計算機網絡(第5版)

張曾科,清華大學教授、博士生導師，從事有關自動化、計算機網絡和企業網等方面的教學和科研工作。承擔科學研究和技術開發項目多項，在國內外期刊、會議發表學術論文150多篇，編寫出版教材5本。獲國家科技進步三等獎1項，國家教委科技進步二等獎2項，國家教學成果二等獎1項，北京市優秀教學成果獎2項，2006年北京高等教育精品教材1本，清華大學優秀教學成果獎多項。

目錄

 

 

 

第1章概述1

1.1計算機網絡的發展歷程1

1.1.1計算機網絡產生的背景1

1.1.2計算機網絡的產生2

1.1.3計算機網絡的快速發展4

1.1.4Internet時代6

1.1.5計算機網絡應用實例7

1.2計算機網絡的基本概念13

1.2.1什麼是計算機網絡13

1.2.2計算機網絡的分類14

1.2.3計算機網絡的性能指標19

1.2.4計算機網絡的數據交換方式21

1.3計算機網絡體系結構22

1.3.1OSI體系結構22

1.3.2TCP/IP體系結構25

1.3.3五層體系結構26

1.4計算機網絡的標準化28

1.4.1標準化組織28

1.4.2RFC文檔29

思考題29

 

第2章物理層31

2.1數據通信系統的模型31

2.2頻帶傳輸技術33

2.2.1什麼是頻帶傳輸33

2.2.2調制解調技術34

2.3基帶傳輸技術35

2.3.1什麼是基帶傳輸35

2.3.2編碼解碼技術35

2.4信道復用技術39

2.4.1什麼是信道復用39

2.4.2頻分復用(FDM)39

2.4.3時分復用(TDM)和統計時分復用(STDM)39

2.4.4波分復用(WDM)41

2.4.5碼分多路復用（CDMA）42

2.4.6數字傳輸系統SDH/SONET43

2.5寬帶接入技術46

2.5.1用戶計算機接入Internet的方式46

2.5.2數字用戶線xDSL47

2.5.3混合光纖同軸電纜網(HFC)49

2.5.4光纖接入FTTx52

2.6信道的傳輸性能53

2.6.1信道的帶寬和信號的波特率53

2.6.2信道的極限傳輸能力54

2.7傳輸媒體55

2.7.1電磁波及其頻譜55

2.7.2雙絞線56

2.7.3同軸電纜56

2.7.4光纖57

2.7.5無線傳輸58

思考題59

 

第3章數據鏈路層62

3.1數據鏈路及其傳輸中的問題62

3.1.1數據鏈路及其功能62

3.1.2數據鏈路傳輸中需要解決的主要問題63

3.2幀同步和透明傳輸64

3.2.1幀同步64

3.2.2透明傳輸64

3.3差錯檢驗66

3.3.1差錯檢驗方法66

3.3.2循環冗余檢驗(CRC)66

3.3.3糾錯編碼68

3.4高級數據鏈路控制(HDLC)69

3.5點對點協議（PPP）70

3.5.1PPP及其幀格式70

3.5.2PPP運行狀態圖71

3.5.3PPP的身份認證72

思考題72

 

第4章以太網74

4.1IEEE 802 LAN體系結構74

4.1.1IEEE 802 LAN標準74

4.1.2IEEE 802 LAN參考模型75

4.1.3媒體接入控制子層76

4.1.4邏輯鏈路控制子層78

4.2以太網的媒體接入控制子層78

4.2.1以太網的前世今生78

4.2.2以太網媒體接入控制機制CSMA/CD80

4.2.3以太網沖突檢測機制的必要條件82

4.2.4以太網幀格式84

4.2.5以太網的數據傳輸85

4.2.6以太網的信道利用率87

4.2.7以太網傳輸特點89

4.2.8全雙工以太網89

4.3以太網的技術演進90

4.3.1CSMA/CD引發的以太網技術演進90

4.3.2傳統以太網92

4.3.3100BaseT以太網96

4.3.4吉比特以太網99

4.3.510吉比特以太網102

4.3.640/100吉比特以太網105

4.3.7向太比特以太網邁進105

4.4交換式以太網106

4.4.1網橋106

4.4.2交換機108

4.4.3交換式以太網及其特點110

4.5虛擬局域網(VLAN)111

4.5.1VLAN及其特點111

4.5.2VLAN幀格式112

4.5.3VLAN內廣播113

4.5.4VLAN間訪問114

思考題116

 

第5章無線計算機網絡118

5.1無線局域網(WLAN)118

5.1.1IEEE 802.11 WLAN118

5.1.2IEEE 802.11物理層標準120

5.1.3IEEE 802.11 MAC層幀和幀格式124

5.1.4IEEE 802.11 MAC層DCF126

5.1.5IEEE 802.11 MAC層PCF131

5.1.6WLAN管理132

5.2無線城域網（WMAN）134

5.2.1IEEE 802.16標準和WiMAX134

5.2.2WiMAX網絡135

5.2.3IEEE 802.16 WMAN體系結構135

5.3無線個人區域網（WPAN）137

5.3.1藍牙系統138

5.3.2ZigBee139

5.4無線人體域網（WBAN）141

思考題141

 

第6章網絡層143

6.1網絡層的功能143

6.1.1網絡層核心功能——網絡互聯143

6.1.2網絡互連的關鍵設備——路由器144

6.1.3Internet網際層146

6.2網際協議（IP）146

6.2.1基本的IP地址——分類二級IPv4地址146

6.2.2劃分子網——分類三級IPv4地址149

6.2.3構造超網——無類別二級IPv4地址150

6.2.4IP數據報格式152

6.2.5IP數據報的分片與重組154

6.2.6IP數據報轉發156

6.2.7IP數據報選項161

6.3地址解析協議(ARP)162

6.3.1IP數據報傳輸中的地址轉換162

6.3.2ARP地址解析機制164

6.4因特網控制報文協議(ICMP)165

6.4.1ICMP及其報文格式165

6.4.2ICMP報文166

6.5路由選擇協議168

6.5.1路由器的動態路由選擇168

6.5.2路由信息協議(RIP)170

6.5.3開放最短路徑優先協議(OSPF)173

6.5.4邊界網關協議(BGP)179

6.6IP多播182

6.6.1IP多播和多播協議182

6.6.2因特網組管理協議（IGMP）184

6.7下一代的網際協議IPv6186

6.7.1IPv6及其特點186

6.7.2IPv6地址186

6.7.3IPv6數據報格式188

6.7.4IPv4向IPv6過渡190

6.8IP主幹網192

6.8.1基於ATM的IP傳輸機制193

6.8.2多協議標記交換197

6.8.3IP over SDH199

6.8.4IP over WDM200

6.9數據中心網絡201

6.9.1簡介201

6.9.2數據中心網絡的硬件設備201

6.9.3數據中心網絡的軟件技術203

6.9.4數據中心網絡的拓撲結構204

6.9.5數據中心網絡的負載均衡和優化設計205

6.10軟件定義網絡技術206

6.10.1軟件定義網絡（SDN）技術概述206

6.10.2軟件定義網絡的架構207

6.10.3SDN控制器208

6.10.4OpenFlow協議210

6.10.5SDN應用程序的設計和實現212

思考題213

 

第7章傳輸層217

7.1傳輸層的功能217

7.2傳輸層端口218

7.2.1端口及其作用218

7.2.2端口類型219

7.3用戶數據報協議(UDP)220

7.3.1UDP用戶數據報220

7.3.2UDP偽報頭220

7.3.3UDP的特點221

7.4傳輸控制協議(TCP)221

7.4.1可靠傳輸工作原理221

7.4.2TCP報文段226

7.4.3TCP連接管理229

7.4.4TCP差錯控制232

7.4.5TCP流量控制236

7.4.6TCP擁塞控制239

思考題245

 

第8章應用層247

8.1網絡應用進程的工作模式247

8.1.1C/S模式和P2P模式247

8.1.2C/S模式和P2P模式的比較248

8.2域名系統（DNS）249

8.2.1Internet域名結構249

8.2.2域名解析250

8.3文件傳輸協議254

8.3.1文件傳輸協議的工作機制254

8.3.2FTP訪問控制255

8.4電子郵件255

8.4.1電子郵件相關標準255

8.4.2電子郵件系統256

8.4.3電子郵件的信息格式258

8.4.4簡單的郵件傳送協議(SMTP)260

8.4.5郵局協議POP3261

8.5萬維網(WWW)262

8.5.1什麼是萬維網262

8.5.2萬維網工作機制263

8.5.3統一資源定位符(URL)265

8.5.4超文本傳輸協議(HTTP)266

8.5.5靜態Web文檔267

8.5.6動態Web文檔和活動Web文檔270

8.6動態主機配置協議(DHCP)274

8.6.1DHCP的功能274

8.6.2DHCP工作機制274

8.7P2P應用275

8.7.1MP3共享服務Napster 276

8.7.2文件共享服務BitTorrent277

思考題279

 

第9章網絡安全281

9.1網絡安全結構ISOSA281

9.2數據加密技術282

9.2.1密碼學基礎282

9.2.2對稱密鑰密碼體制與公開密鑰密碼體制284

9.2.3對稱密鑰密碼體制的經典算法DES285

9.2.4公開密鑰密碼體制的經典算法RSA289

9.3數字簽名和報文摘要291

9.3.1數字簽名291

9.3.2報文摘要292

9.4身份認證和密鑰分配294

9.4.1什麼是身份認證和密鑰分配294

9.4.2基於對稱密鑰的身份認證和密鑰分配295

9.4.3基於公鑰的身份認證和公鑰分配296

9.5Internet網絡安全技術298

9.5.1網絡層安全技術298

9.5.2傳輸層安全技術301

9.5.3應用層安全技術303

9.6虛擬專用網(VPN)305

9.6.1虛擬專用網及其類型305

9.6.2虛擬專用網隧道和隧道協議306

9.7防火墻和入侵檢測系統308

9.7.1防火墻技術308

9.7.2防火墻系統309

9.7.3入侵檢測系統(IDS)312

思考題314

 

第10章新型計算機網絡應用技術316

10.1雲計算316

10.1.1雲計算架構316

10.1.2雲計算的主要技術317

10.2區塊鏈319

10.3邊緣計算321

10.3.1邊緣計算架構321

10.3.2邊緣計算的特點322

10.4混合現實技術323

10.5人工智能325

思考題326

 

參考文獻327