計算機網絡（第5版）

徐敬東,南開大學計算機學院教授、南開大學教學名師，高校計算機專業優秀教師。多年來一直從事計算機網絡方面的教學和研究工作。承擔國家自然基金、天津市科技重大專項等項目，發表科研論文60余篇。主講“計算機網絡”“網絡技術與應用”“移動計算與無線網絡”等課程，發表教學研究論文8篇，編寫計算機網絡類教材10余部，其中2部入選“十一五”和“十四五”國家級規劃教材。獲天津市教學成果一等獎1項、特等獎2項。

目錄

 

第1章計算機網絡的基本概念1

1.1計算機網絡的概念1

1.1.1認識計算機網絡1

1.1.2計算機網絡的組成部件2

1.1.3物理網絡與互聯網絡3

1.2分組交換、網絡協議與網絡的層次結構4

1.2.1分組交換4

1.2.2網絡協議5

1.2.3網絡的層次結構6

1.3OSI參考模型6

1.3.1OSI參考模型的結構6

1.3.2OSI參考模型各層的主要功能7

1.3.3數據的封裝與傳遞8

1.4TCP/IP體系結構11

1.4.1TCP/IP體系結構的層次劃分11

1.4.2TCP/IP體系結構中各層的功能12

1.4.3TCP/IP中的協議棧13

練習題14

第2章以太網組網技術16

2.1以太網的幀結構16

2.2共享式以太網的收發過程18

2.2.1CSMA/CD的發送流程19

2.2.2CSMA/CD的接收流程20

2.3交換式以太網的提出21

2.3.1共享式以太網的主要問題21

2.3.2交換式以太網的發展21

2.4交換式以太網的工作原理22

2.4.1以太網交換機的轉發機制22

2.4.2數據交換方式24

2.4.3地址學習24

2.5以太網組網設備和器件25

2.5.1組網涉及的主要設備和器件25

2.5.2UTP電纜與RJ45接口27

2.6多交換機組網30

2.6.1多交換機級聯結構31

2.6.2多交換機以太網中的生成樹協議32

2.6.3多交換機以太網中的數據轉發32

2.7實驗： 以太網組網34

2.7.1設備、器件的準備和安裝34

2.7.2網絡軟件的安裝和連通性測試36

2.7.3交換機級聯實驗39

2.7.4查看交換機的接口/MAC地址映射表39

2.7.5Packet Tracer與以太網組網42

練習題47

第3章虛擬局域網49

3.1VLAN的提出49

3.1.1交換式以太網的主要問題49

3.1.2VLAN的特性51

3.2VLAN的工作原理52

3.2.1基於接口的靜態VLAN52

3.2.2基於MAC地址的動態VLAN53

3.2.3跨越交換機的VLAN54

3.3實驗： 交換機的配置與VLAN組網56

3.3.1交換機的配置命令57

3.3.2VLAN的配置58

3.3.3仿真環境中的簡化配置方法64

3.3.4在“模擬”方式下觀察數據包的收發過程66

練習題67

第4章無線局域網組網技術69

4.1無線局域網的傳輸介質69

4.2無線局域網與CSMA/CA70

4.3無線局域網的組網模式73

4.3.1自組無線局域網73

4.3.2基礎設施無線局域網74

4.4無線局域網組網標準75

4.5組網所需的設備和器件76

4.5.1無線網卡76

4.5.2無線訪問接入點76

4.5.3天線77

4.6實驗： 動手組裝無線局域網77

練習題82

第5章互聯網的基本概念84

5.1互聯網絡84

5.2互聯網解決方案86

5.2.1面向連接的解決方案86

5.2.2面向非連接的解決方案86

5.3IP與IP層服務87

5.3.1IP互聯網的工作機理88

5.3.2IP層服務89

5.3.3IP互聯網的特點89

練習題90

第6章IP地址與ARP91

6.1IP地址的作用91

6.2IP地址的類別92

6.2.1IP地址的層次結構92

6.2.2IP地址的類別區分93

6.2.3IP地址的直觀表示法95

6.3無類別IP地址95

6.3.1無類別IP的編址方法95

6.3.2掩碼表示法與斜杠標記法97

6.3.3特殊的IP地址形式98

6.3.4多層次劃分99

6.4地址解析協議101

6.4.1ARP的基本思想101

6.4.2ARP的改進102

6.4.3完整的ARP工作過程102

6.5實驗： IP地址規劃與配置103

6.5.1IP地址規劃103

6.5.2在物理網絡上劃分邏輯網絡104

6.5.3IP地址的配置105

練習題113

第7章IP數據報114

7.1IP數據報的格式114

7.2IP封裝、分片與重組115

7.2.1MTU與分片116

7.2.2重組117

7.2.3分片控制118

7.3IP數據報選項118

7.4差錯與控制報文119

7.4.1ICMP差錯控制119

7.4.2ICMP控制報文120

7.4.3ICMP請求/應答報文對121

7.5實驗： ping命令剖析與數據包捕獲122

7.5.1ping命令剖析與使用123

7.5.2網絡數據包捕獲與分析125

練習題133

第8章路由器與路由選擇135

8.1路由選擇136

8.1.1間接投遞和直接投遞136

8.1.2路由選擇的基本方法137

8.1.3基本路由選擇算法137

8.1.4路由聚合139

8.1.5最長匹配原則141

8.1.6路由表中的特殊路由142

8.1.7無類別域間路由143

8.1.8IP數據報傳輸與處理過程144

8.2路由表的建立與刷新146

8.2.1靜態路由146

8.2.2動態路由147

8.3路由選擇協議148

8.3.1RIP與距離—向量算法149

8.3.2OSPF與鏈路—狀態算法153

8.4部署和選擇路由協議154

8.5實驗： 配置路由155

8.5.1局域網環境下的路由配置155

8.5.2仿真環境下的路由器配置164

8.5.3三層交換機的配置167

練習題172

第9章IPv6174

9.1IPv6的新特征174

9.2IPv6地址175

9.2.1IPv6地址表示法176

9.2.2IPv6地址類型177

9.3IPv6數據報179

9.3.1IPv6基本頭180

9.3.2IPv6擴展頭180

9.4IPv6差錯與控制報文181

9.4.1組播偵聽者發現181

9.4.2鄰居發現182

9.5地址自動配置與路由選擇184

9.5.1地址自動配置184

9.5.2路由選擇185

9.6實驗： 配置IPv6187

練習題190

第10章TCP、UDP與QUIC191

10.1端對端通信191

10.2傳輸控制協議192

10.2.1TCP提供的服務192

10.2.2TCP的可靠性實現193

10.2.3TCP的緩沖、流控與窗口195

10.2.4TCP連接與端口196

10.3用戶數據報協議197

10.4QUIC協議198

10.4.1TCP存在的問題198

10.4.2QUIC基本原理199

10.5實驗：端口的應用——網絡地址轉換201

10.5.1使用NAT的動機201

10.5.2NAT的主要技術類型202

10.5.3在仿真環境實現網絡地址轉換205

練習題208

第11章應用程序進程交互模式210

11.1客戶—服務器模式210

11.1.1認識客戶—服務器模式210

11.1.2客戶與服務器的特性211

11.1.3實現中需要解決的主要問題212

11.2對等計算模式213

11.2.1認識對等計算214

11.2.2對等網絡的分類215

11.2.3對等計算模式的特點219

11.3實驗：編寫簡單的客戶—服務器程序220

11.3.1Python中的UDP編程221

11.3.2編寫UDP客戶—服務器程序223

練習題227

第12章域名系統228

12.1互聯網的命名機制228

12.1.1無層次命名機制228

12.1.2層次型命名機制229

12.1.3TCP/IP互聯網域名230

12.1.4Internet域名230

12.2域名解析232

12.2.1TCP/IP域名服務器與解析算法232

12.2.2提高域名解析的效率234

12.2.3域名解析的完整過程236

12.3域名數據237

12.3.1資源記錄237

12.3.2資源數據庫238

12.4實驗：配置DNS服務器238

12.4.1配置域名服務器239

12.4.2測試配置的DNS242

練習題245

第13章電子郵件系統246

13.1認識電子郵件系統246

13.1.1TCP/IP互聯網上電子郵件的傳輸過程247

13.1.2電子郵件地址248

13.2電子郵件傳遞協議249

13.2.1簡單郵件傳輸協議249

13.2.2郵局協議250

13.3電子郵件的報文格式252

13.3.1RFC822252

13.3.2多用途Internet郵件擴展協議253

13.4實驗：編寫簡化的郵件服務器254

13.4.1Python中的TCP編程255

13.4.2編寫簡化的SMTP服務器259

練習題263

第14章Web服務264

14.1Web的基本概念264

14.1.1Web服務系統264

14.1.2Web服務器265

14.1.3Web瀏覽器266

14.1.4頁面地址URL267

14.2Web系統的傳輸協議268

14.2.1HTTP信息交互過程268

14.2.2HTTP報文格式269

14.3Web系統的頁面表示方式270

14.4Web緩存與CDN加速273

14.4.1Web緩存274

14.4.2內容分發網絡276

14.5實驗：配置Web服務器278

14.5.1IIS的安裝278

14.5.2IIS的配置278

14.5.3測試配置的Web服務器289

練習題290

第15章網絡安全291

15.1網絡安全的基本概念291

15.1.1網絡提供的安全服務291

15.1.2網絡攻擊292

15.2數據加密和數字簽名293

15.2.1數據加密293

15.2.2數字簽名296

15.2.3數據加密和數字簽名的區別298

15.2.4密鑰的分發298

15.3保證網絡安全的幾種具體措施300

15.3.1防火墻300

15.3.2安全套接層協議302

15.4實驗：利用路由器實現簡單的包過濾防火墻303

15.4.1訪問控制列表303

15.4.2訪問控制列表實驗過程305

練習題309

第16章接入互聯網310

16.1常用的接入技術310

16.1.1借助電話網接入311

16.1.2利用ADSL接入312

16.1.3使用HFC接入313

16.1.4通過數據通信線路接入315

16.2接入控制與PPPoE315

16.2.1PPPoE316

16.2.2PPPoE的應用317

16.3實驗：在路由器上配置PPPoE服務器318

16.3.1PPPoE接入服務器的配置318

16.3.2驗證配置的PPPoE接入服務器322

練習題323

參考文獻32510.4實驗： 端口的應用——網絡地址轉換198

10.4.1使用NAT的動機198

10.4.2NAT的主要技術類型199

10.4.3在仿真環境實現網絡地址轉換202

練習題205

第11章應用程序進程交互模式207

11.1客戶—服務器模式207

11.1.1認識客戶—服務器模式207

11.1.2客戶與服務器的特性208

11.1.3實現中需要解決的主要問題209

11.2對等計算模式210

11.2.1認識對等計算211

11.2.2對等網絡的分類212

11.2.3對等計算模式的特點216

11.3實驗： 編寫簡單的客戶—服務器程序217

11.3.1Python中的UDP編程218

11.3.2編寫UDP客戶—服務器程序220

練習題224

第12章域名系統225

12.1互聯網的命名機制225

12.1.1無層次命名機制225

12.1.2層次型命名機制226

12.1.3TCP/IP互聯網域名227

12.1.4Internet域名227

12.2域名解析229

12.2.1TCP/IP域名服務器與解析算法229

12.2.2提高域名解析的效率231

12.2.3域名解析的完整過程233

12.3域名數據234

12.3.1資源記錄234

12.3.2資源數據庫235

12.4實驗： 配置DNS服務器235

12.4.1配置域名服務器236

12.4.2測試配置的DNS239

練習題242

第13章電子郵件系統243

13.1認識電子郵件系統243

13.1.1TCP/IP互聯網上電子郵件的傳輸過程244

13.1.2電子郵件地址245

13.2電子郵件傳遞協議246

13.2.1簡單郵件傳輸協議246

13.2.2郵局協議247

13.3電子郵件的報文格式249

13.3.1RFC822249

13.3.2多用途Internet郵件擴展協議250

13.4實驗： 編寫簡化的郵件服務器251

13.4.1Python中的TCP編程252

13.4.2編寫簡化的SMTP服務器256

練習題260

第14章Web服務261

14.1Web的基本概念261

14.1.1Web服務系統261

14.1.2Web服務器262

14.1.3Web瀏覽器263

14.1.4頁面地址URL264

14.2Web系統的傳輸協議265

14.2.1HTTP信息交互過程265

14.2.2HTTP報文格式266

14.3Web系統的頁面表示方式267

14.4實驗： 配置Web服務器270

14.4.1IIS的安裝270

14.4.2IIS的配置271

14.4.3測試配置的Web服務器281

練習題282

第15章網絡安全284

15.1網絡安全的基本概念284

15.1.1網絡提供的安全服務284

15.1.2網絡攻擊285

15.2數據加密和數字簽名286

15.2.1數據加密286

15.2.2數字簽名289

15.2.3數據加密和數字簽名的區別291

15.2.4密鑰的分發291

15.3保證網絡安全的幾種具體措施293

15.3.1防火墻293

15.3.2安全套接層協議295

15.4實驗： 利用路由器實現簡單的包過濾防火墻296

15.4.1訪問控制列表296

15.4.2訪問控制列表實驗過程298

練習題302

第16章接入互聯網303

16.1常用的接入技術303

16.1.1借助電話網接入304

16.1.2利用ADSL接入305

16.1.3使用HFC接入306

16.1.4通過數據通信線路接入308

16.2接入控制與PPPoE308

16.2.1PPPoE309

16.2.2PPPoE的應用310

16.3實驗： 在路由器上配置PPPoE服務器311

16.3.1PPPoE接入服務器的配置311

16.3.2驗證配置的PPPoE接入服務器315

練習題316

參考文獻318