前言

编写本书的目的是使电气与电子类专业学生在掌握一般计算机网络原理的基础上，更注重对工业自动化监控网络、嵌入式网络和无线网络的知识掌握，引导学生进行网络设计和编程，培养学生的网络技术综合实践能力，使其成为高层次的面向网络技术设计的应用人才。

本书适用于课堂教学32～48学时，实验学时16～24学时。

高等院校电气与电子信息类专业的计算机网络课程一直延续计算机专业的“计算机网络”的教学内容和教材，但从理论和实践中来看，所学的网络知识没有体现出电气与电子信息类的专业特点，与专业实践是脱节的。通俗一点说，现有网络教材偏“软”，对网络设计、编程和应用的介绍不够，更多的是讲一些网络原理和概念；而电气与电子信息类专业对计算机网络知识的需求偏“硬”，不仅要掌握原理、设计和编程，更多的是应用于嵌入式网络、工业现场总线和无线通信等方面，而物理层和数据链路层协议的学习和应用对他们尤其重要（现有教材把重点放在了网络层和传输层）。例如在嵌入式系统中的计算机网络原理、设计和应用，一般要对OSI和TCP/IP体系结构进行精简；现场总线适用于工业控制网络，不同于基于PC的局域网技术；无线、移动和传感器网络也有别于局域网技术；而嵌入、现场总线和无线移动越来越多地应用于信息系统，这些方面的应用应该是电气与电子信息类专业学生未来在计算机网络方面主要从事的领域。现有的教材更适用于计算机专业学生，以讲授局域网络和互联网为核心内容。因此，特编写本书以适应针对电气与电子类专业的网络课程教学要求。

本书除了介绍网络技术外，还有不少篇幅引入了网络设计，目的是让学生不但学习网络原理，还要掌握网络管理、调试和设计的能力。其主要特色如下： 

嵌入式网络。嵌入式网络通信应时而生、迅速发展，成了嵌入式应用系统设计的关键性技术。本书在传统计算机网络的基础上重点增加了这部分内容，简要介绍了一些嵌入式网络通信体系开发的硬件、软件及通信的基础知识，汇总了现在常见的有/无线通信形式及其实现，说明了嵌入式网络通信体系软/硬件设计的核心思想。

协议编程。由于电气与电子类专业没有后续课程“网络编程”，因此在教程中增加了网络编程的内容。对于局域网，增加以Socket技术为主的TCP/IP编程技术；对于现场总线，增加以数据链路层协议为主的通信编程。网络设计。除了对网络的“软件编程”外，还增加了网络硬件电路设计内容。叙述软/硬件设计实现的方法步骤，重点阐述了接口通信器件或模块的选择与使用、基本配置，数据收发等底层驱动软件的开发，通信协议的简化与实现，应用程序的调用等。在内容安排上，精简了局域网和互联网技术，突出嵌入、工业和无线应用的关键细节。例如，第2章介绍了工业控制网络中常用的光纤模块接口，据此可以了解工业控制光纤网络的基本设计；第3章介绍了工业现场总线常用的Modbus和CAN协议帧格式；第7章介绍了嵌入式Web网络技术；第8章介绍了ZigBee无线传感器网络。

实践操作。每章的后面大都有几个实验指导，如第1章有两个实验，内容涵盖网络原理、网络应用和网络管理几个方面，实验选题考虑融合当今网络工程的主流技术，适应基础与验证性、综合和设计性两种不同层次的要求。实验指导共列出了22个实验项目，可以选做，有的实验内容比较简单，可以在2学时的一次实验中做两个实验项目。对于有一定编程难度的实验给出了参考代码，可将其作为源代码加入编程项目，这些代码已经过调试和验证，可以直接使用。但有的嵌入式程序因CPU和开发工具软件的不同，所定义的宏和接口函数会有所不同；PC/Windows平台也有可能因软件版本不同会有所差别。

网络仿真。利用网络协议仿真软件，辅助实验教学系统，帮助理解计算机网络协议概念。通过网络协议仿真和分析工具，来模拟网络通信与实验教学环境，特别是TCP/IP协议簇，可以完整地在网络仿真软件上实现分析。通过实验仿真，掌握网络程序设计、网络安全和故障性能分析等相关知识，实现对各种数据报的仿真发送、捕获解析和会话分析，直观地看到网络协议的行为，将抽象的网络概念形象化，把枯燥的网络原理具体化，从而深入地理解和掌握网络协议的内部原理和运行机制。

加密安全。数据加密安全相关协议放在了TCP/IP体系结构的传输层（第5章）和应用层（第7章）之间，可以认为相当于OSI体系结构的表示层，解决了原来讲述网络安全加密协议游离于网络体系结构外的问题，放在应用层前一章是为了强调加密安全对网络的重要性。

在本书的编写过程中，参考了国内外计算机网络和现场总线相关领域的优秀教材，对于这些书籍的作者表示诚挚的感谢和敬意。

因编者水平有限，书中定有不妥甚至错误之处，欢迎批评指正。

编者

2013年12月