深入理解计算机网络

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前言
第1章数制基础和机器数运算/1
1.1数制概述/2
1.1.1常见数制类型及表示方法/2
1.1.2不同数制之间的对应关系/4
1.2不同数制间的相互转换/5
1.2.1非十进制数转换成十进制数/5
1.2.2十进制数转换成非十进制数/6
1.2.3非十进制数之间的相互转换/10
1.3机器数基础/11
1.3.1机器数的真值/12
1.3.2机器数的字长/12
1.4机器数的编码形式/13
1.4.1原码/13
1.4.2补码/14
1.4.3反码/15
1.4.4阶码/16
1.4.5移码/16
1.5机器数的分类/17
1.5.1定点数/18
1.5.2浮点数/19
1.5.3IEEE 754浮点数的分类/20
1.5.4IEEE 754浮点数的计算/21
1.5.5浮点数表示形式的转换/22
1.6二进制数的运算/23
1.6.1二进制数的算术运算/23
1.6.2补码的加/减法运算/26
1.6.3二进制数的逻辑运算/28
1.7浮点数的加/减法运算/30
1.7.1对阶/30
1.7.2尾数运算/31
1.7.3规格化处理/31
1.7.4舍入处理/32
1.7.5溢出处理/33
1.8信息编码/33
1.8.1西文编码/34
1.8.2中文编码/35
1.9课后自测题/36
1.9.1填空题/36
1.9.2选择题（可多选）/37
1.9.3计算题/38
第2章计算机网络概述/40
2.1计算机网络综述/40
2.1.1计算机网络的发展历史/41
2.1.2计算机网络的基本组成/47
2.1.3计算机网络的主要应用/49
2.2计算机网络的分类/51
2.2.1按网络所覆盖的地理范围分/51
2.2.2按网络管理模式分/53
2.2.3按传输方式分/57
2.3计算机网络拓扑结构/59
2.3.1网络拓扑结构相关基本概念/59
2.3.2星型拓扑结构/60
2.3.3环型拓扑结构/64
2.3.4总线型拓扑结构/69
2.3.5树型拓扑结构/73
2.3.6混合型拓扑结构/74
2.3.7网状拓扑结构/76
2.3.8无线局域网的两种拓扑结构/78
2.4课后自测题/79
2.4.1填空题/79
2.4.2选择题（可多选）/80
第3章计算机网络体系结构/83
3.1计算机网络体系结构发展历程/83
3.2OSI/RM体系结构/87
3.2.1OSI/RM的七层结构/87
3.2.2OSI/RM的层次划分原则/89
3.3TCP/IP协议体系结构/89
3.3.1TCP/IP体系结构层次/90
3.3.2OSI/RM和TCP/IP体系结构的比较/91
3.3.3局域网体系结构/93
3.4网络体系结构的设计考虑/94
3.4.1体系结构的设计考虑/94
3.4.2体系结构的层次划分考虑/95
3.4.3主机系统层/96
3.4.4体系结构分层的好处/97
3.5例说体系结构各层主要用途/98
3.5.1各层角色的类比/98
3.5.2各层主要作用的类比/99
3.6计算机网络通信原理/102
3.6.1计算机网络通信流程/102
3.6.2对等会话原理/103
3.6.3各层的数据传输单元/104
3.6.4协议封装和解封装/105
3.7网络体系结构中的通信协议/107
3.7.1理解计算机网络通信协议/107
3.7.2网络通信协议的三要素/108
3.8课后自测题/109
3.8.1填空题/109
3.8.2选择题（可多选）/110
第4章计算机网络通信基础/113
4.1数据通信系统基本模型/113
4.2信号传输系统分类/114
4.2.1基带与频带/115
4.2.2数字基带传输系统和数字频带传输系统/115
4.2.3宽带传输和宽带传输系统/118
4.3数据传输分类/118
4.3.1数据传输方式/118
4.3.2数据传输模式/120
4.3.3数据通信模式/122
4.4数据传输速率与信道带宽/125
4.4.1传输速率与信道带宽的基本概念/125
4.4.2数字信号不失真传输的最大传输速率限制/126
4.4.3模拟信号不失真还原的最小采样频率限制/128
4.5矩形脉冲数字信号基本波形/129
4.5.1单极性波形和双极性波形/129
4.5.2归零码和非归零码/130
4.5.3单极性归零码和双极性归零码/131
4.6数字基带信号传输码/133
4.6.1AMI码的编码原理/134
4.6.2CMI码的编码原理/135
4.6.3HDB3码的编码原理/136
4.6.4曼彻斯特码的编码原理/137
4.6.5差分曼彻斯特码的编码原理/138
4.7信号调制与解调/140
4.7.1调制与解调的关键术语/140
4.7.22ASK调制原理/142
4.7.32ASK解调原理/143
4.7.42FSK调制原理/145
4.7.52FSK解调原理/147
4.7.62PSK调制与解调概述/150
4.7.72APSK调制原理/150
4.7.82APSK解调原理/152
4.7.92DPSK调制原理/153
4.7.102DPSK解调原理/155
4.8课后自测题/157
4.8.1填空题/157
4.8.2选择题（可多选）/157
4.8.3综合分析题/161
第5章物理层/162
5.1物理层基础/162
5.1.1物理层主要功能/163
5.1.2机械特性/164
5.1.3电气特性/166
5.1.4功能特性/169
5.1.5规程特性/170
5.1.6传输介质分类/170
5.2双绞线/171
5.2.1双绞线的分类/171
5.2.2双绞线连接器/173
5.3光缆/175
5.3.1光缆的组成/175
5.3.2光纤的分类/176
5.3.3光纤模块/178
5.3.4光纤连接器/180
5.3.5尾纤与跳纤/182
5.4串行电缆及连接器/184
5.4.1串行接口标准概述/184
5.4.2RS-232串行接口/185
5.4.3其他EIA标准接口/189
5.4.4X.21、X.24、X.36和EIA-530接口规范/191
5.5信道多路复用技术/195
5.5.1频分复用及其原理/195
5.5.2时分复用及其原理/198
5.5.3波分复用及其原理/199
5.6主要WLAN物理层规范/201
5.6.1WLAN物理层规范概述/201
5.6.2IEEE802.11b规范主要特性/202
5.6.3IEEE802.11a规范主要特性/204
5.6.4IEEE802.11g规范主要特性/207
5.6.5IEEE 802.11n规范主要特性/208
5.6.6IEEE802.11ac规范主要特性/209
5.6.7IEEE802.11ad规范主要特性/210
5.7课后自测题/211
5.7.1填空题/211
5.7.2选择题（可多选）/212
第6章数据链路层/215
6.1数据链路层基础/216
6.1.1划分“数据链路层”的必要性/216
6.1.2数据链路层的结构/218
6.2数据链路层主要功能及实现原理/221
6.2.1数据链路层服务/221
6.2.2LLC子层服务原语/223
6.2.3数据链路管理/226
6.2.4数据帧封装与解封装/226
6.2.5帧组装与帧同步/227
6.2.6差错控制/229
6.2.7流量控制/231
6.3差错控制方案/232
6.3.1奇偶校验码检错方案/232
6.3.2循环冗余校验检错方案/234
6.3.3反馈检测法/236
6.3.4空闲重发请求方案/237
6.3.5连续重发请求的回退N帧策略 /239
6.3.6连续重发请求的选择重发策略/241
6.4海明纠错码/243
6.4.1计算校验位数/243
6.4.2确定校验码位置/243
6.4.3确定校验码/244
6.4.4实现校验和纠错/246
6.5流量控制/247
6.5.1XON/XOFF流量控制方案/247
6.5.2滑动窗口机制/248
6.6面向字符的BSC同步传输协议/251
6.6.1BSC控制字符和数据块结构/251
6.6.2BSC协议数据透明传输原理/253
6.7面向比特的SDLC和HDLC同步传输协议 /254
6.7.1HDLC链路结构和操作方式/254
6.7.2SDLC/HDLC帧结构/256
6.7.3SDLC/HDLC帧类型及其标识方法/259
6.8面向字符的PPP同步传输协议/261
6.8.1PPP简介/261
6.8.2PPP帧结构和透明传输原理/262
6.8.3PPP链路建立、使用和拆除流程/264
6.8.4PPP的PAP/CHAP身份认证/265
6.9数据链路层设备及二层交换原理/268
6.9.1计算机网卡/268
6.9.2网桥及广播域、冲突域/271
6.9.3二层交换机/273
6.9.4二层交换原理/276
6.10课后自测题/278
6.10.1填空题/278
6.10.2选择题（可多选）/279
6.10.3计算题/283
第7章介质访问控制子层/284
7.1MAC子层基础/285
7.1.1两种信道类型/285
7.1.2MAC子层概述/287
7.2CSMA介质访问控制原理/288
7.2.1非-坚持算法/289
7.2.21-坚持算法/290
7.2.3p-坚持算法/290
7.3CSMA/CD介质访问控制原理/292
7.3.1CSMA/CD原理综述/292
7.3.2冲突检测原理/293
7.3.3冲突避让原理/295
7.3.4CSMA/CD的不足/297
7.4局域网标准及以太网帧格式/297
7.4.1IEEE 802系列局域网标准/297
7.4.2以太网帧格式综述/299
7.4.3LLC帧头部格式/302
7.4.4SNAP头部格式/304
7.4.5MAC帧格式/306
7.4.6VLAN及QinQ帧格式/307
7.5标准以太网规范及体系结构/309
7.5.1标准以太网规范/309
7.5.2标准以太网物理层结构/310
7.6快速以太网规范及体系结构/312
7.6.1快速以太网规范/312
7.6.2快速以太网物理层结构/317
7.7千兆以太网规范及体系结构/318
7.7.1千兆以太网规范/318
7.7.2 1000Base-T以太网技术/321
7.7.3IEEE千兆以太网物理层结构/323
7.8万兆以太网规范及体系结构/324
7.8.1万兆以太网规范/324
7.8.2万兆以太网物理层结构/327
7.9WLAN网络架构及帧格式/329
7.9.1WLAN网络基本概念/329
7.9.2WLAN网络体系架构/331
7.9.3WLAN MAC帧格式/332
7.9.4CSMA/CA协议原理/335
7.10课后自测题/339
7.10.1填空题/339
7.10.2选择题（可多选）/340
第8章网络层/344
8.1网络层概述/345
8.1.1划分网络层的必要性/345
8.1.2网络层的主要作用/346
8.2网络层数据交换及相关技术/348
8.2.1线路交换原理/348
8.2.2存储-转发原理/350
8.2.3报文交换原理/351
8.2.4分组交换原理/352
8.2.5虚电路交换和数据报交换的比较/356
8.3IPv4和IPv6协议/357
8.3.1IP协议基本功能/357
8.3.2IPv4的不足/358
8.3.3IPv6的主要优势/359
8.3.4IPv4数据报头部格式/361
8.3.5IPv6数据报头部格式/366
8.3.6IPv6扩展报头/368
8.3.7IPv4数据报的封装与解封装/369
8.3.8IPv4数据报的分段与重组/372
8.4ARP协议/374
8.4.1ARP报文格式/374
8.4.2ARP映射表/376
8.4.3ARP地址解析原理/377
8.4.4免费ARP/379
8.4.5代理ARP/380
8.4.6逆向ARP/382
8.5ICMP协议/383
8.5.1ICMP报头格式/383
8.5.2ICMP消息类型/385
8.5.3常见的ICMP应用/385
8.6IPv6协议簇中的其他协议/388
8.7路由和路由算法/390
8.7.1路由的分类/391
8.7.2路由算法基础/394
8.7.3路由表基础/397
8.7.4路由协议优先级/398
8.7.5路由算法的设计目标和设计考虑/399
8.7.6深入理解路由与网关的区别/401
8.8主要路由算法解析/405
8.8.1最短路径路由算法/405
8.8.2扩散路由算法/409
8.8.3距离矢量路由算法/410
8.8.4链路状态路由算法/414
8.9网络拥塞控制方法和原理/418
8.9.1网络拥塞控制方法/418
8.9.2死锁及其预防/421
8.10三层交换机与三层交换/423
8.10.1三层交换机硬件结构/424
8.10.2三层交换原理/425
8.10.3三层交换示例/426
8.11课后自测题/429
8.11.1填空题/429
8.11.2选择题（可多选）/430
第9章IP地址和子网/434
9.1IPv4地址/434
9.1.1IPv4地址基本格式/435
9.1.2几个重要概念/436
9.1.3IPv4地址分类/437
9.1.4IPv4地址前缀表示形式/441
9.1.5公网/私网IPv4地址 /442
9.1.6同种特殊的IPv4地址/443
9.2IPv4子网划分与聚合/444
9.2.1IPv4子网划分的意义/444
9.2.2VLSM子网划分的基本思想/447
9.2.3“全0子网”与“全1子网” /448
9.2.4广播地址的分类/449
9.2.5VLSM子网划分方法/450
9.2.6CIDR子网聚合的基本思想/453
9.2.7子网聚合方法及示例/455
9.2.8网络地址、广播地址和主机地址的考虑/457
9.3IPv6地址基础/458
9.3.1IPv6地址表示形式/458
9.3.2IPv6地址中的二进制与十六进制转换/460
9.3.3IPv6地址类型/461
9.3.4IPv6地址前缀表示形式/461
9.4IPv6单播地址/462
9.4.1IPv6全球单播地址/462
9.4.2IPv6本地单播地址/464
9.4.3内嵌IPv4地址的IPv6单播地址 /465
9.4.4两种特殊的IPv6单播地址/466
9.5IPv6组播地址和任播地址/466
9.5.1IPv6组播地址/466
9.5.2IPv6任播地址/467
9.5.3IPv6主机和路由器地址/468
9.6课后自测题/469
9.6.1填空题/469
9.6.2选择题（可多选）/469
第10章传输层/476
10.1传输层基础/477
10.1.1划分传输层的必要性/477
10.1.2传输层的端到端传输服务/479
10.1.3传输层服务/480
10.1.4TSAP和TPDU/482
10.1.5传输连接建立阶段的主要TPDU/485
10.1.6数据传输阶段的主要TPDU/487
10.1.7传输连接释放阶段的TPDU/490
10.1.8传输服务原语/491
10.2传输层服务功能/495
10.2.1传输层寻址方案/495
10.2.2传输连接建立/498
10.2.3重复传输连接的解决方法/499
10.2.4数据传输/502
10.2.5传输连接释放/502
10.2.6流量控制/504
10.2.7多路复用/507
10.2.8崩溃恢复/508
10.3TCP协议基础/508
10.3.1TCP主要特性/509
10.3.2TCP数据段格式/510
10.3.3TCP套接字/513
10.3.4TCP端口/516
10.3.5TCP连接的有限状态机/518
10.3.6TCP传输连接的建立/521
10.3.7TCP传输连接的释放/525
10.4TCP的可靠传输机制/527
10.4.1TCP字节编号机制/527
10.4.2TCP正确接收确认机制/528
10.4.3TCP超时重传机制/529
10.4.4TCP选择确认机制/531
10.5TCP的流量控制/532
10.5.1TCP流量控制/533
10.5.2传输效率的考虑/534
10.6TCP的拥塞控制/535
10.6.1TCP拥塞控制概述/536
10.6.2TCP拥塞控制的慢启动方案/538
10.6.3TCP拥塞控制的拥塞避免方案/539
10.6.4TCP拥塞控制的快速重传/快速恢复方案 /540
10.7UDP协议/541
10.7.1UDP协议概述/542
10.7.2UDP数据报头部格式/542
10.8课后自测题/544
10.8.1填空题/544
10.8.2选择题（可多选）/545
第11章应用层/550
11.1应用层概述/551
11.1.1应用层组件及典型应用服务/551
11.1.2应用层C/S服务模型/552
11.2Web服务基础/553
11.2.1Web服务模型/553
11.2.2万维网的全球统一标识/554
11.2.3万维网文档标记/556
11.2.4HTML文档类型/558
11.2.5HTML文档的“三超属性”/559
11.2.6HTTP服务访问基本流程/560
11.2.7HTTP的主要特性/561
11.2.8HTTP请求报文格式/562
11.2.9HTTP响应报文格式/565
11.3DNS服务/567
11.3.1DNS技术的引入背景/567
11.3.2DNS命名方案的设计思想/569
11.3.3DNS名称空间/571
11.3.4DNS名称服务器/573
11.3.5DNS报文格式/577
11.3.6DNS数据传输方式/581
11.3.7DNS递归解析原理/582
11.3.8DNS迭代解析原理/585
11.4DHCP服务/587
11.4.1BOOTP和DHCP简介/587
11.4.2DHCP服务的主要功能及应用环境/588
11.4.3DHCP报文及其格式/590
11.4.4DHCP服务IP地址自动分配原理/593
11.4.5DHCP服务IP地址租约更新原理/600
11.4.6DHCP中继代理服务/600
11.5电子邮件服务/604
11.5.1电子邮件系统的基本结构/604
11.5.2电子邮件消息格式/606
11.5.3SMTP请求命令和应答消息/608
11.5.4SMTP服务工作原理/613
11.5.5POP3请求命令及应答消息/615
11.5.6POP3服务工作原理/618
11.5.7IMAP4协议简介/620
11.6FTP服务/621
11.6.1FTP服务体系结构及传输方式/621
11.6.2FTP的两种工作模式/622
11.6.3FTP协议数据类型/628
11.6.4FTP协议格式控制/630
11.6.5FTP协议数据结构/630
11.6.6FTP协议传输模式/631
11.6.7FTP协议操作命令/633
11.6.8FTP协议响应码/635
11.6.9FTP协议身份验证/637
11.7SNMP服务/638
11.7.1SNMP协议的主要版本/638
11.7.2SNMP协议管理模型/640
11.7.3SNMPv1报文格式/642
11.7.4SNMPv2c报文格式/645
11.7.5SNMPv3报文格式/647
11.7.6SNMPv1和SNMPv2c实现机制/649
11.7.7SNMPv3实现机制/651
11.8课后自测题/652
11.8.1填空题/652
11.8.2选择题（可多选）/653
附录各章课后自测题参考答案/659