数据通信与计算机网络

随着计算机网络技术的飞速发展，数据通信与计算机网络技术两个学科的边界正在消失，其内容也在不断融合。计算机联网的目的不仅仅在于如何将计算机设备连在一起，而在于如何使连在一起的计算机进行有效和可靠的通信以及资源共享。

进入到21世纪，计算机网络已相当普及，从实验室的小型局域网到校园网、城域网直到连接全球的互联网，网络几乎覆盖了世界的每一个角落，渗透到了社会生活的每一个领域。在全球的网络上，设备类型不同、软件系统不同、语言不同、运行模式不同，基于这样复杂的系统，世界各地的计算机是如何互相通信的呢？网络系统是如何将信息安全高效地从一个地方传到另一个地方的呢？本书就是针对这样的问题，由浅入深，在数据通信基础的支撑下，对计算机网络的传输原理及协议进行分析并辅以协议数据单元的实例。旨在帮助学生对计算机网络的数据传输技术进行研究，使其能够理解计算机网络的工作原理，为今后从事计算机网络协议的开发利用和计算机网络的管理与维护打下坚实的基础。

本书根据《21世纪高等院校规划教材》的编写原则和指导思想进行编写，内容直接面向应用型本科院校培养人才的需要。在对基本的数据通信基础知识进行研究的基础上，对计算机网络传输协议逐层进行分析，并以在网络上捕获到的实际协议数据单元为参照，研究计算机网络传输协议在计算机网络工作过程中所起的作用。作为系列教材之一，本书既注重理论联系实际，强调应用技术和实践，又注重学科体系的完整性，以满足当前高等院校应用型人才培养目标的知识需求。鉴于计算机网络技术的发展及Internet/Intranet的应用现状，本书以TCP/IP体系结构作为计算机网络协议的重点予以描述，体现了时代性与实用性。为跟踪通信技术和计算机网络技术的发展，书中对当前最新技术也有所介绍。

全书共12章，内容包括：计算机网络体系结构及相关标准、数据通信基础、TCP/IP体系结构及协议分析、Internet应用协议、局域网体系结构、ATM技术、城域网络技术、计算机网络安全等。

书中带“*”部分在教学中可作为选讲内容或作为学生课外阅读材料。

本书依据教材体系，在作者多年从事网络技术教学及科研工作的基础上，针对教学对象的特点和培养目标，从大量的技术资料中精选而得。除了可用作高等院校的教材外，还兼顾一般读者的需要，可作为有志于从事计算机网络技术应用开发及计算机网络管理与维护人员的自学参考书。

本书由季福坤担任主编，荆淑霞、汤霖担任副主编。各章编写分工如下：第1章由朱蓬华编写，第2章至第4章以及第9章由荆淑霞编写，第5章、第8章、第10章由汤霖编写，第6章、第7章及第11章由季福坤编写，第12章由邹澎涛编写。

在本书的编写过程中，编者参考了很多相关书籍和大量的技术资料，采用了一些相关内容，吸取了很多同仁的宝贵经验，在此谨表谢意。

由于时间仓促及作者水平所限，书中错误之处在所难免，恳请广大读者批评指正。

编者

2004年6月

序
前言
第1章 计算机网络概论 1
本章学习目标 1
1.1 计算机网络的发展过程 1
1.1.1 计算机网络的产生与发展 1
1.1.2 Internet简介 4
1.1.3 计算机网络的定义 5
1.2 计算机网络的组成 5
1.2.1 计算机网络的硬件组成 5
1.2.2 计算机网络软件 6
1.2.3 通信子网和资源子网 7
1.3 计算机网络的功能 8
1.4 计算机网络的分类 9
1.4.1 按覆盖范围分类 10
1.4.2 按照传输技术分类 11
1.5 计算机网络的拓扑结构 12
1.5.1 总线型拓扑 12
1.5.2 环型拓扑 13
1.5.3 星型拓扑 14
1.5.4 网状拓扑 15
1.5.5 混合拓扑 15
1.6 计算机网络体系结构简介 15
1.6.1 协议和体系结构的概念 15
1.6.2 ISO/OSI参考模型 17
1.6.3 TCP/IP参考模型 21
1.7 计算机网络协议相关的标准化组织 25
1.7.1 网络协议标准化组织 25
1.7.2 Internet管理机构 26
1.7.3 RFC文档、Internet草案与Internet协议标准 27
习题一 28
第2章 数据通信基础 29
本章学习目标 29
2.1 数据通信的基本概念 29
2.1.1 数据与信息 29
2.1.2 信号与信号传输 30
2.1.3 基本概念和术语 31
2.2 数据通信系统的构成 33
2.2.1 数据通信系统的组成 33
2.2.2 数据通信系统的分类 35
2.3 数据编码技术 35
2.3.1 数字数据用数字信号表示 36
2.3.2 数字数据用模拟信号表示 37
2.3.3 模拟数据用数字信号表示 40
2.4 数据通信的基本方式 42
2.4.1 数据通信的操作方式 42
2.4.2 同步传输和异步传输 44
2.5 多路复用技术 45
2.5.1 频分多路复用技术 45
2.5.2 时分多路复用技术 47
2.5.3 其他复用技术 48
2.6 数据交换方式 49
2.6.1 电路交换 49
2.6.2 报文交换 50
2.6.3 分组交换 51
2.6.4 交换技术的比较 54
2.7 差错检验和控制 55
2.7.1 差错类型 55
2.7.2 差错控制 56
2.7.3 常用的检错纠错码 57
习题二 61
第3章 物理层 62
本章学习目标 62
3.1 物理层基本概念 62
3.1.1 基本概念 62
3.1.2 物理层协议 63
3.2 传输介质 63
3.2.1 传输媒体的特性 63
3.2.2 有线传输介质 64
3.2.3 无线传输介质 68
3.3 物理层协议举例 71
3.3.1 EIA RS-232C接口标准 71
3.3.2 RS449接口标准 73
3.4 ISDN 与ATM 74
3.4.1 ISDN的定义与特性 74
3.4.2 脉码调制系统 74
3.4.3 宽带ISDN与ATM传输 75
习题三 76
第4章 数据链路层 77
本章学习目标 77
4.1 数据链路层概述 77
4.1.1 基本概念 77
4.1.2 数据链路层的目的、服务及功能 79
4.2 停止等待协议 82
4.3 连续ARQ协议 84
4.4 流量控制 85
4.4.1 XON/XOFF方案 85
4.4.2 窗口机制 85
4.5 面向比特的链路控制规程HDLC 87
4.5.1 HDLC概述 87
4.5.2 HDLC的帧结构 88
4.5.3 HDLC的通信过程 91
4.6 Internet的链路层协议 93
习题四 95
第5章 网络层 96
本章学习目标 96
5.1 网络层所涉及的有关问题 96
5.1.1 广域网的概念 96
5.1.2 网络层提供的服务 98
5.2 路由选择机制 100
5.2.1 节点交换机中的路由表 100
5.2.2 路由选择的一般原理 103
5.2.3 非自适应路由选择 104
5.2.4 自适应路由选择 107
5.3 拥塞控制 114
5.3.1 拥塞控制的概念 114
5.3.2 拥塞控制的基本原理 115
5.3.3 拥塞预防策略 116
习题五 117
第6章 Internet网际层 119
本章学习目标 119
6.1 概述 119
6.2 IP地址与ARP 120
6.2.1 IP地址及其转换 120
6.2.2 IP地址的分配与管理 122
6.3 IP数据报 126
6.3.1 IP数据报的格式 126
6.3.2 IP数据报各字段的意义 127
* 6.4 ICMP 131
* 6.5 Internet路由选择协议 133
6.5.1 路由信息协议 RIP 133
6.5.2 开放最短通路优先协议（OSPF） 134
6.5.3 外部网关协议 BGP 136
* 6.6 下一代网际协议IPv6 137
6.6.1 概述 137
6.6.2 IPv6基本格式 139
6.6.3 IPv6地址空间 141
6.6.4 IPv6扩展首部介绍 142
习题六 145
第7章 传输层 146
本章学习目标 146
7.1 传输层提供的服务 146
7.1.1 传输层概述 146
7.1.2 提供给高层的服务 147
7.1.3 TCP/IP协议中的传输层 149
7.1.4 端口 149
7.2 传输控制协议TCP 151
7.2.1 TCP的报文格式 151
7.2.2 TCP的编号与确认 155
7.2.3 TCP的流量控制机制 156
7.2.4 TCP的差错控制 157
7.2.5 TCP的重发机制 160
7.2.6 TCP的传输连接管理 160
*7.3 一个TCP/IP数据包实例 163
7.4 用户数据报协议UDP 165
7.4.1 UDP数据报的格式 165
7.4.2 UDP的工作原理 166
习题七 167
第8章 应用层协议 168
本章学习目标 168
8.1 应用层协议概述 168
8.2 域名系统DNS 169
8.2.1 域名 169
8.2.2 域名系统DNS 171
8.3 文件传输协议FTP 174
8.3.1 概述 174
8.3.2 FTP工作原理 175
8.4 简单邮件传输协议SMTP 177
8.4.1 概述 177
8.4.2 电子邮件的工作原理 177
8.4.3 简单邮件传输协议SMTP 178
8.5 Telnet 179
8.5.1 概述 179
8.5.2 Telnet 命令 180
8.5.3 Telnet实用程序 181
8.6 万维网WWW 183
8.6.1 概述 183
8.6.2 超文本传输协议HTTP 184
8.6.3 浏览器 187
8.6.4 超文本标记语言HTML 188
8.6.5 动态网页技术 189
*8.7 网络管理与SNMP 191
8.7.1 概述 191
8.7.2 网络管理的功能 192
8.7.3 简单网络管理协议SNMP 193
8.7.4 SNMP报文 194
8.7.5 主 流 网 络 管 理 系 统 产 品 介 绍 199
习题八 202
第9章 局域网体系结构 203
本章学习目标 203
9.1 局域网概述 203
9.1.1 局域网的概念和特点 203
9.1.2 局域网的应用 205
9.2 局域网的组成 206
9.2.1 服务器 206
9.2.2 工作站 206
9.2.3 网络适配器 207
9.3 局域网的体系结构 207
9.3.1 局域网参考模型 207
9.3.2 逻辑链路控制LLC子层 210
9.3.3 媒体访问控制MAC子层 212
9.4 IEEE802.3标准：CSMA/CD 213
9.4.1 802.3局域网概述 213
9.4.2 CSMA/CD介质访问控制协议 216
9.5 IEEE802.5标准：令牌环局域网 218
9.5.1 令牌环局域网络 218
9.5.2 令牌环工作原理 219
*9.5.3 令牌环MAC子层协议 221
9.5.4 令牌总线局域网 223
*9.6 快速以太网与千兆以太网技术 227
9.6.1 快速以太网 227
9.6.2 千兆位以太网 229
9.6.3 万兆以太网 231
9.6.4 交换式局域网 232
9.7 无线局域网 236
9.7.1 无线局域网概述 236
9.7.2 无线局域网的技术特点 236
9.7.3 无线局域网的协议标准 237
习题九 237
*第10章 异步传输模式ATM 238
本章学习目标 238
10.1 ATM技术概述 238
10.1.1 ATM的由来 238
10.1.2 同步光纤网络SONET和同步数字系列SDH 239
10.2 ATM的基本原理 240
10.2.1 ATM网络的构成 240
10.2.2 ATM的体系结构 241
10.2.3 ATM适配层AAL 242
10.2.4 ATM层 243
10.2.5 ATM物理层 247
10.3 ATM的连接管理 248
10.3.1 ATM参考模型 248
10.3.2 ATM地址 249
10.3.3 ATM虚连接机制 250
10.4 IP Over ATM 252
10.4.1 传统IPOA 252
10.4.2 局域网仿真LANE 253
习题十 255
*第11章 城域网技术 256
本章学习目标 256
11.1 城域网技术概述 256
11.1.1 城域网的发展 256
11.1.2 城域网解决方案 257
11.2 城域网的构成 260
11.3 城域网涉及的一些技术与标准 262
11.3.1 同步数字光纤网络SDH 262
11.3.2 波分数字复用技术WDM 265
11.3.3 IP over SDH 267
11.3.4 IP over WDM 269
11.3.5 动态IP分组传输技术DPT 271
11.4 城域网络应用现状与前景 271
习题十一 273
第12章 网络安全 274
本章学习目标 274
12.1 网络安全隐患 274
12.1.1 计算机网络犯罪案例及特点 275
12.1.2 先天性安全漏洞 275
12.1.3 几种常见的盗窃数据或侵入网络的方法 276
12.2 数据加密 279
12.2.1 加密与解密 280
12.2.2 算法类型 280
12.3 数据完整性验证与数字签名 281
12.3.1 Hash函数 281
12.3.2 数据完整性验证 282
12.3.3 数字签名 282
12.4 网上身份认证常识 283
12.4.1 认证类型 283
12.4.2 发证机关 286
12.4.3 会谈密钥 286
12.5 SSL简介 287
12.6 防火墙技术 288
12.6.1 防火墙技术概述 288
12.6.2 防火墙的类型 290
12.6.3 防火墙的结构 291
12.7 网络安全措施 293
习题十二 295
参考文献 296

1. 数据通信与计算机网络（第三版） [主 编 季福坤 钱文光]
2. 数据通信与计算机网络技术（第二版） [季福坤]
3. 数据通信与计算机网络（第二版） [季福坤]
4. 数据通信与计算机网络技术 [季福坤 主编 荆淑霞 郝春雷 副主]