現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用也已滲透到社會(huì)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)社會(huì)發(fā)展和人們的社會(huì)活動(dòng)都產(chǎn)生了巨大的影響。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展的新形勢(shì)下，許多高校都開(kāi)設(shè)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程，及時(shí)地把最新技術(shù)、最新產(chǎn)品介紹給學(xué)生，使學(xué)生掌握新知識(shí)。

作者根據(jù)多年計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)體會(huì)，站在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的高度編寫(xiě)了這本網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教材，希望為讀者提供一本反映當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的教科書(shū)。在本書(shū)內(nèi)容選擇上，首先涵蓋了非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生所必須掌握的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，然后對(duì)近年出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)加以闡述。力求使學(xué)生從網(wǎng)絡(luò)的基本知識(shí)出發(fā)，循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)和掌握較全面的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)知識(shí)與技能。

全書(shū)分為15章，首先介紹了基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，內(nèi)容包括：網(wǎng)絡(luò)概述、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、局域網(wǎng)技術(shù)、廣域網(wǎng)和路由技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議、傳輸層協(xié)議、應(yīng)用層協(xié)議。接著集中闡述了現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)，內(nèi)容包括：P2P技術(shù)、光纖技術(shù)與FTTx、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。最后是實(shí)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)部分，包括：網(wǎng)絡(luò)故障排查和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)等。

本書(shū)可作為高等院校非計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)用書(shū)，也可作為對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)感興趣的相關(guān)技術(shù)人員的參考用書(shū)。

本書(shū)由劉功慶任主編，負(fù)責(zé)全書(shū)統(tǒng)稿及定稿工作。由吳玉山、林立云任副主編，并有多位教師參加編寫(xiě)工作。其中劉暢編寫(xiě)第1章，林立云編寫(xiě)第2、7章，楊柳編寫(xiě)第3章，范麗梅編寫(xiě)第4、12章，吳玉山編寫(xiě)第5章，劉功慶編寫(xiě)第9、10章，王銳編寫(xiě)第11、13章，高玉喜編寫(xiě)第15章。另外，劉暢、楊柳合作編寫(xiě)第6、8章，高玉喜、吳玉山合作編寫(xiě)第14章。在編寫(xiě)過(guò)程中，得到了顏輝教授、宋少忠副教授、桑磊主任的多方幫助，在此表示衷心感謝！

由于編者的水平有限，加上時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中難免存在錯(cuò)誤和不妥之處，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

編 者

2012年4月

前言

第1章 網(wǎng)絡(luò)概述 1
1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 1
1.1.1 網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展 1
1.1.2 中國(guó)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展 4
1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念 4
1.2.1 網(wǎng)絡(luò)的定義 4
1.2.2 網(wǎng)絡(luò)的功能 5
1.2.3 網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) 5
1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成 6
1.3.1 網(wǎng)絡(luò)硬件的組成 6
1.3.2 網(wǎng)絡(luò)軟件的組成 7
1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 7
1.4.1 按覆蓋范圍分類 7
1.4.2 按傳播方式分類 9
1.4.3 按傳輸介質(zhì)分類 9
1.4.4 按使用對(duì)象分類 10
1.5 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 11
1.5.1 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù) 11
1.5.2 光交換與智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 11
習(xí)題1 11
第2章 通信技術(shù) 12
2.1 信號(hào)與編碼 12
2.2 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸 20
2.3 交換技術(shù) 21
2.3.1 電路交換的工作原理 21
2.3.2 報(bào)文交換的工作原理 22
2.3.3 分組交換的工作原理 23
2.3.4 幀中繼交換 24
2.3.5 ATM交換 27
2.4 差錯(cuò)校驗(yàn) 36
2.4.1 基本概念 36
2.4.2 常用的簡(jiǎn)單差錯(cuò)控制編碼 37
2.4.3 循環(huán)冗余碼（Cyclic Redundancy
Code，CRC） 38
2.5 多路復(fù)用技術(shù) 39
習(xí)題2 41
第3章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 42
3.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議的概念 42
3.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 42
3.1.2 分層的體系結(jié)構(gòu) 43
3.1.3 網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)及其劃分所遵循
的原則 43
3.1.4 網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 43
3.1.5 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分層的優(yōu)點(diǎn) 44
3.2 ISO/OSI參考模型 44
3.2.1 物理層 45
3.2.2 數(shù)據(jù)鏈路層 47
3.2.3 網(wǎng)絡(luò)層 50
3.2.4 傳輸層 55
3.2.5 會(huì)話層 56
3.2.6 表示層 56
3.2.7 應(yīng)用層 57
3.2.8 OSI層次結(jié)構(gòu)模型中數(shù)據(jù)的實(shí)際
傳送過(guò)程 58
3.3 TCP/IP參考模型 60
3.3.1 TCP/IP的概述 60
3.3.2 TCP/IP的層次結(jié)構(gòu) 60
3.3.3 TCP/IP協(xié)議簇 61
3.4 OSI參考模型與TCP/IP參考模型的比較 61
3.4.1 OSI參考模型和TCP/IP參考模型
的共同點(diǎn) 62
3.4.2 OSI參考模型和TCP/IP參考模型
的不同點(diǎn) 62
習(xí)題3 62
第4章 局域網(wǎng)技術(shù) 63
4.1 局域網(wǎng)概述 63
4.1.1 局域網(wǎng)的特點(diǎn) 63
4.1.2 局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 64
4.2 局域網(wǎng)的參考模型與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 67
4.2.1 局域網(wǎng)的參考模型 67
4.2.2 局域網(wǎng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)（IEEE 802
標(biāo)準(zhǔn)） 69
4.3 局域網(wǎng)的組成 70
4.3.1 局域網(wǎng)的硬件系統(tǒng) 70
4.3.2 局域網(wǎng)的軟件系統(tǒng) 73
4.4 常用局域網(wǎng)技術(shù) 74
4.4.1 以太網(wǎng)技術(shù) 74
4.4.2 快速以太網(wǎng)技術(shù) 77
4.4.3 千兆以太網(wǎng)技術(shù) 81
習(xí)題4 82
第5章 廣域網(wǎng)和路由技術(shù) 85
5.1 廣域網(wǎng)和廣域網(wǎng)技術(shù) 85
5.1.1 廣域網(wǎng)概述 85
5.1.2 廣域網(wǎng)相關(guān)技術(shù) 86
5.2 廣域網(wǎng)的路由問(wèn)題 91
5.2.1 路由器和路由表 91
5.2.2 路由器的特點(diǎn) 93
5.3 常見(jiàn)的幾種路由協(xié)議 97
5.3.1 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP） 99
5.3.2 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP） 106
5.4 VPN技術(shù)及應(yīng)用 109
5.4.1 VPN技術(shù) 109
5.4.2 PPTP 112
5.4.3 IPSec 112
習(xí)題5 113
第6章 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 116
6.1 IP協(xié)議 116
6.2 IPv4 117
6.2.1 IP分類編址 119
6.2.2 子網(wǎng)劃分 120
6.2.3 CIDR 121
6.2.4 IP分組 121
6.2.5 IP數(shù)據(jù)報(bào)重組 122
6.3 IPv6 122
6.3.1 IPv6包頭 122
6.3.2 IPv6與IPv4的差異 123
6.3.3 IPv4到IPv6的過(guò)渡 124
6.4 移動(dòng)IP技術(shù) 125
6.4.1 移動(dòng)IP的關(guān)鍵技術(shù) 125
6.4.2 移動(dòng)IP基本工作原理 126
6.4.3 移動(dòng)IP存在的問(wèn)題 127
6.4.4 移動(dòng)IPv6和移動(dòng)IPv4的比較 127
6.5 ICMP協(xié)議 128
6.5.1 ICMP包的結(jié)構(gòu) 128
6.5.2 ICMP的功能 129
6.5.3 ICMP協(xié)議與IP協(xié)議的關(guān)系 129
6.6 IGMP協(xié)議 129
6.6.1 IGMP的版本 130
6.6.2 IGMP的工作過(guò)程 130
6.7 ARP/RARP 130
6.7.1 ARP工作原理 131
6.7.2 RARP工作原理 131
習(xí)題6 132
第7章 傳輸層協(xié)議 133
7.1 傳輸層協(xié)議簇 133
7.2 TCP協(xié)議 135
7.2.1 可靠的數(shù)據(jù)流傳輸 135
7.2.2 滑動(dòng)窗口概念 136
7.2.3 TCP報(bào)文格式 137
7.3 TCP協(xié)議的主要作用 139
7.3.1 連接和斷開(kāi) 139
7.3.2 通信控制 140
7.3.3 TCP協(xié)議的實(shí)際應(yīng)用 144
7.4 UDP協(xié)議 145
7.4.1 UDP報(bào)文格式 145
7.4.2 UDP的封裝與協(xié)議的分層 145
7.4.3 UDP的復(fù)用、分解與端口 146
7.5 UDP協(xié)議的主要作用 146
7.6 TCP/UDP的區(qū)別 147
習(xí)題7 148
第8章 應(yīng)用層協(xié)議 149
8.1 文件傳輸協(xié)議FTP 149
8.1.1 FTP概述 149
8.1.2 FTP的基本工作原理 150
8.1.3 FTP交互命令使用說(shuō)明 151
8.1.4 簡(jiǎn)單文件傳送協(xié)議TFTP 151
8.2 域名系統(tǒng)DNS 152
8.2.1 DNS概述 152
8.2.2 因特網(wǎng)的域名結(jié)構(gòu) 152
8.2.3 域名服務(wù)器 154
8.3 Telnet 156
8.4 電子郵件 157
8.4.1 電子郵件概述 157
8.4.2 簡(jiǎn)單郵件傳送協(xié)議SMTP 158
8.4.3 電子郵件的信息格式 159
8.4.4 郵件讀取協(xié)議POP3和IMAP 160
8.5 動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議DHCP 160
8.5.1 DHCP概述 161
8.5.2 DHCP服務(wù)器的基本原理 161
8.6 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP 163
8.6.1 網(wǎng)絡(luò)管理概述 163
8.6.2 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP 166
8.7 萬(wàn)維網(wǎng)WWW 168
8.7.1 萬(wàn)維網(wǎng)概述 168
8.7.2 統(tǒng)一資源定位符URL 169
8.7.3 超文本傳送協(xié)議HTTP 170
8.7.4 萬(wàn)維網(wǎng)的文檔 172
習(xí)題8 173
第9章 P2P技術(shù) 174
9.1 P2P簡(jiǎn)介 174
9.1.1 P2P的產(chǎn)生 175
9.1.2 P2P的定義 176
9.2 P2P技術(shù)體系結(jié)構(gòu)與分代 177
9.3 P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用 179
9.4 P2P的搜索技術(shù) 180
9.4.1 傳統(tǒng)搜索技術(shù) 180
9.4.2 P2P搜索技術(shù) 181
9.5 P2P的網(wǎng)絡(luò)穿越技術(shù) 183
9.5.1 NAT網(wǎng)絡(luò)概念 183
9.5.2 STUN協(xié)議與NAT穿越 185
9.6 P2P應(yīng)用存在的安全問(wèn)題 188
9.6.1 P2P技術(shù)帶來(lái)的安全上的好處 188
9.6.2 P2P技術(shù)存在的安全缺陷 188
9.6.3 P2P網(wǎng)絡(luò)面臨的主要安全威脅 189
9.6.4 P2P網(wǎng)絡(luò)的安全對(duì)策 190
9.6.5 P2P安全技術(shù)的研究重點(diǎn) 192
9.6.6 硬盤磨損問(wèn)題 195
9.7 P2P技術(shù)應(yīng)用實(shí)例 195
9.7.1 eMule 195
9.7.2 BitTorrent 199
9.7.3 Matrix 200
9.8 P4P技術(shù) 202
9.9 P2P技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 206
習(xí)題9 207
第10章 光纖與FTTx技術(shù) 208
10.1 光纖 208
10.1.1 光纖的歷史 208
10.1.2 光纖的特點(diǎn) 209
10.1.3 光纖接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 211
10.1.4 光纖用戶接入系統(tǒng)的組成 211
10.1.5 光纖接入網(wǎng)的技術(shù)分類 212
10.2 FTTx簡(jiǎn)介 215
10.2.1 FTTx 215
10.2.2 FTTx技術(shù)分類 216
10.2.3 FTTH的應(yīng)用技術(shù) 218
10.2.4 FTTH的優(yōu)缺點(diǎn) 219
10.3 FTTH的發(fā)展 220
10.3.1 FTTH在國(guó)外的發(fā)展概況 220
10.3.2 FTTH在國(guó)內(nèi)的發(fā)展概況 221
習(xí)題10 222
第11章 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 223
11.1 無(wú)線局域網(wǎng) 223
11.1.1 無(wú)線基礎(chǔ)知識(shí) 224
11.1.2 無(wú)線局域網(wǎng)的基本概念 226
11.1.3 無(wú)線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化 227
11.1.4 無(wú)線局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 229
11.1.5 無(wú)線局域網(wǎng)的物理設(shè)備 233
11.1.6 無(wú)線局域網(wǎng)的連接方案 236
11.1.7 技術(shù)要求 238
11.1.8 無(wú)線局域網(wǎng)的優(yōu)缺點(diǎn) 239
11.1.9 無(wú)線局域網(wǎng)的發(fā)展前景 239
11.2 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)案例（WiFi技術(shù)的應(yīng)用） 239
11.2.1 WiFi簡(jiǎn)介 240
11.2.2 WiFi突出優(yōu)勢(shì) 240
11.2.3 WiFi的組建方式 241
11.2.4 WiFi的市場(chǎng)前景分析 241
11.3 WiMAX（802.16） 242
11.3.1 WiMAX簡(jiǎn)介 242
11.3.2 WiMAX論壇 244
習(xí)題11 245
第12章 云計(jì)算技術(shù) 246
12.1 云計(jì)算的概念 246
12.1.1 云計(jì)算思想的產(chǎn)生 246
12.1.2 云計(jì)算的定義 247
12.1.3 云計(jì)算體系結(jié)構(gòu) 249
12.1.4 云計(jì)算對(duì)信息產(chǎn)業(yè)的影響 251
12.2 SaaS（軟件即服務(wù)） 251
12.3 PaaS（平臺(tái)即服務(wù)） 253
12.3.1 PaaS概述 253
12.3.2 關(guān)鍵技術(shù) 254
12.3.3 典型PaaS平臺(tái)分析（Google App
Engine平臺(tái)） 254
12.4 IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)） 258
12.4.1 IaaS概述 258
12.4.2 關(guān)鍵技術(shù) 260
12.4.3 IaaS服務(wù)運(yùn)營(yíng) 263
12.5 云計(jì)算應(yīng)用案例 264
12.5.1 亞馬遜網(wǎng)站（Amazon.com，
亞馬遜） 264
12.5.2 東非高等教育聯(lián)盟（“健康聯(lián)盟”）
云計(jì)算項(xiàng)目 264
12.5.3 美國(guó)聯(lián)邦政府
——憑云保霸主地位 264
12.5.4 金融行業(yè)（怡安集團(tuán)）
——借云降低運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn) 265
12.6 云計(jì)算的展望 266
12.6.1 云計(jì)算的發(fā)展前景 266
12.6.2 云計(jì)算面臨的挑戰(zhàn) 266
習(xí)題12 267
第13章 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 269
13.1 物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介 270
13.1.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念 270
13.1.2 物聯(lián)網(wǎng)分類 271
13.1.3 物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu) 271
13.2 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)介紹 273
13.2.1 RFID技術(shù) 273
13.2.2 二維碼技術(shù) 276
13.2.3 傳感器技術(shù) 278
13.2.4 M2M技術(shù) 281
13.2.5 ZigBee技術(shù) 282
13.3 IPv6在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用 283
13.3.1 IPv6和物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系 283
13.3.2 如何讓IPv6準(zhǔn)確適配物聯(lián)網(wǎng) 284
13.4 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展及應(yīng)用 285
13.4.1 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì) 285
13.4.2 物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)的發(fā)展介紹 286
13.4.3 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用 287
習(xí)題13 288
第14章 網(wǎng)絡(luò)故障排查 289
14.1 網(wǎng)絡(luò)故障概述 289
14.2 網(wǎng)絡(luò)故障維護(hù)的步驟 290
14.3 網(wǎng)絡(luò)維護(hù)命令 292
14.3.1 Ping命令 293
14.3.2 IPconfig命令 296
14.3.3 Tracert命令 297
14.3.4 Netstat命令 298
14.3.5 Arp命令 300
14.3.6 Nslookup命令 301
14.4 故障檢測(cè)監(jiān)視軟件簡(jiǎn)介 302
14.4.1 網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)軟件工具 302
14.4.2 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視工具 302
14.5 網(wǎng)絡(luò)維護(hù)案例分析 304
14.5.1 案例一：網(wǎng)線制作不標(biāo)準(zhǔn)，易受
干擾，發(fā)生錯(cuò)誤 304
14.5.2 案例二：多協(xié)議使用，設(shè)置不良，
服務(wù)器超流量工作 304
習(xí)題14 305
第15章 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù) 306
15.1 網(wǎng)絡(luò)安全概述 306
15.2 網(wǎng)絡(luò)安全體系結(jié)構(gòu) 310
15.2.1 物理安全 310
15.2.2 網(wǎng)絡(luò)安全 310
15.2.3 信息安全 312
15.2.4 安全管理 313
15.3 常用網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù) 314
15.3.1 防火墻技術(shù) 314
15.3.2 信息加密技術(shù) 322
15.3.3 數(shù)字簽名 327
習(xí)題15 329
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