计算机网络 内容简介

本书分为9章, 比较全面系统地介绍了计算机网络的发展和原理体系结构、物理层、数据链路层 (包括局域网) 、网络层、运输层、应用层、网络安全、互联网上的音频/视频服务, 以及无线网络和移动网络等内容。各章均附有习题 (附录A给出了部分习题的答案和提示) 。全书课件及计算机网络*基本概念的演示 (PowerPoint文件) 可在网上下载, 供读者参考。

计算机网络 本书特色

该书自1994年在电子工业出版社出版以来，1999年、2003年、2008年和2013年分别出了修订版，现在为第7版。自2006年起连续被纳入普通高等教育“十一五”国家级规划教材。该书还被纳入 “十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。自出版以来，受到国内各大专院校师生的好评，被国内著名高校如清华大学、北京邮电大学、成都电子科技大学、西安电子科技大学等100多所院校选为教材。 本书作者谢希仁教授是我国著名的计算机网络专家和教育家，长期以来科研和教学双肩挑。他具有极深的学术造诣和丰富的教学经验，能把深奥的网络知识深入浅出地介绍给读者，让读者易学易懂好记。谢教授对工作极其认真负责，从文字表述、图表设计到课件制作都亲历亲为，对任何一点不准确的内容都不放过，甚至包括中英文标点及“作”“做”等的用法，经常跟编辑探讨怎么用跟合适。谢教授及时把国际国内计算机网络发展的新概念新技术，都充实到自己编写的教材中，同时，删减过时的内容，所以，每一版本都更贴近网络技术的新发展，也更加符合教学的大纲的要求。 谢教授严谨的科学态度和一丝不苟的工作作风深深感染着我们。同时，他又是平易近人的，对于每个读者来信，对于读者的每一个建议和意见，都非常重视。 作为一个编辑，能在这样的大师指导下工作，感到非常荣幸，也大大提升了我们的社会责任感，推出一本又一本的好书，报答社会，报答读者。

计算机网络 目录

目录
第1章概述 1
1．1计算机网络在信息时代中的作用 1
1．2互联网概述 4
1．2．1网络的网络 4
1．2．2互联网基础结构发展的三个阶段 5
1．2．3互联网的标准化工作 8
1．3互联网的组成 10
1．3．1互联网的边缘部分 10
1．3．2互联网的核心部分 12
1．4计算机网络在我国的发展 17
1．5计算机网络的类别 19
1．5．1计算机网络的定义 19
1．5．2几种不同类别的计算机网络 20
1．6计算机网络的性能 21
1．6．1计算机网络的性能指标 21
1．6．2计算机网络的非性能特征 26
1．7计算机网络体系结构 27
1．7．1计算机网络体系结构的形成 27
1．7．2协议与划分层次 28
1．7．3具有五层协议的体系结构 30
1．7．4实体、协议、服务和服务访问点 34
1．7．5TCP/IP的体系结构 35
本章的重要概念 37
习题 38
第2章物理层 41
2．1物理层的基本概念 41
2．2数据通信的基础知识 42
2．2．1数据通信系统的模型 42
2．2．2有关信道的几个基本概念 43
2．2．3信道的极限容量 45
2．3物理层下面的传输媒体 46
2．3．1导引型传输媒体 47
2．3．2非导引型传输媒体 51
2．4信道复用技术 53
2．4．1频分复用、时分复用和统计时分复用 53
2．4．2波分复用 56
2．4．3码分复用 57
2．5数字传输系统 59
2．6宽带接入技术 60
2．6．1ADSL技术 60
2．6．2光纤同轴混合网（HFC网） 63
2．6．3FTTx技术 65
本章的重要概念 66
习题 67
第3章数据链路层 69
3．1使用点对点信道的数据链路层 70
3．1．1数据链路和帧 70
3．1．2三个基本问题 71
3．2点对点协议PPP 76
3．2．1PPP协议的特点 76
3．2．2PPP协议的帧格式 78
3．2．3PPP协议的工作状态 80
3．3使用广播信道的数据链路层 82
3．3．1局域网的数据链路层 82
3．3．2CSMA/CD协议 85
3．3．3使用集线器的星形拓扑 90
3．3．4以太网的信道利用率 92
3．3．5以太网的MAC层 93
3．4扩展的以太网 97
3．4．1在物理层扩展以太网 97
3．4．2在数据链路层扩展以太网 99
3．4．3虚拟局域网 101
3．5 高速以太网 103
3．5．1100BASE-T以太网 103
3．5．2吉比特以太网 104
3．5．310吉比特以太网(10GE)和更快的以太网 106
3．5．4使用以太网进行宽带接入 107
本章的重要概念 108
习题 109
第4章网络层 113
4．1网络层提供的两种服务 113
4．2网际协议IP 115
4．2．1虚拟互连网络 116
4．2．2分类的IP地址 118
4．2．3IP地址与硬件地址 122
4．2．4地址解析协议ARP 124
4．2．5IP数据报的格式 128
4．2．6IP层转发分组的流程 132
4．3划分子网和构造超网 135
4．3．1划分子网 135
4．3．2使用子网时分组的转发 140
4．3．3无分类编址CIDR（构造超网） 141
4．4网际控制报文协议ICMP 147
4．4．1ICMP报文的种类 148
4．4．2ICMP的应用举例 149
4．5互联网的路由选择协议 151
4．5．1有关路由选择协议的几个基本概念 151
4．5．2内部网关协议RIP 153
4．5．3内部网关协议OSPF 159
4．5．4外部网关协议BGP 163
4．5．5路由器的构成 167
4．6IPV6 171
4．6．1IPv6的基本首部 171
4．6．2IPv6的地址 173
4．6．3从IPv4向IPv6过渡 176
4．6．4ICMPv6 177
4．7IP多播 178
4．7．1IP多播的基本概念 178
4．7．2在局域网上进行硬件多播 179
4．7．3网际组管理协议IGMP和多播路由选择协议 180
4．8虚拟专用网VPN和网络地址转换NAT 185
4．8．1虚拟专用网VPN 185
4．8．2网络地址转换NAT 187
4．9多协议标记交换MPLS 189
4．9．1MPLS的工作原理 190
4．9．2MPLS首部的位置与格式 192
本章的重要概念 193
习题 195
第5章运输层 203
5．1运输层协议概述 203
5．1．1进程之间的通信 203
5．1．2运输层的两个主要协议 205
5．1．3运输层的端口 206
5．2用户数据报协议UDP 208
5．2．1UDP概述 208
5．2．2UDP的首部格式 209
5．3传输控制协议TCP概述 210
5．3．1TCP*主要的特点 210
5．3．2TCP的连接 212
5．4可靠传输的工作原理 212
5．4．1停止等待协议 213
5．4．2连续ARQ协议 216
5．5TCP报文段的首部格式 217
5．6TCP可靠传输的实现 221
5．6．1以字节为单位的滑动窗口 221
5．6．2超时重传时间的选择 225
5．6．3选择确认SACK 226
5．7TCP的流量控制 227
5．7．1利用滑动窗口实现流量控制 227
5．7．2TCP的传输效率 228
5．8TCP的拥塞控制 229
5．8．1拥塞控制的一般原理 229
5．8．2TCP的拥塞控制方法 232
5．8．3主动队列管理AQM 236
5．9TCP的运输连接管理 238
5．9．1TCP的连接建立 238
5．9．2TCP的连接释放 240
5．9．3TCP的有限状态机 241
本章的重要概念 242
习题 244
第6章应用层 251
6．1域名系统DNS 252
6．1．1域名系统概述 252
6．1．2互联网的域名结构 253
6．1．3域名服务器 255
6．2文件传送协议 260
6．2．1FTP概述 260
6．2．2FTP的基本工作原理 261
6．2．3简单文件传送协议TFTP 262
6．3远程终端协议TELNET 263
6．4万维网WWW 264
6．4．1万维网概述 264
6．4．2统一资源定位符URL 266
6．4．3超文本传送协议HTTP 267
6．4．4万维网的文档 274
6．4．5万维网的信息检索系统 279
6．4．6博客和微博 281
6．4．7社交网站 283
6．5电子邮件 284
6．5．1电子邮件概述 284
6．5．2简单邮件传送协议SMTP 287
6．5．3电子邮件的信息格式 289
6．5．4邮件读取协议POP3和IMAP 289
6．5．5基于万维网的电子邮件 291
6．5．6通用互联网邮件扩充MIME 291
6．6动态主机配置协议DHCP 295
6．7简单网络管理协议SNMP 297
6．7．1网络管理的基本概念 297
6．7．2管理信息结构SMI 299
6．7．3管理信息库MIB 302
6．7．4SNMP的协议数据单元和报文 304
6．8应用进程跨越网络的通信 307
6．8．1系统调用和应用编程接口 307
6．8．2几种常用的系统调用 309
6．9P2P应用 311
6．9．1具有集中目录服务器的P2P工作方式 311
6．9．2具有全分布式结构的P2P文件共享程序 313
6．9．3P2P文件分发的分析 315
6．9．4在P2P对等方中搜索对象 316
本章的重要概念 319
习题 321
第7章网络安全 324
7．1网络安全问题概述 324
7．1．1计算机网络面临的安全性威胁 324
7．1．2安全的计算机网络 326
7．1．3数据加密模型 327
7．2两类密码体制 328
7．2．1对称密钥密码体制 328
7．2．2公钥密码体制 329
7．3数字签名 330
7．4鉴别 332
7．4．1报文鉴别 332
7．4．2实体鉴别 335
7．5密钥分配 337
7．5．1对称密钥的分配 337
7．5．2公钥的分配 339
7．6互联网使用的安全协议 340
7．6．1网络层安全协议 340
7．6．2运输层安全协议 344
7．6．3应用层安全协议 347
7．7系统安全：防火墙与入侵检测 349
7．7．1防火墙 349
7．7．2入侵检测系统 351
7．8一些未来的发展方向 351
本章的重要概念 352
习题 353
第8章互联网上的音频/视频服务 355
8．1概述 355
8．2流式存储音频/视频 359
8．2．1具有元文件的万维网服务器 360
8．2．2媒体服务器 360
8．2．3实时流式协议RTSP 362
8．3交互式音频/视频 364
8．3．1IP电话概述 364
8．3．2IP电话所需要的几种应用协议 368
8．3．3实时运输协议RTP 369
8．3．4实时运输控制协议RTCP 371
8．3．5H．323 372
8．3．6会话发起协议SIP 373
8．4改进“尽*大努力交付”的服务 375
8．4．1使互联网提供服务质量 375
8．4．2调度和管制机制 377
8．4．3综合服务IntServ与资源预留协议RSVP 380
8．4．4区分服务DiffServ 383
本章的重要概念 385
习题 386
第9章无线网络和移动网络 390
9．1无线局域网WLAN 390
9．1．1无线局域网的组成 391
9．1．2802．11局域网的物理层 395
9．1．3802．11局域网的MAC层协议 397
9．1．4802．11局域网的MAC帧 403
9．2无线个人区域网WPAN 406
9．3无线城域网WMAN 409
9．4蜂窝移动通信网 411
9．4．1蜂窝无线通信技术简介 411
9．4．2移动IP 414
9．4．3蜂窝移动通信网中对移动用户的路由选择 418
9．4．4GSM中的切换 419
9．4．5无线网络对高层协议的影响 420
9．5两种不同的无线上网 421
本章的重要概念 422
习题 423
附录A部分习题的解答 426
附录B英文缩写词 442
附录C参考文献与网址 452

计算机网络 节选

1.1计算机网络在信息时代中的作用 我们知道，21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。要实现信息化就必须依靠完善的网络，因为网络可以非常迅速地传递信息。因此网络现在已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。网络对社会生活的很多方面以及对社会经济的发展已经产生了不可估量的影响。 有三大类大家很熟悉的网络，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。按照*初的服务分工，电信网络向用户提供电话、电报及传真等服务。有线电视网络向用户传送各种电视节目。计算机网络则使用户能够在计算机之间传送数据文件。这三种网络在信息化过程中都起到十分重要的作用，但其中发展*快的并起到核心作用的则是计算机网络，而这正是本书所要讨论的内容。 随着技术的发展，电信网络和有线电视网络都逐渐融入了现代计算机网络的技术，扩大了原有的服务范围，而计算机网络也能够向用户提供电话通信、视频通信以及传送视频节目的服务。从理论上讲，把上述三种网络融合成一种网络就能够提供所有的上述服务，这就是很早以前就提出来的“三网融合”。然而事实并不如此简单，因为这涉及到各方面的经济利益和行政管辖权的问题。 自从20世纪90年代以后，以Internet为代表的计算机网络得到了飞速的发展，已从*初的仅供美国人使用的免费教育科研网络，逐步发展成为供全球使用的商业网络（有偿使用），成为全球*大的和*重要的计算机网络。可以毫不夸大地说，Internet是人类自印刷术发明以来在存储和交换信息的领域中的*大变革。 Internet的中文译名并不统一。现有的Internet译名有两种： (1) 因特网，这个译名是全国科学技术名词审定委员会推荐的。虽然因特网这个译名较为准确，但却长期未得到推广。本书的前几版都采用因特网这个译名。 (2) 互联网，这是目前流行*广的、事实上的标准译名。现在我国的各种报刊杂志、政府文件以及电视节目中都毫无例外地使用这个译名。Internet是由数量极大的各种计算机网络互连起来的，采用互联网这个译名能够体现出Internet*主要的特征。本书从第7版开始，改用“互联网”作为Internet的译名。 也有些人愿意直接使用英文名词Internet，而不使用中文译名。这避免了译名的误解。但编者认为，在中文教科书中，常用的重要名词应当使用中文的。当然，对国际通用的英文缩写词，我们还是要尽量多使用。例如，直接使用更简洁的“TCP”，比使用冗长的中文译名“传输控制协议”要方便得多。这样做也更加便于阅读外文技术资料。 曾人把Internet译为国际互联网。其实互联网本来就是覆盖全球的，因此“国际”二字显然是多余的。 对于仅在局部范围互连起来的计算机网络，只能称之为互连网，而不是互联网。 有时，我们往往使用更加简洁的方式表示互联网，这就是只用一个“网”字。例如，“上网”就是表示使用某个电子设备连接到互联网，而不是连接到其他的网络上。还有如网民、网吧、网银（网上银行）、网购（网上购物）等。这里的“网”，一般都不是指电信网或有线电视网，而是指当今世界上*大的计算机网络Internet—互联网。 那么，什么是互联网呢？很难用几句话说清楚。但我们可以从两个不同的方面来认识互联网。这就是互联网的应用和互联网的工作原理。 绝大多数人认识互联网都是从接触互联网的应用开始的。现在小孩就会上网玩游戏，看网上视频，或和朋友在微信上聊天。而更多的成年人则经常在互联网上搜索和查阅各种信息。现在人们经常利用互联网的电子邮件相互通信（包括传送各种照片和视频文件），这就使得传统的邮政信函的业务量大大减少。在互联网上购买各种物品，既方便又经济实惠，改变了必须到商店购物的方式。在互联网上购买机票或火车票，可以节省大量排队的时间，极大地方便了旅客。在金融方面，利用互联网进行转账或买卖股票等交易，都可以节省大量时间。需要注意的是，互联网的应用并不是固定不变的，而是不断会有新的应用出现。本书不可能详细地介绍互联网的各种应用，这需要有另一本专门的书。 从应用这个方面认识互联网的门槛较低，因为这不需要懂得很多的互联网工作原理。现在很多小学生都能够非常熟练地使用手机上的各种应用程序（比编者要熟练得多）。但本书是大学的计算机网络教材，要着重讲解计算机网络的工作原理。通过掌握计算机网络的基本工作原理，可以使我们更好地理解互联网是怎样工作的。这就是从另一个角度来认识互联网。 互联网之所以能够向用户提供许多服务，就是因为互联网具有两个重要基本特点，即连通性和共享。 所谓连通性(connectivity)，就是互联网使上网用户之间，不管相距多远（例如，相距数千公里），都可以非常便捷、非常经济（在很多情况下甚至是免费的）地交换各种信息（数据，以及各种音频视频），好像这些用户终端都彼此直接连通一样。这与使用传统的电信网络有着很大的区别。我们知道，传统的电信网向用户提供的*重要的服务就是人与人之间的电话通信，因此电信网也具有连通性这个特点。但使用电信网的电话用户，往往要为此向电信网的运营商缴纳相当昂贵的费用，特别是长距离的越洋通信。但应注意，互联网具有虚拟的特点。例如，当你从互联网上收到一封电子邮件时，你可能无法准确知道对方是谁（朋友还是骗子），也无法知道发信人的地点（在附近，还是在地球对面）。 所谓共享就是指资源共享。资源共享的含义是多方面的。可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。例如，互联网上有许多服务器（就是一种专用的计算机）存储了大量有价值的电子文档（包括音频和视频文件），可供上网的用户很方便地读取或下载（无偿或有偿）。由于网络的存在，这些资源好像就在用户身边一样地方便使用。 现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开互联网。设想一下，某一天我们所在城市的互联网突然瘫痪不能工作了，这会出现什么结果呢？这时，我们将无法购买机票或火车票，因为在售票处无法通过互联网得知目前还有多少余票可供出售；我们也无法到银行存钱或取钱，无法交纳水电费和煤气费等；股市交易都将停顿；在图书馆我们也无法检索所需要的图书和资料。互联网瘫痪后，我们既不能上网查询有关的资料，也无法使用电子邮件和朋友及时交流信息，网上购物也将完全停顿。总之，这样的城市将会是一片混乱。由此还可看出，人们的生活越是依赖于互联网，互联网的可靠性也就越重要。现在互联网已经成为社会*为重要的基础设施。 互联网现在可以向广大用户提供休闲娱乐的服务，如各种音频和视频节目。上网的用户可以利用鼠标随时点击各种在线节目。互联网还可进行一对一或多对多的网上聊天（文字的、声音的或包括视频的交流），使人们的社交方式发生了重大的变化。 现在常常可以看到一种新的提法，即“互联网+”。它的意思就是“互联网+各个传统行业”，因此可以利用信息通信技术和互联网平台来创造新的发展生态。实际上“互联网+”代表一种新的经济形态，其特点就是把互联网的创新成果深度融合于经济社会各领域之中，这就大大地提升了实体经济的创新力和生产力。我们也必须看到互联网的各种应用对各行各业的巨大冲击。例如，电子邮件迫使传统的电报业务退出市场。网络电话的普及使得传统的长途电话（尤其是国际长途电话）的通信量急剧下降。对日用商品快捷方便的网购造成了不少实体商店的停业。原来必须排长队购买火车票的网点已被非常方便的网购所替代。网约车的问世对出租车行业产生了的巨大冲击。这些例子说明了互联网应用已对整个社会的各领域产生了很大的影响。 互联网也给人们带来了一些负面影响。有人肆意利用互联网传播计算机病毒，破坏互联网上数据的正常传送和交换；有的犯罪分子甚至利用互联网窃取国家机密和盗窃银行或储户的钱财；网上欺诈或在网上肆意散布谣言、不良信息和播放不健康的视频节目也时有发生；有的青少年弃学而沉溺于网吧的网络游戏中；等等。 虽然如此，互联网的负面影响毕竟还是次要的。随着对互联网的管理的加强，互联网给社会带来的正面积极的作用已成为互联网的主流。 由于互联网已经成为世界上*大的计算机网络，因此下面我们先进行互联网概述，包括互联网的主要构件，这样就可以对计算机网络有一个*初步的了解。

计算机网络 作者简介

谢希仁，解放军理工大学指挥自动化学院教授，博士生导师。主要学术成果有：1986年完成总参通信部局域网办公系统项目；1987年在《电子学报》发表“分组话音通信新进展”；为国内首次介绍分组数据通信；1991年完成国家自然科学基金项目“分组交换的话音数据通信系统”项目。1999年完成**个军用卫星通信系统网管中心的研制任务及“金桥网网管技术”项目等。上述科研项目分别获得国家、军队和部级奖项。著有：《计算机网络》第1至第7版（“十二五国家级规划教材”），总印数超过400万册；译著网络类图书2种，主持翻译图书14种。