內容簡介
為了便於學生學習和掌握網路技術的基本知識與技能,同時也考慮到本科生參加碩士研究生入學與就業考試的需要,編寫了與主教材配套的例題解析與同步練習輔導教材。任課教師可以參考輔導教材,根據教學進度安排課後作業,學生可以主動地結合課程的學習,閱讀例題解析並完成同步練習,加深對課程內容的理解,掌握網路技術基本的知識與技能,同時為掌握網路套用系統設計與軟體編程方法打下基礎。
《計算機網路技術教程:自頂向下分析與設計方法》適合作為計算機、軟體工程、信息安全、通信、微電子、電子信息等相關專業的本科生與碩士研究生計算機網路課程的教材或教學參考書,也可以供從事信息技術的工程技術人員與技術管理人員在學習和研究網路技術時參考。
作者簡介
吳功宜,南開大學信息技術科學學院教授、博士生導師。畢業於南開大學物理系物理學專業,留校任教至今;曾任南開大學計算機系主任、研究生院常務副院長、信息技術科學學院院長。
研究方向:計算機網路與信息系統,網路與信息安全。從1984年開始為本科生和研究生講授“計算機網路”等課程,在計算機網路與信息安全方向招收和指導碩士、博士研究生:主持和參加完成計算機網路、數據通信與信息安全方向的科研項目20多項,獲部委與省市科技進步獎6項,發表學術論文50餘篇;承擔普通高等教育“十一五”國家級規劃教材《計算機網路(第2版)》的編寫任務,主持教育部考試中心《全國計算機等級考試(四級)網路工程師》大綱制定與教材編寫任務,參加編著和出版的教材、專著共25部。作為天津市政府信息化工作專家委員會專家和主要研究人員,參與起草“天津信息港工程規劃綱要”、“天津信息產業發展策略研究”、“天津市軟體產業發展規劃”;主持“天津市信息化建設十一五發展規劃(總體)研究”工作,參與“天津市科技發展十一五規劃綱要”(基礎研究、高新技術研究)的研究與起草工作。2000年獲南開大學特等獎教金,2003年獲天津市十五立功獎章;享受國務院政府特殊津貼。
目前擔任的主要學術兼職有:教育部考試中心全國計算機等級考試委員會委員、中國軟體行業協會理事、全國高等院校計算機基礎教育研究會副會長、天津市計算機學會副理事長。
圖書目錄
出版者的話
編委會
叢書序言
前言
第1章 計算機網路概論 1
1.1 計算機網路發展的4個階段 1
1.1.1 計算機網路發展不同階段的特點 1
1.1.2 計算機網路的形成與發展 2
1.1.3 網際網路套用的高速發展 10
1.2 計算機網路技術發展的3條主線 11
1.2.1 第一條主線:從ARPANET到網際網路 11
1.2.2 第二條主線:從無線分組網到無線自組網、無線感測器網路 12
1.2.3 第三條主線:網路安全技術 12
1.3 計算機網路的定義與分類 13
1.3.1 計算機網路的定義 13
1.3.2 計算機網路的分類 13
1.4 計算機網路的拓撲構型 14
1.4.1 計算機網路拓撲的定義 14
1.4.2 計算機網路拓撲的分類與特點 15
1.5 計算機網路的結構與組成 15
.1.5.1 早期計算機網路的結構與組成 15
1.5.2 網際網路的結構與組成 16
1.6 網路體系結構的基本概念 16
1.6.1 網路體系結構與網路協定 16
1.6.2 OSI參考模型的基本概念 19
1.6.3 TCP/IP參考模型的基本概念 23
1.6.4 一種建議的參考模型 24
1.6.5 網際網路協定標準、RFC文檔與管理機構 25
1.7 我國網際網路套用的發展 26
1.7.1 我國網際網路網民數量增長情況 26
1.7.2 我國網際網路網民接入方式的變化 27
1.7.3 我國IP位址、域名與國際出口頻寬增長情況 28
1.7.4 我國網際網路套用情況分析 28
1.8 本章總結 30
第2章 廣域網、區域網路與城域網技術的發展 31
2.1 廣域網技術的特徵與發展 31
2.1.1 廣域網的主要特徵 31
2.1.2 廣域網技術的發展趨勢 32
2.1.3 廣域網技術的發展與TCP/IP協定的關係 38
2.2 區域網路技術的演變與發展 39
2.2.1 區域網路技術的發展過程 39
2.2.2 高速乙太網技術的研究與發展 40
2.2.3 無線區域網路技術的研究與發展 42
2.3 寬頻城域網技術的演變與發展 44
2.3.1 城域網概念的發展與演變 44
2.3.2 寬頻城域網的結構與層次劃分 46
2.3.3 接入技術 48
2.4 計算機網路兩個融合的發展趨勢 51
2.4.1 計算機網路、廣播電視網與電信網的三網融合 51
2.4.2 區域網路、城域網與廣域網的三網融合 52
2.5 本章總結 52
第3章 網際網路套用技術 53
3.1 網際網路套用技術發展的3個階段與2種工作模式 53
3.1.1 網際網路套用技術發展的3個階段 53
3.1.2 C/S模式與P2P模式 54
3.2 網際網路基本網路套用與套用層協定 57
3.2.1 遠程登錄服務與TELNET協定 57
3.2.2 電子郵件服務與SMTP協定 58
3.2.3 檔案傳輸服務與FTP、TFTP協定 59
3.2.4 網路新聞與NNTP協定 61
3.3 基於Web的網路套用 65
3.3.1 Web服務的基本概念 65
3.3.2 電子商務套用 67
3.3.3 電子政務套用 69
3.3.4 遠程教育套用 71
3.3.5 遠程醫療套用 73
3.3.6 搜尋引擎套用 74
3.4 部落格、播客、網路電視與網路電話套用 77
3.4.1 部落格套用 77
3.4.2 播客套用 79
3.4.3 網路電視套用 79
3.4.4 網路電話與無線網路電話套用 80
3.5 基於P2P的網路套用 81
3.5.1 檔案共享P2P軟體 81
3.5.2 即時通信P2P軟體 83
3.5.3 流媒體P2P軟體 84
3.5.4 共享存儲P2P軟體 85
3.5.5 分散式計算P2P軟體 86
3.5.6 協同工作P2P軟體 87
3.6 本章總結 87
第4章 套用層協定與套用系統設計方法 88
4.1 網路套用與套用系統設計方法 88
4.1.1 網際網路端系統與核心交換的基本概念 88
4.1.2 套用進程間的相互作用模式 90
4.1.3 套用層C/S工作模式與P2P工作模式 91
4.1.4 網路套用與套用層協定 92
4.1.5 網路套用對低層提供服務的要求 92
4.1.6 網路套用對傳輸層協定的選擇 93
4.2 域名系統DNS 95
4.2.1 DNS的基本概念 95
4.2.2 DNS的實現 97
4.2.3 域名資料庫 99
4.2.4 域名解析的基本工作原理 100
4.2.5 域名系統的性能最佳化 102
4.3 主機配置與動態主機配置協定DHCP 103
4.3.1 主機配置的基本概念 103
4.3.2 DHCP協定的基本內容 104
4.4 電子郵件系統 106
4.4.1 網際網路電子郵件系統設計的基本思路 106
4.4.2 電子郵件體系結構與基本工作原理 107
4.4.3 郵件報文交付的3個階段 109
4.4.4 SMTP協定的基本內容 110
4.4.5 MIME協定的基本內容 112
4.4.6 POP3、IMAP4協定與基於Web的電子郵件 113
4.5 FTP服務與協定 114
4.5.1 FTP協定工作模型 114
4.5.2 FTP主要命令與協定執行過程 115
4.6 Web服務與HTTP協定 117
4.6.1 HTTP協定的發展 117
4.6.2 HTTP的非持續連線與持續連線 117
4.6.3 HTTP報文格式 119
4.6.4 超文本標記語言HTML 123
4.6.5 Web瀏覽器 126
4.7 即時通信與SIP協定 128
4.7.1 即時通信工作模型 128
4.7.2 SIP協定的基本內容 129
4.8 網路管理與SNMP協定 132
4.8.1 網路管理的基本概念 132
4.8.2 SNMP協定的基本內容 134
4.9 本章總結 137
第5章 傳輸層協定與傳輸層軟體編程方法 139
5.1 傳輸層的基本概念 139
5.1.1 傳輸層的基本功能 139
5.1.2 傳輸層與套用層、網路層之間的關係 140
5.1.3 套用進程、傳輸層接口與套接字 140
5.1.4 網路環境中的套用進程標識 141
5.1.5 傳輸層的多路復用與多路分解 143
5.2 傳輸層協定的特點與比較 144
5.2.1 TCP協定與UDP協定的比較 144
5.2.2 TCP協定、UDP協定與套用層協定的關係 145
5.3 UDP協定 145
5.3.1 UDP協定的主要特點 145
5.3.2 UDP數據報格式 146
5.3.3 UDP校驗和的基本概念與計算示例 146
5.3.4 UDP協定適用的範圍 148
5.4 TCP協定 149
5.4.1 TCP協定的主要特點 149
5.4.2 TCP報文格式 150
5.4.3 TCP連線建立與釋放 153
5.4.4 TCP滑動視窗與確認、重傳機制 155
5.4.5 TCP視窗與流量控制、擁塞控制 159
5.4.6 UNIX進程通信的實現方法 166
5.5 本章總結 170
第6章 網路層與IP協定 171
6.1 IPv4協定的演變與發展 171
6.2 IPv4協定的基本內容 172
6.2.1 IPv4協定的主要特點 172
6.2.2 IPv4分組的格式 173
6.3 IPv4地址 178
6.3.1 IP位址概念與劃分地址新技術的研究 178
6.3.2 標準分類IP位址 180
6.3.3 劃分子網的三級地址結構 185
6.3.4 無類別域間路由技術 188
6.3.5 專用IP位址與內部網路地址規劃方法 190
6.3.6 網路地址轉換技術 192
6.4 路由選擇算法與分組交付 193
6.4.1 分組交付和路由選擇的基本概念 193
6.4.2 路由表的建立、更新與路由選擇協定 198
6.4.3 路由信息協定RIP 199
6.4.4 最短路徑優先協定OSPF 201
6.4.5 外部網關協定BGP 204
6.4.6 路由器與第三層交換技術 206
6.5 網際網路控制報文協定ICMP 210
6.5.1 ICMP的作用與特點 210
6.5.2 ICMP報文類型 210
6.6 IP多播與IGMP協定 214
6.6.1 IP多播的基本概念 214
6.6.2 IP多播地址 215
6.6.3 IGMP協定的基本內容 216
6.6.4 多播路由與IP多播中的隧道技術 216
6.7 QoS與RSVP、DiffServ、MPLS協定 217
6.7.1 資源預留協定RSVP 217
6.7.2 區分服務DiffServ 219
6.7.3 多協定標記交換MPLS 221
6.8 地址解析協定ARP 226
6.8.1 IP位址與物理地址的映射 226
6.8.2 ARP 分組格式 227
6.9 移動IP協定 228
6.9.1 移動IP協定的基本概念 228
6.9.2 移動IP的設計目標與主要特徵 229
6.9.3 移動IP的結構與基本術語 230
6.9.4 移動IPv4的基本工作原理 231
6.9.5 移動IPv4中移動結點和通信對端的基本操作 235
6.10 IPv6協定 235
6.10.1 IPv6協定的基本概念 235
6.10.2 IPv6的主要特徵 236
6.10.3 IPv6地址 237
6.10.4 IPv6分組的結構與基本報頭 239
6.10.5 IPv6擴展報頭 243
6.10.6 IPv4到IPv6的過渡的基本方法 245
6.11 本章總結 248
第7章 數據鏈路層協定及編程方法 249
7.1 數據鏈路層的基本概念 249
7.1.1 物理線路與數據鏈路 249
7.1.2 數據鏈路層的主要功能 249
7.1.3 數據鏈路層向網路層提供的服務 250
7.2 差錯產生與差錯控制方法 250
7.2.1 設計數據鏈路層的原因 250
7.2.2 差錯產生的原因和差錯類型 251
7.2.3 誤碼率的定義 252
7.2.4 檢錯碼與糾錯碼 252
7.2.5 循環冗餘碼工作原理 252
7.2.6 差錯控制機制 254
7.3 面向字元型數據鏈路層協定 255
7.3.1 數據鏈路層協定的分類 255
7.3.2 面向字元型協定實例-BSC協定 255
7.4 面向比特型數據鏈路層協定實例-HDLC協定 257
7.4.1 HDLC協定產生的背景 257
7.4.2 數據鏈路的配置方式和數據傳送方式 257
7.4.3 HDLC的幀結構 258
7.4.4 數據鏈路層的工作過程 261
7.4.5 數據鏈路層與物理層的關係 263
7.5 數據鏈路層滑動視窗協定及幀傳輸效率分析 263
7.5.1 數據鏈路層滑動視窗協定的分類 263
7.5.2 單幀停止等待協定 264
7.5.3 多幀連續傳送協定 265
7.6 PPP協定 268
7.6.1 網際網路數據鏈路層協定 268
7.6.2 PPP協定的基本內容 269
7.7 乙太網工作原理與區域網路組網 270
7.7.1 IEEE 802參考模型 270
7.7.2 乙太網基本工作原理 272
7.7.3 乙太網卡與物理地址 277
7.8 高速乙太網工作原理 279
7.8.1 快速乙太網 279
7.8.2 千兆乙太網 280
7.8.3 十千兆乙太網 281
7.9 交換式區域網路與虛擬區域網路技術 282
7.9.1 交換式區域網路技術 282
7.9.2 虛擬區域網路技術 283
7.10 乙太網組網設備與組網方法 284
7.11 區域網路互聯與網橋的基本工作原理 286
7.11.1 區域網路互聯的基本概念 286
7.11.2 網橋的層次結構 287
7.11.3 網橋的路由選擇策略 287
7.12 本章總結 289
第8章 物理層與物理層協定 290
8.1 物理層的基本概念 290
8.1.1 物理層的主要服務功能 290
8.1.2 物理層協定的類型 290
8.2 信息、數據與信號 291
8.2.1 信息與數據 291
8.2.2 信號的基本概念 293
8.3 數據編碼技術 293
8.3.1 數據編碼類型 293
8.3.2 模擬數據編碼方法 294
8.3.3 數字數據編碼方法 295
8.3.4 脈衝編碼調製方法 296
8.4 數據通信系統結構與通信方式 298
8.4.1 數據通信系統結構 298
8.4.2 數據通信方式 298
8.5 傳輸介質的主要類型 300
8.5.1 雙絞線的主要特性 300
8.5.2 同軸電纜的主要特性 301
8.5.3 光纖電纜的主要特性 301
8.5.4 無線與衛星通信技術 302
8.6 數據傳輸速率的定義與信道速率的極限 305
8.6.1 數據傳輸速率的定義 305
8.6.2 奈奎斯特準則與香農定理的基本內容 306
8.7 多路復用技術 307
8.7.1 多路復用的基本概念 307
8.7.2 時分多路復用 308
8.7.3 頻分多路復用 309
8.7.4 波分多路復用 310
8.7.5 碼分多址與正交頻分多路復用 311
8.8 同步光纖網SONET與同步數字型系SDH 311
8.8.1 SONET與SDH的基本概念 311
8.8.2 基本速率標準的制定 312
8.8.3 SDH速率體系 313
8.9 本章總結 314
第9章 無線網路技術的研究、套用與發展 315
9.1 無線網路的基本概念 315
9.1.1 無線網路技術的分類 315
9.1.2 無線分組網與無線自組網 316
9.1.3 無線自組網與無線感測器網路 316
9.1.4 無線自組網與無線網狀網 316
9.2 無線區域網路與802.11協定 317
9.2.1 無線區域網路的套用領域與協定制定的過程 317
9.2.2 802.11的層次模型結構 318
9.2.3 802.11的CSMA/CA基本工作原理 318
9.2.4 無線區域網路的物理層傳輸技術 320
9.3 無線城域網與802.16協定 322
9.4 藍牙、ZigBee與802.15.4協定 323
9.4.1 藍牙技術與協定 323
9.4.2 無線個人區域網與802.15.4協定 324
9.4.3 ZigBee技術與協定 326
9.5 無線自組網套用領域與關鍵技術的研究 327
9.5.1 無線自組網的特點 327
9.5.2 無線自組網的主要套用領域 328
9.5.3 無線自組網關鍵技術的研究 329
9.6無線感測器網路套用領域與關鍵技術的研究 331
9.6.1 無線感測器網路發展的背景 331
9.6.2 無線感測器網路的特點 331
9.6.3 無線感測器網路的套用前景 331
9.6.4 無線感測器網路的基本結構 333
9.6.5 無線感測器網路關鍵技術的研究 335
9.7 無線網狀網套用領域與關鍵技術的研究 338
9.7.1 無線網狀網發展的背景 338
9.7.2 無線網狀網的特點 339
9.7.3 無線網狀網的網路結構 340
9.8 本章總結 341
附錄A RFC文檔 342
附錄B 辭彙索引 345
附錄C 參考文獻 351