计算机网络基础

本书是江苏省精品课程《计算机网络基础》主选教材。第5版根据计算机网络技术发展现状，及时更新计算机网络新知识，在内容和结构上做了较大修改，各章增加了小结和实验等内容。本书可作为高职院校、专科学校、应用型本科及成人高校电子信息类专业和其他非计算机类专业的教材，也可作为有关技术人员自学参考用书。

本书根据计算机网络技术发展现状，及时更新计算机网络新知识，在内容和结构上较之前的版次做了较大修改，各章增加了小结和实验等内容。本书从先进性和实用性出发，以OSI/RM、TCP/IP和IEEE 802为主线，介绍了计算机网络基本概念、OSI/RM七层模型、TCP/IP协议、局域网、广域网、无线网络及IPv6技术等知识，针对高职教育特点，侧重于实际应用和动手能力的培养，以提高读者分析问题、解决问题的 能力。本书叙述简明扼要，通俗易懂，实用性强，学做合一，提供实验实训操作内容，习题题型丰富。华信教育网（http：//hxedu.com.cn）提供了本书的电子教案，供教师和学生下载。

李志球，徐州建筑职业技术学院计算机系副教授，中国计算机学会会员、江苏省计算机学会会员。《计算机网络基础》课程，获得江苏省一类精品课程（排名第2），2006年《计算机网络专业产学结合人才培养途径与机制的研究》获04年江苏省高等教育省级教学成果二等奖，是我社优秀作者。

目 录


第1章 计算机网络概述 1
1．1 计算机网络概述 1
1．1．1 计算机网络的定义和演变 1
1．1．2 计算机网络的分类、组成和网络性能 4
1．2 计算机网络的拓扑结构 6
1．2．1 网络拓扑的概念 6
1．2．2 通信子网的信道类型 7
1．2．3 计算机网络的拓扑结构 7
1．3 网络协议和标准化组织 10
1．3．1 网络协议 10
1．3．2 标准化组织 10
1．4 计算机网络体系结构 12
1．4．1 网络体系结构 12
1．4．2 OSI/RM参考模型 13
1．4．3 TCP/IP协议 16
1．4．4 IEEE 802 标准 19
1．5 传输介质 20
1．5．1 有线传输介质 20
1．5．2 无线传输 28
1．6 本章小结 29
1．7 实验1　RJ-45接口标准及网线制作 30
习题 32
第2章 物理层 35
2．1 数据通信的基本概念 35
2．1．1 数据通信的基本概念 35
2．1．2 数据通信的主要技术指标 37
2．1．3 数据通信系统 39
2．2 数据编码和调制 40
2．2．1 数字数据的数字信号编码 41
2．2．2 模拟数据的数字信号编码 42
2．2．3 数字数据的模拟调制 44
2．2．4 模拟数据的模拟调制 45
2．3 数据传输方式 46
2．3．1 并行传输 47
2．3．2 串行传输 47
2．4 同步传输和异步传输 48
2．4．1 同步传输 48
2．4．2 异步传输 48
2．5 多路复用技术 48
2．5．1 频分多路复用（FDM） 49
2．5．2 时分多路复用（TDM） 49
2．5．3 波分多路复用（WDM） 50
2．5．4 三种复用技术的比较 50
2．6 物理层作用与协议 51
2．6．1 物理层的作用和特性 51
2．6．2 物理层协议（接口标准）举例 52
2．7 本章小结 56
2．8 实验2　网上邻居及网络资源共享 57
习题 60
第3章 数据链路层 64
3．1 数据链路层功能及成帧 64
3．1．1 数据链路层功能 64
3．1．2 成帧和帧同步 64
3．2 差错控制 65
3．2．1 差错类型和差错控制 66
3．2．2 差错控制编码 66
3．3 流量控制和链路管理 70
3．3．1 停止等待 70
3．3．2 滑动窗口 71
3．3．3 链路管理 73
3．4 数据链路协议 73
3．5 本章小结 74
习题 75
第4章 局域网技术 77
4．1 局域网介质访问控制 77
4．1．1 具有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD） 78
4．1．2 令牌（Token） 79
4．2 以太网（Ethernet） 80
4．2．1 网络适配器 80
4．2．2 以太网体系结构 81
4．2．3 10兆位以太网 84
4．3 百兆以太网（快速以太网Fast Ethernet） 87
4．3．1 冲突直径的计算 87
4．3．2 10兆位以太网和快速以太网的区别 87
4．3．3 快速以太网的物理层 89
4．4 交换式以太网和全双工以太网 90
4．5 千兆位以太网（Gigabit Ethernet） 92
4．5．1 千兆位以太网的MAC帧 93
4．5．2 千兆位以太网的物理层 94
4．5．3 千兆位以太网的特点 94
4．6 10吉比特以太网（10GE） 95
4．6．1 10吉比特以太网的特点 95
4．6．2 10吉比特以太网物理层协议 96
4．7 其他常见局域网 97
4．7．1 令牌环网（Token Ring） 97
4．7．2 令牌总线（Token Bus） 99
4．7．3 光纤分布数据接口（FDDI） 100
4．8 局域网协议 101
4．8．1 IEEE 802局域网标准 101
4．8．2 NetBEUI协议 102
4．8．3 IPX/SPX协议 102
4．8．4 Windows系列安装的网络协议 103
4．9 本章小结 104
4．10 实验3　组建百兆位交换式以太网 105
习题 107
第5章 网络层、传输层和高层协议 110
5．1 网络层 110
5．1．1 数据交换方式 110
5．1．2 网络层提供的服务 114
5．1．3 路由选择 114
5．1．4 拥塞控制 116
5．2 传输层 117
5．2．1 传输层的功能 117
5．2．2 传输层面向连接和无连接协议 118
5．3 高层协议 119
5．3．1 会话层 119
5．3．2 表示层 120
5．3．3 应用层 121
5．4 本章小结 121
5．5 实验4　网络数据捕获 123
习题 125
第6章 TCP/ IP网际层和传输层 127
6．1 网际协议（IP）和IP地址 127
6．1．1 IP数据报 128
6．1．2 IP地址 129
6．1．3 子网掩码和默认网关 133
6．1．4 IP地址的设置管理 134
6．2 子网的划分与设置 135
6．2．1 子网划分的作用 135
6．2．2 子网划分的方法 136
6．3 TCP/IP网络层其他协议 140
6．3．1 地址解析协议（ARP） 140
6．3．2 网际控制报文协议（ICMP） 141
6．3．3 逆向地址解析协议（RARP） 143
6．3．4 网际组报文协议（IGMP） 144
6．4 传输控制协议（TCP） 144
6．4．1 TCP提供的服务 144
6．4．2 TCP段格式 145
6．4．3 端口号和套接口 146
6．4．4 TCP工作流程 147
6．5 用户数据报协议（UDP） 148
6．5．1 UDP数据报格式 148
6．5．2 UDP数据报的传输 149
6．6 本章小结 149
6．7 实验5　IP地址和子网掩码等设置 151
习题 153
第7章 网络互联设备和多层交换 157
7．1 网络互联概述 157
7．2 物理层互联设备――中继器 158
7．3 数据链路层互联设备――网桥 159
7．3．1 网桥（Bridge） 159
7．3．2 交换机（Switch） 161
7．4 网络层互联设备――路由器 164
7．4．1 路由器（Router） 164
7．4．2 路由器的工作原理 166
7．4．3 路由器的结构和分类 166
7．5 高层互联设备――网关 167
7．6 三层交换和高层交换 168
7．6．1 三层交换的概念 168
7．6．2 三层交换技术 169
7．6．3 第四层交换 172
7．7 本章小结 173
7．8 实验6　以太网交换机基本设置 173
习题 177
第8章 无线网络 180
8．1 无线传输技术 180
8．1．1 无线网络概述 180
8．1．2 红外线和激光传输 180
8．1．3 无线电波传输 181
8．2 无线广域网WWAN 182
8．2．1 GSM和GPRS 182
8．2．2 码分多址CDMA 183
8．2．3 无线应用协议WAP 184
8．2．4 3G网络 184
8．2．5 4G网络 186
8．2．6 5G网络 189
8．3 无线局域网WLAN 194
8．3．1 WLAN标准 194
8．3．2 WLAN硬件设备 196
8．3．3 WLAN的安全性 198
8．4 Wi-Fi和蓝牙技术 199
8．4．1 Wi-Fi 199
8．4．2 2．4G Wi-Fi和5G Wi-Fi比较 200
8．4．3 蓝牙技术 201
8．5 本章小结 203
8．6 实验7　组建无线网络 204
习题 207
第9章 广域网技术 209
9．1 公共电话交换网（PSTN） 209
9．1．1 SLIP/PPP协议 209
9．1．2 拨号入网 211
9．2 综合业务数字网（ISDN） 211
9．2．1 ISDN的信道和用户接口 212
9．2．2 宽带ISDN（B-ISDN） 213
9．3 数字用户线（xDSL） 213
9．3．1 xDSL工作原理 213
9．3．2 xDSL的种类 213
9．3．3 xDSL的接入 215
9．4 CATV接入 215
9．5 数字数据网（DDN） 216
9．6 公共分组交换网（X．25） 217
9．7 帧中继（Frame Relay） 218
9．8 异步传输模式（ATM） 219
9．8．1 ATM基本概念 219
9．8．2 ATM网络元素 222
9．8．3 ATM的应用 222
9．9 本章小结 222
9．10 实验8　路由器基本设置（背靠背模拟广域网） 224
习题 228
第10章 TCP/IP应用层及Intranet 231
10．1 TCP/IP应用层协议 231
10．1．1 域名系统（DNS） 231
10．1．2 远程登录（Telnet） 234
10．1．3 文件传输协议（FTP和TFTP） 234
10．1．4 简单邮件传输协议（SMTP） 235
10．1．5 简单网络管理协议（SNMP） 236
10．1．6 超文本传输协议（HTTP）和万维网（WWW） 236
10．2 常用网络命令 238
10．2．1 ipconfig命令 238
10．2．2 ping命令 239
10．2．3 netstat命令 241
10．2．4 arp命令 242
10．2．5 tracert命令 244
10．2．6 pathping命令 245
10．2．7 router命令 246
10．2．8 telnet命令 247
10．2．9 ftp命令 248
10．2．10 netsh命令 250
10．2．11 nbtstat和net命令 252
10．3 Internet、Intranet和Extranet 253
10．3．1 Internet结构和自治系统 253
10．3．2 路由协议 254
10．3．3 Internet的技术特点和应用 258
10．3．4 Intranet和Extranet 258
10．4 本章小结 261
10．5 实验9　常用网络命令的使用 262
习题 263
第11章 网络技术应用 265
11．1 虚拟局域网（VLAN） 265
11．1．1 虚拟局域网概述 265
11．1．2 划分虚拟局域网的方法 266
11．1．3 VLAN的特点 268
11．2 虚拟专用网（VPN） 268
11．2．1 虚拟专用网的概念 269
11．2．2 VPN基本技术 271
11．3 三网融合技术 274
11．4 多媒体通信协议 277
11．4．1 实时传输协议RTP 278
11．4．2 H．323、SIP和RTSP 279
11．4．3 资源预留协议RSVP 279
11．5 服务质量（QoS） 280
11．6 IP电话 281
11．7 IP网络的视频通信 283
11．7．1 视频压缩技术 283
11．7．2 视频编码的传输和视频点播系统 285
11．8 木马、ARP欺骗和分布式拒绝服务 286
11．8．1 木马 286
11．8．2 ARP欺骗 289
11．8．3 分布式拒绝服务DDoS 291
11．9 本章小结 294
11．10 实验10　使用交换机设置VLAN 295
习题 298
第12章 IPv6技术 299
12．1 IPv6基本概念 299
12．1．1 IPv4的危机 299
12．1．2 IPv6的发展和特性 300
12．1．3 IPv6中的基本术语 301
12．2 IPv6分组结构和ICMPv6 302
12．2．1 IPv6基本头部 302
12．2．2 IPv6扩展头部 304
12．2．3 ICMPv6 305
12．3 IPv6的地址和地址设置 305
12．3．1 IPv6地址表示 306
12．3．2 IPv6地址分类 306
12．3．3 IPv6地址设置 310
12．4 IPv4向IPv6过渡的策略 311
12．4．1 IPv4向IPv6过渡进程 311
12．4．2 IPv6过渡技术 312
12．4．3 IPv6对于中国的机会 313
12．5 本章小结 314
12．6 实验11　 IPv6协议的安装与基本设置 314
习题 319
附录A ASCII代码及控制字符 321
附录B 部分习题解答 325
参考文献 330

第5版前言

本书是江苏省精品课程《计算机网络基础》主选教材，出版后受到了兄弟院校和广大读者的厚爱，出版以来，先后印刷发行近12万册。第5版根据计算机网络技术发展现状、兄弟院校反馈信息和读者意见，及时更新知识，在内容和结构上做了较多修改、补充和完善。针对高职教育特点，编著时尽量简明扼要、通俗易懂，侧重计算机网络实际应用和动手能力的培养，各章都增加了小结，帮助读者快速阅读每章要点、重点，便于复习；除了第3章，各章都增加了实验环节，实验内容结合高职教学实际重新编写；增加了4G、5G移动通信技术等新知识，删减了一些较少用到或者相对落后的知识点。

全书以OSI/RM、TCP/IP和IEEE 802为主线，第1章主要介绍了计算机网络的拓扑结 构、标准化组织、网络体系结构和常用传输介质等基础知识；第2章主要介绍物理层（数据通信基础）知识；第3章主要介绍数据链路层知识；第4章介绍了各种局域网技术，重点是以太网技术；第5章介绍了OSI/RM的网络层、传输层和高层协议；第6章主要介绍了TCP/IP的网络层和传输层协议及子网划分技术；第7章介绍了网络互联设备及三层交换知识；第8章介绍了无线网络技术，包括WWAN、WLAN、4G、5G和蓝牙技术，增加了Wi-Fi技术等内容；第9 章介绍了PSTN、ISDN、xDSL、CATV、DDN、X.25、Frame Relay、ATM等广域网技术；第10章介绍了TCP/IP应用层协议，常用网络命令，Internet、Intranet和Extranet知识；第11章介绍了VLAN、VPN、三网融合技术、多媒体通信协议、服务质量（QoS）、IP电话、IP网络的视频通信等技术，以及木马、ARP欺骗和分布式拒绝服务等概念；第12章介绍了IPv6技术。

教学实施时，可根据教学计划规定的学时数和教学大纲（或课程标准）的要求，灵活选取内容。建议1~10章为必修内容，其余章节根据需要选学。各章节实验项目在教学过程中根据学时、实验条件等情况实施。

参加本书编写的还有庞珊、李诗艺等。

本书可作为高职院校、专科学校、应用型本科及成人高校电子信息类专业和其他非计算机类专业的计算机网络课程教材，也可作为有关技术人员自学参考用书。华信教育资源网（http://hxedu.cm.cn）提供了本书的电子教案，供教师和学生下载。

尽管对本书做了修正和调整工作，书中的不妥之处还是在所难免。殷切希望广大读者继续提出宝贵意见，以使教材不断完善。作者E-mail：7342767@qq.com

李志球