数据通信与计算机网络（第三版）

内容讲解：案例丰富，图文并茂，各章均配有习题

内容设计：与时俱进，增加了新技术、新标准和新应用的介绍

内容叙述：深入浅出，以网络体系结构为主线，以协议分析为主要内容

内容安排：重在应用，强调理论和实践的结合，满足应用型人才培养的需要

第三版前言

《数据通信与计算机网络》一书自2004年8月出版以来，得到了许多读者的青睐，许多院校将此书作为教材使用。随着网络技术的迅猛发展，新技术不断涌现。为了适应网络技术的发展，作者对本书再次进行了修订。

本书是在第二版的基础上修订而成的，对内容和结构进行了较大的调整，力求使本书的逻辑性更强。此外，增加了一些新技术、新标准和新应用的介绍，对一些协议增加了案例分析和讲解，删减了一些过时或者不常用的内容。本次修订的目的是加强理论和实践的结合，使其满足应用型人才培养的需要。

本书仍以网络体系结构为主线，以协议分析为主要内容，以TCP/IP协议簇作为协议分析的重点。在讲解协议结构的同时，与实际网上传输的数据包进行对照分析，使读者对协议有更直观的认识。书中包含了让读者利用抓包工具软件进行网络数据包抓取并分析的练习。随着学习的深入，层层剥离网络协议的内容。在掌握了一定的基础知识后，本书介绍了网络编程和使用协议实现数据传输的方法，使所学的知识落到实处。

与第二版相比，本书主要变化如下。

第1章计算机网络概论在内容上进行了更新，增加了计算机网络当前的技术发展状况，并对计算机网络的类别进行了调整，细化了计算机网络通信原理。

第2章物理层在结构上改动较大，把第二版中第2章的数据通信基础知识去掉差错校验和控制后，其他内容并入现在的物理层，将差错校验和控制并入本书第3章，将第二版第3章物理层中的无线局域网物理层标准并入现在的第4章，这样使知识衔接更紧凑。本章删除了同轴电缆的内容，增加了码分多路复用技术、宽带接入技术、4G/5G技术等内容，使知识更充实。

第3章数据链路层是由第二版中的第4、5章合并而成，增加了虚拟局域网技术，删除了HDLC内容，将停止等待协议、连续ARQ协议、流量控制等并入本书第7章。

第4章无线局域网技术是由第二版中第3章以及第5章中关于无线局域网的内容整合而成的，并增加了对无线局域网部署以及协议工作原理的描述。

第5章网络层是由第二版中的第6章和第7章合并而成的，删除了拥塞控制部分，对IP地址部分增加了例题讲解，对路由部分重新进行了归纳整理，同时增加了例题分析，逻辑性更强，增加了广域网中广泛使用的MPLS技术。

第6章下一代网际协议IPv6是由第二版中的第8章调整而来的，并增加了对现有IPv6骨干网的介绍、图形化和命令行方式下IPv6地址的设置和目前比较重要的过渡技术，删除了已被RFC5095弃用的路由选择扩展首部。

第7章传输层是由第二版中的第9章调整而来的，将原数据链路层中可靠传输原理调整至本章介绍，以适应目前网络的实际情况。在流量控制中增加了对滑动窗口机制的介绍。更加详细地介绍了Socket程序实例的函数和流程。

第8章应用层更新和扩充了超文本标记语言HTML的内容，引入了HTML5版本。

第9章网络安全技术主要沿用第二版中第11章的内容。

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。

本书从内容的整体编排上充分考虑培养生产、管理和维护一线的计算机应用技术人才的知识结构和能力结构，强化应用特色，同时兼顾理论的深度和广度，为读者进一步研究与深造打下基础。

本书是集体智慧的结晶，作者均为常年使用本书前两版的一线教师，对书中内容有较深的体会，很多修改思想来源于教学实践。本书由季福坤、钱文光任主编，魏艳娜、邹澎涛、颜煜任副主编。第1章由季福坤、魏艳娜编写，第2章、第8章由魏艳娜编写，第3章、第5章由钱文光编写，第4章由钱文光、李会民编写，第6章和第7章由邹澎涛编写，第9章由颜煜编写。本次改版由季福坤对内容选择、知识深度把握及描述方法等进行统一协调。书中相当一部分内容保留了第二版的精华。一部分原书作者没有参加此次改版工作，但他们在第二版中的贡献不会由于第三版的出现而被磨灭，这里对张景峰、孙广路、张云峰、刘洁等第二版作者表达深深的谢意。

在第三版的编写过程中，编者参考了大量的相关书籍和资料，吸取了同仁的宝贵经验，我们会在参考文献中列出所有参考资料，在此一并表示谢意。

由于作者水平有限，书中难免存在不当之处，恳请广大读者批评指正。

主编电子邮箱：jifk@nciae.edu.cn，qianwenguang@sohu.com。

编 者

2019年12月

第三版前言
第一版前言

第1章 计算机网络概论 1
1.1 计算机网络与Internet 1
1.1.1 计算机网络的产生与发展 1
1.1.2 Internet简介 2
1.1.3 计算机局域网 4
1.1.4 计算机网络的定义 4
1.2 计算机网络的组成 5
1.2.1 计算机网络硬件 5
1.2.2 计算机网络软件 6
1.3 计算机网络类别 7
1.3.1 按网络的作用范围进行分类 7
1.3.2 按照网络的使用者进行分类 8
1.4 计算机网络体系结构简介 8
1.4.1 网络协议和网络体系结构的概念 8
1.4.2 ISO/OSI参考模型 10
1.4.3 TCP/IP参考模型 14
1.4.4 具有五层协议的参考模型 16
1.5 计算机网络通信原理 17
1.5.1 各层的数据传输单元 17
1.5.2 数据封装和解封装过程 18
1.6 计算机网络协议相关的标准化组织 19
1.6.1 网络协议标准化组织 19
1.6.2 Internet管理机构 20
1.6.3 RFC文档 21
习题1 22
第2章 物理层 24
2.1 数据通信的基本概念 24
2.1.1 数据、信息与信号 24
2.1.2 数据通信系统 25
2.1.3 基本概念和术语 27
2.2 数据通信的基本方式 29
2.2.1 并行传输与串行传输 29
2.2.2 单工、半双工与全双工传输 30
2.2.3 同步传输与异步传输 31
2.2.4 基带传输与频带传输 32
2.3 数据编码技术 32
2.3.1 数字数据用数字信号表示 33
2.3.2 数字数据用模拟信号表示 35
2.3.3 模拟数据用数字信号表示 36
2.4 多路复用技术 37
2.4.1 频分多路复用技术 38
2.4.2 时分多路复用技术 39
2.4.3 波分多路复用技术 40
2.4.4 码分多路复用技术 41
2.5 数据交换方式 42
2.5.1 报文交换 42
2.5.2 分组交换 43
2.5.3 数据交换方式的比较 46
2.6 物理层概述 47
2.7 传输介质 47
2.7.1 传输介质的特性 47
2.7.2 有线传输介质 48
2.7.3 无线传输介质 52
2.8 物理层协议举例—EIA RS-232C接口
标准 54
2.9 宽带接入技术 57
2.9.1 ADSL技术 57
2.9.2 HFC技术 58
2.9.3 FTTx技术 58
2.10 4G/5G技术 60
习题2 62
第3章 数据链路层 63
3.1 数据链路层概述 63
3.1.1 基本概念 63
3.1.2 数据链路层提供的服务及功能 65
3.2 差错检验和控制 66
3.2.1 差错类型 66
3.2.2 差错控制的方式 67
3.2.3 常用的检错纠错码 68
3.3 局域网概述 72
3.3.1 局域网的定义与发展过程 72
3.3.2 局域网的特点 73
3.4 局域网的组成 74
3.4.1 局域网硬件 74
3.4.2 局域网软件 75
3.5 传统以太网 76
3.5.1 以太网概述 76
3.5.2 MAC地址 79
3.5.3 MAC帧结构 80
3.5.4 CSMA/CD介质访问控制协议 81
3.6 交换式局域网 83
3.6.1 交换式局域网概述 83
3.6.2 局域网交换机工作原理 83
3.6.3 局域网交换机的帧转发方式 84
3.7 虚拟局域网 85
3.7.1 虚拟局域网概述 85
3.7.2 VLAN的划分方式 86
3.7.3 VLAN原理 88
3.8 高速以太网技术 92
3.8.1 快速以太网 92
3.8.2 千兆以太网 93
3.8.3 万兆以太网 95
3.9 Internet的链路层协议 96
3.9.1 PPP层次结构 96
3.9.2 PPP帧格式 97
3.9.3 PPP工作过程 98
3.9.4 PPP身份认证 99
3.9.5 PPPoE 100
习题3 103
第4章 无线局域网技术 104
4.1 无线网络概述 104
4.2 IEEE 802.11体系结构 105
4.2.1 802.11协议标准 106
4.2.2 802.11网络基本元素 106
4.2.3 802.11 MAC层工作原理 108
4.2.4 802.11网络安全 109
4.2.5 802.11无线网络漫游 110
4.3 IEEE 802.11 MAC层协议 112
4.3.1 802.11 MAC协议层支持的两种
访问控制方式 112
4.3.2 IEEE 802.11网络介质访问控制
协议 113
4.4 IEEE 802.11帧结构 117
习题4 118
第5章 网络层 119
5.1 网络层与IP协议 119
5.1.1 网络层概述 119
5.1.2 网络层提供的服务 120
5.1.3 网络层的功能 122
5.1.4 IP协议的特点 123
5.1.5 IP协议的演变及发展 123
5.2 IPv4地址 124
5.2.1 IP地址基本概念 124
5.2.2 标准分类IP地址 125
5.2.3 子网划分 128
5.2.4 无类别域间路由（CIDR） 132
5.3 IP数据报 135
5.3.1 IP数据报的格式 135
5.3.2 IP数据报各字段的意义 135
5.3.3 IP数据报分析 138
5.4 地址解析协议 139
5.4.1 工作原理 139
5.4.2 ARP报文格式 140
5.4.3 ARP数据包分析 141
5.5 路由选择机制 143
5.5.1 IP路由概述 143
5.5.2 IP路由原理 145
5.5.3 静态路由 148
5.5.4 动态路由 149
5.5.5 动态路由协议的分类 149
5.6 Internet路由选择协议 151
5.6.1 路由信息协议（RIP） 151
5.6.2 开放最短路径优先协议（OSPF） 155
5.6.3 边界网关协议（BGP） 159
5.7 NAT 161
*5.8 MPLS 163
5.8.1 MPLS概述 163
5.8.2 MPLS网络组成 164
5.8.3 MPLS标签 165
5.8.4 MPLS标签分配 166
5.8.5 MPLS转发实现 167
5.9 Internet控制报文协议 169
5.9.1 报文格式 169
5.9.2 常见应用 171
习题5 173
第6章 下一代网际协议IPv6 175
6.1 概述 175
6.2 IPv6地址 177
6.3 IPv6数据报格式 183
6.4 IPv6扩展首部 186
6.5 过渡技术 188
习题6 190
第7章 传输层 191
7.1 传输层概述 191
7.1.1 传输层简介 191
7.1.2 提供给高层的服务 192
7.1.3 传输层要素 193
7.1.4 TCP/IP协议栈的传输层 195
7.1.5 端口 196
7.2 传输控制协议（TCP） 197
7.2.1 TCP的主要特点 198
7.2.2 可靠传输的工作原理 198
7.2.3 TCP的报文格式 201
7.2.4 TCP的传输连接管理 208
7.2.5 TCP的编号与确认 212
7.2.6 TCP流量控制 213
7.2.7 TCP拥塞控制 215
7.2.8 显式拥塞指示 216
7.2.9 TCP的差错控制 219
7.2.10 TCP的定时机制 221
7.3 一个Socket程序实例 222
7.4 用户数据报协议（UDP） 226
7.4.1 UDP数据报的格式 226
7.4.2 UDP的工作原理 228
习题7 228
第8章 应用层 230
8.1 应用层协议概述 230
8.2 域名系统（DNS） 231
8.2.1 域名 231
8.2.2 域名系统详解 232
8.2.3 DNS报文格式 235
8.3 万维网（WWW） 238
8.3.1 概述 238
8.3.2 超文本传输协议（HTTP） 238
8.3.3 请求报文及响应报文实例 240
8.3.4 浏览器 241
8.3.5 超文本标记语言（HTML） 242
8.3.6 动态网页技术 244
8.4 动态主机配置协议（DHCP） 246
8.4.1 概述 246
8.4.2 工作原理 246
8.5 文件传输协议（FTP） 247
8.5.1 概述 247
8.5.2 FTP工作原理 248
8.6 Telnet 250
8.6.1 概述 250
8.6.2 Telnet命令 251
8.6.3 Telnet实用程序 252
*8.7 网络管理与SNMP 254
8.7.1 概述 254
8.7.2 网络管理的功能 255
8.7.3 简单网络管理协议（SNMP） 256
8.7.4 SNMP报文 257
习题8 260
第9章 网络安全技术 261
9.1 概述 261
9.1.1 Internet安全隐患的主要体现 261
9.1.2 网络攻击的一般步骤 262
9.2 常见的攻击技术 263
9.2.1 扫描技术 263
9.2.2 网络监听 266
9.2.3 拒绝服务攻击 267
9.3 数据加密 269
9.3.1 加密与解密 270
9.3.2 算法类型 270
9.3.3 Hash函数 271
9.3.4 数据完整性验证 272
9.3.5 数字签名 272
9.4 防火墙技术 273
9.4.1 防火墙技术概述 273
9.4.2 防火墙的类型 274
9.4.3 防火墙的结构 276
9.5 入侵检测系统 277
9.5.1 概述 277
9.5.2 入侵检测系统的类型 278
9.5.3 入侵检测系统的构成 279
习题9 280
参考文献 281

1. 实用运筹学 [主编　邢育红　于晋臣]
2. 电子技术（第二版） [主编 覃爱娜 李飞]
3. 劳动争议处理实务 [主编 王秀卿 罗静]
4. 工程数学 [主编 郭立娟 王海]
5. 语音识别理论与实践 [主编　莫宏伟]
6. 武术基础教程 [主编 李代勇 谢志民]
7. 计算机网络实训教程 [主编 张浩军 赵玉娟]
8. 画法几何与机械制图习题集（多学时） [主编 赵军]
9. HCIA-Datacom认证题库分类精讲 [主 编 韩立刚]
10. 网络规划设计师备考一本通 [夏杰 编著]
11. 电工电子技术基础 [主编 刘 军 杨国龙 刘天成]
12. MySQL数据库项目式教程 [陈亚峰]
13. 机械设计基础（第二版） [主编 田亚平 李爱姣]
14. 画法几何与机械制图 [主编 赵军]
15. C语言程序设计习题与实验指导（第二版） [主编 甄增荣 张宾]
16. C语言程序设计（第二版） [主编 甄增荣 田云霞]
17. Unity3D虚拟现实应用开发实践 [主 编 刘龙]
18. 智能化技术基础（第三版） [邓文达　李礼]
19. 面向对象程序设计 [主编 张勇 张平华 赵小龙]
20. 计算机网络基础 [主编 宋焱宏 李安邦]
21. 网络营销 [主编 夏薇薇 刘婷 尚洁]
22. 电视节目策划与制作（微课版） [主　编　黄滴滴]
23. 数据库技术与应用实践教程（SQL Server 2019） [主 编 严晖 周肆清]
24. 大学应用数学 [主编 郭立娟]
25. 网络工程师备考一本通 [夏杰 编著]
26. 软件定义网络技术与实践 [主编　但唐仁]
27. 工业机器人拆装与调试 [主编 胡月霞 向艳芳 朱奇]
28. 功能材料制备与表征实验指导书 [龚伟平 赵军峰 梅海娟 等编著]
29. 信号与系统（第二版） [主编 张宇]
30. 信息技术基础 [主编 唐倩 邵锐]