【现货速发】计算机网络

编审委员会

顾问: 李澎林潘海涵

主任: 张聚

副主任: 宋国琴蔡铁峰赵端阳朱新芬

编委: (按姓氏笔画为序)

王荃王洁冯志林成杏梅

吕圣军刘均刘文程刘勤贤

杜丰杜树旺吴艳何文秀

应亚萍张建奇陈伟杰金海溶

郑利君宗晓晓赵建锋郝平

姚晶晶徐欧官郭伟青曹平

曹祁傅永峰鲍卫兵潘建电子信息技术和计算机软件等技术的快速发展，深刻地影响着人们的生产、生活、学习和思想观念。当前，以工业4.0、两化深度融合、智能制造和“互联网 ”为代表的新一代产业和技术革命，把信息时代的发展推进到一个对于国家经济和社会发展影响更为深远的新阶段。

在新的产业和技术革命的背景下，社会对于高校人才的培养模式、教学改革以及高校的转型发展都提出了新的要求。2015年，浙江省启动应用型高校示范学校建设。通过面向应用型高校的转型建设增强学生的就业创业和实践能力，提高学校服务区域经济社会发展和创新驱动发展的能力。通过坚持“面向需求、产教融合、开放办学、共同发展”的高校发展理念，围绕一流的应用型大学建设和一流的应用型人才培养目标，我们做了一系列的探索和实践，取得了明显实效。

作为应用型高校转型建设的重要举措之一和应用型人才培养的主要载体，本套规划教材着眼于应用型、工程型人才的培养和实践能力的提高，是在应用型高校建设中一系列人才培养工作的探索和实践的总结和提炼。在学校和学院领导的直接指导和关怀下，编委会依据社会对于电子信息和计算机学科人才素质和能力的需求，充分汲取国内外相关教材的优势和特点，组织具有丰富教学与实践经验的双师型高校教师成立编委会，编写了这套教材。

本套系列教材具有以下几个特点: 

(1) 教材具有创新性。本系列教材内容体现了基本技术和近年来新技术的结合，注重技术方法、仿真例子和实际应用案例的结合。

(2) 教材注重应用性。避免复杂的理论推导，通俗易懂，便于学习、参考和应用。注重理论和实践的结合，加强应用型知识的讲解。(3) 教材具有示范性。教材中体现的应用型教学理念、知识体系和实施方案，在电子信息类和计算机类人才的培养以及应用型高校相关专业人才的培养中具有广泛的辐射性和示范性。

(4) 教材具有多样性。本系列教材既包括基本理论和技术方法的课程，也包括相应的实验和技能课程，以及大型综合实践性学科竞赛方面的课程。注重课程之间的交叉和衔接，从不同角度培养学生的应用和实践能力。

(5) 本套教材的编著者具有丰富的教学和实践经验。他们大多是从事一线教学和指导的、具有丰富经验的双师型高校教师。他们多年的教学心得为本教材的高质量出版提供了有力保障。

本套系列教材的出版得到了浙江省教育厅相关部门、浙江工业大学教务处和之江学院领导以及清华大学出版社的大力支持和广大骨干教师的积极参与，得到了学校教学改革和重点教材建设项目的资助，在此一并表示衷心的感谢。

希望本套教材的出版能够在转变教学思想，推动教学改革，更新知识体系，增强学生实践能力，培养应用型人才等方面发挥重要作用，并且为应用型高校的转型建设提供课程支撑。由于电子信息技术和计算机技术的发展日新月异，以及各方面条件的限制，本套教材难免存在不足之处，敬请专家和广大师生批评指正。

高等学校计算机类创新与应用型规划教材编审委员会

2016年10月计算机网络是计算机技术和数据通信技术相结合的产物。目前计算机网络特别是Internet已经应用到各个领域，改变着人们的学习、生活、工作、娱乐等方面的习惯和思维方式。因此有必要学习计算机网络的有关知识。

本书具有以下特点。①系统性强，层次分明: 本教材结构严谨，根据计算机网络体系结构的五层体系结构来划分章节，章节划分合理、层次分明；②浅显易懂，可读性强: 通过提问的方式，引出各知识要点；③每一章在采用文字描述的基础上，适当增加举例，以及一些图例，方便学生理解抽象的网络协议；④概念准确，论述严谨: 本教材在参考大量参考文献的基础上，对所涉及的概念都是经过严密推敲总结出来的，书写的过程中严格按照从底层到高层的逻辑，从简单到复杂，逐步深入浅出，每个章节的安排都是经过严格推敲精选出来的，结构非常严谨；⑤练习题丰富: 课后给出适量的练习题，使学生通过练习能够巩固相应的知识点，加深对所学理论知识的理解；⑥实践性强，开放性强: 通过增加实践项目类型的作业，让学生课外查阅资料，开拓思维，提出自己的观点，并加以论证，培养发现问题、解决问题的能力，改变被动接受的局面；⑦适用面广，适用性强: 本教材适用于自动化、通信工程、电子信息等信息类本科专业，也可以作为高职院校的信息类专业教材，还可作为自学的教材。

全书共分7章，适合于64学时的授课计划。第1章绪论，介绍计算机网络的应用、定义、有关概念，计算机网络的组成、分类、性能、体系结构等内容，使学生对计算机网络有一个完整的认识；第2章数据通信基础知识，介绍数据通信系统、传输介质、信道复用、数据交换等技术，对于没有学过通信原理的学生起到衔接的作用；第3章物理层，介绍物理层基本概念、中继设备、物理层协议举例；第4章数据链路层，介绍数据链路层的基本概念，PPP、PPPoE、CSMA/CD协议，以太网的标准及扩展，高速以太网以及无线局域网；第5章网络层，介绍网际IP协议、划分子网、无分类编址CIDR、路由选择协议、IP多播和IGMP协议、VPN和NAT、下一代网际协议IPv6以及MPLS技术；第6章运输层，介绍运输层的地位、功能、端口的概念，UDP协议，TCP协议报文的格式、可靠传输的实现、流量控制、拥塞控制以及运输连接的管理；第7章应用层，介绍域名系统DNS，文件传输协议FTP，万维网WWW中有关统一资源定位符URL、超文本传输协议HTTP、万维网文档和超文本标记语言HTML、万维网的信息检索系统等技术，电子邮件协议SMTP，远程登录终端协议TELNET，动态主机配置协议DHCP，简单网络管理协议SNMP等应用层协议。

本书参阅了大量参考文献，以及网站上的一些资料，对这些作者的贡献表示由衷的感谢。本书在出版过程中，得到了清华大学出版社张玥编辑的大力支持，在此表示诚挚的感谢。

由于作者水平有限，书中难免有不妥和疏漏之处，恳请各位专家、同仁和读者不吝赐教和批评指正，并与笔者讨论，邮箱baowb@zjc.zjut.edu.cn。

编者

2017年4月

目录

第1章绪论1

1.1计算机网络的应用1

1.2计算机网络的概念2

1.2.1计算机网络的定义2

1.2.2计算机网络的功能3

1.2.3计算机网络的分类4

1.3计算机网络的组成5

1.3.1计算机网络的组成5

1.3.2计算机网络构建举例6

1.4计算机网络的体系结构9

1.4.1网络协议的概念9

1.4.2网络体系结构概述10

1.4.3网络体系结构参考模型11

1.4.4五层网络参考模型13

1.5计算机网络的性能指标16

1.6本章小结17

1.7习题18

1.8实践项目19

第2章数据通信基础知识21

2.1数据通信系统21

2.2传输介质23

2.2.1有线介质23

2.2.2无线介质27

2.3信道复用技术29

2.3.1频分复用FDM302.3.2时分复用TDM和统计时分复用STDM31

2.3.3波分复用WDM33

2.3.4码分复用CDM33

2.4数据交换技术34

2.4.1电路交换35

2.4.2报文交换37

2.4.3分组交换38

2.4.4快速分组交换43

2.5本章小结45

2.6习题45

2.7实践项目46

第3章物理层47

3.1物理层基本概念47

3.2物理层的中继设备50

3.3物理层协议举例52

3.3.1EIA/RS232标准52

3.3.2X.21标准54

3.3.3USB标准56

3.4本章小结58

3.5习题58

3.6实践项目59

第4章数据链路层61

4.1数据链路层的基本概念61

4.1.1数据链路层的简化模型62

4.1.2数据链路层的基本概念63

4.1.3数据链路层向网络层提供的服务674.2数据链路层协议67

4.2.1点对点协议PPP68

4.2.2PPPoE协议73

4.2.3CSMA/CD协议77

4.3传统以太网79

4.3.1局域网和以太网79

4.3.2以太网的拓扑结构81

4.3.3以太网的两个标准83

4.3.4四种物理层选项84

4.3.5以太网的MAC层85

4.3.6以太网的信道利用率88

4.4以太网的扩展89

4.4.1物理层扩展以太网89

4.4.2在数据链路层扩展以太网 90

4.4.3虚拟局域网VLAN94

4.5高速以太网98

4.5.1百兆比特以太网98

4.5.2千兆（吉）比特以太网99

4.5.3万兆（10吉）比特以太网101

4.5.4使用以太网进行宽带接入102

4.6无线局域网103

4.6.1无线局域网的组成104

4.6.2无线局域网的物理层107

4.6.3无线局域网的MAC层 109

4.7本章小结115

4.8习题118

4.9实践项目119第5章网络层121

5.1网络层提供的两种服务121

5.2网际协议IP 123

5.2.1网络互联的基本概念124

5.2.2传统分类的IP地址以及IP地址的

分配原则 125

5.2.3IP地址与MAC地址（硬件地址）129

5.2.4地址解析协议ARP130

5.2.5IP数据报的格式132

5.2.6网络层IP数据报转发的流程136

5.3划分子网138

5.3.1划分子网的基本概念138

5.3.2带有划分子网的网络地址规划设计140

5.3.3带有划分子网的网络层IP数据报

转发流程149

5.4无分类编址CIDR（构成超网）150

5.5网际控制报文协议ICMP155

5.5.1ICMP的报文 155

5.5.2ICMP的应用举例157

5.6路由选择协议 159

5.6.1域内路由选择协议 160

5.6.2域间路由选择协议171

5.7IP多播与网际组管理协议IGMP 175

5.7.1IP多播的概念175

5.7.2网际组管理协议IGMP和多播路由

选择协议177

5.8虚拟专用网VPN和网络地址转换NAT1795.8.1虚拟专用网VPN179

5.8.2网络地址转换NAT184

5.9下一代因特网191

5.9.1下一代网际协议IPv6191

5.9.2多协议标记交换MPLS209

5.10本章小结213

5.11习题215

5.12实践项目219

第6章运输层221

6.1运输层协议概述221

6.1.1运输层的重要地位以及与网络层

协议的区别221

6.1.2运输层的两个协议223

6.1.3运输层端口的概念224

6.2无连接的UDP协议225

6.3面向连接的TCP协议227

6.3.1TCP简介 227

6.3.2TCP报文段格式230

6.3.3TCP可靠传输的实现 233

6.3.4TCP流量控制240

6.3.5TCP拥塞控制242

6.3.6TCP运输连接管理247

6.4本章小结250

6.5习题251

6.6实践项目253

第7章应用层255

7.1应用层概述2557.2域名系统DNS257

7.3文件传输服务266

7.3.1文件传输协议FTP266

7.3.2简单文件传送协议TFTP271

7.4万维网WWW272

7.4.1万维网概述272

7.4.2统一资源定位符URL273

7.4.3超文本传输协议HTTP274

7.4.4万维网文档和超文本标记语言HTML279

7.4.5万维网的信息检索系统282

7.5电子邮件协议SMTP283

7.6远程登录终端协议TELNET289

7.7动态主机配置协议DHCP290

7.8简单网络管理协议293

7.9本章小结296

7.10习题299

7.11实践项目300

参考文献301