计算机网络技术基础（第2版）

在信息化全面普及的今天，计算机网络在整个ICT行业的重要性和基础性，已经被网络相关专业的从业者、使用者及管理者充分认可。云计算、物联网、人工智能等新型网络技术的快速应用和普及也证实了计算机网络才是整个ICT行业发展的根本。

本书自第1版出版以来，受到广大读者欢迎，已数次重印。为了适应新一代信息技术发展，我们对第1版进行了改版修订。第2版在认真听取读者反馈和调研岗位技术需求的基础上，根据时代发展和新技术的出现，除了修订原书的疏漏外，增加了课程思政元素并调整了部分内容，例如，增加了最新的无线技术、更新了部分设备型号、变更实训案例为主流的国产设备等。

本书根据编者多年的技术工作经验，依据计算机网络技术专业标准，遵循职业教育“知识、能力、素质、创新”的培养原则，突出计算机乃至信息类各专业的教学特点，并结合了有关高校的计算机网络实际教学情况而再版。

本书在内容选取上，遵循了“必要、适度、够用”的应用技能型人才教育原则，同时注意在介绍计算机网络的最新成果、最新技术方面做到突出应用、内容适度、叙述简明，既注重基本知识、基本原理，又密切联系实际，突出对学习计算机网络的读者实践技能的培养。

本书系统全面地阐述了计算机网络技术（工程）所涉及的基本概念、基本工作过程和应用技术，为学生后续学习网络编程、网络操作系统、组网技术、网络运行管理、网络安全、网络工程等课程提供理论基础。它是计算机网络技术及计算机相关专业中专业技术课程的先导课程配套教材，为学习和掌握计算机网络专业知识和技能奠定基础。本书建议课时不少于72学时。

本书共分9章。第1章主要介绍计算机网络的定义、拓扑结构、网络体系结构、网络协议和标准化组织等基础知识。第2章主要介绍计算机网络中用到的通信基础，包括数据编码与调制、数据传输方式、交换技术、同步和异步传输技术及多路复用技术等内容。第3章主要介绍OSI/RM物理层的功能及常见的协议和设备。第4章主要介绍数据链路层的常见功能及主流技术和设备。第5章主要介绍常见局域网概念和主流应用技术。第6章主要介绍网络层的功能、协议和设备。第7章主要介绍传输层的功能及TCP、UDP协议的原理和工作流程。第8章主要介绍应用层的功能及常见的应用协议，简单介绍了网络管理及网络安全的基本概念。第9章主要介绍计算机网络规划设计的典型步骤。此外，为了便于掌握和理解相关知识，在每章内容后面给出了相应的习题和实训内容，以方便读者有选择地练习。

本书由有多年教学经验的教师和企业一线的工程师协作编写。张恒杰编写了第1章，李喆时编写了第2、3章，邹洁编写了第4、5章，吴昊编写了第6、7章，孙迪编写了第8、9章，姚红也参与了部分章节的编写。全书由张恒杰统阅定稿。

由于网络技术在不断发展，尽管花了大量时间和精力编写修订，但编者水平有限，书中难免存在一些疏漏，真诚希望各位读者能批评、指正，以使本书不断完善，在此表示感谢。

编者2022年5月

在信息化全面普及的今天，计算机网络在整个IT行业的重要性和基础性已经被网络专业人员、IT人士，甚至所有现代人都充分认可。随着云计算、物联网等新型网络技术的快速应用和普及，可以预见，计算机网络才是整个IT行业发展的根本。

网络基础理论不扎实的网络管理人员难以快速、准确地进行网络故障分析和排除，网络工程人员又难以设计一个符合标准、符合用户应用需求且能长时间保持稳定的系统。对从事各种网络应用程序开发的程序员，网络基础理论同样非常重要，一个不懂得网络体系结构以及各层功能实现原理和应用接口的程序员，难以设计出符合网络应用标准的应用程序，更难以被用户认同。因此，掌握计算网络基础是信息类职业发展的关键。

本书根据编者20多年的技术工作经验，结合计算机网络技术专业课程教学需要，遵循高职高专“知识、能力、素质、创新”的培养原则，突出计算机乃至信息类各专业的教学特点，并调研了有关高校的计算机网络实际教学情况而编写。

本书内容选取上遵循了“必要、适度、够用”的应用型人才教育原则，同时注意在介绍计算机网络的最新成果、最新技术方面做到突出应用、内容适度、叙述简明。既注重基本知识、基本原理，又密切联系实际，突出对学习计算机网络的读者实践技能的培养。

本书系统、全面地阐述了计算机网络技术(工程)涉及的基本概念、基本工作过程和应用技术，为网络编程、网络操作系统、组网技术、网络运行管理、网络安全、网络工程及网络综合布线等课程提供理论依据。它是计算机网络技术及计算机相关专业中专业技术课程的先导课程配套教材，为学习和掌握计算机网络专业知识和技能奠定基础。建议课时不少于72学时。

全书共分9章。第1章主要介绍计算机网络的定义、拓扑结构、网络体系结构、网络协议和标准化组织等基础知识。第2章主要介绍计算机网络中用到的通信基础，包括数据编码与调制、数据传输方式、交换技术、同步和异步传输技术及多路复用技术等内容。第3章主要介绍OSI/RM物理层的功能及常见的协议和设备。第4章主要介绍数据链路层的常见功能及主流技术和设备。第5章主要介绍常见局域网概念和主流应用技术。第6章主要介绍网络层的功能、协议和设备。第7章主要介绍传输层的功能及TCP、UDP协议的原理和工作流程。第8章主要介绍应用层的功能及常见的应用协议，简单介绍网络管理及网络安全的基本概念。第9章主要介绍计算机网络规划设计的典型步骤。此外，为了便于掌握和理解相关知识，在每章内容后面给出了相应的练习题和实训内容，以方便读者有选择地练习。

本书可作为高职高专计算机网络技术(工程)专业和电子信息类专业中网络课程的教材，也可供从事计算机网络工程技术和运行管理人员参考。

本书由张恒杰、武云霞任主编，张彦、邹洁、吴昊任副主编。张恒杰编写了第1、2、3章，武云霞编写了第4、5、9章，张彦编写了第7章，邹洁编写了第6章，吴昊编写了第8章。全书由张恒杰统阅定稿。

本书在编写出版过程中得到了院校领导与教师们的无私支持与帮助，并得到清华大学出版社的大力支持，在此一并表示由衷的感谢。

由于网络技术在不断发展，尽管花了大量时间和精力编写，但编者水平有限，书中难免存在一些瑕疵，真诚希望读者能批评、指正，以使本书不断完善。

编者2015年11月

本书从先进性和实用性出发，结合工作岗位技术需求，融入思政元素，深入浅出地介绍了计算机网络技术所涉及的基本理论和实际应用技巧。本书共9章，内容包括计算机网络概述、数据通信基础、物理层、数据链路层、计算机局域网、网络层、传输层、应用层及网络规划设计等。 本书叙述简明扼要，通俗易懂，注重新技术的应用，实用性较强。每章附有详尽的相关实训。另外，本书提供了电子教案和习题答案，供教师和学生参考。 本书可作为高职高专、职业本科及应用型大学计算机网络专业和电子信息类各专业的教材，也可作为计算机网络相关技术人员自学的参考用书。

张恒杰，副教授。一直在高校从事计算机方面的技术、教学、管理工作。主要承担《计算机网络技术》《网络操作系统》《计算机网络工程》《网络安全》等专业课程的理论教学和实践教学任务。主编《计算机网络工程》《网络操作系统》等多部教材。

第1章计算机网络概述

1.1计算机网络的形成及发展

1.1.1计算机网络的产生

1.1.2现代计算机网络的发展

1.1.3计算机网络标准的形成

1.1.4局域网发展时期

1.1.5Internet发展时期

1.2计算机网络的基本概念

1.2.1计算机网络的定义

1.2.2计算机网络的分类

1.2.3计算机网络的拓扑结构

1.3计算机网络的体系结构

1.3.1计算机网络体系结构的形成

1.3.2协议的基本概念

1.3.3网络的层次结构

1.3.4ISO/OSI参考模型结构

1.3.5OSI各层的功能

1.3.6TCP/IP体系结构

1.3.7TCP/IP体系结构中的各层的功能

1.3.8OSI与TCP/IP体系结构的比较

1.3.9数据传输过程

1.4计算机网络的功能

本章实训： 认识计算机网络

本章习题

第2章数据通信基础

2.1数据通信的基本概念

2.1.1数据和信号

2.1.2数据通信系统模型

2.2信道特性

2.2.1信道带宽和信道容量

2.2.2信道时延

2.2.3误码率

2.3传输介质

2.3.1铜传输介质

2.3.2光传输介质

2.3.3无线传输介质

2.4通信方式

2.4.1并行通信和串行通信

2.4.2点对点、点对多点通信

2.4.3单工通信、半双工通信、全双工通信

2.5数据编码技术

2.5.1数字数据编码

2.5.2数字调制技术

2.5.3脉冲编码调制

2.6数据同步技术

2.6.1异步传输方式

2.6.2同步传输方式

2.7信道复用技术

2.7.1频分多路复用

2.7.2时分多路复用

2.7.3波分多路复用

2.7.4码分多路复用

2.8交换方式

2.8.1电路交换

2.8.2报文交换

2.8.3分组交换

2.8.4快速分组交换

2.9差错控制

2.9.1差错的产生与控制

2.9.2差错控制的方法

2.9.3差错控制编码

本章实训： 双绞线的制作与对等网的连接

本章习题

第3章物理层

3.1物理层概述

3.2物理层接口特性

3.3典型的物理层标准

3.3.1EIA232D和RS449

3.3.2X.21建议书

3.4物理层设备

3.4.1中继器

3.4.2集线器

3.4.3调制解调器

3.4.4介质连接器

本章实训： 练习Modem的安装

本章习题

第4章数据链路层

4.1概述

4.1.1基本概念

4.1.2数据链路层功能

4.2流量控制

4.2.1停止等待协议

4.2.2滑动窗口协议

4.3差错控制

4.3.1连续ARQ协议的工作原理 

4.3.2选择重传ARQ协议

4.4PPP协议

4.4.1串行线路网际协议SLIP

4.4.2点对点协议PPP

4.5HDLC协议

4.5.1HDLC概述

4.5.2HDLC的帧结构

4.6数据链路层设备

4.6.1网络适配器

4.6.2网桥

4.6.3交换机

本章实训： 交换机的简单配置

本章习题

第5章计算机局域网

5.1局域网的特点及类型

5.1.1局域网的特点

5.1.2局域网的拓扑

5.2局域网的层次结构

5.2.1局域网的层次模型

5.2.2IEEE 802标准系列

5.3以太网及介质访问控制方法

5.3.1CSMA/CD介质访问控制方法

5.3.2以太网的物理层

5.3.3以太网的MAC层

5.4令牌环网及介质访问方法

5.4.1令牌环网

5.4.2令牌环介质访问控制方法

5.4.3FDDI

5.5局域网资源共享模式

5.5.1对等模式

5.5.2客户端/服务器模式

5.6虚拟局域网

5.7无线局域网

本章实训1： VLAN基本配置

本章实训2： 跨交换机实现VLAN

本章实训3： VLAN间的通信

本章习题

第6章网络层

6.1概述

6.1.1基本概念

6.1.2网络层功能

6.2网际协议IP

6.2.1IP地址的作用

6.2.2IPv4地址分类

6.2.3子网及子网掩码

6.2.4无分类编址CIDR

6.2.5IP数据报的格式

6.2.6IP封装、分片与重组

6.3ICMP协议

6.4路由基础

6.4.1IP寻址与路由表

6.4.2静态路由与动态路由

6.4.3RIP协议

6.4.4OSPF协议

6.4.5IP层转发分组的流程

6.5ARP与RARP协议

6.5.1概述

6.5.2ARP的工作机制

6.5.3RARP协议

6.6虚拟专用网和网络地址转换

6.6.1虚拟专用网

6.6.2网络地址转换

6.7IPv6协议

6.8网络层设备

本章实训1： 认识ipconfig命令

本章实训2： ping命令的使用

本章实训3： 认识arp命令

本章实训4： 认识路由跟踪命令tracert

本章实训5： 认知route命令

本章实训6： 路由器的基本配置

本章实训7： 配置静态路由

本章实训8： 配置RIP路由

本章习题

第7章传输层

7.1概述

7.2面向连接和面向无连接

7.3TCP/IP体系中的传输层

7.3.1传输层中的两个协议

7.3.2端口

7.4传输控制协议TCP

7.4.1概述

7.4.2TCP报文段的首部

7.4.3TCP的数据编号与确认

7.4.4TCP的流量控制和拥塞控制

7.4.5TCP的重传机制

7.4.6TCP的传输连接管理

7.5用户数据报协议UDP

7.5.1UDP概述

7.5.2UDP用户数据报的首部格式

本章实训： 认知传输连接

本章习题

第8章应用层

8.1应用层概述

8.2域名系统DNS

8.2.1域名系统概述

8.2.2因特网的域名结构

8.2.3域名服务器与域名解析

8.2.4域名解析的完整过程

8.3电子邮件系统

8.3.1概述

8.3.2电子邮件地址及信息格式

8.3.3电子邮件的传输过程

8.3.4简单邮件传输协议SMTP

8.3.5邮局协议POP3和因特网报文存取协议IMAP

8.4文件传输FTP

8.4.1概述

8.4.2FTP的基本工作过程

8.4.3简单文件传输协议TFTP

8.5万维网WWW

8.5.1概述

8.5.2万维网的工作机制

8.5.3超文本传送协议HTTP

8.5.4超文本标记语言HTML

8.5.5动态网页

8.6动态主机配置协议DHCP

8.7远程登录TELNET

8.8计算机网络管理

8.8.1网络管理概述

8.8.2网络管理功能

8.8.3简单网络管理协议SNMP

8.9计算机网络安全技术

8.9.1网络安全概述

8.9.2加密技术简介

8.9.3防火墙

本章实训1： 配置WWW服务器

本章实训2： 使用浏览器访问Web站点

本章实训3： 使用邮件客户端软件收发电子邮件

本章习题

第9章网络规划设计

9.1网络规划

9.1.1网络系统的需求分析

9.1.2网络系统可行性分析

9.2网络设计

9.2.1设计原则

9.2.2设计内容

9.3结构化布线

9.3.1结构化布线概念

9.3.2工程实施过程

9.4网络规划设计实例

本章实训： 网络规划设计

本章习题

参考文献

针对应用型人才培养特点和社会需求，内容充实、融入课程思政、深入浅出、实例丰富，突出了理论够用、加强实践的原则，注重读者基本技能、创新能力和综合应用能力的培养，体现了职业教育的特点和要求。