计算机网络基础教程 第3版·微课视频版

本书概念准确、论述严谨、内容新颖、图文并茂，突出基本原理和基本概念的阐述，同时力图反映计算机网络的近期新发展趋势。对基础理论知识和关键知识点进行了简明扼要的讲解，并紧跟计算机网络发展的近期新技术，使学生能在有限的课时内掌握计算机网络的理论基础和核心思想，深入理解计算机网络的工作原理，掌握计算机网络组网的基本技术，能够分析和解决网络运行中出现的常见问题。本书可供电气信息类和计算机类专业的大学本科生和研究生使用，对从事计算机网络工作的工程技术人员也有一定的参考价值。本书内容精炼，突出重点，贴合工程认证的需要，配备在线微课，更加符合现代互联网环境下的碎片化时间的学习要求和工程认证教育背景下的计算机网络课程教学需要。

计算机信息技术特别是网络技术在近些年发展极为迅速，为了能使读者更清晰地学习和理解网络技术，掌握网络技术发展的近期新动态和热点问题，特别是针对工程教育专业认证给计算机网络教学提出的新要求，本书对网络通信的基本知识和概念、计算机网络体系结构（特别是TCP/IP协议）进行了系统的讨论，对广域网技术、局域网技术、网络互联技术、传输层、网络服务和应用层协议、无线网络技术和互联网音频/视频服务技术进行了比较系统和全面的介绍。另外，介绍了互联网行业的相关法律法规，并通过一个协议数据包分析的实例说明了如何利用专业知识理解复杂系统问题的特征。 本书结构严谨，层次分明，概念清晰，叙述准确，其中主要知识点配有微课视频，更易于学习和理解，可作为高等院校计算机、电子信息以及通信等专业高年级本科生和低年级硕士研究生教材，也可供计算机网络设计人员、开发人员以及网络管理人员作为技术参考书使用。

吴辰文：甘肃靖远人，1964年10月16日生，学历硕士研究生，职称教授。一直从事一线教学和科研工作，是甘肃省领军人才，发表相关论文70多篇，科研成果获得省部级以上奖励8项，教学效果良好，期间曾主编教材《现代计算机网络》（第2版改为《计算机网络基础教程》）、《网络安全教程及实践》，现主讲本科生计算机网络课程，研究生互联网技术、网络分析测试技术、软件测试技术等课程。

第1章概论
1.1计算机网络的形成与发展
1.1.1计算机网络发展阶段的划分
1.1.2互联网的发展
1.1.3计算机网络在我国的发展
1.2计算机网络的定义、分类及性能指标
1.2.1计算机网络的定义
1.2.2计算机网络的分类
1.2.3计算机网络的性能指标
1.3计算机网络的体系结构
1.3.1网络体系结构的基本概念
1.3.2网络体系结构的研究方法
1.3.3常见的参考模型
1.4互联网的结构及通信方式
1.4.1互联网的结构划分
1.4.2互联网的通信方式
1.5互联网相关的法律法规
1.6本书的内容构成及讲解方法
第2章数据通信基础
2.1数据通信的基本概念
2.1.1信息、数据和信号
2.1.2信道的基本概念
2.1.3数据通信系统模型
2.2数据调制和编码
2.2.1数字数据编码为数字信号
2.2.2数字数据调制为模拟信号
2.2.3模拟数据编码为数字信号
2.2.4模拟数据调制为模拟信号
2.3传输介质
2.3.1导向传输介质
2.3.2非导向传输介质
2.4多路复用技术
2.4.1频分多路复用
2.4.2时分多路复用
2.4.3波分多路复用
2.4.4码分多路复用
2.5数据交换技术
2.5.1电路交换
2.5.2分组交换
2.6宽带接入技术
2.6.1接入网的基本概念
2.6.2拨号接入技术
2.6.3xDSL体系结构
2.6.4光纤接入技术
2.6.5宽带无线接入技术与IEEE 802.16标准
第3章广域网技术
3.1广域网的演变与发展
3.1.1广域网技术的特点
3.1.2广域网研究的技术思路
3.2广域网结构与参考模型
3.2.1广域网的组成
3.2.2广域网参考模型
3.2.3广域网的物理层
3.3广域网的数据链路层
3.3.1数据链路层的基本概念
3.3.2HDLC协议
3.3.3PPP协议
3.3.4HDLC与PPP协议的区别
3.4广域网的连接类型
3.4.1WAN的交换方式
3.4.2WAN的连接类型
3.5广域网通信网的基础网络
3.5.1公共电话交换网（PSTN）
3.5.2公用数据网（X.25）
3.5.3帧中继网
3.5.4综合业务数字网（ISDN）
3.5.5异步传输模式（ATM）
3.5.6数字数据网（DDN）
3.5.7同步光纤网（SONET）和同步数字体系（SDH）
第4章局域网技术
4.1局域网参考模型与协议标准
4.1.1局域网参考模型
4.1.2IEEE 802协议标准
4.2以太网
4.2.1CSMA/CD协议
4.2.2以太网的性能
4.2.3以太网的MAC子层
4.2.4以太网在地域连接范围的扩展
4.3高速以太网
4.3.1快速以太网
4.3.2千兆以太网
4.3.3万兆以太网
4.3.4十万兆以太网/四万兆以太网
4.4虚拟局域网
4.4.1虚拟局域网的基本概念
4.4.2VLAN的分类
4.4.3干道和VTP
4.4.4VLAN的优点
第5章网络互联技术
5.1网络互联的基本概念
5.2网际协议（IPv4）
5.2.1IP地址
5.2.2地址解析协议
5.2.3IPv4数据报
5.2.4ICMP协议
5.3路由选择算法与路由协议
5.3.1路由信息协议
5.3.2开放最短路径优先协议
5.3.3边界网关协议
5.4路由器与第三层交换技术
5.4.1路由器的构成
5.4.2路由器的分类
5.4.3第三层交换
5.5IP多播与IGMP协议
5.5.1IP多播的基本概念
5.5.2以太网物理多播
5.5.3Internet组管理协议
5.6IPv6技术
5.6.1IPv6概述
5.6.2IPv6分组
5.6.3IPv6地址
5.6.4IPv4到IPv6的过渡
5.6.5IPv6的应用
5.7虚拟专用网（VPN）和网络地址转换（NAT）
5.7.1虚拟专用网
5.7.2网络地址转换
第6章传输层
6.1传输层的服务和规范
6.1.1进程通信
6.1.2传输层协议
6.1.3传输层的基本功能
6.2用户数据报协议（UDP）
6.2.1UDP的主要特点
6.2.2UDP数据报的格式
6.2.3UDP的基本工作过程
6.3传输控制协议（TCP）
6.3.1TCP的特点
6.3.2TCP报文段的格式
6.3.3TCP的连接过程
6.3.4TCP的流量控制
6.3.5TCP的差错控制
6.3.6TCP的拥塞控制
第7章网络服务和应用层协议
7.1域名系统（DNS）
7.1.1DNS基础
7.1.2Internet的域名结构
7.1.3域名服务器
7.1.4域名解析
7.1.5DNS报文
7.2电子邮件系统
7.2.1电子邮件系统概述
7.2.2SMTP协议
7.2.3邮件读取协议
7.2.4电子邮件的格式
7.2.5基于WWW的电子邮件
7.3WWW协议与服务
7.3.1WWW概述
7.3.2WWW的体系结构
7.3.3统一资源定位符(URL)
7.3.4万维网文档
7.3.5HTTP协议
7.3.6搜索引擎
7.4文件传输协议（FTP）
7.4.1FTP概述
7.4.2FTP的工作原理
7.4.3匿名FTP服务
7.4.4FTP的使用
7.4.5简单文件传输协议（TFTP）
7.5动态主机配置协议（DHCP）
7.5.1DHCP的产生背景
7.5.2DHCP的报文格式
7.5.3DHCP的工作过程
7.6远程登录协议（Telnet）
7.6.1Telnet的基本概念
7.6.2Telnet的工作原理
7.6.3Telnet的使用
7.7P2P应用协议
7.7.1P2P概述
7.7.2P2P的应用
7.8协议数据包的分析
第8章无线网络及互联网音频/视频服务
8.1无线局域网
8.1.1无线局域网的组成
8.1.2802.11局域网的物理层
8.1.3802.11局域网的MAC层协议
8.1.4802.11局域网的MAC帧
8.2无线自组织（Ad hoc）网络
8.2.1Ad hoc的信道分配技术
8.2.2Ad hoc的信道接入协议
8.3无线传感器网络
8.3.1无线传感器网络的组成
8.3.2无线传感器网络的体系结构
8.4无线网格网络技术
8.4.1无线网格网络概述
8.4.2无线网格网络结构
8.5互联网上的音频/视频服务
8.5.1音频/视频概述
8.5.2流式存储音频/视频
8.5.3交互式音频/视频
附录A以太网的常见类型及参数
参考文献

     第3章 广域网技术 3.1广域网的演变与发展 3.1.1广域网技术的特点 计算机网络按覆盖的地理范围划分，主要分为广域网(Wide Area Network，WAN)、城域网(Metropolitan Area Network，MAN)与局域网(Local Area Network，LAN) 3种类型。而Internet是将多个广域网、城域网与局域网互联构成的网际网。 局域网用于将一个实验室、一栋大楼或一个校园的有限范围内的各种计算机、终端与外部设备互联。城域网是介于广域网与局域网之间，它的设计目标是要满足50km范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互联的要求。广域网所覆盖的地理范围为50~5000km。如果从网络技术发展历史的角度看，优选出现的是广域网，然后是局域网，城域网是在Internet大规模接入的背景下出现的，因此它出现的时间相对较晚。 由于局域网、城域网与广域网出现的年代、发展背景，以及各自的设计目标不同，因此它们各自形成了自己鲜明的技术特点。将广域网与局域网进行比较后就会发现，它们的不同之处主要表现在： 覆盖的地理范围不同； 核心技术与标准不同； 组建和管理方式不同。 局域网覆盖有限的地理范围，广域网所覆盖的地理范围为50~5000km，它覆盖一个地区、国家或横跨几个洲。广域网利用公共分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网，将分布在不同地区的城域网、局域网或大型计算机系统互联起来，以便达到资源共享的目的。 在广域网的发展过程中，可以用于构成广域网的典型网络类型和技术主要有公共电话交换网(Public Switched Telephone Network，PSTN)、公用数据网X.25、帧中继(Frame Reply，FR)网、综合业务数字网(Integrated Service Digital Network，ISDN)、异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode，ATM)网、数字数据网(Digital Data Network，DDN)、同步光纤网（Synchronous Optical Network,SONET）和同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy,SDH）。 3.1.2广域网研究的技术思路 通过研究广域网的发展史，人们会发现研究与开发广域网技术有两类人员： 一类是从事电信网技术的研究人员； 另一类是研究计算机网络的技术人员。 从事电话交换、电信网与通信技术的人员考虑的问题是： 如何在成熟技术和广泛使用的电信网络的基础上，将传统的语音传输业务和数据传输业务结合，这就出现了ISDN、X.25与WDM的研究与应用。 早期，人们利用公共电话交换网PSTN的模拟信道，使用调制解调器完成计算机与计算机之间的低速数据通信。1974年，X.25网出现。随着光纤开始应用，一种简化的X.25协议的网络(即帧中继网)得到广泛应用。数字数据网(DDN)是一种基于点到点连接的窄带公共数据网。这几种技术在早期的广域网建设中发挥了一定的作用。ATM网络的概念最初是从事电话交换与电信网的技术人员提出的，它们试图将语音与数据传输放在一个网络中完成，并且覆盖从局域网到广域网的整个领域。但是，这条技术路线不是很成功的。尽管目前部分广域网的核心交换网仍然使用ATM技术，但是它的发展空间已经比较小了。 20世纪80年代，波分复用(WDM)技术已在美国AT&T公司的网络中使用，它的传输速率为2×1.7Gb/s。从20世纪90年代中期开始，波分复用技术在北美得到快速发展，并首先向密集波分复用(DWDM)方向发展。欧洲各国大的电信运营商安装了大量的点到点DWDM系统，这些系统以16×2.5Gb/s的DWDM系统为主。2000年，DWDM实验系统的速率为82×40Gb/s，传输距离为300km。目前光纤传输系统优选容量是80Tb/s，并且在远距离点到点传输的广域网中得到应用。早期的SONET/SDH是为传统电信业务服务的，它并不适合传输IP分组。由于数据业务将成为未来电信业务的主体，而绝大多数运营商的传输网是SONET/SDH网络，出于经济的原因，他们不会放弃大量已存在的、成熟可靠的SONET/SDH技术。为了适应数据业务发展的需要，SDH发展趋势是支持IP和Ethernet业务的接入，并不断融合ATM和路由交换功能，构成以SDH为基础的广域网平台。广域网发展的一个重要趋势是IP over SONET/SDH。 从事计算机网络的研究人员早期是在电信网的基础上，考虑如何利用物理层的通信设施和设备，将分布在不同区域的计算机连接起来。在此基础上，他们把研究的重点放在物理层接口标准、数据链路层协议与网络层IP协议上。当局域网的Ethernet技术日趋成熟和广泛使用时，他们调整了高速局域网的设计思路，在速率为1Gp/s的千兆以太网、10Gb/s的万兆以太网和40G/100Gb/s四万兆以太网及十万兆以太网 物理层设计中，考虑利用光纤作为远距离传输介质，发展光以太网技术，将Ethernet技术从局域网扩大到城域网和广域网。目前看来，这条技术路线是十分成功的。 图31给出了广域网和数据传输技术的发展过程。图中涉及的技术是以ISDN、X.25、WDMLAPB，使之与HDLC的新版本更加兼容。 1. HDLC的基本概念 (1) 主站、从站、复合站。HDLC涉及3种类型的站，即主站、从站和复