本书的目的一是为学生提供完整、系统的计算机网络知识，二是培养学生的实际应用技能，三是培养学生的计算思维能力。本书基于TCP/IP体系结构，深入浅出地讨论了以太网、无线局域网、广域网等不同类型的传输网络，IP实现不同类型传输网络互连的机制，Internet接入技术，传输层协议实现进程间通信的过程，网络应用和网络安全等内容。
本书是国内少有的在实际网络环境下，讲解协议的工作过程、各种网络技术的特点及网络设备之间的通信过程，并以案例方式详细叙述网络工作机制，着力培养学生设计网络、使用网络能力的计算机网络教材，内容组织严谨、叙述方法新颖。
由于本书以“大学计算机基础”课程的教学内容为基础讨论计算机网络知识，因此也适合作为理工类非计算机专业学生的计算机网络教材。以本书为教材的MOOC课程“网络技术与应用”已经在学堂在线和中国大学MOOC上线，并受到广泛好评。
1.1互联网概述1
1.1.1计算机网络定义1
1.1.2互联网结构2
1.1.3互联网知识体系4
1.1.4基本术语6
1.2互联网发展过程8
1.2.1从ARPA网络到互联网8
1.2.2从低速互联网到高速互联网10
1.2.3从数据网络到统一网络12
1.2.4从互联网到移动互联网15
1.2.5从互联网到物联网17
1.2.6从互联网到安全互联网20
1.3交换方式22
1.3.1交换的本质含义23
1.3.2电路交换23
1.3.3虚电路交换27
1.3.4数据报交换33
1.3.5三种交换方式综述36
1.3.6网络分类37
1.4计算机网络体系结构和协议40
1.4.1分层结构40
1.4.2网络体系结构基本概念43
1.4.3OSI体系结构46
1.4.4TCP/IP体系结构50
1.5互联网的启示55
本章小结57
习题57[1][3]网络技术基础与计算思维目录[3][3]第2章数据通信基础59
2.1数据传输系统59
2.1.1互连网与数据传输系统59
2.1.2系统组成60
2.1.3功能说明61
2.1.4信道连接方式61
2.1.5通信方式61
2.2信号62
2.2.1信号基本概念62
2.2.2数字信号63
2.2.3模拟信号65
2.2.4信号失真和还原65
2.3编码和调制66
2.3.1编码67
2.3.2调制68
2.3.3奈奎斯特准则与香农定理71
2.3.4数字传输系统与模拟传输系统的比较73
2.4差错控制73
2.4.1出错结果和原因74
2.4.2检错码和纠错码74
2.4.3确认和重传77
2.5传输媒体79
2.5.1同轴电缆79
2.5.2双绞线80
2.5.3光纤81
2.6数据传输系统的启示83
本章小结84
习题85
第3章以太网86
3.1以太网发展过程86
3.1.1以太网诞生86
3.1.2从共享到交换86
3.1.3从同轴电缆到双绞线缆和光纤87
3.1.4从低速到高速87
3.1.5VLAN和三层交换技术87
3.2总线形以太网87
3.2.1总线形以太网结构与功能87
3.2.2总线形以太网体系结构89
3.2.3基带传输与曼彻斯特编码90
3.2.4MAC地址93
3.2.5MAC帧93
3.2.6CSMA/CD工作原理95
3.2.7CSMA/CD缺陷97
3.2.8集线器和星形以太网结构102
3.2.9例题解析103
3.3网桥与冲突域分割104
3.3.1网桥分割冲突域原理104
3.3.2转发表和MAC帧转发过程105
3.3.3网桥工作流程106
3.3.4端到端交换路径107
3.3.5网桥无限扩展以太网108
3.3.6全双工通信扩展无中继传输距离109
3.3.7以太网拓扑结构与生成树协议109
3.3.8中继器与网桥110
3.3.9例题解析111
3.4交换式以太网与VLAN114
3.4.1广播和广播域114
3.4.2VLAN与广播域分割116
3.4.3单交换机VLAN划分过程117
3.4.4跨交换机VLAN划分过程119
3.4.5802.1Q与VLAN内MAC帧传输过程120
3.4.6例题解析123
3.5以太网标准129
3.5.110Mbps以太网标准129
3.5.2100Mbps以太网标准130
3.5.31Gbps以太网标准130
3.5.410Gbps以太网标准131
3.6以太网的启示131
本章小结133
习题133
第4章无线局域网138
4.1无线局域网概述138
4.1.1无线通信基础138
4.1.2无线局域网标准和信道142
4.1.3无线局域网体系结构144
4.1.4无线局域网与以太网145
4.2无线局域网应用方式147
4.2.1IBSS147
4.2.2BSS148
4.2.3ESS149
4.2.4WDS150
4.2.5APrepeater模式153
4.2.6无线家庭网络155
4.2.7无线局域网与移动互联网156
4.3无线局域网MAC层156
4.3.1无线局域网MAC帧157
4.3.2DCF和CSMA/CA159
4.4终端接入无线局域网过程167
4.4.1BSS配置信息168
4.4.2同步过程168
4.4.3鉴别过程169
4.4.4建立关联过程170
4.4.5MAC帧分类171
4.5无线局域网设计和分析172
4.5.1网络结构172
4.5.2终端与AP建立关联过程173
4.5.3MAC帧传输过程173
4.5.4终端A漫游过程175
4.5.5AP+AC无线局域网结构176
4.6无线局域网的启示178
本章小结180
习题180
第5章广域网182
5.1PSTN182
5.1.1PSTN概述182
5.1.2语音通信过程184
5.2PPP193
5.2.1PPP帧结构193
5.2.2帧对界194
5.2.3点对点信道和PPP链路195
5.3SDH195
5.3.1SDH概述195
5.3.2SDH帧结构198
5.3.3SDH复用结构200
5.3.4SDH应用202
5.4广域网的启示204
本章小结205
习题205
第6章IP和网络互连207
6.1网络互连207
6.1.1不同类型网络互连需要解决的问题207
6.1.2信件投递过程的启示208
6.1.3端到端传输思路209
6.1.4IP实现网络互连机制210
6.1.5路由器结构211
6.2IP212
6.2.1IP地址分类212
6.2.2IP地址分层分类的原因215
6.2.3IP地址分类的缺陷217
6.2.4无分类编址219
6.2.5IP分组格式229
6.3路由表和IP分组传输过程232
6.3.1互连网结构与路由表233
6.3.2IP分组传输过程234
6.3.3实现IP分组传输过程的思路235
6.4路由表建立过程236
6.4.1人工配置静态路由项236
6.4.2路由协议与动态路由项241
6.5IP over以太网246
6.5.1ARP和地址解析过程246
6.5.2逐跳封装248
6.6三层交换机与VLAN间通信过程249
6.6.1实现VLAN间通信过程的思路249
6.6.2多端口路由器实现VLAN间通信的过程250
6.6.3单臂路由器实现VLAN间通信的过程251
6.6.4三层交换机实现VLAN间通信的过程253
6.6.5多个三层交换机互连257
6.6.6二层交换机、AP和三层交换机与路由器之间的区别260
6.7ICMP263
6.7.1ICMP报文263
6.7.2ICMP应用265
6.8IP和网络互连的启示267
本章小结269
习题270
第7章Internet接入技术275
7.1Internet接入概述275
7.1.1终端接入Internet需要解决的问题275
7.1.2PPP与接入控制过程277
7.2以太网和ADSL接入技术282
7.2.1通过以太网接入Internet的过程283
7.2.2通过ADSL接入Internet的过程287
7.3家庭局域网接入方式与无线路由器290
7.3.1家庭局域网接入方式290
7.3.2无线路由器291
7.4VPN接入技术300
7.4.1引出VPN接入技术的原因300
7.4.2VPN实现思路301
7.4.3VPN接入网络结构302
7.4.4实现机制303
7.4.5Windows启动VPN连接的过程306
7.5Internet接入技术的启示307
本章小结309
习题310
第8章传输层311
8.1传输层功能和协议311
8.1.1引入传输层的原因311
8.1.2传输层功能312
8.1.3面向连接和无连接的区别313
8.1.4面向字节流和面向报文的区别314
8.1.5传输层协议314
8.2端口号315
8.2.1端口号的作用和分配过程315
8.2.2UDP和TCP著名端口号316
8.3UDP316
8.3.1UDP的主要特点316
8.3.2UDP报文格式317
8.3.3UDP用途317
8.4TCP318
8.4.1TCP的主要特点319
8.4.2TCP报文格式319
8.4.3TCP建立连接和释放连接的过程321
8.4.4TCP差错控制机制323
8.4.5TCP拥塞控制机制328
8.4.6TCP的几点说明333
8.5传输层启示335
本章小结337
习题337
第9章应用层340
9.1网络应用基础340
9.1.1网络应用、应用层和应用层协议340
9.1.2应用结构342
9.2DNS344
9.2.1产生DNS的原因344
9.2.2DNS与其他网络应用之间的关系345
9.2.3域名结构346
9.2.4域名服务器结构与DNS资源记录347
9.2.5域名解析过程351
9.3DHCP354
9.3.1DHCP的作用和结构354
9.3.2DHCP无中继工作过程355
9.3.3DHCP中继工作过程358
9.4WWW360
9.4.1统一资源定位器360
9.4.2HTTP361
9.4.3HTML362
9.5电子邮件364
9.5.1电子邮件传输过程364
9.5.2电子邮件信息格式367
9.6FTP370
9.6.1FTP工作原理370
9.6.2FTP工作过程371
9.7综合应用分析372
9.7.1互连网络结构与配置373
9.7.2数据交换过程375
9.8应用层启示380
本章小结381
习题382
第10章网络安全383
10.1网络安全概述383
10.1.1网络安全问题383
10.1.2引发网络安全问题的原因384
10.1.3网络安全目标385
10.1.4网络安全内涵385
10.1.5网络攻击举例386
10.2网络安全基础395
10.2.1加密算法395
10.2.2报文摘要算法399
10.2.3数字签名401
10.2.4身份鉴别402
10.3病毒防御技术403
10.3.1恶意代码定义与分类403
10.3.2病毒防御机制405
10.4以太网安全技术408
10.4.1接入控制技术408
10.4.2防欺骗攻击技术412
10.5无线局域网安全技术415
10.5.1无线局域网的安全问题和解决机制415
10.5.2WEP416
10.5.3WPA2419
10.6防火墙423
10.6.1无状态分组过滤器423
10.6.2有状态分组过滤器427
10.7入侵防御系统431
10.7.1入侵防御系统分类431
10.7.2入侵防御系统通用框架结构433
10.7.3入侵检测机制435
10.8安全协议435
10.8.1安全协议概述435
10.8.2IPSec437
10.9网络安全的启示444
本章小结445
习题446
英文缩写词447
参考文献451
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