计算机网络 第3版

全书系统地介绍了计算机网络体系结构、核心概念、基本原理、相关协议、关键技术、网络应用、网络安全、网络新技术。在内容组织上，注重原理与实例并举，并力求反映网络技术的新发展，具有很强的系统性和实用性。

蔡开裕，国防科技大学计算机学院教授，硕士生导师，长期从事计算机网络方面的教学和科研工作。曾参与总参重点型号工程“北斗一号”信息处理分系统和国家863项目“互联网域间路由监测系统设计与实现”等研制工作，获省部级科技进步二等奖1项和军队级科技进步三等奖1项，获国家发明和国防专利5项，获省部级教学成果一等奖1项和军队级教学成果一等奖1项。编写《数据通信原理》《分布式系统原理与设计》和国家“十一五”《计算机网络》（第1、2版）等4部教材，发表论文40多篇，培养研究生40多名。

目　　录<br />前言<br />第1章　绪论　1<br />1.1　计算机网络的组成　1<br />1.1.1　直连网络　1<br />1.1.2　交换网络　2<br />1.1.3　互联网络　3<br />1.2　计算机网络的应用　3<br />1.2.1　信息访问　4<br />1.2.2　电子商务　5<br />1.2.3　社交网　5<br />1.2.4　物联网　6<br />1.3　计算机网络的分类　6<br />1.3.1　个域网　6<br />1.3.2　局域网　7<br />1.3.3　城域网　8<br />1.3.4　广域网　9<br />1.3.5　互联网　10<br />1.4　网络体系结构　11<br />1.4.1　分层模型　11<br />1.4.2　网络协议　12<br />1.4.3　网络服务　14<br />1.5　网络参考模型　15<br />1.5.1　ISO/OSI参考模型　15<br />1.5.2　TCP/IP参考模型　18<br />1.5.3　两者的比较　20<br />1.6　标准化组织　20<br />1.6.1　标准化委员会　20<br />1.6.2　论坛　21<br />1.7　互联网标准和管理机构　22<br />1.7.1　RFC成熟等级　23<br />1.7.2　RFC需求等级　24<br />1.7.3　互联网管理机构　24<br />1.8　计算机网络和互联网的发展历史　26<br />1.8.1　计算机网络的发展历史　26<br />1.8.2　国际互联网的发展历史　27<br />1.8.3　中国互联网的发展历史　29<br />习题　31<br />第2章　数据通信基础　32<br />2.1　引言　32<br />2.1.1　信息与数据　32<br />2.1.2　信号　33<br />2.1.3　模拟通信系统和数字通信系统　34<br />2.1.4　数据传输方式　35<br />2.2　数据通信基础理论　38<br />2.2.1　周期信号　39<br />2.2.2　信号频谱与带宽　40<br />2.2.3　信号带宽与数据率的关系　43<br />2.2.4　信道的截止频率与带宽　45<br />2.2.5　信道容量　45<br />2.3　传输介质　48<br />2.3.1　双绞线　48<br />2.3.2　同轴电缆　49<br />2.3.3　光纤　50<br />2.3.4　无线传输介质　53<br />2.4　编码与调制　57<br />2.4.1　数字–数字编码　57<br />2.4.2　模拟–数字编码　59<br />2.4.3　数字–模拟调制　61<br />2.4.4　模拟–模拟调制　64<br />2.5　多路复用　65<br />2.5.1　频分多路复用　66<br />2.5.2　波分多路复用　66<br />2.5.3　时分多路复用　67<br />2.5.4　统计时分多路复用　74<br />2.5.5　码分多路复用　75<br />2.6　扩频　77<br />2.6.1　跳频扩频　77<br />2.6.2　直接序列扩频　78<br />2.7　接入网　79<br />2.7.1　电话调制解调器　80<br />2.7.2　ADSL调制解调器　81<br />2.7.3　电缆调制解调器　83<br />2.7.4　FTTH　83<br />2.7.5　4G　85<br />2.7.6　5G　88<br />2.7.7　DTE和DCE　92<br />2.8　小结　92<br />习题　93<br />第3章　分组交换网　95<br />3.1　帧定界　95<br />3.1.1　字符填充帧定界法　95<br />3.1.2　比特填充帧定界法　96<br />3.2　检错编码　96<br />3.2.1　CRC　97<br />3.2.2　校验和　100<br />3.3　可靠传输协议　101<br />3.3.1　停–等协议　101<br />3.3.2　后退N 帧协议　103<br />3.3.3　选择重传协议　105<br />3.4　HDLC协议　108<br />3.4.1　帧格式　108<br />3.4.2　控制字段　109<br />3.5　PPP　111<br />3.5.1　PPP的组成　111<br />3.5.2　PPP的工作过程　111<br />3.5.3　PPP帧格式　112<br />3.5.4　PPP认证　113<br />3.5.5　PPPoE　113<br />3.6　交换　114<br />3.6.1　电路交换　114<br />3.6.2　报文交换　115<br />3.6.3　分组交换　115<br />3.7　虚电路和数据报　116<br />3.7.1　虚电路　117<br />3.7.2　数据报　120<br />3.7.3　虚电路和数据报的比较　121<br />3.8　分组交换网性能　122<br />3.8.1　时延　122<br />3.8.2　丢包率　123<br />3.8.3　带宽与吞吐量　124<br />3.8.4　带宽与带宽乘积　124<br />3.9　小结　125<br />习题　125<br />第4章　直连网络　127<br />4.1　局域网参考模型　127<br />4.2　以太网　128<br />4.2.1　CSMA/CD协议　128<br />4.2.2　帧格式　133<br />4.2.3　以太网地址　134<br />4.2.4　物理层标准　135<br />4.2.5　帧封装　136<br />4.2.6　运行参数　137<br />4.2.7　组网方式　138<br />4.3　快速以太网　138<br />4.3.1　参考模型　139<br />4.3.2　物理层标准　139<br />4.3.3　运行参数　140<br />4.3.4　自动协商　140<br />4.3.5　组网方式　141<br />4.4　千兆以太网　142<br />4.4.1　参考模型　142<br />4.4.2　物理层标准　142<br />4.4.3　运行参数　144<br />4.4.4　载波扩展和帧突发　144<br />4.5　万兆以太网　145<br />4.5.1　物理层标准　145<br />4.5.2　运行参数　146<br />4.6　40G/100G以太网　147<br />4.6.1　物理层标准　147<br />4.6.2　功能特性　148<br />4.7　无线局域网　148<br />4.7.1　IEEE 802.11体系结构　148<br />4.7.2　802.11协议栈　149<br />4.7.3　802.11 MAC层　150<br />4.7.4　802.11帧格式　157<br />4.7.5　802.11物理层　159<br />4.7.6　802.11中的高级特性　160<br />4.7.7　802.11安全　160<br />4.8　网桥与局域网交换机　161<br />4.8.1　透明网桥　161<br />4.8.2　生成树协议　162<br />4.8.3　虚拟局域网　167<br />4.9　小结　173<br />习题　173<br />第5章　网络互联　176<br />5.1　引言　176<br />5.1.1　网络互联设备　176<br />5.1.2　网络层互联　177<br />5.2　路由器　178<br />5.2.1　组成结构　178<br />5.2.2　输入端口　179<br />5.2.3　交换结构　180<br />5.2.4　输出端口　181<br />5.3　IPv4协议　182<br />5.3.1　IPv4报文格式　182<br />5.3.2　分片和重组　183<br />5.3.3　选项　186<br />5.4　IP地址　186<br />5.4.1　有类地址　186<br />5.4.2　特殊IP地址　189<br />5.4.3　DHCP　191<br />5.4.4　网络地址转换　195<br />5.5　IP报文转发　197<br />5.5.1　IP路由表　198<br />5.5.2　IP报文转发过程　199<br />5.5.3　ARP　201<br />5.5.4　MPLS　205<br />5.5.5　ICMP　207<br />5.6　路由算法和协议　213<br />5.6.1　静态路由　213<br />5.6.2　DV路由算法和RIP　215<br />5.6.3　LS路由算法和OSPF路由<br />协议　222<br />5.7　互联网路由　228<br />5.7.1　层次路由　228<br />5.7.2　边界网关协议　230<br />5.8　IPv6协议　235<br />5.8.1　IPv6特色　236<br />5.8.2　IPv6报文格式　237<br />5.8.3　IPv6地址　239<br />5.8.4　IPv6报文转发　245<br />5.8.5　ICMPv6协议　245<br />5.8.6　过渡技术　247<br />5.9　小结　249<br />习题　250<br />第6章　端到端协议　252<br />6.1　网络进程通信　252<br />6.2　UDP　254<br />6.2.1　报文格式　254<br />6.2.2　多路复用与分解　254<br />6.2.3　校验和　255<br />6.2.4　伪报头　255<br />6.3　TCP　256<br />6.3.1　服务特性　256<br />6.3.2　报文格式　257<br />6.3.3　连接管理　261<br />6.3.4　差错控制　269<br />6.3.5　流量控制　272<br />6.3.6　拥塞控制　279<br />6.3.7　CUBIC算法　285<br />6.3.8　BBR算法　286<br />6.3.9　扩展　288<br />6.4　QUIC协议　290<br />6.4.1　为什么需要 QUIC　290<br />6.4.2　QUIC 核心特性　292<br />6.5　小结　298<br />习题　298<br />第7章　网络应用　301<br />7.1　客户–服务器模式和套<br />接字编程接口　301<br />7.1.1　网络进程通信　301<br />7.1.2　客户–服务器模式　301<br />7.1.3　socket系统调用　302<br />7.1.4　客户–服务器流程图　305<br />7.2　DNS　306<br />7.2.1　域名　306<br />7.2.2　域名服务器　307<br />7.2.3　域名解析　309<br />7.2.4　DNS报文　314<br />7.2.5　动态DNS　315<br />7.2.6　IPv6 DNS　315<br />7.3　远程登录协议　316<br />7.3.1　工作原理　317<br />7.3.2　网络虚拟终端　318<br />7.3.3　Rlogin　318<br />7.4　文件传输协议　319<br />7.4.1　工作原理　319<br />7.4.2　数据连接建立　319<br />7.4.3　匿名FTP　321<br />7.4.4　TFTP　321<br />7.5　电子邮件　323<br />7.5.1　组成结构　323<br />7.5.2　地址格式　324<br />7.5.3　邮件格式　324<br />7.5.4　MIME　325<br />7.5.5　SMTP　327<br />7.5.6　邮箱访问协议　327<br />7.6　万维网　330<br />7.6.1　HTML　331<br />7.6.2　HTTP　332<br />7.6.3　HTTP/2　340<br />7.7　获取网页过程　342<br />7.8　P2P　346<br />7.8.1　P2P的分类　347<br />7.8.2　P2P文件共享协议BitTorrent　348<br />7.9　网络管理　349<br />7.9.1　SNMP　349<br />7.9.2　管理员/代理模型　350<br />7.9.3　管理信息结构　351<br />7.9.4　管理信息库　352<br />7.9.5　SNMP PDU　353<br />7.10　小结　355<br />习题　355<br />第8章　网络安全　358<br />8.1　引言　358<br />8.1.1　基本概念　358<br />8.1.2　安全特性　359<br />8.1.3　网络攻击　360<br />8.1.4　安全防护　360<br />8.2　密码学基础　361<br />8.2.1　对称密钥加密　362<br />8.2.2　公开密钥加密　364<br />8.3　机密性　366<br />8.3.1　基于对称密钥加密的<br />机密性保护　366<br />8.3.2　基于公开密钥加密的<br />机密性保护　367<br />8.4　认证　367<br />8.4.1　基于对称密钥加密的<br />认证协议　368<br />8.4.2　基于公开密钥加密的<br />认证协议　368<br />8.4.3　802.1x认证协议　369<br />8.5　数字签名　370<br />8.5.1　对整个文档进行签名　370<br />8.5.2　对文档摘要进行签名　370<br />8.6　密钥分发和公钥证书　372<br />8.6.1　共享密钥分发　372<br />8.6.2　公开密钥分发　376<br />8.6.3　公钥证书　377<br />8.6.4　公钥证书的格式　378<br />8.6.5　公钥证书的用途　379<br />8.7　互联网安全　379<br />8.7.1　VPN　380<br />8.7.2　IP层安全　382<br />8.7.3　传输层安全　386<br />8.7.4　域名安全　 387<br />8.7.5　电子邮件安全　392<br />8.7.6　Web安全　393<br />8.8　防火墙和入侵检测系统　398<br />8.8.1　防火墙　398<br />8.8.2　入侵检测系统　401<br />8.9　DDoS攻击及其防范　403<br />8.9.1　DDoS攻击　404<br />8.9.2　DDoS攻击防范　406<br />8.10　小结　407<br />习题　407<br />第9章　软件定义网络　409<br />9.1　SDN概述　409<br />9.1.1　SDN出现的背景　409<br />9.1.2　SDN体系结构　410<br />9.1.3　SDN相关标准　411<br />9.2　SDN数据平面　413<br />9.2.1　SDN数据平面体系结构　413<br />9.2.2　OpenFlow网络设备　414<br />9.2.3　OpenFlow协议　423<br />9.3　SDN控制平面　424<br />9.3.1　SDN控制平面体系结构　425<br />9.3.2　OpenDaylight　428<br />9.3.3　REST　430<br />9.3.4　控制器间的合作和协调　433<br />9.4　SDN应用平面　436<br />9.4.1　SDN应用平面体系结构　436<br />9.4.2　SDN中的抽象　437<br />9.4.3　SDN典型应用　439<br />9.5　小结　446<br />习题　446