，同时还配有一定数量的例题、经典习题与解析、每章习题和Wireshark数据包分析实战。同时力图反映计算机网络的一些**发展。本书可供电气信息类和计算机类专业的本科生和研究生使用，也适合作为计算机等相关专业的考研教材。另外，本书对从事网络相关专业的技术人员也具有一定的参考价值。

第1章概述

1.1计算机网络的产生与发展

1.1.1计算机网络的产生

1.1.2计算机网络的发展

1.1.3认识网络

1.2网络的组成与结构

1.2.1早期计算机网络的组成

1.2.2互联网的组成

1.2.3数据交换技术

1.2.4现代计算机网络的结构特点

1.3计算机网络的分类

1.3.1按网络的地理范围

1.3.2按网络的传输技术

1.3.3按网络的使用者分类

1.3.4按传输介质分类

1.4计算机网络的拓扑结构

1.4.1计算机网络拓扑的基本概念

1.4.2网络拓扑的类型

1.5计算机网络的性能指标

1.5.1速率

1.5.2带宽

1.5.3吞吐量

1.5.4时延

1.5.5时延带宽积

1.5.6往返时间

1.5.7利用率

1.6计算机网络体系结构与参考模型

1.6.1网络体系结构的基本概念

1.6.2ISO/OSI分层体系结构

1.6.3TCP/IP分层体系结构

1.6.4OSI/RM与TCP/IP/RM的比较 

1.6.5本书采用的模型

1.6.6网络与互联网协议标准化组织和管理机构

1.7本章经典习题与解析

习题1

第2章物理层

2.1物理层概述

2.1.1设置物理层的目的及基本功能

2.1.2物理层与数据链路层的关系

2.2数据通信基础

2.2.1基本概念

2.2.2奈奎斯特定理与香农定理

2.2.3编码与调制

2.2.4多路复用技术

2.3传输介质

2.3.1导向传输介质

2.3.2无线传输介质

2.4物理层设备

2.4.1中继器

2.4.2集线器

2.5宽带接入技术

2.5.1ADSL接入技术

2.5.2HFC接入技术

2.5.3FTTx技术

2.5.4移动互联网接入技术

2.6物理层接口特性

2.6.1EIA RS232C接口标准

2.6.2EIA RS449接口标准

2.7本章经典习题与解析

习题2

第3章数据链路层

3.1数据链路层概述

3.1.1数据链路层的地位

3.1.2数据链路层的基本概念

3.1.3数据链路层与网络层、物理层的关系

3.1.4数据链路层的功能

3.2成帧与透明传输

3.3差错控制

3.4点对点协议(PPP)

3.5局域网

3.5.1局域网的基本概念和体系结构

3.5.2以太网与IEEE 802.3

3.5.3共享信道的介质访问控制方法

3.6局域网扩展

3.6.1集线器扩展局域网

3.6.2网桥

3.6.3局域网交换机

3.7高速以太网

3.7.1100BaseT以太网

3.7.2吉比特以太网

3.7.310吉比特以太网

3.8虚拟局域网(VLAN)

3.9无线局域网

3.9.1无线局域网基本结构模型

3.9.2IEEE 802.11物理介质规范

3.9.3IEEE 802.3介质访问控制

3.10本章经典习题与解析

3.11Wireshark实验： 数据链路层帧分析

习题3

第4章网络层

4.1网络层概述

4.1.1划分网络层的必要性

4.1.2网络层实现的主要功能

4.1.3网络层向上一层提供的服务

4.2网际协议(IP)

4.2.1IPv4的特点

4.2.2分类的IP地址 

4.2.3IPv4数据报的格式

4.2.4IP层处理数据报的流程

4.3地址解析协议（ARP）

4.4划分子网与构造超网

4.4.1划分子网的意义

4.4.2划分子网的方法

4.4.3子网掩码

4.4.4举例说明子网规划与地址空间划分的基本方法

4.4.5使用子网掩码转发分组过程

4.4.6变长子网掩码技术

4.4.7无分类编址CIDR技术(构成超网)

4.4.8网络地址转换(Network Address Translation，NAT)

4.5网际控制报文协议(ICMP)

4.5.1ICMP的作用与特点

4.5.2ICMP报文的结构

4.5.3ICMP报文的类型

4.6路由选择协议

4.6.1分层次的路由选择协议

4.6.2内部网关协议(RIP)

4.6.3OSPF协议

4.6.4外部网关协议

4.7IP多播和网际组管理协议

4.7.1基本介绍

4.7.2IP多播地址

4.7.3网际组管理协议(IGMP)

4.7.4多播路由器与IP多播中的隧道技术

4.8下一代网际协议IPv6

4.8.1IPv6概述

4.8.2IPv6的格式

4.8.3IPv6的地址空间

4.8.4IPv4向IPv6过渡

4.9移动IP

4.9.1移动IP概述

4.9.2几个重要概念 

4.9.3移动IP工作原理 

4.10网络互连设备

4.10.1网络互连设备及功能

4.10.2路由器在网络互连中的作用及组成

4.11本章经典习题与解析

4.12Wireshark实验： IP分析

习题4

第5章传输层

5.1传输层协议概述

5.1.1划分传输层的必要性

5.1.2传输层的功能

5.1.3TCP/IP传输层的两个协议——UDP与TCP

5.1.4传输层端口

5.1.5套接字

5.1.6TCP、UDP与应用层协议的关系

5.2UDP

5.2.1UDP的主要特点

5.2.2UDP用户数据报格式

5.2.3UDP校验和的计算示例

5.2.4UDP适用的范围

5.3TCP

5.3.1TCP提供的服务

5.3.2TCP报文段的格式

5.3.3TCP连接的建立与释放

5.4传输层可靠传输原理

5.4.1简单的停等协议

5.4.2实用的停等协议

5.4.3连续ARQ协议

5.4.4三种协议的比较

5.5传输层可靠传输的实现

5.5.1滑动窗口协议原理

5.5.2TCP的差错控制机制

5.6流量控制

5.6.1利用滑动窗口实现流量控制

5.6.2TCP的传输效率

5.7TCP拥塞控制

5.7.1拥塞控制的基本概念及原理

5.7.2TCP的拥塞控制

5.8本章经典习题与解析

5.9Wireshark实验： TCP协议分析

习题5

第6章应用层

6.1应用层概述

6.1.1设置应用层的必要性及功能 

6.1.2网络应用模式

6.2域名系统(DNS)

6.2.1层次域名空间

6.2.2域名服务器

6.2.3域名解析过程

6.3文件传输协议(FTP)

6.3.1FTP的工作原理

6.3.2控制连接与数据连接

6.4远程登录协议(TELNET)

6.4.1远程登录

6.4.2TELNET协议

6.4.3TELNET通信过程

6.5电子邮件系统

6.5.1电子邮件系统的组成结构

6.5.2电子邮件格式与MIME

6.5.3SMTP协议、POP3协议和IMAP协议

6.6万维网(WWW)

6.6.1统一资源定位符(URL)

6.6.2超文本传输协议(HTTP)

6.6.3超文本标记语言

6.6.4万维网的搜索引擎

6.7动态主机配置协议(DHCP)

6.7.1静态配置与动态配置

6.7.2DHCP地址租约

6.7.3DHCP租约生成过程

6.7.4DHCP地址租约更新

6.8简单网络管理协议(SNMP)

6.8.1网络管理的基本概念

6.8.2网络管理模型

6.8.3SNMP协议

6.9本章经典习题与解析

6.10Wireshark实验： HTTP报文分析

习题6

附录AWireshark基础知识简介

附录B部分习题答案 

参考文献

根据网络发展迅速的特点，教材中加入网络新知识、新技术的介绍，反映出计算机网络的一些发展技术和趋势；每章的经典习题解析均根据每章的知识点提取的，对各个知识点的理解及进一步掌握整个章节的内容有很好的帮助。