網絡技術與應用

“網絡技術與應用”是一門專業必修課，其適用對象為測控、計算機、電子、電信、通信、機電、電氣自動化等專業本科生。在網絡技術飛速發展的今 天，讓學生在有限的時間內學到更多的知識，只有使用系統的方法來教學。這也是本書想要竭力實現的目標。通過本課程的學習，使學生能夠在學習基本數據通信技術的基礎上，對計算機網絡原理及體系結構有全面的理解與掌握。

本書的特點是具有很強的實用性、針對性、技術性，仿真實驗全面，網絡設備設計介紹詳細，知識覆蓋範圍廣，圖文並茂，同時反映計算機網絡的一些最新發展技術。 ^[1] 

第1章 網絡概述 1

1.1 網絡的概念 1

1.2 計算機網絡的組成 2

1.3 計算機網絡的發展歷史 2

1.3.1 軍備競賽和第一次聯網 3

1.3.2 ARPANET的誕生 4

1.3.3 ARPANET面對的問題及解決 4

1.3.4 計算機網絡的設計思想 6

1.3.5 最初的ARPANET設計 7

1.3.6 局域網技術Ethernet出現 8

1.4 網絡分類 8

1.5 網絡的拓撲結構 12

1.6 計算機網絡的主要性能指標 13

1.7 計算機網絡的發展階段 16

1.8 網絡標準化組織 20

1.9 OSI的層次結構 23

1.10 TCP/IP體系結構 29

思考與練習 31

第2章 物理層 32

2.1 數據通信系統組成 32

2.2 數據通信系統的性能指標 36

2.3 物理層的基本概念 37

2.4 物理層的傳輸介質 38

思考與練習 46

第3章 數據鏈路層 47

3.1 數據鏈路層的基本概念 47

3.2 數據鏈路控制規程分類 47

3.3 基於以太網的點對點協議PPPOE 48

3.3.1 PPPOE流程 49

3.3.2 PPP會話終結 51

3.3.3 PPP會話續傳（L2TP VPN） 52

3.3.4 用户認證和IP地址分配 53

3.4 使用廣播信道的以太網 54

3.4.1 以太網標準 54

3.4.2 以太網數據鏈路層 61

3.5 以太網交換 68

3.5.1 網橋 68

3.5.2 以太網交換機 69

3.6 生成樹協議STP 70

3.7 虛擬局域網VLAN 71

3.7.1 VLAN概述 71

3.7.2 VLAN的類型 72

3.7.3 IEEE 802.1Q協議 75

3.7.4 VLAN實現過程 76

3.7.5 VLAN幀在網絡中的通信 76

思考與練習 77

第4章 網絡層 79

4.1 數據交換方式 79

4.2 網絡層提供的服務 79

4.3 TCP/IP體系的網絡層協議 81

4.3.1 IP地址 81

4.3.2 邏輯地址與物理地址 84

4.3.3 IP數據報的格式 84

4.4 子網劃分 87

4.5 地址解析協議ARP和反向地址解析協議RARP 91

4.6 Internet控制消息協議ICMP 93

4.7 IP多播和IGMP 95

4.8 路由與路由協議 96

4.8.1 路由與路由表 96

4.8.2 靜態路由和動態路由 97

4.8.3 路由協議 97

4.8.4 內部網關協議RIP 98

4.8.5 內部網關協議OSPF 103

4.8.6 外部網關協議——邊界網關協議BGP（Border Gatway Protocol） 110

4.9 下一代的網際協議IPv6 114

4.9.1 全球IP地址即將用盡 114

4.9.2 IPv6概述 115

4.9.3 IPv6定義 115

4.9.4 IPv6地址方案 116

4.9.5 IPv6地址表示方法 117

4.9.6 從IPv4向IPv6過渡 119

4.9.7 IPv6數據報格式 120

4.10 虛擬私有網VPN 123

4.10.1 VPN的基本技術 123

4.10.2 VPN的類型與應用方式 125

4.11 網絡地址轉換NAT 126

4.11.1 概述 126

4.11.2 地址轉換技術介紹 127

4.11.3 組網應用 130

4.12 網絡層的設備——路由器 132

4.12.1 路由器和網橋的區別 133

4.12.2 路由器的結構 133

4.12.3 路由器在網絡互聯中的作用 134

4.13 移動IP 136

4.13.1 移動IP的工作原理 137

4.13.2 移動IP的缺陷及對策 141

4.13.3 移動IPv6 142

思考與練習 144

第5章 傳輸層 148

5.1 傳輸層簡介 148

5.1.1 為什麼需要傳輸層 148

5.1.2 傳輸層功能概述 149

5.1.3 傳輸層的兩個主要協議 150

5.2 端口號和套接字的概念 150

5.3 用户數據包傳輸協議（UDP） 153

5.4 傳輸控制協議（TCP） 156

思考與練習 167

第6章 應用層 169

6.1 域名系統DNS 171

6.1.1 域名系統概述 171

6.1.2 因特網的域名結構 171

6.1.3 授權域名服務器 171

6.1.4 域名的解析過程 173

6.2 文件傳輸協議FTP和簡單文件傳送協議TFTP 173

6.2.1 FTP的基本工作原理 174

6.2.2 簡單文件傳送協議TFTP（Trivial File Transfer Protocol） 176

6.3 遠程終端協議TELNET 176

6.4 電子郵件 177

6.4.1 概述 177

6.4.2 簡單郵件傳送協議SMTP 179

6.4.3 電子郵件的信息格式 179

6.4.4 郵件讀取協議POP3和IMAP 179

6.4.5 基於萬維網的電子郵件 180

6.5 萬維網WWW 180

6.5.1 概述 180

6.5.2 統一資源定位符URL 182

6.5.3 超文本傳送協議HTTP 182

6.5.4 超文本標記語言 HTML（HyperText Markup Language） 184

6.5.5 萬維網頁面中的超鏈接 185

6.5.6 萬維網的搜索引擎（信息檢索系統） 185

6.6 動態網頁技術 186

6.7 引導程序協議BOOTP與動態主機配置協議DHCP 187

6.7.1 引導程序協議BOOTP 187

6.7.2 動態主機配置協議DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol） 187

6.8 簡單網絡管理協議SNMP 189

6.8.1 網絡管理的基本概念 189

6.8.2 簡單網絡管理協議SNMP 190

6.9 防火牆 202

6.10 QQ通信 204

6.10.1 QQ通信原理 204

6.10.2 QQ所受的攻擊及其防禦 205

思考與練習 207

第7章 網絡新技術 209

7.1 FTTH、三網融合和物聯網和智慧城市的關係 209

7.2 光纖到户（FTTH） 211

7.2.1 FTTH的基本概念 211

7.2.2 FTTH的關鍵技術 212

7.2.3 FTTH系統的應用 217

7.3 物聯網（IOT） 218

7.3.1 物聯網的簡介 218

7.3.2 物聯網的體系結構 220

7.3.3 物聯網的核心技術 221

7.3.4 物聯網發展面臨的主要問題 225

7.3.5 物聯網技術的應用 225

7.3.6 物聯網的發展階段 228

7.4 三網融合 229

7.4.1 基本概念 229

7.4.2 三網融合的結合點 229

7.4.3 三網各自的特點 231

7.4.4　三網融合的有利因素及存在的問題 232

7.4.5 三網融合的發展進程 234

7.4.6 三網融合技術——EOC技術 236

7.4.7 三網融合的發展前景—帶動整條產業鏈的發展 236

7.5 智慧城市 237

思考與練習 240

第8章 以太網交換機設計 242

8.1 以太網交換機的概念 242

8.2 AL101以太網交換芯片 243

8.2.1 AL101芯片的主要特點 243

8.2.2 AL101功能説明 245

8.3 系統硬件設計 247

8.3.1 系統指標要求 247

8.3.2 系統電路框圖 247

8.3.3 單元模塊設計 249

8.4 系統軟件設計 251

8.4.1 E2PROM配置 251

8.4.2 單片機控制程序 253

8.5 參考程序 255

8.6 PC的管理程序設計 257

8.7 調試及結果 258

思考與練習 260

第9章 網絡仿真實驗 261

9.1 常用網絡命令 261

9.1.1 ARP命令的使用 261

9.1.2 Ping命令的使用 262

9.1.3 Ipconfig命令的使用 263

9.1.4 Tracert 命令的使用 264

9.2 網絡協議分析實驗 265

9.2.1 實驗目的 265

9.2.2 實驗設備 265

9.2.3 實驗內容 265

9.3 通信協議原理實驗 270

9.3.1 實驗目的 270

9.3.2 預備知識 270

9.3.3 實驗環境 270

9.3.4 實驗原理 270

9.4 MAC協議模擬實驗 273

9.4.1 實驗目的 273

9.4.2 實驗內容 273

9.4.3 實驗器材 273

9.4.4 實驗原理 274

9.4.5 實驗步驟 275

9.4.6 實驗記錄 276

9.4.7 實驗分析 276

9.5 PPP協議仿真實驗 276

9.5.1 實驗目的 276

9.5.2 實驗內容 276

9.5.3 實驗器材 276

9.5.4 實驗原理 276

9.5.5 實驗環境 279

9.5.6 實驗步驟 279

9.6 距離矢量、鏈路狀態路由算法仿真實驗 282

9.6.1 實驗目的 282

9.6.2 預備知識 282

9.6.3 實驗環境 282

9.6.4 實驗原理 282

9.6.5 實驗步驟 286

9.7 Cisco 2900系列交換機配置 287

9.7.1 實驗目的 287

9.7.2 實驗前的準備 287

9.7.3 實驗內容 288

9.7.4 實驗要求 291

9.8 Cisco 26××系列路由器配置 291

9.8.1 實驗目的 291

9.8.2 實驗前的準備 292

9.8.3 實驗內容 292

9.8.4 實驗要求 293

思考與練習 294

第10章 因特網安全技術 295

10.1 因特網服務 295

10.2 Web服務 300

10.2.1 IIS的相關設置 300

10.2.2 服務器的入侵檢測和數據備份 300

10.2.3 服務器的性能優化 303

10.2.4 服務器的日常管理 304

10.3 文件傳輸協議FTP服務 305

10.3.1 服務器可能受到的威脅 305

10.3.2 防範DoS攻擊 306

10.3.3 預防弱口令攻擊 307

10.3.4 對重要數據進行備份 307

10.3.5 與FTP服務器有關的其他安全問題 308

10.3.6 抗拒絕服務軟件 309

10.4 域名系統DNS服務器 311

10.4.1 DNS服務器的工作流程 311

10.4.2 DNS服務面臨的威脅 311

10.4.3 DNS服務器保護 312

思考與練習 314

參考文獻 315 ^[1]