計算機網絡理論與實踐

本書旨在對計算機網絡的基本原理進行較為系統的介紹。全書共分8章，主要內容包括計算機網絡概述、物理層、數據鏈路層、網絡層、運輸層、應用層、無線網絡及計算機網絡新技術。
 
本書的特點是以五層體系結構為主，採取自底向上的順序進行描述，深入淺出、圖文並茂；同時，在講授理論知識的基礎上設計了豐富的實驗內容，更加符合教學規律，力求使讀者進一步加深對計算機網絡原理的理解。
 
本書適合普通高等院校學生使用，也適合從事計算機網絡相關工作的工程技術人員參考。

第1章　計算機網絡概述 1
1.1　計算機網絡概述 1
1.1.1　計算機網絡的定義 1
1.1.2　計算機網絡的組成 2
1.1.3　計算機網絡的分類 4
1.1.4　計算機網絡的性能 7
1.1.5　計算機網絡的形成與發展 11
1.2　計算機網絡的體系結構 14
1.2.1　網絡協議 14
1.2.2　網絡的分層結構 14
1.2.3　數據在各分層間的傳遞及相關概念 16
1.2.4　OSI參考模型 18
1.2.5　TCP/IP參考模型 20
1.2.6　五層的體系結構 22
1.3　計算機網絡在我國的發展 23
1.4　本章小結 25
習題 25

第2章　物理層 26
2.1　數據通信的基礎知識 26
2.1.1　數據通信系統模型 26
2.1.2　數據通信基本概念 27
2.1.3　模擬信號數字化 28
2.1.4　編碼與調製技術 28
2.1.5　信道的 限容量 29
2.1.6　信道複用技術 31
2.1.7　數據通信方式 34
2.1.8　數據交換技術 35
2.2　傳輸媒體 37
2.2.1　雙絞線電纜 37
2.2.2　同軸電纜 41
2.2.3　光纜 41
2.2.4　無線傳輸 45
2.3　同步光纖網與同步數字系列 46
2.4　實驗 47
實驗1：製作雙絞線 47
實驗2：交換機初始配置及其Console端口配置 49
2.5　本章小結 51
習題 52

第3章　數據鏈路層 54
3.1　數據鏈路層的基本功能 54
3.2　介質訪問控制 56
3.2.1　靜態劃分信道 56
3.2.2　隨機訪問 56
3.2.3　輪詢訪問 57
3.3　傳統以太網 57
3.3.1　CSMA/CD協議 57
3.3.2　採用集線器的傳統以太網 57
3.3.3　以太網MAC地址 57
3.3.4　以太網MAC幀格式 58
3.4　對等協議（PPP） 59
3.4.1　PPP協議特點 59
3.4.2　PPP協議幀格式 59
3.4.3　PPP協議工作流程 60
3.5　網橋技術與以太網交換機 62
3.5.1　以太網交換機工作原理 62
3.5.2　交換機自學習算法 63
3.5.3　生成樹協議 64
3.5.4　以太網交換機端口聚合 65
3.5.5　以太網交換機級聯與堆疊 66
3.5.6　虛擬局域網（VLAN） 67
3.5.7　以太網三層交換機 71
3.5.8　以太網的發展 73
3.6　實驗 75
實驗1：用集線器組建局域網 75
實驗2：以太網二層交換機原理實驗 77
實驗3：交換機中交換表的自學習功能 79
實驗4：交換機VLAN實驗 82
實驗5：交換機VLAN中繼實驗 86
實驗6：生成樹配置 91
實驗7：以太通道配置 93
3.7　本章小結 96
習題 96

第4章　網絡層 98
4.1　網絡層提供的兩種服務 98
4.2　網絡層的功能 100
4.2.1　異構網絡互聯 100
4.2.2　路由與轉發 102
4.3　網絡層協議 103
4.3.1　網絡層協議簡介 103
4.3.2　IP地址的含義及表示方法 103
4.3.3　地址解析協議（ARP） 105
4.3.4　分類IP地址 108
4.3.5　無類別域間路由（CIDR） 109
4.3.6　子網掩碼 110
4.3.7　子網劃分與路由聚合 111
4.3.8　IP數據報的格式 113
4.4　IP分組的轉發 114
4.4.1　基於 點的轉發 114
4.4.2　IP分組的匹配 116
4.4.3　查找轉發表 117
4.5　網際控制報文協議（ICMP） 118
4.5.1　ICMP報文解析 118
4.5.2　ICMP應用舉例 120
4.6　互聯網的路由選擇協議 122
4.6.1　概述 122
4.6.2　內部網關協議—RIP協議 122
4.6.3　內部網關協議—OSPF協議 123
4.6.4　外部網關協議—BGP協議 129
4.7　IPv6  130
4.7.1　IPv6的特點 130
4.7.2　IPv6地址 132
4.7.3　IPv4向IPv6過渡 132
4.8　網絡地址轉換（NAT） 133
4.8.1　NAT的三種類型 133
4.8.2　NAT的特性 133
4.8.3　NAPT 134
4.8.4　NAT的應用 134
4.9　虛擬專用網（VPN） 134
4.9.1　VPN的工作原理 134
4.9.2　VPN的工作過程 135
4.9.3　VPN的分類 135
4.9.4　VPN的優缺點 136
4.10　IP多播  137
4.10.1　IP多播技術的概念 137
4.10.2　IP多播技術的基礎知識 137
4.10.3　IP多播路由及其協議 138
4.10.4　IP多播路由中的隧道傳輸機制 139
4.10.5　IP多播技術的應用 139
4.11　SDN  139
4.11.1　傳統網絡架構 139
4.11.2　SDN的特點 140
4.11.3　SDN體系架構 140
4.11.4　SDN網絡架構的三個接口 141
4.11.5　SDN的優勢 142
4.12　實驗 143
實驗1：路由器IP地址配置及直連網絡 143
實驗2：靜態路由與默認路由配置 145
實驗3：RIP路由協議配置 147
本章小結 150
習題 150

第5章　運輸層 154
5.1　運輸層提供的服務 154
5.1.1　運輸層的功能 154
5.1.2　運輸層端口與套接字 154
5.1.3　無連接的服務與面向連接的服務 156
5.2　用戶數據報協議（UDP） 156
5.2.1　UDP特點 156
5.2.2　UDP數據報結構 157
5.3　傳輸控制協議（TCP） 157
5.3.1　TCP特點 157
5.3.2　TCP可靠傳輸的工作原理 158
5.3.3　TCP數據報結構 159
5.3.4　TCP的流量控制與滑動窗口協議 161
5.3.5　TCP的擁塞控制 163
5.3.6　TCP的運輸連接管理 165
5.3.7　TCP連接管理協議缺陷 167
5.4　實驗 169
實驗1：TCP協議報文分析實驗（使用Wireshark工具捕獲並分析Telnet報文） 169
實驗2：基於端口的網絡訪問控制實驗 174
5.5　本章小結 176
習題 177

第6章　應用層 179
6.1　網絡 端應用模型 179
6.1.1　客戶/服務器方式 179
6.1.2　P2P方式 180
6.2　域名系統 180
6.2.1　概述 180
6.2.2　域名的層次結構 180
6.2.3　域名服務器 181
6.2.4　 域名的解析 182
6.3　文件傳輸協議FTP 184
6.3.1　FTP概述 184
6.3.2　FTP工作原理 185
6.4　萬維網WWW 186
6.4.1　萬維網概述 186
6.4.2　統一資源定位符URL 187
6.4.3　HTTP與HTTPS協議 188
6.4.4　超文本標記語言HTML 189
6.5　遠程 端協議Telnet與SSH協議 190
6.6　電子郵件 191
6.6.1　概述 191
6.6.2　電子郵件格式 192
6.6.3　電子郵件構成 192
6.6.4　SMTP與POP3 193
6.6.5　郵件擴充MIME 194
6.7　動態主機配置協議DHCP 196
6.8　實驗 198
實驗1：域名系統（DNS）實驗 198
實驗2：萬維網（WWW）實驗 202
實驗3：遠程 端協議（Telnet）實驗 204
實驗4：電子郵件實驗 205
實驗5：動態主機配置協議（DHCP）實驗 209
本章小結 213
習題 213

第7章　無線網絡  215
7.1　無線網絡概述 215
7.1.1　無線網絡的發展 215
7.1.2　無線網絡的分類 216
7.2　無線局域網WLAN 216
7.2.1　無線局域網的特點及組成 216
7.2.2　802.11局域網拓撲結構 217
7.2.3　802.11標準系列 218
7.2.4　802.11局域網的MAC層協議 218
7.3　其他無線網絡及技術 221
7.4　實驗 224
實驗1：構建WLAN基礎結構網絡（BSS） 224
實驗2：構建WLAN基礎結構網絡（ESS） 226
7.5　本章小結 228
習題 228

第8章　計算機網絡的新技術  229
8.1　物聯網技術 229
8.1.1　物聯網的基本概念 229
8.1.2　物聯網的體系結構 231
8.1.3　物聯網的關鍵技術 232
8.1.4　物聯網的發展現狀 234
8.1.5　物聯網的應用 235
8.1.6　物聯網的安全挑戰 236
8.2　大數據技術 236
8.2.1　大數據技術的基本概念 236
8.2.2　大數據技術體系 237
8.2.3　大數據技術 239
8.2.4　大數據技術的發展和現狀 241
8.2.5　大數據技術的應用 241
8.2.6　大數據技術的安全挑戰 242
8.3　雲計算 243
8.3.1　雲計算的概念 243
8.3.2　雲計算的基本框架 244
8.3.3　雲計算的支撐技術 245
8.3.4　雲計算發展的現狀 247
8.3.5　雲計算的應用 248
8.3.6　雲計算安全挑戰 249
8.4　區塊鏈 249
8.4.1　區塊鏈的概念 249
8.4.2　區塊鏈的基本框架 250
8.4.3　區塊鏈的支撐技術 251
8.4.4　區塊鏈發展的現狀 252
8.4.5　區塊鏈的應用 253
8.4.6　區塊鏈的安全挑戰 254
8.5　5G技術 255
8.5.1　5G技術的概念 255
8.5.2　5G技術的基本框架 256
8.5.3　5G技術的支撐技術 257
8.5.4　5G技術發展的現狀 259
8.5.5　5G的應用 260
8.5.6　5G技術安全挑戰 261
本章小結 262
習題 263

張舉，碩士研究生,計算機應用專業畢業，有多年從事《計算機網絡》課程的教學經驗，主要研究方向為綠色節能網絡和路由算法等。