【现货速发】计算机网络（微课版）

党的二十大报告指出: 教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，这三大战略共同服务于创新型国家的建设。报告同时强调: 推动战略性新兴产业融合集群发展，构建新一代信息技术、人工智能、生物技术、新能源、新材料、高端装备、绿色环保等一批新的增长引擎。计算机网络早已成为现代社会的基础设施，是人们工作、生活中必不可少的工具，目前，网络技术仍在日益快速发展，新概念、新知识、新技术层出不穷，如软件定义网络、IPv6、6G、自组织网络、云计算等，必将继续改变人们工作、生活的模式。但是，学习不能空中楼阁，学习这些新技术之前必须对当前网络的运行深刻把握，本书主要对当前网络流行技术进行重点阐述，并简单介绍了一些网络的新技术。
目前，计算机网络方面的教材已经存在很多了，有些教材从有经验的教师视角来看堪称经典。但编者在授课过程中，以及回想起自己学习网络课程的情景时，有时仍会感到无奈。计算机网络涉及的知识和概念太多、太庞杂，在典型的分层思想指导下，每一层都涉及很多的概念和知识点，学完每一层，脑袋中往往只是又装入了一堆技术而已。编者之所以对网络体系有了一定的认识，是通过反复的授课过程中不断地思考，将各种技术相互关联，以及与同行的不断交流才获得的。而希望学生能够在学完这门课程后就立即对计算机网络有很好的理解是困难的，哪怕是再好的学生，也很难学完立刻就建立起网络的整体思维。
因此，本书不再采用传统的分层组织的思想，而是尝试从一种自然的思维、从互联网的视角来组织教材内容: 首先告诉读者，互联网是用来连接物理网络的，然后介绍一些主要的物理网络，随后介绍互联网是怎么互联网络的，以及互联时需要注意的技术细节。接下来告诉读者，互联后还需要把交互的信息通过传输层交给应用进程，最后介绍了相关应用层的概念和协议。这是围绕互联网、一环套一环的推进方式。
以上就是本书的出发点。
基于这个出发点，本书将网络和通信技术的知识点融入相关的环节中，希望读者在知道自己正在学习的内容是干什么用的之后，学习上有了目标，从而减轻读者的抵触心理和无形的学习压力。本书出版得到了清华大学出版社的大力支持，还得到了许多专家学者的指导，在此表示衷心的感谢。本书很多内容，包括PPT，学习和借鉴了谢希仁老师的《计算机网络》一书，这里表示衷心的感谢。最后也要感谢家人的理解和支持。
限于编者的学识和时间，书中难免存在不足和疏漏，恳请读者提出宝贵意见。

编者2023年10月

本书从人们耳熟能详的互联网角度来观察计算机网络，分为6部分，这6部分是经过深思熟虑的一种组织方式，更加贴近人们的自然思维。
第1部分包含3章，主要讲解了计算机网络和互联网的概念、工作的基本原理等内容。第4～7章是第2部分，介绍了网络互联的实体——物理网络的相关技术以及若干物理网络。第8～12章为第3部分，主要讲解互联网的主要工作——如何实现网络互联。第4部分介绍了IP和物理网络结合时需要注意的内容，包括第13、14章。第5部分主要介绍传输层的相关内容，包括第15～17章。第6部分介绍了应用层的相关内容，包括第18～20章。
本书概念准确，内容严谨，为此特意咨询了若干资深的通信领域的专家。本书力求语言精简、诙谐，很多方面都进行了生活中的类比，以帮助读者理解。
本书适合作为高等学校计算机类本科生的教材，每一章都附有习题，帮助学生增加对相关技术的理解。本书还兼顾了学生考研的需求，教材紧扣考研大纲，对所有大纲的内容都进行了介绍，还纳入了一些考研的真题。

第1部分互联网的作用
第1章人生若只如初见31.1计算机网络和互联网3
1.1.1基本概念3
1.1.2计算机网络的分类5
1.2计算机网络的性能指标6
1.2.1速率6
1.2.2带宽6
1.2.3时延6
1.2.4其他指标8
习题9
第2章微观观察结点——网络体系结构10
2.1网络的主要研究内容10
2.2协议和网络体系结构的引入11
2.3一堆的名词13
2.4主要的网络体系结构14
2.4.1ISO/OSI体系结构14
2.4.2TCP/IP体系结构16
2.4.3建议的五层体系结构17
2.5分层之后的工作17
习题19
第3章网络的宏观视角21
3.1网络的通信范围21
3.2拓扑结构22
3.3多种网络互联的示例253.4分组交换26
3.4.1什么是交换26
3.4.2为什么计算机网络不采用电路交换技术27
3.4.3为什么计算机网络不采用报文交换技术28
3.4.4分组交换技术29
3.5连接网络的神器——路由器30
3.5.1概述30
3.5.2路由器的基本结构32
习题35
目录〖3〗第2部分网络互联的实体——物理网络
第4章底层通信相关知识394.1物理层的主要工作39
4.1.1传输介质39
4.1.2通信模型42
4.1.3一些概念: 基带、宽带、码元、波特率44
4.1.4编码44
4.1.5调制46
4.1.6奈氏准则48
4.1.7香农定理49
4.2数据链路层的主要工作50
4.2.1概述50
4.2.2成帧与透明传输51
4.3差错检测52
4.3.1概述52
4.3.2奇/偶校验法52
4.3.3双向奇/偶校验53
4.3.4循环冗余校验53
4.3.5互联网校验和54
4.3.6海明码54
习题56
第5章广域网及相关技术59
5.1信道复用59
5.1.1概述59
5.1.2信道复用技术60
5.1.3码分复用62
5.2SDH63
5.2.1概述63
5.2.2通信技术64
5.3PPP66
习题67
第6章有线局域网68
6.1媒体的访问控制68
6.1.1信道划分方式68
6.1.2动态媒体接入方式69
6.2局域网体系结构70
6.3以太网概述70
6.4传统以太网72
6.4.1工作方式72
6.4.2扩展以太网74
6.5交换式以太网76
6.5.1渊源76
6.5.2以太网交换机77
6.5.3以太网回路问题81
6.5.4广播域和冲突域82
6.6以太网的发展82
6.6.1带宽的不断提高82
6.6.2虚拟局域网83
6.6.3以太接入网86
6.7利用令牌控制介质访问的局域网87
6.7.1令牌环网87
6.7.2令牌总线网89
习题90
第7章无线网络93
7.1概述93
7.1.1无线网络概述93
7.1.2移动自组织网93
7.2隐蔽站和暴露站问题95
7.3无线局域网97
7.3.1IEEE 802.11概述97
7.3.2IEEE 802.11 CSMA/CA的工作100
7.3.3相关发展103
7.4无线广域网104
7.5无线个域网105
7.5.1蓝牙105
7.5.2ZigBee106
习题108
第3部分如何实现网络互联
第8章互联网上的地址1118.1IP地址的基本知识111
8.2分类的IP地址113
8.3划分子网114
8.4无分类编址方法117
习题119
第9章根据IP地址在网络上找路122
9.1概述122
9.1.1路由选择算法概述122
9.1.2自治系统124
9.2内部网关协议RIP125
9.2.1相关概念125
9.2.2RIP算法126
9.2.3RIP特性127
9.3内部网关协议OSPF129
9.3.1洪泛法129
9.3.2相关概念129
9.3.3OSPF算法131
9.4外部网关协议BGP132
9.4.1概述132
9.4.2路由交换133
9.4.3路由选择136
习题137
第10章分组在网络上的旅程140
10.1总体过程140
10.1.1分组交换的分类140
10.1.2分组的交付过程141
10.2路由器的存储转发142
10.2.1深挖路由表142
10.2.2相关概念143
10.2.3路由器分组转发算法144
10.2.4最长前缀匹配145
10.2.5使用二叉线索查找转发表145
10.3网络连接设备小结146
习题148
第11章让互联网更好地服务152
11.1IP隧道技术152
11.2专用网、虚拟专用网和网络地址转换153
11.2.1概述153
11.2.2专用网和虚拟专用网154
11.2.3网络地址转换NAT技术155
11.3互联网控制报文协议158
11.4拥塞控制161
11.4.1概述161
11.4.2进行拥塞控制162
11.4.3主动队列管理163
习题164
第12章IP的不断发展167
12.1IP多播167
12.2移动IP171
12.3IPv6172
12.3.1概述172
12.3.2IPv6的地址173
12.3.3从IPv4向IPv6过渡174
12.4软件定义网络175
习题179
第4部分IP和物理网络的结合
第13章地址相关问题18313.1硬件地址与IP地址183
13.1.1地址在传输过程中的转换183
13.1.2数据在路由器上的转换184
13.1.3IP地址和硬件地址在计算机中的位置184
13.2IP地址和硬件地址的映射ARP185
13.3借助多播MAC地址完成IP多播交付187
习题188
第14章IP分组的拆分190
14.1以太网帧格式190
14.2802.11无线局域网帧格式191
14.3IPv4分组格式193
14.4IPv6分组格式195
14.5分片问题的提出196
14.6IP分组的分片197
习题198
第5部分实现进程间通信与提供差异服务
第15章传输层概述20315.1概述203
15.2如何完成进程间的通信205
15.2.1端口205
15.2.2套接字Socket205
15.3用户数据报协议206
习题208
第16章可靠传输技术209
16.1概述209
16.2自动请求重传ARQ协议210
16.2.1算法思想210
16.2.2信道利用率212
16.3连续ARQ协议212
16.3.1算法思想212
16.3.2滑动窗口的引入213
16.3.3反馈消息的总结215
16.3.4信道利用率216
16.4选择重传ARQ协议216
16.4.1算法思想216
16.4.2窗口大小的限制217
习题218
第17章传输控制协议221
17.1概述221
17.2TCP222
17.2.1固定222
17.2.2选项字段224
17.2.3类比224
17.3TCP连接管理225
17.3.1连接的建立225
17.3.2连接的释放226
17.4TCP的可靠传输技术227
17.4.1面向字节流的窗口技术227
17.4.2选择确认SACK228
17.4.3窗口的通告机制229
17.4.4避免效率低下231
17.5TCP的拥塞控制机制232
17.5.1拥塞控制与流量控制232
17.5.2TCP拥塞控制的思路233
17.5.3涉及的算法和过程234
17.5.4TCP拥塞控制的示例235
习题236
第6部分如何使用互联网
第18章应用层概述24318.1应用层不是应用243
18.2客户/服务器模式与对等模式244
18.2.1客户/服务器模式244
18.2.2对等模式245
18.3网络应用的层次247
习题247
第19章基础服务和概念248
19.1域名系统DNS248
19.1.1DNS的作用248
19.1.2域名248
19.1.3域名系统的组成249
19.1.4DNS解析过程251
19.2动态主机配置协议253
19.3定位资源的机制——URL256
习题256
第20章面向用户的应用协议260
20.1文件传输协议260
20.2电子邮件262
20.2.1概述262
20.2.2发送邮件263
20.2.3接收邮件265
20.2.4MIME内容传送编码265
20.3万维网267
20.3.1概述267
20.3.2超文本传送协议268
20.3.3HTTP的请求和应答270
20.3.4代理服务器271
习题272
参考文献275
附录A考研大纲276
附录B部分习题参考答案280

本书从人们耳熟能详的互联网角度来观察计算机网络，分为6部分，这6部分是经过深思熟虑的一种组织方式，更加贴近人们的自然思维。
第1部分包含3章，主要讲解了计算机网络和互联网的概念、工作的基本原理等内容。第4～7章是第2部分，介绍了网络互联的实体——物理网络的相关技术以及若干物理网络。第8～12章为第3部分，主要讲解互联网的主要工作——如何实现网络互联。第4部分介绍了IP和物理网络结合时需要注意的内容，包括第13、14章。第5部分主要介绍传输层的相关内容，包括第15～17章。第6部分介绍了应用层的相关内容，包括第18～20章。
本书概念准确，内容严谨，为此特意咨询了若干资深的通信领域的专家。本书力求语言精简、诙谐，很多方面都进行了生活中的类比，以帮助读者理解。
本书适合作为高等学校计算机类本科生的教材，每一章都附有习题，帮助学生增加对相关技术的理解。本书还兼顾了学生考研的需求，教材紧扣考研大纲，对所有大纲的内容都进行了介绍，还纳入了一些考研的真题。

u 摈弃了当前计算机网络教材的普遍组织思想，按照网络工作环节/功能进行教材内容的组织，把计算机网络的相关知识和技术融入各个工作环节，让读者能够更加清晰地知道自己学习的技术是什么用途，避免了“眉毛胡子一把抓”的问题。 
u 从具体的实例（互联网、各种物理网络）入手，点明这些实例之间的关系，使读者对相关概念和网络组成更加清晰。  
u 语言简明，摈弃太深、太细节的内容，减轻读者的学担。 
u 设置众多的类比（如利用豪横公司的架构和工作来类比网络的相关架构和工作），方便、加深读者的理解；风趣的语言增加读者的兴趣。 
u 照顾了考研学生的需求，对考研大纲的相关知识点进行了介绍。