21世纪计算机科学与技术实践型教程

编辑委员会

主任： 陈明

委员：毛国君白中英叶新铭刘淑芬刘书家

汤庸何炎祥陈永义罗四维段友祥

高维东郭禾姚琳崔武子曹元大

谢树煜焦金生韩江洪

策划编辑： 谢琛

21世纪计算机科学与技术实践型教程

序

21世纪影响世界的三大关键技术： 以计算机和网络为代表的信息技术；以基因工程为代表的生命科学和生物技术；以纳米技术为代表的新型材料技术。信息技术居三大关键技术之首。国民经济的发展采取信息化带动现代化的方针，要求在所有领域中迅速推广信息技术，导致需要大量的计算机科学与技术领域的优秀人才。

计算机科学与技术的广泛应用是计算机学科发展的原动力，计算机科学是一门应用科学。因此，计算机学科的优秀人才不仅应具有坚实的科学理论基础，更重要的是能将理论与实践相结合，并具有解决实际问题的能力。培养计算机科学与技术的优秀人才是社会的需要、国民经济发展的需要。

制定科学的教学计划对于培养计算机科学与技术人才十分重要，而教材的选择是实施教学计划的一个重要组成部分，《21世纪计算机科学与技术实践型教程》主要考虑了下述两方面。

一方面，高等学校的计算机科学与技术专业的学生，在学习了基本的必修课和部分选修课程之后，对于立刻进行计算机应用系统的软件和硬件开发与应用尚存在一些困难，而《21世纪计算机科学与技术实践型教程》就是为了填补这部分空白，将理论与实际联系起来，使学生不仅学会了计算机科学理论，而且同时学会应用这些理论解决实际问题。

另一方面，计算机科学与技术专业的课程内容需要经过实践练习才能深刻理解和掌握。因此，本套教材增强了实践性、应用性和可理解性，并在体例上做了改进——使用案例说明。

实践型教学占有重要的位置，不仅体现了理论和实践紧密结合的学科特征，而且对于提高学生的综合素质，培养学生的创新精神与实践能力有特殊的作用。因此，研究和撰写实践型教材是必须的，也是十分重要的任务。优秀的教材是保障高水平教学的重要因素，选择水平高、内容新、实践性强的教材可以促进课堂教学质量的快速提升。在教学中，应用实践型教材可以增强学生的认知能力、创新能力、实践能力以及团队协作和交流表达能力。

实践型教材应由教学经验丰富、实践应用经验丰富的教师撰写。本系列教材的作者不但从事了多年的计算机教学，而且参加并完成了多项计算机类的科研项目，他们把积累的经验、知识、智慧、素质融合于教材中，奉献给计算机科学与技术的教学。

我们在组织本系列教材的过程中，虽然经过了详细的思考和讨论，但毕竟是初步的尝试，不完善甚至缺陷不可避免，敬请读者指正。

本系列教材主编陈明

2005年1月于北京

第2版前言

本书第1版自出版以来，一直在北京石油化工学院和部分高校使用，受到了广大师生的关注。随着网络技术的飞速发展，教材也需要不断更新。本次改版的重点是新增了部分网络协议和算法，同步新增了习题，调整了附录内容，并修改了第1版中的错误。

主要扩充内容如下: 

(1) 绪论，补充了协议和服务的关系描述。

(2) 物理层，增加了网络时延计算原理图；补充了绝对调相和相对调相内容；删除了光纤传输系统结构内容，增加了光纤连接器的描述。

(3) 数据链路层，增加了汉明码纠错知识及其应用示例。

(4) 局域网，增加了透明网桥的体系结构、工作流程和生成树算法，补充了例题的解析内容，增加了透明网桥转发表生成的过程描述。

(5) 网络层，补充了RIP协议报文格式、算法描述和示例；补充了OSPF协议内容，增加了链路状态算法和SPF算法，增加了OSPF报文格式及其示例。

(6) 应用层，增加了HTTPS协议内容；增加了SNMP协议内容；增加了RTP/RTCP协议内容解析。

附录内容调整如下: 

(1) 2016年全国硕士研究生入学统考计算机学科专业基础综合考试计算机网络大纲。

(2) 全国硕士研究生入学统考计算机学科专业基础计算机网络部分综合题与解析(2009—2014年)。

本次改版仍然继承了第1版的8章结构，内容包括绪论、物理层、数据链路层、局域网、网络层、传输层、应用层和网络安全。在阐述基本原理和应用方法时，设计了大量生动的图例和实例说明，避免了枯燥的陈述。同时，对每章的例题和习题都进行了精选，使其具有更好的代表性，体现“例题、习题、考题”的一致性。有关综合实验和网络课程设计环节，请读者参考作者编写的另一部教材《计算机网络课程设计》。

本书提供配套PPT教学课件和习题参考答案，可在清华大学出版社的官方网站下载。

本书改版由张晓明统一规划和撰写。在编写过程中，得到了清华大学出版社谢琛老师的大力帮助。本书还引用了一些国内外同行的工作成果，在此一并表示感谢。

由于作者水平有限，书中难免存在错误与不妥之处，殷切希望广大读者批评指正，联系邮箱: 993103401@qq.com。

张晓明 2017年4月

第1版前言

随着计算机网络的广泛应用和技术发展，对各层次的人才需求非常迫切。本书定位于应用型学科专业的计算机网络教学，强调了基础知识和应用技术的统一。

全书采用典型的网络层次化模型，共分为8章，内容包括绪论、物理层、数据链路层、局域网、网络层、传输层、应用层和网络安全。本书在阐述基本原理和应用方法时，设计了大量生动的图例和实例说明，避免枯燥的陈述。同时，对每章的例题和习题都做了精选，使其具有更好的代表性，体现了“例题、习题、考题”的一致性。

为了真实展现网络协议的结构，本书采用了网络协议分析工具Wireshark，在多个层次进行网络数据抓包并显示，使原理性内容在实践性环节中得到验证。

本书末尾包含了3个附录，分别是2010年全国硕士研究生入学统考计算机学科专业基础综合考试大纲、2009年和2010年的全国硕士研究生入学统考计算机学科专业试题及答案。为有志参加硕士研究生入学考试的学生提供重要资料，也为学生测验所学网络知识提供参考。

本书有配套的PPT教学课件和习题参考答案，可在清华大学出版社的相关网站下载。

本书同时面向计算机专业和非计算机理工科专业的学生，在内容编排上融合了不同的需求。书中有部分带有号的内容，属于比较深入和扩展的知识，主要针对计算机专业的学生。

本书由张晓明统一规划和撰写，陈明教授审查了大纲。还有部分教师参与了研讨和部分章节的编写，杜天苍、赵国庆、王淑芳和张世博分别参与了局域网、网络安全、应用层和无线网络内容的编写，向胜军参与了初稿的审查。本书在编写过程中，始终得到清华大学出版社的大力帮助。本书还引用了某些国内外同行的工作成果，在此一并表示感谢。

由于作者水平有限，书中难免存在错误与不妥之处，殷切希望广大读者批评指正。

张晓明 2010年6月