計算機網絡基礎與應用
孫永科，王曉林，熊飛，胡坤融，曹湧，趙友傑，趙璠
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作者簡介
目錄大綱
目錄
第 1章計算機網絡概述..........................................................................1
1.
1網絡的發展歷史 ..........................................................................2
1.
2網絡標準化組織 ..........................................................................3
1.
3中國網絡的發展 ..........................................................................4
1.
4計算機網絡發展的三個階段 .........................................................7
1.
4.1第一階段非智能終端互聯...............................................8
1.
4.2第二階段智能終端互聯 ..................................................9
1.
4.3第三階段標準化互聯 .....................................................9
1.5分層模型
..................................................................................11
1.6網絡性能
..................................................................................15
1.6.1傳輸速度
.......................................................................15
1.6.2帶寬
..............................................................................15
1.6.3吞吐量
...........................................................................17
1.6.4時延
..............................................................................18
1.7網絡拓撲結構
...........................................................................19
1.7.1星狀拓撲
.......................................................................19
1.7.2樹狀拓撲
.......................................................................21
1.
7.3總線型拓撲 ....................................................................22
1.7.4環狀拓撲
.......................................................................22
1.8網絡分類
..................................................................................23
1.8.1局域網
...........................................................................23
1.8.2城域網
...........................................................................23
1.8.3廣域網
...........................................................................24
1.9移動通信網絡
...........................................................................24
1.10習題
.......................................................................................28
1.11參考資料
................................................................................29
第 2章物理層 .....................................................................................30
2.1模擬信號與數字信號 .................................................................31
2.1.1模擬信號 .......................................................................31
2.1.2數字信號 ...........................................................................................31
2.2傳輸方式 ......................................................................................................33
2.2.1單工通信 ...........................................................................................33
2.2.2半雙工通信 ........................................................................................33
2.2.3全雙工通信 ........................................................................................34
2.3物理層介質...................................................................................................34
2.3.1有線介質 ...........................................................................................35
2.3.2無線信道 ...........................................................................................39
2.4編碼與調制...................................................................................................39
2.4.1數字編碼 ...........................................................................................40
2.4.2調制與解調 ........................................................................................43
2.5脈沖編碼調制 ...............................................................................................45
2.5.1采樣 ..................................................................................................45
2.5.2量化 ..................................................................................................46
2.5.3編碼 ..................................................................................................46
2.6信道復用 ......................................................................................................47
2.6.1頻分復用 ...........................................................................................48
2.6.2時分復用 ...........................................................................................49
2.6.3波分復用 ...........................................................................................50
2.6.4碼分多址 ...........................................................................................51
2.7 寬帶接入技術 ...............................................................................................54 ADSL................................................................................................54
2.7.1
2.7.2 FTTX技術 .......................................................................................55
2.7.3 WiFi接入技術...................................................................................56
2.8習題.............................................................................................................57
2.9參考資料 ......................................................................................................58
第 3章數據鏈路層 ..................................................................................................59
3.1數據同步 ......................................................................................................59
3.1.1並行和串行 ........................................................................................60
3.1.2異步串行傳輸.....................................................................................61
3.1.3同步串行傳輸 ...................................................................................62
3.2透明傳輸 ......................................................................................................63
3.2.1零比特插入法.....................................................................................63
3.2.2 7D5E透明傳輸 ..................................................................................65
3.3差錯檢測 ......................................................................................................65
3.3.1奇偶校驗 ...........................................................................................67
3.3.2循環冗余碼校驗 .................................................................................68
3.3.3海明碼...............................................................................................71
3.4介質訪問控制 ...............................................................................................75
3.4.1以太網 CSMA/CD協議 .....................................................................76
3.4.2令牌網 Token協議 .............................................................................80
3.5無線局域網...................................................................................................83
3.5.1 CSMA/CA........................................................................................84
3.5.2多設備 CSMA/CA通信 .....................................................................85
3.6 MAC地址....................................................................................................86
3.7交換機 .........................................................................................................88
3.7.1交換方式 ...........................................................................................89
3.7.2交換機工作原理 .................................................................................90
3.7.3生成樹協議 ........................................................................................95
3.8交換機漏洞................................................................................................. 100
3.9習題........................................................................................................... 101
3.10參考資料 .................................................................................................. 103
第 4章網絡層 ....................................................................................................... 104
4.1 MAC地址與 IP地址 .................................................................................. 105
4.2 IP地址 ...................................................................................................... 106
4.2.1 IP地址分類..................................................................................... 107
4.2.2特殊 IP地址.................................................................................... 108
4.3路由器與路由表 .......................................................................................... 109
4.3.1不需要 IP模塊的時候 ...................................................................... 110
4.3.2路由選擇的基本原則......................................................................... 110
4.3.3路由表............................................................................................. 111
4.3.4地址解析 ARP................................................................................. 113
4.3.5路由器的工作過程 ............................................................................ 115
4.3.6網絡世界中的郵局 ............................................................................ 116
4.3.7分段和重組 ...................................................................................... 117
4.4信封的設計................................................................................................. 119
4.5子網劃分 .................................................................................................... 124
4.5.1子網劃分的方法 ............................................................................... 125
4.5.2子網掩碼 ......................................................................................... 126
4.5.3變長子網掩碼（VLSM） .................................................................. 127
4.6 CIDR標識法.............................................................................................. 128 NAT .......................................................................................................... 131
4.7 IPv6 .......................................................................................................... 132
4.8
4.8.1版本歷史 ......................................................................................... 132
4.8.2 簡單就是美 ...................................................................................... 135
4.8.3 IPv6地址 ........................................................................................ 137
4.8.4 擴展包頭 ......................................................................................... 140
4.9 路由協議 .................................................................................................... 143 RIP................................................................................................. 144
4.9.1
4.9.2 OSPF協議 ...................................................................................... 149 BGP ............................................................................................... 153
4.9.3
4.10 習題 ......................................................................................................... 155
4.11 參考資料 .................................................................................................. 156
第 5章傳輸層 ....................................................................................................... 157
5.1端口........................................................................................................... 157
5.2 傳輸層 ....................................................................................................... 161 UDP ............................................................................................... 162
5.2.1 TCP................................................................................................ 163
5.2.2
5.3握手協議 .................................................................................................... 165
5.3.1 三次握手 ......................................................................................... 165
5.3.2 四次握手 ......................................................................................... 166
5.4可靠性傳輸................................................................................................. 167
5.4.1 停止等待協議................................................................................... 168
5.4.2 超時重傳 ......................................................................................... 169
5.4.3 線路利用率 ...................................................................................... 169
5.4.4 滑動窗口 ......................................................................................... 171
5.4.5 ARQ自動重傳................................................................................. 172
5.5流量控制 .................................................................................................... 174
5.6擁塞控制 .................................................................................................... 176
5.7習題........................................................................................................... 179
5.8參考資料 .................................................................................................... 181
第 6章應用層 ....................................................................................................... 182
6.1應用層協議架構 .......................................................................................... 182
6.2萬維網和 HTTP ......................................................................................... 183
6.2.1 網頁與超文本標記語言 ..................................................................... 184
6.2.2 統一資源定位符 ............................................................................... 185 HTTP............................................................................................. 186
6.2.3
6.2.4 HTTP的版本 .................................................................................. 188
6.3域名系統 .................................................................................................... 192
6.3.1 域名系統的結構 ............................................................................... 194
6.3.2 域名解析的過程 ............................................................................... 196
6.4電子郵件 .................................................................................................... 198
6.4.1 簡單郵件傳送協議 ............................................................................ 199 Webmail.......................................................................................... 201
6.4.2
6.4.3 POP3/IMAP4 ................................................................................. 202
6.4.4電子郵件的數據包格式和多用途互聯網郵件擴展................................. 203 DHCP........................................................................................................ 204
6.5
6.5.1 DHCP的工作過程 ........................................................................... 205
6.5.2 DHCP數據包在網絡層和鏈路層的廣播 ............................................. 205 BitTorrent.................................................................................................. 207
6.6
6.7習題........................................................................................................... 209
6.8參考資料 .................................................................................................... 211
第 7章網絡安全.................................................................................................... 212
7.1網絡威脅 .................................................................................................... 212
7.2數據加密 .................................................................................................... 215
7.2.1 對稱加密 ......................................................................................... 216
7.2.2 常見對稱加密算法 ............................................................................ 218
7.2.3 非對稱加密 ...................................................................................... 219
7.2.4 數字簽名 ......................................................................................... 221
7.3防火墻 ....................................................................................................... 223
7.4網絡攻擊 .................................................................................................... 225
7.4.1 ARP攻擊........................................................................................ 225
7.4.2 中間人攻擊 ...................................................................................... 226
7.5計算機病毒................................................................................................. 228
7.5.1 常見病毒 ......................................................................................... 229
7.5.2 安全防範 ......................................................................................... 230
7.6習題........................................................................................................... 232
7.7參考資料 .................................................................................................... 234
附錄 A常用網絡命令 ............................................................................................. 235
