計算機網絡與通信

《計算機網絡與通信》的內容涵蓋了計算機網絡和數據通信的基本概念、原理、技術和應用，反映了數據通信與計算機網絡技術的最新進展 ^[1]  。主要包括計算機網絡概述、數據通信基礎、網絡體系結構、局域網、通信網與廣域網、網絡互聯技術、Internet、網絡操作系統、網絡管理及安全技術、網絡綜合實驗等內容。

《計算機網絡與通信》論述嚴謹、內容新穎、圖文並茂，注重基本原理和基本概念的闡述，強調理論聯繫實際，突出應用技術和實踐。可作為高等學校計算機及相關專業本科高年級學生和研究生的教材或參考教材，也可作為從事計算機網絡與數據通信工作的廣大科技人員及工程技術人員的參考用書 ^[2]  。

第1章 計算機網絡概述

1.1 計算機網絡的產生和發展

1.1.1 面向終端的遠程聯機系統

1.1.2 共享資源的計算機網絡

1.1.3 標準化網絡

1.1.4 互聯網與高速網絡

1.1.5 局域網的發展

1.1.6 計算機網絡的發展趨勢

1.2 計算機網絡概念、功能及特點

1.2.1 計算機網絡的概念

1.2.2 計算機網絡的主要功能

1.2.3 計算機網絡的特點

1.3 計算機網絡的組成與邏輯結構

1.3.1 計算機網絡的基本組成

1.3.2 計算機網絡的邏輯結構

1.4 計算機網絡分類

1.4.1 按網絡覆蓋的範圍分類

1.4.2 按通信介質分類

1.4.3 按通信方式分類

1.4.4 按使用範圍分類

1.4.5 按拓撲結構分類

1.4.6 按其他方式分類

1.5 計算機網絡應用

1.6 小結

習題

第2章數據通信基礎

2.1 數據通信的基本概念

2.1.1 數據、信息和信號

2.1.2 數據通信系統模型

2.1.3 數據通信

2.1.4 數據通信系統的主要質量指標

2.2 數據編碼技術

2.2.1 數字數據的數字信號編碼

2.2.2 數字數據的模擬信號編碼

2.2.3 模擬數據的數字信號編碼

2.3 數據通信方式

2.3.1 並行與串行傳輸

2.3.2 單工與雙工通信

2.3.3 連接方式

2.3.4 基帶與頻帶傳輸

2.3.5 異步傳輸與同步傳輸

2.4 數據傳輸介質

2.4.1 同軸電纜

2.4.2 雙絞線

2.4.3 光纖

2.4.4 無線傳輸介質

2.4.5 不同傳輸介質的比較和選擇

2.5 多路複用技術

2.5.1 頻分多路複用

2.5.2 時分多路複用

2.5.3 波分多路複用

2.5.4 碼分多路複用

2.6 數據交換技術

2.6.1 電路交換

2.6.2 報文交換

2.6.3 分組交換

2.6.4 三種數據交換技術的比較

2.6.5 其他數據交換

2.7 差錯控制技術

2.7.1 差錯控制方法

2.7.2差錯控制編碼

2.8 小結

習題

第3章 網絡體系結構

3.1 網絡體系結構

3.1.1 協議

3.1.2 分層原則

3.1.3 相關概念

3.2 開放系統互連參考模型

3.2.1 概述

3.2.2 物理層

3.2.3 數據鏈路層

3.2.4 網絡層

3.2.5 傳輸層

3.2.6 會話層

3.2.7 表示層

3.2.8 應用層

3.2.9 OSI參考模型中的數據傳輸

3.3 TCP/IP參考模型

3.3.1 網絡接口層

3.3.2 網絡互聯層

3.3.3 傳輸層

3.3.4 應用層

3.4 OSI參考模型和TCP/IP參考模型的比較

3.4.1 OSI參考模型和TCP/IP參考模型的異同

3.4.2 OSI參考模型和TCP/IP參考模型評價

3.5 其他網絡體系結構

3.5.1 IBM的系統網絡體系結構SNA

3.5.2 DEC公司的DNA網絡體系結構

3.5.3 Novell的IPX/SPX

3.5.4 AppleTalk

3.6 小結

習題

第4章 局域網

4.1 局域網基礎

4.1.1 局域網的產生與發展

4.1.2 局域網體系結構與IEEE802標準

4.1.3 局域網的特點與基本組成

4.1.4 介質訪問控制方法

4.2 傳統以太網

4.2.1 以太網概述

4.2.2 同軸電纜以太網

4.2.3 雙絞線以太網

4.2.4 光纖以太網

4.2.5 令牌環局域網

4.3 交換式局域網

4.3.1 交換式局域網概述

4.3.2 交換式局域網的體系結構

4.3.3 交換式局域網的技術特點

4.3.4 局域網交換機

4.4全雙工以太網

4.4.1全雙工以太網的工作原理

4.4.2全雙工以太網的應用

4.5 快速局域網

4.5.1快速以太網

4.5.2 千兆以太網

4.5.3 萬兆以太網

4.5.4 光纖分佈式數據接口FDDI

4.6 虛擬局域網

4.6.1 虛擬局域網概念

4.6.2 虛擬局域網的分類

4.6.3 虛擬局域網的技術特點

4.6.4 虛擬局域網的應用

4.7 無線局域網

4.7.1 無線局域網簡介

4.7.2 無線局域網的體系結構

4.7.3 無線局域網的協議標準

4.7.4 無線局域網的基本組成

4.7.5 無線局域網的應用與發展

4.7.6 無線局域網的安全

4.8 結構化佈線技術

4.8.1 結構化佈線簡介

4.8.2 結構化佈線系統的標準

4.8.3 結構化佈線系統的設計

4.8.4 結構化佈線系統的安裝與測試

4.9 局域網應用實例

4.1 0小結

習題

第5章 通信網與廣域網

5.1 通信網概述

5.1.1 通信網產生與發展

5.1.2 通信網基本結構與分類

5.1.3 公共電話網絡

5.1.4光纖通信及SDH/PDH光網絡

5.1.5移動通信網

5.1.6 衞星通信網

5.2 廣域網概述

5.2.1 廣域網產生與發展

5.2.2 廣域網的構成

5.2.3 廣域網所提供的服務

5.2.4 路由選擇

5.3 常見的廣域網技術

5.3.1 電話撥號網

5.3.2 X.2 5分組交換網

5.3.3 DDN網

5.3.4 ISDN網

5.4 先進的廣域網技術

5.4.1 幀中繼網

5.4.2 寬帶ISDN和ATM網絡

5.4.3 xDSL

5.5 廣域網應用實例

5.5.1 需求分析

5.5.2 方案解析

5.5.3 方案特點

5.6 小結

習題

第6章網絡互聯技術

6.1 網絡互聯基礎

6.1.1 網絡互聯的概述

6.1.2 網絡互聯模型

6.1.3 網絡互聯形式

6.1.4 網絡互聯的基本要求

6.2 網絡互聯設備

6.2.1 物理層互聯設備

6.2.2 數據鏈路層互聯設備

6.2.3 網絡層互聯設備

6.2.4 應用層互聯設備

6.3 三層交換技術

6.3.1 三層交換技術基本知識

6.3.2 三層交換技術的實現

6.4 小結

習題

第7章 Internet

7.1 Internet概述

7.1.1 Internet的產生與發展

7.1.2 Internet的結構

7.1.3 Internet的管理機構

7.2 Internet的接入技術

7.2.1 撥號接入

7.2.2 專線接入

7.2.3 無線接入

7.3 Internet的網際協議

7.3.1 IP協議概述

7.3.2 IP地址的表示與分類

7.3.3 子網與掩碼

7.3.4 網關配置

7.3.5 特殊的IP地址

7.3.6 IPv6概述

7.4 地址解析協議與逆地址解析協議

7.4.1 地址解析協議

7.4.2 逆地址解析協議

7.5 Internet控制報文協議

7.6 Internet的傳輸協議

7.6.1 TCP協議

7.6.2 UDP協議

7.6.3 協議端口與套接字

7.7 常見的Internet服務及應用

7.7.1 DNS

7.7.2 FTP

7.7.3 Telnet

7.7.4 E?mail

7.7.5 WWW

7.7.6 其他Internet服務

7.8 其他Internet應用

7.8.1 電子數據交換

7.8.2 BBS

7.8.3 博客

7.8.4 即時通信

7.8.5 電子商務

7.8.6 IP電話

7.8.7 WAP手機

7.8.8 可視會議

7.8.9 視頻點播

7.9 小結

習題

第8章網絡操作系統

8.1網絡操作系統

8.1.1網絡操作系統的概述

8.1.2網絡操作系統的功能和特點

8.1.3網絡操作系統的基本組成

8.1.4 操作系統的硬件基礎

8.2 常見的網絡操作系統

8.2.1 Windows操作系統

8.2.2 NetWare操作系統

8.2.3 UNIX網絡操作系統

8.2.4 Linux網絡操作系統

8.3 小結

習題

第9章 網絡管理及安全技術

9.1 網絡管理

9.1.1 網絡管理概述

9.1.2 OSI網絡管理標準

9.1.3 簡單網絡管理協議SNMP

9.2 網絡安全

9.2.1 網絡安全概述

9.2.2 網絡不安全因素的產生

9.2.3 網絡安全策略

9.3 常見的網絡安全技術

9.3.1 加密技術

9.3.2 壓縮技術

9.3.3 數字簽名

9.3.4 數字證書

9.3.5 防火牆技術

9.3.6入侵檢測技術

9.3.7 代理服務技術

9.3.8 網絡隔離技術

9.4 數據的備份與恢復

9.4.1 數據備份與恢復概述

9.4.2 數據備份與恢復的方法

9.5 網絡防病毒技術

9.5.1 網絡病毒概述

9.5.2 網絡病毒的防治

9.5.3 網絡病毒的發展趨勢

9.6 小結

習題

第10章 網絡綜合實驗

10.1 百兆以太網組網方案

10.1.1 百兆以太網拓撲結構

10.1.2 百兆以太網的設計思想

10.1.3 百兆以太網組網方案

10.2 千兆以太網組網方案

10.2.1 千兆以太網標準

10.2.2 千兆以太網組網方案

10.3 華為的VPN解決方案

10.3.1 IPSecVPN方案

10.3.2 華為3Com的動態VPN解決方案

10.3.3 華為小型機VPN安全互聯解決方案

10.4 網絡實驗

10.4.1 網線的製作

10.4.2 網卡的選擇

10.4.3 網絡設置與DNS配置

10.4.4 TCP/IP協議常用網絡工具的使用

10.4.5 防火牆的設置

10.4.6 殺毒軟件的安裝和設置

10.4.7 對等網絡配置及網絡資源共享

10.4.8 Windows2000服務器的安裝、用户和資源管理

10.5 小結

參考文獻

計算機網絡是緊密結合計算機技術和通信技術，正在迅速發展並獲得廣泛應用的一門綜合性學科。一個國家網絡建設的規模和應用水平是衡量一個國家綜合國力、科技水平和社會信息化的重要標誌，如何推動信息產業的發展，培養計算機網絡與通信學科專業人才，已經成為各國高度重視的戰略問題。

作者在多年計算機網絡教學中深感計算機網絡技術發展迅速，新的技術、新的網絡標準不斷推出，作者依據多年來對本科生和研究生進行計算機網絡教學及相關科研工作的實踐經驗，在徵求了計算機專業相關教師和高年級學生及計算機網絡工程技術人員意見的基礎上，從工程實踐和應用的角度出發，完成了本書的編寫。

本書在介紹數據通信原理、網絡體系結構等理論的基礎上，從工程和實際應用角度全面介紹最新網絡技術。全書共分10章，第1章是計算機網絡概述，對計算機網絡的概念、功能、組成、分類及應用前景做了概述。第2章是數據通信基礎，介紹數據通信的基本概念、傳輸介質、通信方式及數據編碼、多路複用、數據交換和差錯控制技術。第3章是網絡體系結構，着重介紹ISO的OSI體系結構、OSI與TCP/IP體系結構的對比。第4章是局域網，着重介紹IEEE 802標準、交換式以太網、全雙工以太網、快速以太網、VLAN、WLAN以及結構化佈線技術。第5章是通信網與廣域網，介紹了通信網的概念、結構、分類及常用的廣域網技術。第6章是網絡互聯技術，着重介紹網絡互聯的基本方法及三層交換技術。第7章是Internet，介紹Internet接入技術、IP協議、傳輸協議及應用。第8章是網絡操作系統，介紹網絡操作系統的一般功能和當前流行的網絡操作系統。第9章是網絡管理及安全技術，介紹了網絡管理的一般概念、簡單網絡管理協議以及數據加密技術、網絡安全策略和安全機制。第10章是計算機網絡工程實踐與實驗，從實際工程角度介紹百兆、千兆以太網的組網實例，VPN實現方法以及綜合實驗。每章均附有小結及習題。本教材參考學時為40-60學時，可根據具體情況酌情選擇。

本書由武奇生主編並負責統稿。全書編寫具體分工為武奇生（第6、7、10章）、閆茂德（第4、8章）、王秋才（第1-3章）、羅向龍（第5，9章）。王丹、劉玉芳、魏秀玲、李磊、姚博斌、姜寧等研究生繪製了書中的部分插圖，對本書的初稿進行了閲讀和校對，並提出了許多參考意見。本書在編寫過程中還得到了作者單位的支持和其他同事的幫助，同時對編寫本書時所參考書籍的作者在此一併表示誠摯的感謝。

鑑於計算機網絡技術發展迅速，作者水平和時間有限，書中難免存在錯誤和不妥之處，懇請同行專家和讀者批評指正。

計算機網絡概述

計算機網絡源於計算機與通信技術的結合，始於20世紀50年代，是20世紀最偉大的科學技術成就之一，近50年來得到迅猛發展。計算機網絡促進了整個社會的發展，從根本上改變了人們的生活與工作方式，改變了人的思想意識和思維方式。本章介紹計算機網絡的產生與發展，計算機網絡的基本組成部分、分類和應用等基本內容。

1.1 計算機網絡的產生和發展

計算機網絡是伴隨着計算機技術、通信技術的發展並在二者日益結合緊密、相互滲透促進的前提下產生的。通信技術為多台計算機之間進行數據傳輸、信息交流和資源共享提供了必要的傳輸通道和通信手段；計算機技術反過來又應用於通信領域，極大地提高了通信系統的性能。這宗“聯姻”使得新生的計算機網絡技術很快在IT領域佔據重要地位，並對信息產業的發展產生了深遠的影響。現計算機網絡技術已然成為衡量一個國家現代化水平的重要標誌之一。

1946年誕生於美國的世界上第一台電子數字計算機ENIAc（Electronic NumericalIntegrator And Computer），在人類科學發展史上樹立了一個重要里程碑，標誌着人類開始走進信息時代。但在那時計算機技術和通信技術並沒有直接的關係。而如今，縱觀計算機網絡產生和發展的歷史，大致經歷了從早期的面向終端的遠程聯機系統、共享資源的計算機網絡、標準化網絡到現代的互聯網4個階段。另外，在計算機網絡發展的過程中，局域網技術也隨之產生併發揮它特有的重要作用。

1.1.1 面向終端的遠程聯機系統

早期的計算機由於製造成本高，主機昂貴且數量很少，一台計算機只能供一個人使用，而且使用計算機時用户必須進入特定的計算機機房，在計算機的控制枱上進行操作。這種方式不但不能充分利用計算機資源，而且用户使用起來也極為不便。後來，隨着計算機軟、硬件的發展，出現了高速大容量存儲器系統，開發了多道程序和分時操作系統，使計算機能夠同時處理多個應用程序，並允許多個用户通過終端同時訪問一台主計算機。