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第一部分 网络基础1

第1章 计算机网络概论1

1.1计算机网络的演变和发展1

1.1.1计算机网络的起源和形成1

1.1.2开放的网络体系标准的发展3

1.1.3因特网时代4

1.1.4物联网时代5

1.2计算机网络的定义和组成8

1.2.1计算机网络的定义8

1.2.2计算机网络的组成8

1.2.3互联网络的概念9

1.2.4因特网的结构10

1.2.5物联网的结构11

1.3计算机网络的分类12

1.4计算机网络的拓扑结构12

1.5计算机网络的主要性能参数14

1.5.1带宽和传输速率14

1.5.2时延、往返时延和时延变化14

1.5.3吞吐量、丢包率15

1.6计算机网络的标准化工作和相关技术组织15

1.6.1因特网的标准组织15

1.6.2国际电信联盟16

1.6.3国际标准化组织16

1.6.4电气和电子工程师协会17

习题17

第2章 计算机网络的体系结构18

2.1基本概念18

2.1.1分层的体系结构18

2.1.2有关术语及概念20

2.2 ISO/OSI参考模型23

2.3 TCP/IP体系结构25

2.4五层协议的体系结构28

习题29

第二部分 网络协议31

第3章 物理层31

3.1物理层概述31

3.2数据通信基础知识31

3.2.1通信的基本概念31

3.2.2通信系统的模型与分类33

3.2.3数据通信主要技术指标35

3.2.4数据通信的方式36

3.3数据编码和调制技术39

3.3.1数字基带传输和数字频带传输39

3.3.2数字基带传输常见码型39

3.3.3脉冲编码调制41

3.3.4数字信号的调制41

3.3.5调制解调器43

3.4多路复用技术44

3.4.1频分多路复用技术44

3.4.2波分多路复用技术44

3.4.3时分多路复用技术45

3.4.4码分多路复用技术46

3.5数据交换技术47

3.5.1电路交换47

3.5.2分组交换48

3.6物理层的传输介质49

3.6.1导向传输介质49

3.6.2非导向传输介质51

3.7局域网的物理层55

3.7.1以太网的物理层结构55

3.7.2以太网的物理层实现57

3.7.3以太网介质相关标准58

3.8无线局域网的物理层60

3.8.1无线局域网的物理层调制技术60

3.8.2 IEEE 802.11的物理层标准61

3.9广域网的数字传输系统62

3.9.1 PCM数字传输系统62

3.9.2同步光纤网SONET与同步数字体系SDH63

3.10移动通信系统64

习题65

实验 双绞线的制作66

第4章 数据链路层68

4.1数据链路层概述68

4.1.1数据链路层的基本概念68

4.1.2数据链路层协议的功能68

4.1.3差错校验的实现71

4.1.4可靠交付与确认机制73

4.2一个经典的数据链路层协议HDLC75

4.2.1 HDLC的起源和影响75

4.2.2 HDLC的工作原理76

4.3因特网中的点到点协议PPP78

4.3.1 PPP协议简介78

4.3.2 PPP的工作原理79

4.3.3 SDH上的PPP应用82

4.3.4因特网接入中的PPP应用82

4.4局域网83

4.4.1信道分配与媒体访问控制83

4.4.2共享式局域网的MAC子层84

4.4.3 IEEE 802参考模型86

4.4.4以太网的基本MAC帧87

4.4.5交换以太网90

4.4.6高速以太网91

4.4.7虚拟局域网91

4.5无线局域网94

4.5.1无线局域网的组成94

4.5.2 IEEE 802.11的MAC子层95

4.5.3 IEEE 802.11的帧格式98

4.6无线个域网101

4.6.1蓝牙WPAN101

4.6.2低速WPAN103

习题107

实验 以太网帧的构成108

第5章 网络层110

5.1网络层的基本概念110

5.1.1网络层的主要功能110

5.1.2网络层向上提供的两种服务111

5.2 IPv4协议113

5.2.1 IP数据报的格式113

5.2.2 IP报文的分片115

5.3因特网上的地址机制116

5.3.1 IP地址及IP报文的寻址116

5.3.2子网编址118

5.3.3无分类的域间编址CIDR122

5.3.4特殊用途的CIDR地址块126

5.3.5地址解析协议ARP127

5.3.6网络地址转换NAT129

5.4因特网上的路由机制130

5.4.1路由协议的基本概念130

5.4.2 RIP协议132

5.4.3 OSPF协议135

5.4.4 BGP协议137

5.5因特网上的控制协议ICMP139

5.5.1 ICMP报文139

5.5.2典型的ICMP应用实例141

5.6因特网上的多播142

5.6.1多播的概念142

5.6.2 IP多播地址与硬件多播地址143

5.6.3因特网上的组管理协议IGMP144

5.6.4多播的路由选择145

5.7下一代因特网协议IPv6146

5.7.1 IPv6的背景及主要特点146

5.7.2 IPv6的报文格式146

5.7.3 IPv6地址148

5.7.4 ICMPv6151

5.7.5向IPv6的过渡152

5.8移动IP153

5.9网络层的QoS156

5.9.1 QoS的一般概念156

5.9.2集成服务157

5.9.3区分服务158

习题160

实验162

实验一 地址解析协议ARP协议实验162

实验二ICMP协议实验163

实验三IP协议及traceroute路由跟踪164

第6章 传输层167

6.1传输层的基本概念167

6.1.1面向连接和无连接服务167

6.1.2因特网上的端到端通信167

6.1.3端口和套接字的概念168

6.1.4传输层的多路复用与多路分解169

6.2因特网上的用户数据报协议170

6.2.1 UDP概述170

6.2.2 UDP数据报结构171

6.2.3 UDP校验和172

6.3因特网上的传输控制协议172

6.3.1 TCP概述172

6.3.2 TCP报文段结构173

6.3.3 TCP序号与确认174

6.3.4 TCP重传机制175

6.3.5 TCP连接管理176

6.3.6 TCP流量控制180

6.3.7 TCP拥塞控制181

6.4用于多媒体传输的实时传输/传输控制协议184

习题186

实验186

实验一UDP协议实验186

实验二TCP协议实验187

第7章 应用层189

7.1应用层的基本概念189

7.2网络应用的工作模式190

7.2.1 C/S工作模式190

7.2.2 B/S工作模式191

7.2.3 P2P工作模式192

7.3因特网上的域名机制194

7.3.1分层的域名空间194

7.3.2域名服务器与域名解析195

7.4因特网上的基本应用196

7.4.1电子邮件196

7.4.2万维网201

7.4.3文件传输服务205

7.4.4远程登录206

7.4.5动态主机配置协议207

7.4.6网络管理及简单网络管理协议208

7.5因特网上的新型应用211

7.5.1基于P2P的文件分发211

7.5.2基于P2P的因特网电话服务214

习题218

实验HTTP协议实验218

第8章 网络安全221

8.1网络安全概述221

8.1.1网络系统所面临的威胁221

8.1.2网络安全体系应提供的安全服务222

8.2网络攻击222

8.2.1网络攻击概述222

8.2.2拒绝服务攻击223

8.2.3恶意代码225

8.3网络安全基本技术228

8.3.1加密228

8.3.2数字签名231

8.3.3身份认证232

8.3.4密钥分配235

8.4网络安全协议240

8.4.1网络层安全协议IPSec240

8.4.2传输层安全协议SSL243

8.4.3电子邮件安全协议PGP248

8.4.4无线局域网的安全协议802.11i251

8.5安全标准与法律法规253

8.5.1网络安全评估标准253

8.5.2安全法律与法规255

习题257

实验258

实验一 数字证书的生成与安装258

实验二SSL安全协议分析实验263

第三部分 网络集成与应用265

第9章 园区网组网及案例分析265

9.1网络结构265

9.1.1拓扑结构265

9.1.2三层组网结构265

9.1.3扁平化的两层结构267

9.2局域网硬件设备267

9.2.1集线器267

9.2.2交换机268

9.2.3路由器270

9.2.4三层交换机272

9.2.5无线局域网络设备273

9.3综合布线系统276

9.3.1综合布线系统的标准276

9.3.2综合布线系统的构成277

9.3.3综合布线系统的常用传输介质278

9.4IP地址的分配与管理278

9.4.1 IP地址分配原则278

9.4.2 IP地址分配方式279

9.4.3 IP地址的管理280

9.5网络安全防护技术280

9.5.1防火墙280

9.5.2入侵检测283

9.5.3网络防病毒284

9.5.4 VPN技术284

9.6因特网的接入286

9.6.1几种常用的因特网接入方式286

9.6.2园区网的因特网接入287

9.7园区网组网实例287

第10章 基于Socket API的网络应用编程289

10.1网络应用编程概述289

10.2 Socket编程的基本概念290

10.2.1 BSD Socket API简介290

10.2.2 BSD Socket的种类291

10.2.3 BSD Socket API的基本知识291

10.3 TCP Socket编程方法295

10.3.1 TCP Socket的工作流程295

10.3.2 TCP Socket应用编程示例296

10.4 UDP Socket编程方法299

10.4.1 UDP Socket的工作流程299

10.4.2 UDP Socket应用编程示例300

10.5 Raw Socket编程方法302

10.5.1协议首部数据结构302

10.5.2校验和的计算303

10.5.3 Raw Socket应用编程示例304

10.6网络服务器的工作模式305

实验306

实验一 基于UDP的对等通信编程306

实验二 简单Web代理服务器307

第四部分 附录309

附录A英文缩写词汇表309

附录B Wireshark简介与使用指南315

附录C有关RFC文档318

参考文献320