计算机网络技术及应用（第3版）

中国水利水电出版社

【作者】主编刘永华陈瑶

【I S B N 】978-7-5226-3964-2

【责任编辑】张玉玲

【适用读者群】高职高专

【出版时间】2026-02-05

【开本】16开

【装帧信息】平装（光膜）

【版次】第3版第1次印刷

【页数】344

【千字数】550

【印张】21.5

【定价】￥59

【丛书】

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内容提要

本书为《计算机网络技术及应用》第3版，在第2版的基础上对内容和结构进行了大量修改。全书以计算机网络体系结构为主线，系统地阐述了计算机网络的基本原理，并介绍了当前常用的先进网络技术及其实际应用。

全书共14章，分别是计算机网络概述、计算机网络体系结构、物理层技术、数据链路层技术、局域网技术、广域网技术、网络层技术、传输层技术、应用层技术、接入网技术、网络安全技术、网络管理与维护技术、网络系统的规划与设计，以及网络新技术。此外，在附录部分给出了与课本内容相配套的实验与上机指导、习题参考答案以及网络技术综合应用案例。

本书层次清晰、概念准确、内容新颖、图文并茂，注重理论与实践的结合，便于学生循序渐进地学习。本书可供职业院校专科层次计算机类、电子信息类、通信类、自动化类及相关专业学生使用，也可供从事计算机网络应用与信息技术的工程技术人员学习参考。

前言

党的二十大报告中强调了加快建设网络强国、数字中国的重要性。习近平总书记在致首届数字中国建设峰会贺信中强调，加快数字中国建设，就是要适应我国发展新的历史方位，全面贯彻新发展理念，以信息化培育新动能，用新动能推动新发展，以新发展创造新辉煌。这不仅表明了网络技术在我国社会发展中的重要地位，也为我们学习和理解网络技术指明了方向。

本书为《计算机网络技术及应用》第3版，这次修编在第2版的基础上对内容和结构进行了较大地修正、补充、调整和完善。全书突出了计算机网络体系结构这条主线，使知识点更加紧凑、连贯，删减了对过时技术的介绍，在一些实用技术上加大了篇幅，并增加了部分新技术。同时，本着以实践促教学的原则，本书充分挖掘计算机网络技术课程中的思政元素，培养读者的劳动意识和工匠精神，便于读者能更好地理解所学知识。

本书遵循先简单后复杂、先原理后应用的认知规律，内容新颖，概念清晰，深入浅出，易学易懂。书中给出了大量的图和一定数量的应用实例，其目的是希望读者通过本书的学习能够较容易地掌握计算机网络基本原理和实用的网络技术，了解计算机网络的最新技术和发展新动态，并具有简单的网络组建、规划和设计选型的能力。

全书约55万字，参考学时64学时，共由14章组成。第1章是计算机网络概述，主要介绍计算机网络的发展、概念、分类与拓扑结构等问题；第2章是计算机网络体系结构，阐述了OSI和TCP/IP两大网络体系结构的基础概念；第3章是物理层技术，介绍了数据通信的理论基础、物理传输媒体等知识；第4章是数据链路层技术，讲解了数据链路层的基本概念、数据的检错纠错技术、数据的流量控制协议及点对点协议等；第5章是局域网技术，主要介绍局域网的概念、介质访问控制方法、以太网技术以及虚拟局域网、无线局域网等技术等；第6章是广域网技术，介绍了X.25、ISDN、ATM等技术；第7章是网络层技术，主要介绍了网络层的基本原理，并在此基础上讲解因特网的网际协议、路由选择协议、控制报文协议以及一些相关的网络互连设备；第8章是传输层技术，对传输层的基本概念，以及UDP、TCP两个协议进行了介绍；第9章是应用层技术，介绍了应用层的几种主要协议，如DNS、HTTP及电子邮件等；第10章是接入网技术，主要介绍铜线接入网、光纤接入网、无线接入网、虚拟专用网，以及网络地址转换技术；第11章是网络安全技术，重点对加密与认证技术、防火墙及病毒防护等知识进行了介绍；第12章是网络管理与维护技术，介绍了网络管理有关协议、计算机网络常见故障及排除等知识；第13章是网络系统的规划与设计，从分层设计、IP地址规划、网络布线设计等角度对网络组建进行了介绍；第14章是网络新技术，主要介绍了云计算、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术。此外，在附录A中给出了与课本内容相配套的验证性、设计性及应用性试验实验；在附录B中给出了与课后习题相对应的习题答案；在附录C中给出了一些网络技术综合应用案例。通过本书的学习，读者不仅能掌握网络技术的基础知识，理解网络的设计和实现方法，以及网络的工作原理，也能理解网络安全和网络管理的重要性，理解网络对社会发展的影响，提高解决实际问题的能力。本书具体以下特点：

（1）紧跟网络技术发展前沿。计算机网络技术的发展速度比较快，与行业、企业的融合度高，时时刻刻都在影响人们的生活。为了突出教材的实用性，我们在编写过程中尽量把行业、企业的最新应用技术融入进来，将教学内容与实际应用对接，提升了教学的针对性、实用性和前瞻性。

（2）在不减少核心内容的情况下，对全书的章节结构进行了调整，补充并更新了一些核心知识点；例如，在“计算机网络体系结构”一章中增加了一些专业术语的介绍；在“网络层技术”一章中增加了对IP地址等核心知识的介绍；在“网络新技术”一章中增加了物联网、云计算、大数据、人工智能等先进技术的简介，使读者能够了解最新技术及其最新进展。

（3）从计算机网络基础知识入手，结合党的二十大相关内容，每章融入课程思政，明确了思政育人目标。根据每章内容，深入挖掘知识点自身所蕴含的思政元素，介绍对计算机网络发展有重要影响的人和事，结合职业院校工科类课程特点，将职业追求、职业精神、职业能力和职业品质的培养融入知识传授和能力培养全过程。

（4）更新和补充了大量课后习题，并提供了参考答案。

本书充分考虑到学习者的学习特点，遵循理实一体化的教学要求，在强调基础理论学习的基础上，通过案例或实训详细阐述网络理论和技术的运用，确保读者既能学会理论知识，又能掌握实用技能。

本书由刘永华、陈瑶任主编，张瑞、付豪、张红梅任副主编。刘永华编写了第10章、第14章、附录C并对全书进行统稿，陈瑶编写了第1章、第6章、第8章，张瑞编写了第2章、第5章、第7章、第11章，张红梅编写了第3章、第4章、第9章，付豪编写了第12章、第13章以及附录A、附录B。

由于计算机网络的许多理论和方法还处在研究和探索阶段，加之作者水平有限，编写时间仓促，书中难免存在疏漏与不当之处，恳请广大读者和同行批评指正，以期使本书日臻完善。

编者

2025年9月

前言

第1章计算机网络概述 1
本章学习目标 1
1.1 计算机网络的形成与发展 1
1.1.1 面向终端的计算机网络 1
1.1.2 计算机—计算机网络 2
1.1.3 开放式标准化网络 4
1.1.4 网络计算机的新时代 5
1.2 计算机网络的概念 5
1.2.1 计算机网络的定义 5
1.2.2 计算机网络的特点 6
1.2.3 计算机网络的功能和应用 7
1.2.4 计算机网络的组成 9
1.3 计算机网络的分类 10
1.3.1 按传输技术划分 10
1.3.2 按分布距离划分 10
1.3.3 其他几种分类方法 11
1.4 计算机网络拓扑结构 12
1.4.1 计算机网络拓扑的定义 12
1.4.2 两类网络拓扑 12
1.4.3 常见网络拓扑的特点 12
1.5 典型的计算机网络结构类型 15
1.5.1 集中处理的主机—终端机结构 15
1.5.2 对等网络结构 16
1.5.3 客户/服务器网络结构 16
1.5.4 无盘工作站网络结构 16
1.6 计算机网络的性能 17
1.6.1 计算机网络的性能指标 17
1.6.2 计算机网络的非性能特征 19
本章小结 19
习题1 20
第2章计算机网络体系结构 21
本章学习目标 21
2.1 网络体系结构 21
2.1.1 网络体系结构基本概念 21
2.1.2 计算机网络层次体系结构 22
2.1.3 计算机网络层次模型 22
2.1.4 其他相关术语 24
2.2 OSI参考模型 25
2.2.1 OSI参考模型概述 25
2.2.2 OSI参考模型各层的功能 26
2.3 TCP/IP参考模型 30
2.3.1 TCP/IP参考模型 30
2.3.2 TCP/IP简介 31
2.4 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的
比较 33
本章小结 34
习题2 34
第3章物理层技术 36
本章学习目标 36
3.1 数据通信的理论基础 37
3.1.1 傅立叶分析 37
3.1.2 有限带宽信号 37
3.1.3 数字通信系统 39
3.1.4 数据编码 41
3.1.5 数字调制技术 45
3.1.6 脉冲编码调制 48
3.2 通信方式与交换方式 49
3.2.1 数据通信方式 49
3.2.2 异步传输和同步传输 50
3.2.3 交换方式 53
3.3 多路复用技术 55
3.3.1 多路复用的基本概念 55
3.3.2 频分多路复用 55
3.3.3 同步时分多路复用 56
3.3.4 统计时分多路复用 57
3.3.5 两种多路复用技术的比较 58
3.3.6 波分复用技术 59
3.3.7 码分多址 59
3.4 计算机网络的传输介质 60
3.4.1 有线传输介质 61
3.4.2 无线传输介质 63
本章小结 64
习题3 64
第4章数据链路层技术 66
本章学习目标 66
4.1 数据链路层的设计问题 66
4.1.1 相关概念 66
4.1.2 数据链路层的目的 67
4.1.3 数据链路层的主要功能 67
4.2 差错控制技术 68
4.2.1 差错控制原理 68
4.2.2 差错控制编码 69
4.2.3 差错控制方式 71
4.2.4 纠错方式 71
4.3 流量控制技术 72
4.3.1 停止等待流量控制 72
4.3.2 滑动窗口流量控制 73
4.3.3 自动请求重发 74
4.3.4 停止等待式ARQ 74
4.3.5 回退N帧ARQ 75
4.3.6 选择性重发ARQ 76
4.4 点对点协议 77
4.4.1 PPP的作用 77
4.4.2 PPP的组成部分 78
4.4.3 PPP帧结构 78
本章小结 79
习题4 80
第5章局域网技术 81
本章学习目标 81
5.1 局域网的基本概念 81
5.1.1 局域网的主要特点及实现技术 81
5.1.2 局域网参考模型 83
5.1.3 LAN的IEEE 802标准 83
5.1.4 逻辑链路控制子层 84
5.1.5 介质访问控制子层 86
5.2 局域网的介质访问控制方法 88
5.2.1 CSMA/CD和IEEE 802.3标准 88
5.2.2 令牌总线访问控制和IEEE 802.4
标准 91
5.2.3 令牌环访问控制IEEE 802.5标准 93
5.3 传统以太网技术 94
5.3.1 粗缆以太网 94
5.3.2 细缆以太网 95
5.3.3 双绞线以太网 96
5.3.4 三种布线方案的比较 97
5.4 交换式以太网 98
5.5 虚拟局域网 99
5.5.1 划分VLAN的意义 100
5.5.2 VLAN的主要类型 100
5.5.3 VLAN的主要标准 102
5.5.4 VLAN标签交换 104
5.5.5 配置VLAN 105
5.5.6 设计VLAN 106
5.6 高速局域网技术 107
5.6.1 100Mb/s以太网 108
5.6.2 1000Mb/s以太网（千兆位
以太网） 108
5.6.3 10Gb/s以太网（万兆位以太网） 109
5.7 无线局域网 111
5.7.1 WLAN的组网方式 111
5.7.2 WLAN硬件与无线传输技术 112
5.7.3 IEEE 802.11 MAC层 115
5.7.4 IEEE 802.11物理层 117
5.7.5 IEEE WLAN的安全技术 119
本章小结 119
习题5 119
第6章广域网技术 121
本章学习目标 121
6.1 广域网的基本概念 121
6.1.1 广域网的构成 121
6.1.2 广域网的分组转发机制 122
6.2 X.25分组交换网 124
6.3 帧中继 125
6.3.1 帧中继的帧格式 126
6.3.2 帧中继的应用 127
6.4 综合业务数字网 127
6.4.1 ISDN的概述 127
6.4.2 宽带ISDN 129
6.5 异步传输模式 130
6.5.1 ATM概述 130
6.5.2 ATM协议的参考模型 131
6.5.3 ATM的信元格式 133
6.5.4 ATM交换机 134
本章小结 135
习题6 136
第7章网络层技术 137
本章学习目标 137
7.1 网络层概述 137
7.1.1 网络层的设计问题 137
7.1.2 虚电路与数据报 138
7.2 网际协议 141
7.2.1 IP提供的服务 141
7.2.2 IPv4与IPv6 142
7.2.3 IP地址 144
7.2.4 子网及子网掩码 147
7.3 Internet的路由选择协议 149
7.3.1 内部网关协议 149
7.3.2 外部网关协议 157
7.4 因特网控制报文协议 159
7.5 网络互联设备 161
7.5.1 中继器 161
7.5.2 网桥 163
7.5.3 路由器 166
7.5.4 网关 169
7.5.5 EPON技术设备 170
本章小结 170
习题7 171
第8章传输层技术 173
本章学习目标 173
8.1 传输层概述 173
8.1.1 传输层的设计问题 173
8.1.2 端口 174
8.2 用户数据报协议 176
8.2.1 UDP概述 176
8.2.2 UDP用户数据报 176
8.2.3 UDP的应用 177
8.3 传输控制协议 177
8.3.1 TCP概述 177
8.3.2 TCP报文段 178
8.3.3 TCP的可靠性 180
8.3.4 TCP连接管理 181
8.3.5 滑动窗口与流量控制 183
本章小结 184
习题8 184
第9章应用层技术 186
本章学习目标 186
9.1 应用层概述 186
9.2 域名系统与域名解析 187
9.2.1 域名系统 187
9.2.2 域名解析 189
9.3 文件传输协议和简单文件传送协议 189
9.3.1 文件传输协议 189
9.3.2 简单文件传送协议 191
9.4 远程终端协议 191
9.5 电子邮件 193
9.6 万维网 196
9.7 动态主机配置协议 199
本章小结 202
习题9 202
第10章接入网技术 204
本章学习目标 204
10.1 铜线接入网技术 204
10.1.1 xDSL技术 204
10.1.2 CATV网 209
10.2 光纤接入网技术 211
10.3 无线接入网技术 212
10.3.1 GSM/GPRS 212
10.3.2 WAP 214
10.4 虚拟专用网 216
10.5 网络地址转换 221
本章小结 224
习题10 224
第11章网络安全技术 226
本章学习目标 226
11.1 网络安全问题概述 226
11.1.1 网络安全的概念和安全控制模型 226
11.1.2 安全威胁 227
11.2 加密与认证技术 230
11.2.1 密码学的基本概念 231
11.2.2 常规密钥密码体制 234
11.2.3 公开密钥加密技术 235
11.2.4 数字签名 238
11.2.5 身份认证技术 238
11.3 防火墙技术 239
11.3.1 防火墙概述 239
11.3.2 防火墙系统结构 239
11.3.3 防火墙分类 240
11.3.4 防火墙的作用 241
11.3.5 防火墙的设计策略 241
11.4 入侵检测技术 242
11.4.1　入侵检测系统的基本功能 243
11.4.2　入侵检测的方法 243
11.5 VPN技术 243
本章小结 244
习题11 244
第12章网络管理与维护技术 246
本章学习目标 246
12.1 网络管理技术 246
12.1.1 网络管理概述 246
12.1.2 ISO网络管理模式 247
12.1.3 公共管理信息协议 248
12.1.4 简单网络管理协议 249
12.2 网络维护工具 250
12.3 网络故障 254
12.3.1 网络常见故障 254
12.3.2 网络故障的排除 255
本章小结 260
习题12 260
第13章网络系统的规划与设计 262
本章学习目标 262
13.1 确定网络设计目标 262
13.1.1 需求分析 262
13.1.2 工程论证 263
13.1.3 网络设计原则 264
13.2 确定网络设计方案 265
13.2.1 网络标准的选择 265
13.2.2 网络拓扑结构选择 265
13.2.3 建立分级三层设计模型 265
13.2.4 IP地址规划 269
13.2.5 网络布线设计 270
13.2.6 安全设计 272
13.3 网络产品选型 273
13.3.1 网络硬件设备选型 273
13.3.2 网络软件选择 275
本章小结 276
习题13 276
第14章网络新技术 278
本章学习目标 278
14.1 云计算 278
14.1.1 云计算的形成与发展 278
14.1.2 云计算的服务类型 279
14.1.3 云计算的特点 279
14.1.4 云计算的应用 280
14.2 物联网 281
14.2.1 物联网的形成与发展 281
14.2.2 物联网的前沿问题 283
14.2.3 物联网的应用 283
14.3 大数据 284
14.3.1 大数据定义 285
14.3.2 大数据的基本特征 285
14.3.3 大数据的影响 285
14.4 人工智能 286
14.4.1 人工智能定义 286
14.4.2 人工智能的社会价值 286
14.4.3 人工智能的应用领域 287
本章小结 287
习题14 287
附录A 实验与上机指导 289
附录B 习题参考答案 307
附录C 网络技术综合应用案例 325
参考文献 335

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