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第1章 计算机网络概论1

1.1计算机网络的定义2

1.1.1定义2

1.1.2网络的组成3

1.1.3网络服务7

1.2因特网的结构8

1.2.1因特网边缘9

1.2.2因特网核心13

实践技能训练——用traceroute测量因特网结构15

1.3协议分层与服务模型15

1.3.1协议16

1.3.2分层的网络体系结构17

1.3.3报文的层间传递19

1.3.4因特网体系结构22

1.3.5端到端原则24

1.3.6网络标准化25

1.4分组交换网的性能指标26

1.4.1时延26

1.4.2丢包率29

1.4.3带宽和吞吐量29

1.4.4跳与路径30

1.4.5时延与带宽乘积31

1.5计算机网络的发展简史31

1.5.1计算机网络技术发展完善阶段31

1.5.2因特网高速发展阶段33

1.6小结34

习题35

实验37

参考及推荐阅读的文献39

第2章 数据通信基础41

2.1数据通信基础知识42

2.1.1通信系统模型42

2.1.2数字通信及其性质43

2.1.3通信方式45

2.2传输媒体45

2.2.1导向传输媒体46

2.2.2非导向传输媒体49

2.3编码和复用50

2.3.1编码50

2.3.2多路复用、频分复用、时分复用、波分复用和码分复用52

2.4交换技术55

2.4.1电路交换和报文交换56

2.4.2分组交换56

实践技能训练——用超级终端程序进行串行通信59

2.5数字传输技术60

2.5.1 PCM及其复用60

2.5.2同步数字系列SDH62

2.6接入网63

2.6.1电话网拨号接入63

2.6.2 DSL接入64

2.6.3混合光纤同轴电缆接入64

2.6.4光纤接入65

2.6.5以太网接入66

2.6.6无线接入66

2.7物理层概述67

2.8小结68

习题69

实验70

参考及推荐阅读的文献70

第3章 直接连接的网络71

3.1链路层概述72

3.1.1链路层的服务72

3.1.2网络适配器74

3.2成帧75

3.2.1面向比特的协议76

3.2.2 PPP76

3.2.3面向字节的协议77

3.3差错检测和纠错技术78

3.3.1奇偶检验79

3.3.2检验和方法79

3.3.3循环冗余检验80

3.4可靠数据传输原理81

3.4.1设计可靠数据传输协议82

3.4.2流水线可靠数据传输协议85

3.4.3回退N步协议87

3.4.4选择重传协议89

3.5多路访问协议93

3.5.1信道划分协议94

3.5.2轮流协议95

3.5.3随机接入协议96

3.6以太网100

3.6.1 MAC地址103

3.6.2以太网帧结构104

3.6.3 CSMA/CD：以太网的多路访问协议105

3.6.4以太网技术标准107

实践技能训练——用ping检测网络连通性109

3.7链路层交换机109

3.7.1转发和过滤110

3.7.2自学习111

3.7.3链路层交换机的特点112

3.7.4生成树协议113

3.7.5虚拟局域网114

3.8 IEEE 802.11无线局域网115

3.8.1 IEEE 802.11体系结构116

3.8.2 IEEE 802.11MAC协议117

3.8.3 IEEE 802.11帧121

3.8.4 IEEE 802.15：蓝牙和ZigBee121

3.9蜂窝网因特网接入123

3.9.1蜂窝网概述123

3.9.2蜂窝网体系结构124

3.9.3综合使用3G蜂窝网和Wi-Fi接入因特网126

3.10小结127

习题128

实验131

参考及推荐阅读的文献132

第4章 网络互联134

4.1网络层概述135

4.1.1异构网络互联方法135

4.1.2转发和路由选择136

4.1.3分组直接交付和间接交付139

4.2网络服务模型140

4.2.1虚电路网络141

4.2.2数据报网络143

4.2.3因特网IP服务模型144

4.3网际协议145

4.3.1数据报格式146

4.3.2 IPv4编址148

4.3.3 NAT：网络地址转换157

4.3.4 ARP：地址映射协议158

4.3.5 ICMP：互联网控制报文协议162

实践技能训练——配置和检查本机的网络164

4.4路由选择协议及其算法165

4.4.1 RIP和距离矢量路由选择算法167

4.4.2 OSPF和链路状态路由选择算法171

4.4.3 BGP和层次路由选择175

4.5路由器工作原理178

4.5.1交换结构180

4.5.2控制器卡182

4.6移动IP技术183

4.6.1移动网络寻址184

4.6.2移动结点的间接路由选择185

4.6.3移动IP标准186

4.7 IPv6187

4.7.1 IPv6数据报格式187

4.7.2 IPv6编址188

4.7.3从IPv4到IPv6的迁移190

4.8 IP多播192

4.8.1 IP多播的特点192

4.8.2互联网组管理协议IGMP194

4.8.3多播路由选择算法195

4.9多协议标签交换197

4.10小结199

习题200

实验203

参考及推荐阅读的文献204

第5章 端到端协议206

5.1运输层协议概述207

5.1.1运输层的地位和作用207

5.1.2因特网提供的运输服务208

5.2多路复用与多路分解210

5.2.1端口和套接字210

5.2.2 UDP的多路复用/分解213

5.2.3 TCP的多路复用/分解215

5.2.4套接字编程216

5.3无连接运输层协议UDP219

5.3.1 UDP概述219

5.3.2 UDP报文段的首部格式220

5.4面向连接的运输层协议TCP222

5.4.1 TCP概述222

5.4.2 TCP报文段结构224

5.4.3 TCP可靠数据传输机制225

5.4.4 TCP流量控制229

5.4.5 TCP连接管理230

实践技能训练——使用Telnet234

5.5拥塞控制原理235

5.5.1网络拥塞控制概述236

5.5.2网络拥塞的成因及危害237

5.5.3拥塞控制方法238

5.6 TCP拥塞控制241

5.6.1 TCP感知拥塞和控制发送速率的方法241

5.6.2 TCP拥塞控制机制242

5.6.3 TCP的公平性248

5.7小结250

习题251

实验255

参考及推荐阅读的文献256

第6章 网络应用协议257

6.1应用层协议概述258

6.1.1网络应用协议的体系结构258

6.1.2网络应用的特点261

6.2因特网目录服务：域名系统262

6.2.1 DNS的工作原理262

6.2.2域名的层次结构264

6.2.3域名服务器的解析过程265

6.3万维网：HTTP269

6.3.1万维网的工作原理269

6.3.2超文本传送协议HTTP273

6.3.3 Web缓存279

实践技能训练——使用WHOIS282

6.4文件传送：FIP282

6.5电子邮件：SMTP和邮件访问协议284

6.5.1电子邮件系统的工作原理284

6.5.2简单邮件传送协议SMTP286

6.5.3邮件报文格式287

6.5.4多用途互联网邮件扩展MIME288

6.5.5邮件访问协议290

6.6多媒体网络应用292

6.6.1概述292

6.6.2流式多媒体应用系统295

6.6.3实时交互式多媒体应用299

6.6.4网络提供服务质量保证308

6.7 P2P应用311

6.7.1 P2P应用系统的体系结构312

6.7.2分布式散列表319

6.8简单网络管理协议：SNMP321

6.8.1 SNMP系统工作原理321

6.8.2管理信息库：MIB323

6.8.3管理信息结构：SMI324

6.8.4 SNMP326

6.9小结328

习题330

实验336

参考及推荐阅读的文献336

第7章 网络安全338

7.1概述339

7.1.1网络入侵及其对策339

7.1.2网络安全的定义343

7.2密码学基础与机密性344

7.2.1对称密钥密码345

7.2.2公钥密码347

7.2.3密钥分发机制349

7.3实体鉴别351

7.4报文完整性352

7.4.1报文摘要和报文鉴别码352

7.4.2数字签名354

实践技能训练——使用Nmap355

7.5网络安全协议356

7.5.1网络层安全协议：IPsec和虚拟专用网356

7.5.2运输层安全协议：安全套接字层SSL360

7.5.3应用层安全协议：安全电子邮件PGP361

7.6网络安全设备：防火墙和入侵检测系统364

7.6.1防火墙365

7.6.2入侵检测系统368

7.7小结369

习题371

实验373

参考及推荐阅读的文献373

名词与术语索引表375