计算机网络教程（第3版）

计算机网络课程是带领学生走进互联网世界，探寻互联网奥秘，体验互联网创新推动经济、科技发展的一门重要课程。计算机网络技术的发展日新月异，不断有新概念、新技术、新应用涌现。因此，《计算机网络教程（第3版）》依据“面向基础，注重实践，面向实际应用，面向未来发展”的理念，立足于培养高素质应用型人才的教学要求，安排教学内容，设计呈现方式，全面讲解计算机网络知识。
(1) 面向基础，注重专业知识的积累和应用，培养基于互联网思维的创新意识。
全书分为两部分，第一部分以理论教学为主，第二部分以实践教学为主。《计算机网络教程（第3版）》的理论部分按照“模块化”的原则，将计算机网络技术7章内容，分为了网络理论、网络技术、网络应用和网络安全4个模块。计算机网络技术各章之间的结构关系如图1所示。

图1 计算机网络技术各章之间的结构关系
第1章介绍了计算机网络的基本概念、分类、组成、性能和发展趋势，这是全书的基本内容。
第2章介绍了数据通信的基本概念、数据传输介质、信道复用技术和数据交换技术、数据编码技术、差错控制技术等，为初学者学习数据通信技术奠定基础。
第3章介绍了计算机网络的体系结构，对OSI参考模型与TCP/IP参考模型进行了比较和分析，使学习者对计算机网络体系结构有初步了解。
第4章介绍了局域网、以太网、局域网互联技术、虚拟局域网、高速局域网、无线局域网，以及局域网结构化综合布线技术等，为学习者构建主流网络提供了保障。
第5章介绍了网络互联的基本概念、类型、互联网络协议TCP/IP、虚拟互联网络的概念及与之配合使用的ARP、RARP、ICMP等协议的作用，重点介绍了IP地址与硬件地址的关系、IP层转发分组的流程、子网与子网掩码等关键技术，以及NAT、IPv6和运输层的TCP、UDP的基本概念。通过对本章的学习，学习者可以切实地了解因特网是怎样工作的。
第6章介绍了Internet的发展历程、接入方式，以及常用的Internet应用，为学习者提供了系统的网络应用技术知识和应用指导。
第7章介绍了网络中面临的安全问题，以及常用的防火墙、入侵检测、VPN等安全技术，并给出了安全应用实例，让学习者对网络安全既有理性认识也有感性体验，培养“三分技术，七分管理”的安全意识。
通过对各模块知识结构和层次关系的梳理，把握计算机网络知识，从全貌认识计算机网络。计算机网络探索全貌图如图2所示。

图2 计算机网络探索全貌图
(2) 注重实践，面向实际应用，构建了立体化的实践教学体系、沉浸式实践教学模式，培养运用互联网技术解决实际问题的能力。
《计算机网络教程（第3版）》的实验部分按照“三贴近”(贴近学生、贴近实际、贴近生活)的原则，依据计算机网络的知识脉络，以及实践项目知识点之间的关联性，由浅入深地设计了覆盖系统运维、组建、分析、设计4个能力层的7个实验项目，如表1所示。《计算机网络教程（第3版）》通过对虚拟仿真技术的使用，突破了实验空间和时间的限制，实现了实验课堂的延伸，构建了“虚拟仿真 实物实验 实际应用”、课内课外的混合式实践教学体系，形成了生活环境即实验环境、实验项目即实际应用的沉浸式实践教学模式，体验“学以致用”的快乐。
表1 计算机网络实践环节技能知识点
实践教学内容 能力目标
常用网络设备 系统运维
网络测试与管理命令 
组建Windows环境下的局域网 系统组建
静态路由 
网络数据包的监听和分析 系统分析
应用服务器的搭建 系统设计
编写简单的客户/服务器程序 

编者 
2022年10月

《计算机网络教程（第3版）》以“重基础、重实践、重应用”为宗旨，注重学生“懂、建、管、用”专业能力的培养，内容包括计算机网络概述、数据通信技术、计算机网络体系结构、局域网、网络互联技术、Internet技术、网络安全技术等理论知识和实践应用，以满足学习者对掌握网络系统分析、设计、组建、运维和应用开发能力的需求。 《计算机网络教程（第3版）》编排方式新颖，内容基础性强，概念清晰，逻辑严谨，实验教学源于生活中的网络应用，实用性强，并遴选了重要知识点录制了微课视频和实践指导微视频。读者扫描书中二维码就可以观看相应知识点的讲解，这为读者学习和理解相关内容提供了方便。 《计算机网络教程（第3版）》可作为高等院校计算机专业和理工类网络课程的教材，也可作为从事计算机与信息技术应用的工程技术人员的参考书。

? 第一部分 理论篇 ?
第1章 计算机网络概述 2
1.1　计算机网络基本概念 2
1.1.1　计算机网络的产生和发展 2
1.1.2　计算机网络的概念 5
1.1.3　计算机网络的功能 6
1.2　计算机网络的分类 7
1.2.1　不同覆盖范围的网络 7
1.2.2　不同使用者的网络 8
1.3　计算机网络的组成 8
1.4　计算机网络的性能 13
1.4.1　计算机网络的性能指标 13
1.4.2　计算机网络的非性能指标 15
1.5　计算机网络的发展趋势 15
1.5.1　云计算 16
1.5.2　物联网 17
习题 19
第2章 数据通信技术 21
2.1　数据通信基本概念 21
2.1.1　信息、数据、信号和信道 21
2.1.2　数据通信系统 23
2.2　数据传输介质 27
2.2.1　传输介质的主要特性 28
2.2.2　导向传输媒体 28
2.2.3　非导向传输媒体 33
2.3　信道复用技术 35
2.3.1　频分多路复用 36
2.3.2　时分多路复用 37
2.3.3　波分多路复用 38
2.4　数据交换技术 38
2.4.1　电路交换 38
2.4.2　报文交换 40
2.4.3　分组交换 40
2.4.4　交换技术比较 45
2.5　数据编码技术 45
2.5.1　数字信号模拟化时的编码方法 45
2.5.2　模拟信号数字化时的编码方法 46
2.5.3　数字数据编码 47
2.6　差错控制技术 48
习题 51
第3章 计算机网络体系结构 53
3.1　网络体系结构概述 53
3.1.1　网络体系结构的形成 53
3.1.2　网络协议及相关概念 55
3.1.3　层次结构 57
3.2　OSI参考模型 58
3.2.1　OSI参考模型结构 58
3.2.2　OSI参考模型各层的功能 59
3.2.3　OSI环境中数据的传输 61
3.3　TCP/IP参考模型 65
3.3.1　TCP/IP概述 65
3.3.2　TCP/IP参考模型及各层功能
(TCP/IP协议集) 65
3.3.3　TCP/IP环境中数据的传输 67
3.4　具有五层结构的参考模型 68
3.4.1　OSI与TCP/IP参考模型的比较 68
3.4.2　具有五层结构的参考模型 70
习题 71
第4章 局域网 73
4.1　局域网概述 73
4.1.1　局域网的特点 73
4.1.2　局域网的关键技术 74
4.1.3　局域网的体系结构 75
4.1.4　IEEE 802标准系列 76
4.2　以太网概述 77
4.2.1　以太网的工作原理 77
4.2.2 争用期 81
4.2.3　传统以太网的连接方法 83
4.3　局域网互联技术 85
4.3.1　共享式介质局域网互联 85
4.3.2　交换式局域网互联 90
4.4　虚拟局域网 98
4.4.1　虚拟局域网的概念 98
4.4.2　虚拟局域网的实现方式 99
4.4.3　虚拟局域网的应用特点 101
4.5　高速局域网 102
4.5.1　高速局域网的发展 102
4.5.2　快速以太网 103
4.5.3　吉比特以太网 103
4.5.4　10吉比特以太网 105
4.5.5　FDDI 106
4.6　无线局域网 107
4.6.1　无线局域网的概念 107
4.6.2　无线局域网的应用 108
4.6.3　无线局域网标准 109
4.7　局域网结构化综合布线 111
4.7.1 结构化布线的优点 112
4.7.2　结构化布线系统的组成 112
4.7.3　结构化综合布线系统的设计要点 114
习题 116
第5章 网络互联技术 119
5.1　网络互联概述 119
5.2　互联网络协议TCP/IP 120
5.3　网际协议(IP) 121
5.3.1　网际协议(IP)的特征 121
5.3.2　虚拟互联网络 121
5.3.3　IP地址概述 123
5.3.4 IP地址的分配 126
5.3.5 IP数据报格式 127
5.4 互联网中IP数据的流动 129
5.4.1　IP地址与硬件地址的关系 129
5.4.2　地址解析协议(ARP)和逆地址
解析协议(RARP) 131
5.4.3　IP层转发分组的流程 134
5.4.4　ICMP 138
5.5 IP地址扩展技术 140
5.5.1　划分子网 140
5.5.2　网络地址转换 146
5.6　IPv6 148
5.7　因特网传输层协议 149
习题 153
第6章 Internet技术 156
6.1　Internet概述 156
6.1.1　Internet的概念 156
6.1.2　Internet的发展历程 157
6.1.3　Internet的标准化工作 159
6.2　Internet的接入 160
6.3　域名系统DNS 163
6.3.1　域名系统概述 163
6.3.2　Internet的域名结构 164
6.3.3　域名服务器 165
6.4　WWW服务 167
6.4.1　统一资源定位符 168
6.4.2　超文本传送协议 169
6.4.3　超文本标记语言 170
6.4.4　搜索引擎 171
6.5　E-mail服务 172
6.6　FTP服务 174
6.7　Telnet服务 176
6.8　网络管理 177
6.8.1　网络管理的目的和内容 177
6.8.2　网络管理系统的构成 178
6.8.3　网络管理系统的功能 179
6.8.4　简单网络管理协议 179
6.9　多媒体网络应用 180
习题 182
第7章 网络安全技术 185
7.1　网络安全问题概述 185
7.1.1　网络安全的基本含义 185
7.1.2　计算机网络面临的威胁 185
7.1.3　计算机网络安全的内容 186
7.2　网络安全的主要技术 186
7.2.1　防火墙技术 187
7.2.2 典型防火墙简介 188
7.2.3　数据加密技术 190
7.2.4　入侵检测技术 191
7.3　网络应用安全 191
7.3.1　VPN技术 192
7.3.2　SSL协议 193
7.3.3　SET协议 194
习题 195

? 第二部分 实验篇 ?
实验1 常用网络设备 198
1.1　实验目的 198
1.2　实验任务 198
1.3　常用网络设备简介 198
1.3.1　导向传输媒体 198
1.3.2　网卡 201
1.3.3　调制解调器 202
1.3.4　集线器 202
1.3.5　交换机 203
1.4　实验设备 203
1.5　实验步骤 203
1.6　思考 205
实验2 网络测试与管理命令 206
2.1　实验目的 206
2.2　实验任务 206
2.3　Windows中的常用网络命令 206
2.3.1　ping命令 206
2.3.2　ipconfig命令 207
2.3.3　tracert命令 208
2.3.4　netstat命令 209
2.3.5　ARP命令 210
2.4　实验设备 211
2.5　实验步骤 211
2.6　思考 212
实验3 组建Windows环境下的
局域网 213
3.1　实验目的 213
3.2　实验任务 213
3.3　实验设备 213
3.4　组建局域网 213
3.4.1　安装TCP/IP协议软件 213
3.4.2　TCP/IP参数设置 214
3.4.3　测试TCP/IP协议 215
3.5　实验步骤 215
3.6　思考 216
实验4 应用服务器的搭建 217
4.1　实验目的 217
4.2　实验任务 217
4.3　实验设备与环境 217
4.4　应用服务器搭建 222
4.4.1　WWW服务器的搭建 222
4.4.2　DNS服务器的搭建 226
4.4.3　FTP服务器的搭建 230
4.4.4　DHCP服务器的搭建 234
4.5　实验步骤 237
4.6　思考 238
实验5 网络数据包的监听和分析 239
5.1　实验目的 239
5.2　实验任务 239
5.3　实验设备与环境 239
5.4　OmniPeek软件介绍 239
5.4.1 概述 239
5.4.2 OmniPeek工具的使用 240
5.4.3 OmniPeek过滤器的使用 243
5.5　实验步骤 246
5.6　思考 252
实验6 静态路由 253
6.1　实验目的 253
6.2　实验任务 253
6.3　实验环境 253
6.4　实验步骤 254
6.4.1 两个网段的互联互通 254
6.4.2 多于两个网段的互联互通 257
6.5　思考 259
实验7 编写简单的客户/服务器程序 261
7.1　实验目的 261
7.2　实验任务 261
7.3 实验环境 261
7.4　相关理论知识 261
7.4.1　客户与服务器的特性 261
7.4.2　实现中需要解决的主要问题 262
7.4.3　网络编程Socket 263
7.5　Windows Socket API相关介绍 266
7.5.1　Winsock介绍 266
7.5.2　CAsyncSocket介绍 274
7.6　实验步骤 278
7.6.1　利用Winsocket编制网络应用程序 278
7.6.2　用C#编制网络应用程序 283
7.7　思考 289
参考文献 290
附录A 实践虚拟仿真环境介绍 291

? 面向基础，注重专业知识的积累和应用，培养学生基于互联网思维的创新意识。 
? 注重实践，面向实际应用，构建立体化实践教学体系、沉浸式实践教学模式，培养学生运用互联网技术解决实际问题的能力。 
? 面向未来，结合信息化技术开展线上线下混合教学模式，培养学生良好的学习方法与获取知识的能力，促进学生全面发展。