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第1章　计算机网络技术的研究与发展 1

1.1 ARPANET与分组交换技术 1

1.1.1 ARPANET的研究背景 2

1.1.2 ARPANET的基本设计思想 4

1.1.3 ARPANET的发展过程 6

1.1.4 ARPANET对推动网络技术发展的贡献 7

1.2 TCP/IP协议与网络体系结构研究 8

1.2.1 TCP/IP协议产生的背景 8

1.2.2 TCP/IP协议的应用 9

1.2.3 TCP/IP与OSI参考模型的比较 9

1.3 Internet的发展 10

1.3.1 NSFNET对Internet发展的影响 10

1.3.2　Internet的形成 12

1.3.3　Internet的高速发展 13

1.3.4　Internet的结构与管理 13

1.3.5　Internet 2和下一代互联网计划 17

1.3.6　下一代网络 18

1.4　Internet的应用与Web技术的发展 19

1.4.1　Web技术对Internet应用发展的影响 19

1.4.2　Web技术的产生与发展 20

1.4.3　从人的认知规律来认识Web技术的特点 22

1.4.4　Web技术的发展 23

1.4.5　搜索引擎技术研究与发展 23

1.4.6　P2P文件共享技术的发展 27

1.4.7　播客、博客、网络即时通信与网络电视服务 30

1.5 网络计算概念与技术的发展 34

1.5.1 网络计算的基本概念 34

1.5.2　多媒体网络的研究与应用 34

1.5.3　网络并行计算的研究与应用 35

1.5.4　存储区域网络的研究与应用 37

1.6　QoS与服务质量工程的研究 38

1.6.1　QoS的基本概念 38

1.6.2　多媒体网络应用对数据通信的要求 39

1.6.3 网络与服务质量不适应的解决思路 40

1.7　光传输网、全光网与自动交换光网技术的研究与发展 41

1.7.1　光网络技术研究的背景 41

1.7.2　光波分复用技术的研究与发展 42

1.7.3 自动交换光网络技术的研究与发展 43

1.8　无线Ad hoc、无线传感器网络与无线网格网技术的研究与发展 43

1.8.1　无线Ad hoc网络的基本概念 43

1.8.2 无线分组网PRNET与Ad hoc网络的发展 46

1.8.3　Ad hoc网络的主要应用领域 47

1.8.4　无线传感器网络发展的背景 48

1.8.5　无线传感器网络的特点 49

1.8.6　无线传感器网络的应用前景 50

1.8.7　无线网格网的发展 51

1.9　网络安全的研究与发展 52

1.9.1　网络安全的形势 52

1.9.2　当前网络安全技术研究的热点问题 53

参考文献 57

第2章　广域网技术 59

2.1　广域网技术的基本概念 59

2.1.1　广域网技术的演变与发展 59

2.1.2　广域网的主要特征 61

2.2　广域网结构与OSI参考模型 62

2.2.1　广域网组成与结构 62

2.2.2　广域网结构与OSI参考模型 62

2.2.3　广域网与分组交换技术 64

2.3 X.25网 66

2.3.1　X.25网的基本概念 66

2.3.2　X.25协议的层次结构 67

2.4　帧中继网 68

2.4.1 帧中继技术发展的背景 68

2.4.2　帧中继基本工作原理 68

2.4.3　帧中继的虚拟租用线路服务方式 68

2.5 宽带综合业务数字网B-ISDN 69

2.5.1　综合业务数字网ISDN的基本概念 69

2.5.2 从N-ISDN向B-ISDN的发展 70

2.6 ATM网 71

2.6.1 ATM的基本概念 71

2.6.2 ATM的主要技术特点 71

2.6.3 ATM基本工作原理 72

2.6.4 ATM在广域网主干网中的应用 73

2.7 同步光纤网SONET与同步数字体系SDH 74

2.7.1 SONET与SDH的基本概念 74

2.7.2 基本速率标准的制定 75

2.7.3 SDH速率体系 76

2.7.4 SONET网络体系结构与自愈环保护机制 77

2.8 WDM光网络 81

2.8.1　光网络发展的技术背景 81

2.8.2　光传输网OTN 81

参考文献 83

第3章　局域网技术 84

3.1 Ethernet与高速局域网技术的发展 84

3.1.1 ALOHANET与介质访问控制方法 84

3.1.2 Ethernet的产生与发展 85

3.1.3　高速Ethernet技术的发展 86

3.1.4　局域网参考模型与协议标准 88

3.2　对Ethernet核心技术的理解 90

3.2.1 ALOHANET与Ethernet 90

3.2.2 CSMA/CD、Token Bus与Token Ring特点的比较 90

3.3 Ethernet协议的实现 94

3.3.1 Ethernet协议结构 94

3.3.2 Ethernet发送与接收流程设计 96

3.3.3 Ethernet帧结构 100

3.3.4 Ethernet的MAC地址 101

3.3.5 Ethernet网卡结构 102

3.3.6 Ethernet物理层标准 104

3.4 fast Ethernet 107

3.4.1 fast Ethernet的基本特点 107

3.4.2 fast Ethernet介质专用接口MII 107

3.4.3 fast Ethernet的物理层标准 108

3.4.4 100Base-T的4B/5B编码方法 108

3.4.5　全双工与半双工工作模式 109

3.4.6　10Mbps与100Mbps速率自动协商功能 109

3.5 gigabit Ethernet 111

3.5.1 gigabit Ethernet的基本特点 111

3.5.2 gigabit Ethernet的物理层协议 111

3.5.3 gigabit Ethernet对IEEE 802.3协议的调整 112

3.5.4　吉比特介质专用接口GMII 114

3.6 10Gbps Ethernet 115

3.6.1 10Gbps Ethernet的主要特点 115

3.6.2　10Gbps Ethernet的物理层协议 116

3.6.3 10Gbps Ethernet对IEEE 802.3协议的调整 117

3.7　交换式局域网 120

3.7.1　局域网交换机与网桥的区别 120

3.7.2　局域网交换机的工作原理 121

3.7.3　局域网交换机的帧转发方式 122

3.7.4　局域网交换机的结构 124

3.7.5　局域网交换机的主要性能参数 125

3.8　虚拟局域网 127

3.8.1　虚拟局域网的基本概念 128

3.8.2　虚拟局域网的实现技术 128

3.8.3　虚拟局域网的组网方法 128

3.8.4　虚拟局域网的优点 130

3.9　无线局域网 131

3.9.1　无线局域网的基本概念 131

3.9.2　无线局域网技术与IEEE 802.11标准 133

3.9.3　蓝牙技术与IEEE 802.15标准的发展 144

3.9.4　无线个人区域网与IEEE 802.15.4标准 146

参考文献 156

第4章　城域网技术 158

4.1　城域网的基本概念 158

4.1.1　城域网发展的背景 158

4.1.2　城域网概念的发展与演变 158

4.1.3　宽带城域网业务范围 160

4.1.4　宽带城域网技术的主要特征 161

4.2　宽带城域网的结构 162

4.2.1　宽带城域网的总体结构 162

4.2.2　核心交换层的基本功能 163

4.2.3　汇聚层的基本功能 163

4.2.4　接入层的基本功能 163

4.3　组建宽带城域网的基本原则 164

4.3.1 宽带城域网的可运营性 164

4.3.2　宽带城域网的可管理性 164

4.3.3　宽带城域网的可盈利性 165

4.3.4　宽带城域网的可扩展性 165

4.4　宽带城域网的主要技术指标 166

4.4.1 宽带城域网与传统局域网组建方法的区别 166

4.4.2　宽带城域网主要的技术指标 166

4.5　管理和运营宽带城域网的关键技术 167

4.5.1　带宽管理 167

4.5.2　服务质量QoS 168

4.5.3　网络管理&1 68

4.5.4　用户管理 168

4.5.5　多业务接入 168

4.5.6　统计与计费 169

4.5.7　IP地址的分配与地址转换 169

4.5.8　网络安全 169

4.6　构建宽带城域网的基本技术与方案 169

4.6.1　基于SDH技术的城域网 170

4.6.2　基于10Gbps Ethernet技术的宽带城域网 172

4.6.3　基于RPR技术的城域网 174

4.7　接入网技术 176

4.7.1　接入网的基本概念 176

4.7.2　宽带接入技术的基本类型 178

4.7.3　数字用户线xDSL接入技术 178

4.7.4　光纤同轴电缆混合网HFC的基本概念 182

4.7.5　光纤接入技术 185

4.7.6　宽带无线接入技术与IEEE 802.16标准 187

参考文献 189

第5章　IPv4协议 191

5.1 IPv4协议的演变与发展 191

5.2 IPv4协议的基本内容 192

5.2.1 IPv4协议的主要特点 192

5.2.2 IP分组格式 193

5.3 IPv4地址 198

5.3.1 IP地址概念与划分地址新技术的研究 198

5.3.2　标准分类IP地址 200

5.3.3　划分子网的三级地址结构 202

5.3.4 无类域间路由CIDR技术 204

5.3.5　专用IP地址与内部网络地址规划方法 207

5.3.6 网络地址转换NAT技术 208

5.4　路由选择算法与路由协议 210

5.4.1　分组交付和路由选择的基本概念 210

5.4.2 自治系统与Internet的路由选择协议 214

5.4.3　内部网关协议IGP 216

5.4.4　最短路径优先协议OSPF 216

5.4.5　外部网关协议 218

5.4.6　路由器与第三层交换技术 219

5.5　Internet控制报文协议ICMP 225

5.5.1　控制报文协议ICMP的作用与特点 225

5.5.2　ICMP数据报格式与类型 225

5.5.3　ICMP差错报告报文 226

5.5.4　ICMP查询报文 230

5.6 IP多播与Internet组管理协议IGMP 233

5.6.1 IP多播的基本概念 233

5.6.2 Internet组管理协议 235

5.6.3　多播路由器与IP多播中的隧道技术 235

5.7　服务质量 236

5.7.1　QoS的基本概念 236

5.7.2　资源预留协议RSVP 239

5.7.3　区分服务DiffServ 241

5.7.4　多协议标记交换 246

5.8　地址解析协议ARP 252

5.8.1　IP地址与物理地址的映射 252

5.8.2　地址解析协议ARP分组格式 253

5.8.3　反向地址解析协议RARP 255

参考文献 256

第6章　IPv6协议 257

6.1 IPv6协议的基本概念 257

6.1.1 IPv4协议的局限性 257

6.1.2 IPv6的主要特征 258

6.1.3 IPv6的基本术语 260

6.2 IPv6地址 263

6.2.1 IPv6地址表示方法 263

6.2.2 IPv6地址类型 264

6.2.3 主机IPv6地址与路由器IPv6地址 269

6.2.4 IPv6地址与IPv4地址的比较 270

6.2.5 IPv6接口标识符 271

6.2.6　临时地址IPv6接口标识符 273

6.2.7　将IPv6多播地址映射为Ethernet地址 273

6.3 IPv6报头 274

6.3.1 IPv6分组的结构与基本报头 274

6.3.2 IPv6扩展报头 282

6.4 ICMPv6协议 291

6.4.1 ICMPv6协议的基本概念 291

6.4.2 ICMPv6报文格式与类型 292

6.4.3 ICMPv6差错报文 293

6.4.4 ICMPv6诊断报文 295

6.4.5　多播侦听发现MLD协议与多播组管理报文 299

6.4.6　邻结点发现协议与ICMPv6信息报文 303

6.5　邻结点发现过程 311

6.5.1　概念主机数据结构 311

6.5.2　地址解析 312

6.5.3　邻结点不可到达检测 314

6.5.4　重复地址检测 316

6.5.5　路由器发现 318

6.5.6　重定向功能的实现 322

6.6　IPv6地址自动配置 323

6.6.1　地址配置的基本概念 323

6.6.2　IPv6地址自动配置 324

6.6.3　无状态地址自动配置方法 325

6.6.4　地址自动配置方法实例 327

6.6.5　有状况地址自动配置方法 331

6.7　IPv4向IPv6的过渡 332

6.7.1　从IPv4向IPv6过渡的基本概念 332

6.7.2　从IPv4向IPv6过渡的基本方法 333

参考文献 336

第7章　移动IP协议 337

7.1　移动IP的基本概念 337

7.1.1　移动IP问题的提出 337

7.1.2　移动IP的设计目标与主要特征 338

7.1.3　移动IP的结构与基本术语 339

7.1.4　移动IP与相关层次协议的关系 341

7.2　移动IPv4基本工作原理 341

7.2.1　移动IPv4基本工作过程 341

7.2.2　移动IPv4中移动结点和通信对端的基本操作 345

7.3　移动IP的概念性数据结构 346

7.3.1　绑定缓存 346

7.3.2　绑定更新列表 346

7.3.3　家乡代理列表 346

7.4　移动IP的关键技术 347

7.4.1　移动切换 347

7.4.2　移动IP安全 348

7.4.3　服务质量 349

7.4.4　组播通信 349

7.5　移动IPv6协议的基本概念 350

7.5.1　移动IPv6与移动IPv4的比较 350

7.5.2　移动IPv6的基本操作 351

7.5.3　移动IPv6对基本IPv6协议的修改 353

7.5.4　移动IPv6的通信类型 354

参考文献 361

第8章　TCP与UDP协议 362

8.1 网络环境中分布式进程通信的基本概念 362

8.1.1　单机系统中的进程通信方法 362

8.1.2 网络环境中分布式进程通信的特点 363

8.1.3　对进程间相互作用模式client/server的理解 364

8.1.4　进程通信中client/server模式实现方法 365

8.2　传输层的基本功能 369

8.2.1　传输层的端-端通信 369

8.2.2　传输层协议的基本功能 369

8.2.3　传输服务与QoS 371

8.3　用户报文协议 372

8.3.1 UDP协议的主要RFC文档与特点 372

8.3.2　UDP的基本工作过程 373

8.3.3 UDP端口号 375

8.3.4　UDP数据报格式 376

8.3.5　UDP检验和的基本概念与计算示例 377

8.4　传输控制协议TCP 379

8.4.1 关于TCP协议的主要RFC文档 379

8.4.2　TCP协议的主要特点 380

8.4.3 TCP的端口号分配和socket地址 382

8.4.4　TCP报文段格式 382

8.4.5　TCP流量控制 385

8.4.6　TCP差错控制 387

8.4.7　TCP传输连接建立、维护与释放 389

8.4.8　“状态”的概念与TCP状态转换图 391

参考文献 394

第9章 网络应用和应用层协议 396

9.1　应用层协议的基本概念 396

9.2　域名系统 397

9.2.1 DNS的基本概念 397

9.2.2　域名解析与地址解析的区别 397

9.2.3 DNS研究的背景与设计目标 397

9.2.4　DNS的实现 399

9.2.5　域名数据库 400

9.2.6　DNS技术发展与安全问题 402

9.3　电子邮件系统 404

9.3.1 关于电子邮件协议的主要RFC文档、标准草案与Internet标准 404

9.3.2　Internet电子邮件系统设计的基本思路 404

9.3.3 电子邮件体系结构与基本工作原理 405

9.3.4　邮件报文交付的三个阶段 407

9.3.5 SMTP协议 407

9.3.6 MIME协议 410

9.3.7 POP3与IMAP4协议 411

9.4 FTP协议与服务 412

9.4.1 关于FTP协议的主要RFC文档、标准草案与Internet标准 412

9.4.2 FTP协议的主要特点 412

9.4.3 TFTP协议 413

9.5　WWW协议与服务 413

9.5.1 关于WWW服务的主要RFC文档、标准草案与Internet标准 413

9.5.2　WWW的特点 414

9.5.3 HTTP协议要点 414

9.5.4　客户、服务器的持续、非持续连接与协商方法 419

9.5.5　HTML语言 423

9.5.6　WWW浏览器 425

参考文献 428

第10章 无线Ad hoc网络、无线传感器网络与无线网格网 429

10.1　无线Ad hoc网络的基本概念 429

10.1.1 无线Ad hoc网络与无线传感器网络、无线网格网的关系 429

10.1.2　无线Ad hoc网络协议的分层结构 430

10.1.3　无线Ad hoc网络的特点 431

10.2　无线Ad hoc网络关键技术的研究 432

10.2.1　无线Ad hoc网络信道接入技术的研究 433

10.2.2　无线Ad hoc网络路由协议的研究 440

10.2.3　无线Ad hoc网络服务质量QoS技术的研究 450

10.2.4　无线Ad hoc网络多播与广播技术的研究 459

10.2.5　无线Ad hoc网络安全技术的研究 464

10.3　无线传感器网络的体系结构 470

10.3.1　无线传感器网络结构 470

10.3.2　无线传感器结点结构 471

10.3.3　无线传感器网络协议结构 473

10.4　无线传感器网络关键技术研究 474

10.4.1　无线传感器网络拓扑控制 474

10.4.2　无线传感器网络MAC协议与功率控制方法 481

10.4.3　无线传感器网络定位技术研究 491

10.4.4　无线传感器网络的时间同步技术 495

10.4.5　无线传感器网络数据融合技术 499

10.4.6　无线传感器网络数据管理技术 505

10.4.7　无线传感器网络嵌入式操作系统技术 510

10.4.8　无线传感器网络安全技术 511

10.5　无线网格网关键技术研究 514

10.5.1　无线网格网发展的背景 514

10.5.2　无线网格网的技术特点 515

10.5.3　无线网格网的网络结构 516

10.5.4　无线网格网关键技术的研究 518

参考文献 521

第11章 网络安全与网络管理技术的研究 524

11.1　网络安全的基本概念 524

11.1.1 网络安全领域中的一些观念问题 524

11.1.2　网络安全技术研究内容的分类 526

11.1.3　网络攻击的分类 527

11.2　网络安全防护技术研究 532

11.2.1　防火墙技术研究 532

11.2.2　入侵检测技术研究 539

11.2.3　安全审计技术 546

11.2.4　网络防病毒技术研究 548

11.2.5　计算机取证技术研究 550

11.2.6　网络业务持续性规划技术研究 553

11.3　密码技术在网络安全中的应用 555

11.3.1　密码算法与密码体制的基本概念 555

11.3.2　对称密码体系的基本概念 555

11.3.3　公钥密码体系的基本概念 556

11.3.4　消息验证与数字签名的研究 559

11.3.5　公钥基础设施的研究 563

11.3.6　信息隐藏的研究 566

11.4　网络安全应用技术研究 567

11.4.1 IP安全的研究 567

11.4.2 VPN技术的研究 571

11.4.3　电子邮件安全技术的研究 572

11.4.4　Web安全技术的研究 575

11.5　网络管理技术的研究 577

11.5.1 网络管理的基本概念 577

11.5.2　OSI管理功能域 578

11.5.3　简单网络管理协议 580

参考文献 582

第12章 网络性能分析、网络模拟与开源工具包 584

12.1 网络性能分析与模拟软件的基本概念 584

12.1.1 网络性能分析与模拟软件发展的背景 584

12.1.2 网络性能分析与模拟软件发展的基本情况 585

12.2　网络性能定义与网络性能分析 586

12.2.1　网络可用性 586

12.2.2　网络响应时间 586

12.2.3 网络利用率、吞吐率与网络带宽 587

12.3　网络性能开源工具包 587

12.3.1　网络流量观察工具 587

12.3.2　网络性能测试工具 590

12.3.3　应用程序性能测量工具 599

12.3.4　Internet网络协议的仿真和建模软件 604

12.4　NS网络模拟器 604

12.4.1 网络仿真器与网络模拟器 604

12.4.2　网络模拟器NS的设计目标 604

12.4.3 网络模拟器NS的发展过程 605

12.4.4　使用网络模拟器NS的基本方法 606

12.5 网络模拟工具OPNET 608

12.5.1 OPNET主要功能与特点 608

12.5.2 OPNET网络环境 609

12.5.3 OPNET基本工作原理 610

参考文献 612

词汇索引 613

附录A　RFC文档 625