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第1章概述1

1.1计算机网络的发展历程1

1.1.1计算机网络产生的背景1

1.1.2计算机网络的产生2

1.1.3计算机网络的快速发展4

1.1.4Internet时代6

1.1.5计算机网络应用实例7

1.2计算机网络的基本概念13

1.2.1什么是计算机网络13

1.2.2计算机网络的分类14

1.2.3计算机网络的性能指标19

1.2.4计算机网络的数据交换方式21

1.3计算机网络体系结构22

1.3.1OSI体系结构22

1.3.2TCP/IP体系结构25

1.3.3五层体系结构26

1.4计算机网络的标准化28

1.4.1标准化组织28

1.4.2RFC文档29

思考题29

第2章物理层31

2.1数据通信系统的模型31

2.2频带传输技术33

2.2.1什么是频带传输33

2.2.2调制解调技术34

2.3基带传输技术35

2.3.1什么是基带传输35

2.3.2编码解码技术35

2.4信道复用技术39

2.4.1什么是信道复用39

2.4.2频分复用(FDM)39

2.4.3时分复用(TDM)和统计时分复用(STDM)39

2.4.4波分复用(WDM)41

2.4.5码分多路复用（CDMA）42

2.4.6数字传输系统SDH/SONET43

2.5宽带接入技术46

2.5.1用户计算机接入Internet的方式46

2.5.2数字用户线xDSL47

2.5.3混合光纤同轴电缆网(HFC)49

2.5.4光纤接入FTTx52

2.6信道的传输性能53

2.6.1信道的带宽和信号的波特率53

2.6.2信道的极限传输能力54

2.7传输媒体55

2.7.1电磁波及其频谱55

2.7.2双绞线56

2.7.3同轴电缆56

2.7.4光纤57

2.7.5无线传输58

思考题59

第3章数据链路层62

3.1数据链路及其传输中的问题62

3.1.1数据链路及其功能62

3.1.2数据链路传输中需要解决的主要问题63

3.2帧同步和透明传输64

3.2.1帧同步64

3.2.2透明传输64

3.3差错检验66

3.3.1差错检验方法66

3.3.2循环冗余检验(CRC)66

3.3.3纠错编码68

3.4高级数据链路控制(HDLC)69

3.5点对点协议（PPP）70

3.5.1PPP及其帧格式70

3.5.2PPP运行状态图71

3.5.3PPP的身份认证72

思考题72

第4章以太网74

4.1IEEE 802 LAN体系结构74

4.1.1IEEE 802 LAN标准74

4.1.2IEEE 802 LAN参考模型75

4.1.3媒体接入控制子层76

4.1.4逻辑链路控制子层78

4.2以太网的媒体接入控制子层78

4.2.1以太网的前世今生78

4.2.2以太网媒体接入控制机制CSMA/CD80

4.2.3以太网冲突检测机制的必要条件82

4.2.4以太网帧格式84

4.2.5以太网的数据传输85

4.2.6以太网的信道利用率87

4.2.7以太网传输特点89

4.2.8全双工以太网89

4.3以太网的技术演进90

4.3.1CSMA/CD引发的以太网技术演进90

4.3.2传统以太网92

4.3.3100BaseT以太网96

4.3.4吉比特以太网99

4.3.510吉比特以太网102

4.3.640/100吉比特以太网105

4.3.7向太比特以太网迈进105

4.4交换式以太网106

4.4.1网桥106

4.4.2交换机108

4.4.3交换式以太网及其特点110

4.5虚拟局域网(VLAN)111

4.5.1VLAN及其特点111

4.5.2VLAN帧格式112

4.5.3VLAN内广播113

4.5.4VLAN间访问114

思考题116

第5章无线计算机网络118

5.1无线局域网(WLAN)118

5.1.1IEEE 802.11 WLAN118

5.1.2IEEE 802.11物理层标准120

5.1.3IEEE 802.11 MAC层帧和帧格式124

5.1.4IEEE 802.11 MAC层DCF126

5.1.5IEEE 802.11 MAC层PCF131

5.1.6WLAN管理132

5.2无线城域网（WMAN）134

5.2.1IEEE 802.16标准和WiMAX134

5.2.2WiMAX网络135

5.2.3IEEE 802.16 WMAN体系结构135

5.3无线个人区域网（WPAN）137

5.3.1蓝牙系统138

5.3.2ZigBee139

5.4无线人体域网（WBAN）141

思考题141

第6章网络层143

6.1网络层的功能143

6.1.1网络层核心功能——网络互联143

6.1.2网络互连的关键设备——路由器144

6.1.3Internet网际层146

6.2网际协议（IP）146

6.2.1基本的IP地址——分类二级IPv4地址146

6.2.2划分子网——分类三级IPv4地址149

6.2.3构造超网——无类别二级IPv4地址150

6.2.4IP数据报格式152

6.2.5IP数据报的分片与重组154

6.2.6IP数据报转发156

6.2.7IP数据报选项161

6.3地址解析协议(ARP)162

6.3.1IP数据报传输中的地址转换162

6.3.2ARP地址解析机制164

6.4因特网控制报文协议(ICMP)165

6.4.1ICMP及其报文格式165

6.4.2ICMP报文166

6.5路由选择协议168

6.5.1路由器的动态路由选择168

6.5.2路由信息协议(RIP)170

6.5.3开放最短路径优先协议(OSPF)173

6.5.4边界网关协议(BGP)179

6.6IP多播182

6.6.1IP多播和多播协议182

6.6.2因特网组管理协议（IGMP）184

6.7下一代的网际协议IPv6186

6.7.1IPv6及其特点186

6.7.2IPv6地址186

6.7.3IPv6数据报格式188

6.7.4IPv4向IPv6过渡190

6.8IP主干网192

6.8.1基于ATM的IP传输机制193

6.8.2多协议标记交换197

6.8.3IP over SDH199

6.8.4IP over WDM200

6.9数据中心网络201

6.9.1简介201

6.9.2数据中心网络的硬件设备201

6.9.3数据中心网络的软件技术203

6.9.4数据中心网络的拓扑结构204

6.9.5数据中心网络的负载均衡和优化设计205

6.10软件定义网络技术206

6.10.1软件定义网络（SDN）技术概述206

6.10.2软件定义网络的架构207

6.10.3SDN控制器208

6.10.4OpenFlow协议210

6.10.5SDN应用程序的设计和实现212

思考题213

第7章传输层217

7.1传输层的功能217

7.2传输层端口218

7.2.1端口及其作用218

7.2.2端口类型219

7.3用户数据报协议(UDP)220

7.3.1UDP用户数据报220

7.3.2UDP伪报头220

7.3.3UDP的特点221

7.4传输控制协议(TCP)221

7.4.1可靠传输工作原理221

7.4.2TCP报文段226

7.4.3TCP连接管理229

7.4.4TCP差错控制232

7.4.5TCP流量控制236

7.4.6TCP拥塞控制239

思考题245

第8章应用层247

8.1网络应用进程的工作模式247

8.1.1C/S模式和P2P模式247

8.1.2C/S模式和P2P模式的比较248

8.2域名系统（DNS）249

8.2.1Internet域名结构249

8.2.2域名解析250

8.3文件传输协议254

8.3.1文件传输协议的工作机制254

8.3.2FTP访问控制255

8.4电子邮件255

8.4.1电子邮件相关标准255

8.4.2电子邮件系统256

8.4.3电子邮件的信息格式258

8.4.4简单的邮件传送协议(SMTP)260

8.4.5邮局协议POP3261

8.5万维网(WWW)262

8.5.1什么是万维网262

8.5.2万维网工作机制263

8.5.3统一资源定位符(URL)265

8.5.4超文本传输协议(HTTP)266

8.5.5静态Web文档267

8.5.6动态Web文档和活动Web文档270

8.6动态主机配置协议(DHCP)274

8.6.1DHCP的功能274

8.6.2DHCP工作机制274

8.7P2P应用275

8.7.1MP3共享服务Napster 276

8.7.2文件共享服务BitTorrent277

思考题279

第9章网络安全281

9.1网络安全结构ISOSA281

9.2数据加密技术282

9.2.1密码学基础282

9.2.2对称密钥密码体制与公开密钥密码体制284

9.2.3对称密钥密码体制的经典算法DES285

9.2.4公开密钥密码体制的经典算法RSA289

9.3数字签名和报文摘要291

9.3.1数字签名291

9.3.2报文摘要292

9.4身份认证和密钥分配294

9.4.1什么是身份认证和密钥分配294

9.4.2基于对称密钥的身份认证和密钥分配295

9.4.3基于公钥的身份认证和公钥分配296

9.5Internet网络安全技术298

9.5.1网络层安全技术298

9.5.2传输层安全技术301

9.5.3应用层安全技术303

9.6虚拟专用网(VPN)305

9.6.1虚拟专用网及其类型305

9.6.2虚拟专用网隧道和隧道协议306

9.7防火墙和入侵检测系统308

9.7.1防火墙技术308

9.7.2防火墙系统309

9.7.3入侵检测系统(IDS)312

思考题314

第10章新型计算机网络应用技术316

10.1云计算316

10.1.1云计算架构316

10.1.2云计算的主要技术317

10.2区块链319

10.3边缘计算321

10.3.1边缘计算架构321

10.3.2边缘计算的特点322

10.4混合现实技术323

10.5人工智能325

思考题326

参考文献327