高职高专“十三五”规划教材:计算机网络基础

据中国互联网络信息中心（CNNIC）发布第40次《中国互联网络发展状况统计报告》

显示，截至2017年6月，中国网民规模达7.51亿。目前中国计算机网络发展迅速，已

经成为应用为活跃的领域，也是支撑全球信息交流互通的重要支柱。在当今的信息时

代，计算机网络正保持着快速的发展，各类应用规模呈上升趋势，即时通信、搜索引擎、

网络新闻、网络支付等大大丰富了人们的生活，同时也在逐步改变着人们的生活方式、

工作方式与思维方式，必将对人类社会的进步产生重要而深远的影响。

计算机网络是计算机技术与通信技术相互渗透、密切结合而形成的一门交叉学

科，涉及的知识点多且复杂，但经过几十年的发展，目前已经形成了比较完善的体系，

并带动了移动互联网、物联网等相关技术的高速发展。因此，针对计算机网络技术发

展迅速、应用广、知识多、更新快的特点，同时也作为一门高等院校重要的计算机专

业类课程，仍然需要不断地建设和完善相关教材来充实和提升其内容、技术、应用和

发展。

近年来，我国在互联网技术、产业应用以及跨界融合等方面取得了积极进展，已具

备加快推进“互联网 ”发展的坚实基础，为了顺应世界“互联网 ”发展趋势，本书以

培养计算机网络高级技能人才为目标，力图将互联网思维的理念和方法融入到各章内容

中。在内容结构的组织上，以计算机网络应用模块化为导向来讲述网络基本的工作原

理和知识点，同时加入当前网络技术发展的新技术和关注热点，保证知识的先进性和

系统性。另外，通过实训练习来巩固读者知识掌握和提升具体应用技能，力求使读者在

掌握计算机网络工作原理和相关技术的同时，能进行网络系统的规划、设计和网络设备

的软硬件安装调试工作，能进行网络系统的运行、维护和管理，能高效、可靠、安全地

管理网络资源，学会解决网络出现的基本问题，并且还能持续不断地对迅速发展的网络

新技术具备自主学习能力。本书也考虑了全国计算机等级考试及网络管理员考试所要求

的基本内容，有助于读者通过相关科目的认证考试。

全书共分9章：

第1 章计算机网络概述，介绍了计算机网络的发展、定义、基本概念、拓扑结构

和接入方式以及相关的数据通信基础知识。

第2 章网络体系结构与网络协议，重点讨论了网络体系结构与网络协议的基本概

念，详细介绍了计算机网络参考模型及各个模型的不同层次的主要功能，重点介绍了

OSI 模型七层协议的作用和TCP/IP 模型四层协议的作用，并对OSI参考模型和TCP/IP

参考模型进行了比较与分析。

第3 章典型企业网络架构，重点讨论了常见的企业网络架构模式，不同工作环境

FOREWORD

前言

·2·

计算机网络基础

中使用的不同传输媒体，同时介绍了常用的网络设备。

第4章IP网络基础，讨论了以太网的帧结构，分层模型中数据传输过程，并介绍了IP

编址及相关概念，重点讨论了NAT技术、ARP协议、传输层协议、HDLC协议和PPP协议。

第5 章交换技术，先介绍经典的局域网交换技术，再扩展开来，讲解在物理层和

数据链路层上扩展以太网，进一步阐述生成树协议（STP）的作用和工作原理，再进行

传统局域网与虚拟局域网的比较，让读者清楚虚拟局域网的作用。

第6 章路由技术，讨论了网络层的主要设备——路由器，先介绍路由器的作用、

路由的选择和分组数据转发原理；再进行路由算法的介绍，包括优化原则、短路

径算法、距离矢量路由算法和链路状态路由算法，进一步加深读者对路由器的认识和

掌握。另外，还讨论了内部和外部网关的相关协议。

第7章典型的应用层协议，讨论了常用域名系统DNS 的工作原理、远程终端协议

Telnet 的工作过程、主机配置与动态主机配置DHCP的应用、文件传输协议FTP 的作用，

通过学习这些常见的应用层协议，加大读者对应用层特点的理解。

第8章网络新技术，讨论了计算机网络在不断发展和变化中较为流行的新技术——移

动互联网技术和物联网技术，着重对两种网络新技术的起源、定义、体系结构和关键技术

的概要性知识作介绍。

第9 章网络安全，主要介绍了网络安全的基本概念和重要性，及网络安全研究的

基本问题和主要网络安全技术，重点介绍了加密技术、数字签名、VPN 技术、防火墙技

术以及入侵检测技术等。

在本书的编写过程中，编者参考了近年来比较新的文献资料，在写作中力求做到

层次清晰、论述严谨、循序渐进、内容丰富、应用性强。

本文由蔡龙飞、许喜斌任主编，林虹虹、陈科桦、赵小蕾、何洁、何芳任副主编。

其中：第1章由何洁编写，第2、3 章由林虹虹（企业工程师）编写，第4 章由蔡龙飞

编写，第5、6 章由赵小蕾编写，第7 章由陈科桦编写，第8 章由何芳编写，第9 章由

许喜斌编写。全书由蔡龙飞、许喜斌统稿。

在本书的编写过程中，中国铁道出版社的编辑给予了很大的支持，在此表示衷心

的感谢。

由于编者水平有限，加之时间仓促，书中难免存在疏漏与不足之处，敬请广大读

者和同仁不吝赐教、拨冗指正。

编者

2017 年8 月

习题 ................................................ 171

第8 章
网络新技术...........................172

8.1 移动互联网技术.....................
172

8.1.1 移动互联网的定义................
172

8.1.2 移动互联网的体系结构与参考

模型........................................ 173

8.1.3 移动互联网的关键技术........
174

8.1.4 移动IP 技术..........................
175

8.2 物联网技术.............................
176

8.2.1 物联网的起源与发展............
176

8.2.2 物联网的定义........................
178

8.2.3 物联网的层次结构................
179

8.2.4 物联网的关键技术................
180

实训练习.......................................... 185

实训1 学习配置和规划WLAN .... 185

实训2 实现无线局域网的配置及

组建..................................... 188

小结 ................................................ 196

习题 ................................................ 196

第9 章
网络安全..............................198

9.1 网络安全概述.........................
198

9.2 加密技术.................................
200

9.2.1 密码学概述............................
200

9.2.2 对称密钥算法........................
201

9.2.3 公钥密码算法........................
207

9.2.4 密码协议................................
210

9.2.5 数字签名................................
211

9.3 VPN 技术................................
212

9.3.1 VPN 概述...............................
212

9.3.2 VPN 的组网方式...................
213

9.3.3 VPN 的体系结构...................
215

·4·

计算机网络基础

9.3.4 VPN 的关键技术...................
215

9.3.5 IPSec
VPN............................. 219

9.4 防火墙技术.............................
221

9.4.1 防火墙的设计策略................
222

9.4.2 包过滤技术...........................
223

9.4.3 代理服务技术.......................
225

9.4.4 状态监视技术.......................
226

9.5 入侵检测技术.........................
227

9.5.1 入侵检测的概念....................
227

9.5.2 入侵检测的分类....................
228

9.5.3 通用入侵检测框架................
231

实训练习.......................................... 233

实训1 学习防火墙的设置及

使用..................................... 233

实训2 杀毒软件的安装与使用..... 235

小结 ................................................ 237

习题 ................................................ 237

参考文献.............................................239