计算机网络与应用技术（第2版）

前言

计算机网络与应用技术(第2版)目前对于计算机网络的教学模式主要有两种。种是采用“自底向上”的思路，从基本概念入手，按照物理层、数据链路层、网络层、传输层到应用层的顺序，逐步深入地解析网络原理与实现方法。第二种是采用“自顶向下”的思路，从介绍网络应用系统的概念与功能入手，提出设计任务，按照应用层到物理层的顺序，逐层解剖，完成网络应用系统设计方法与实现技术的讨论。

对于非计算机专业学生学习计算机网络来说，如果按照传统的计算网络课程内容模式学习网络，由于缺乏必要的后续课程，所学的内容很难转换成为实践技能。计算机网络课程的学习目的，主要是提高网络应用的技能，提高利用网络工作的效率。

作者根据多年的教学体会，从实际应用上看，自顶向下的教学方法比较适合目前非计算机专业学生的学习。同时，教学的重点应放在网络应用，对应用层和链路层进行重点讲述，这是区别于计算机专业与非专业教学的根本点。针对不同专业的需求，学习计算机网络课程的内容也不尽相同，总体来说，可满足“懂、建、管、用”的不同教学定位。“懂”就是理解网络原理、主要协议和标准；“建”就是掌握组建网络的工程技术；“管”就是学会管理、配置和维护网络；“用”就是学会将网络作为知识获取和信息发布的平台。本书的编写在这些方面做出了一些尝试。

全书较为系统地阐述了计算机网络的基本概念以及相关的技术，总共分为7章。第1章全面地介绍了计算机网络的基本概念、计算机网络的发展、体系结构及网络交换、网络互连等基础知识。第2章讨论了应用层及应用层协议技术，主要内容包括应用层的工作模式、域名系统DNS的工作原理、万维网的组成及工作原理、电子邮件系统的概念、文件传输服务与FTP协议。第3章介绍了传输层及传输层协议技术，主要内容包括传输层的基本概念、UDP协议和TCP协议。第4章介绍了网络层及网络层协议技术，主要内容有网络层的主要功能和协议、IP地址、因特网协议、路由选择技术、网络层互连设备以及IPv6的概念。第5章介绍了数据链路层协议及局域网技术，主要内容有数据链路层的基本概念、差错控制及数据链路层协议、局域网技术和无线局域网。第6章介绍了物理层及数据通信技术，主要内容有数据通信基础、编码与调制、传输介质及传输技术、宽带接入技术以及物理层设备。第7章介绍了网络安全与网络管理技术，主要内容有网络安全研究的主要问题、数据加密技术、身份认证技术、防火墙技术以及网络管理的基本概念。

本书是作者在多年的教学基础上，参考若干资料整理而成的。在教材的编写过程中，对基本概念、基础知识的介绍做到简明扼要；各章相互配合并附有小结和习题。建议本课程的教学为40学时，其中讲课30学时，实验10学时。

本书由袁津生、高宝、齐建东、赵传钢、曹佳共同编写，其中，高宝编写了第2章，齐建东编写了第4章，赵传钢编写了第3章，曹佳编写了第7章，袁津生编写了第1章、第5章和第6章，并校阅了全部书稿。由于作者水平有限，书中难免有不当之处，请读者批评指正。

编者2018年1月

计算机网络与应用技术(第2版)第1章计算机网络概论

目录

计算机网络与应用技术(第2版)第1章计算机网络概论1

1.1计算机网络的基本概念1

1.1.1计算机网络的形成与发展1

1.1.2计算机网络的定义3

1.1.3计算机网络的分类方法4

1.1.4互联网与因特网的概念5

1.2计算机网络的拓扑结构6

1.2.1计算机网络拓扑的定义6

1.2.2计算机网络拓扑的分类与特点 6

1.3计算机网络的主要性能指标9

1.3.1带宽9

1.3.2误码率9

1.3.3吞吐量10

1.3.4时延10

1.3.5因特网中的时延和路由11

1.4计算机网络体系结构12

1.4.1分层和协议12

1.4.2因特网体系结构14

1.4.3报文、报文段、数据报、数据帧的概念16

1.4.4OSI参考模型的基本概念 17

1.4.5TCP/IP参考模型的基本概念23

1.5交换网络25

1.5.1电路交换25

1.5.2分组交换27

1.5.3数据报与虚电路29

1.5.4分组交换网络31

1.6网络互连32

1.6.1网络互连设备: 路由器35

1.6.2TCP/IP协议37

1.7网络服务模式39

1.7.1计算机端系统和网络39

1.7.2C/S模式与B/S模式40

1.7.3P2P模式42

1.8因特网和因特网服务提供商43

1.8.1ISP和因特网的主干43

1.8.2网络接入46

1.9标准和标准化组织48

1.9.1建立标准的必要性48

1.9.2制定标准的重要组织49

1.9.3RFC文档51

1.10我国互联网应用的发展52

1.10.1我国互联网网民数量增长情况52

1.10.2网络基础数据和应用趋势53

1.11互联网的新发展56

1.12本章小结57

习题58

计算机网络与应用技术(第2版)目录

第2章应用层及应用层协议60

2.1应用层的工作模式60

2.1.1网络应用体系结构61

2.1.2网络应用服务模式62

2.2域名系统DNS62

2.2.1域名的概念及域名空间63

2.2.2域名服务器64

2.2.3域名解析原理65

2.2.4域名管理系统66

2.3万维网WWW67

2.3.1万维网的基本组成67

2.3.2HTTP协议69

2.3.3超文本标记语言HTML73

2.4电子邮件系统76

2.4.1电子邮件体系结构与工作原理76

2.4.2SMTP协议的基本内容79

2.4.3POP3、IMAP协议与基于Web的电子邮件82

2.4.4通用因特网邮件扩展MIME84

2.5文件传输服务与FTP协议84

2.5.1FTP协议的结构与工作模型85

2.5.2FTP的访问机制86

2.5.3FTP主要命令与协议执行过程87

2.6本章小结91

习题92

第3章传输层及传输层协议94

3.1传输层的基本概念94

3.1.1传输层的功能94

3.1.2传输层提供的服务95

3.1.3应用进程和端口号96

3.1.4TCP协议、UDP协议与应用层的关系97

3.2UDP协议98

3.2.1UDP协议的主要特点及报文格式98

3.2.2UDP的复用和分用99

3.2.3UDP的应用100

3.3TCP协议101

3.3.1TCP协议的主要特点及报文格式101

3.3.2TCP连接建立与释放104

3.3.3TCP滑动窗口机制106

3.3.4TCP的流量控制与差错控制110

3.4本章小结112

习题114

第4章网络层及网络层协议116

4.1网络层的主要功能和协议116

4.1.1网络层的功能116

4.1.2网络层的协议117

4.2IP地址117

4.2.1IP地址的分类118

4.2.2子网划分120

4.2.3子网掩码122

4.2.4网络地址转换124

4.3因特网协议126

4.3.1IP协议126

4.3.2地址解析协议129

4.3.3因特网控制报文协议131

4.4路由选择技术136

4.4.1路由的概念136

4.4.2路由选择算法138

4.4.3路由器的结构141

4.5网络层互连设备144

4.5.1网络互连基本概念144

4.5.2网络互连设备145

4.5.3路由器的功能及分类148

4.5.4第三层交换机153

4.6IPv6简介155

4.6.1IPv6协议的主要特点156

4.6.2IPv6地址表示法157

4.6.3IPv6报头159

4.6.4IPv6地址结构161

4.7本章小结161

习题163

第5章数据链路层协议及局域网技术165

5.1数据链路层的基本概念165

5.1.1数据链路层的概念165

5.1.2数据链路层的功能165

5.2差错控制及数据链路层协议168

5.2.1差错产生的原因及类型168

5.2.2差错控制169

5.2.3数据链路层协议172

5.3局域网技术174

5.3.1局域网概述174

5.3.2局域网体系结构176

5.3.3以太网技术178

5.3.4交换式局域网及虚拟局域网182

5.4无线局域网187

5.4.1无线局域网概述187

5.4.2无线局域网的传输技术189

5.4.3无线局域网的组成及工作原理191

5.5本章小结195

习题196

第6章物理层及数据通信技术199

6.1数据通信基础199

6.1.1数据通信基本概念199

6.1.2数据通信方式202

6.1.3多路复用技术204

6.2编码与调制207

6.2.1数字数据编码为数字信号207

6.2.2模拟数据编码为数字信号208

6.2.3数字数据调制为模拟信号210

6.3传输介质及传输技术211

6.3.1物理层的功能及接口特性211

6.3.2传输介质的主要类型212

6.3.3数据传输技术214

6.4宽带接入技术215

6.4.1xDSL接入技术215

6.4.2光纤接入技术216

6.4.3混合接入技术217

6.5物理层设备218

6.5.1中继器218

6.5.2集线器219

6.5.3物理层互连设备220

6.6本章小结221

习题222

第7章网络安全与网络管理224

7.1网络安全研究的主要问题224

7.1.1网络安全的重要性224

7.1.2网络安全研究的主要问题225

7.2数据加密技术226

7.2.1密码体制226

7.2.2对称加密技术227

7.2.3非对称加密技术228

7.3身份认证技术229

7.3.1身份认证概述229

7.3.2基于密码的身份认证229

7.3.3基于地址的身份认证231

7.3.4生物特征身份认证231

7.3.5数字签名232

7.4防火墙技术234

7.4.1防火墙的概念234

7.4.2防火墙的种类235

7.4.3防火墙的体系结构237

7.5网络管理238

7.5.1网络管理的基本内容239

7.5.2网络管理系统组成240

7.5.3SNMP协议242

7.6本章小结243

习题244

参考文献246