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第1章 计算机网络概论 1

1.1 计算机网络的产生与发展 1

1.1.1 计算机网络的产生 1

1.1.2 计算机网络各个发展阶段的特点 6

1.1.3 互联网应用的高速发展 7

1.1.4 互联网发展面临的挑战与下一代互联网 9

1.2 新兴网络形态介绍 12

1.2.1 物联网 12

1.2.2 云计算 13

1.2.3 数据中心网络 15

1.3 现代网络技术发展的三大趋势 16

1.3.1 现代网络技术发展趋势 16

1.3.2 从传统互联网到下一代互联网 17

1.3.3 从无线分组网到无线自组网与无线传感器网 17

1.3.4 网络安全技术 18

1.4 计算机网络基础知识 18

1.4.1 计算机网络的定义和功能 18

1.4.2 计算机网络的分类 20

1.4.3 计算机网络的结构和组成 21

1.4.4 计算机网络分组交换技术 22

1.4.5 计算机网络的拓扑结构与特点 26

1.5 网络体系结构的基本概念 27

1.5.1 网络协议与网络体系结构 27

1.5.2 ISO-OSI参考模型 32

1.5.3 TCP/IP参考模型 32

1.5.4 互联网管理机构 34

习题 34

第2章 应用层协议与互联网应用技术 36

2.1 互联网应用技术发展与工作模式 36

2.1.1 互联网应用技术发展的3个阶段 36

2.1.2 互联网端系统与核心交换的基本概念 37

2.1.3 应用进程间的相互作用模式 39

2.1.4 应用层C/S工作模式与P2P工作模式 40

2.1.5 网络应用与应用层协议 43

2.1.6 网络应用对传输层协议的选择 44

2.1.7 网络应用对低层提供服务的要求 46

2.2 Web服务与HTTP协议 47

2.2.1 Web服务的基本概念 47

2.2.2 HTTP的工作机制 50

2.2.3 HTTP报文格式 54

2.2.4 超文本标记语言HTML 61

2.2.5 Web浏览器 64

2.3 基于Web的网络应用 66

2.3.1 电子商务应用 66

2.3.2 电子政务应用 69

2.3.3 MOOC应用 71

2.3.4 远程医疗应用 73

2.3.5 搜索引擎应用 75

2.4 电子邮件服务与协议体系 79

2.4.1 电子邮件服务的基本概念 79

2.4.2 电子邮件系统基本功能 81

2.4.3 电子邮件系统结构与工作原理 81

2.4.4 邮件报文交付的3个阶段 84

2.4.5 SMTP协议的基本内容 85

2.4.6 MIME协议的基本内容 89

2.4.7 POP3、IMAP4协议与基于Web的电子邮件 89

2.5 网络文件传输与FTP/TFTP协议 90

2.5.1 文件传输的基本概念 91

2.5.2 FTP协议特点 92

2.5.3 FTP协议工作原理 93

2.5.4 FTP交互命令与协议执行过程 94

2.6 域名系统与DNS服务 95

2.6.1 DNS服务的概念 96

2.6.2 域名结构 97

2.6.3 DNS服务的实现 99

2.6.4 域名解析的基本原理 100

2.6.5 域名系统的高速缓存 102

2.7 远程登录服务与TELNET协议 102

2.7.1 远程登录服务 102

2.7.2 TELNET协议的工作原理 103

2.7.3 Windows下使用远程登录 104

2.8 网络配置服务与网络管理协议 105

2.8.1 动态主机配置协议DHCP 105

2.8.2 网络管理 108

2.8.3 SNMP协议的基本内容 111

习题 116

第3章 传输层协议与进程通信 118

3.1 传输层的基本概念 118

3.1.1 传输层的基本功能 118

3.1.2 传输层与应用层、网络层之间的关系 119

3.1.3 应用进程、传输层接口与套接字 120

3.1.4 网络环境中的应用进程标识 121

3.1.5 传输层的多路复用与多路分解 123

3.2 传输层协议的特点与比较 124

3.2.1 TCP协议与UDP协议的比较 124

3.2.2 TCP协议、UDP协议与应用层协议的关系 125

3.3 用户数据报协议UDP 125

3.3.1 UDP协议的主要特点 125

3.3.2 UDP数据报格式 126

3.3.3 UDP校验和计算 127

3.3.4 UDP协议适用的范围 129

3.4 传输控制协议TCP 129

3.4.1 TCP协议的主要特点 129

3.4.2 TCP报文格式 131

3.4.3 TCP连接建立与释放 134

3.4.4 TCP滑动窗口与确认重传机制 136

3.4.5 TCP窗口与流量控制、拥塞控制 142

习题 151

第4章 网络层与IP协议 152

4.1 IPv4协议的演变与发展 152

4.2 IPv4协议的主要特点 153

4.3 IPv4地址结构 154

4.3.1 IP地址概念与地址划分方法 154

4.3.2 标准分类IP地址 157

4.3.3 划分子网的三级地址结构 161

4.3.4 无类别域间路由CIDR 164

4.3.5 专用IP地址与内部网络地址规划方法 167

4.3.6 网络地址转换技术 168

4.4 IPv4分组格式 170

4.4.1 IPv4分组结构 170

4.4.2 IPv4分组头格式 171

4.4.3 IP分组的分段与组装 173

4.4.4 IP分组头选项 175

4.5 路由选择算法与分组转发 176

4.5.1 分组转发和路由选择的基本概念 176

4.5.2 路由表的建立、更新与路由选择协议 182

4.5.3 路由信息协议RIP 184

4.5.4 最短路径优先协议OSPF 186

4.5.5 外部网关协议BGP 190

4.5.6 路由器与第三层交换技术 192

4.6 互联网控制报文协议ICMP 197

4.6.1 ICMP的作用与特点 197

4.6.2 ICMP报文类型和报文格式 198

4.6.3 ICMP差错报文 199

4.6.4 ICMP查询报文 203

4.6.5 ICMP报文的封装 206

4.7 地址解析协议ARP 206

4.7.1 IP地址与物理地址的映射 206

4.7.2 地址解析协议 207

4.7.3 ARP分组格式与封装 207

4.7.4 地址解析的工作过程 208

4.7.5 ARP欺骗与防范 210

4.8 移动IP协议 212

4.8.1 移动IP协议的基本概念 212

4.8.2 移动IP的设计目标与主要特征 213

4.8.3 移动IP的结构与基本术语 214

4.8.4 移动IPv4的工作原理 215

4.8.5 移动结点和通信对端的基本操作 220

习题 220

第5章 数据链路层协议与局域网交换技术 222

5.1 数据链路层的基本概念 222

5.1.1 链路与数据链路 222

5.1.2 数据链路层的主要功能 223

5.1.3 数据链路层向网络层提供的服务 223

5.2 差错产生与差错控制方法 223

5.2.1 设计数据链路层的原因 223

5.2.2 差错产生的原因和差错类型 224

5.2.3 误码率的定义 225

5.2.4 检错码与纠错码 225

5.2.5 海明码工作原理 226

5.2.6 循环冗余码工作原理 228

5.2.7 差错控制机制 230

5.3 数据链路层的流量与拥塞控制 231

5.3.1 数据链路层协议模型 231

5.3.2 单帧停止等待协议 231

5.3.3 连续发送ARQ协议 233

5.3.4 滑动窗口协议 234

5.4 点对点PPP协议 237

5.4.1 互联网数据链路层协议 237

5.4.2 PPP协议的基本内容 237

5.5 局域网参考模型与以太网工作原理 239

5.5.1 IEEE 802参考模型 239

5.5.2 以太网基本工作原理 241

5.5.3 以太网卡与物理地址 247

5.6 现代以太网技术 249

5.6.1 交换式局域网技术 249

5.6.2 快速以太网 251

5.6.3 千兆以太网 253

5.6.4 十千兆以太网 254

5.6.5 虚拟局域网技术 255

5.6.6 以太网设备与组网方法 256

5.7 局域网互连与网桥 258

5.7.1 局域网互连的基本概念 258

5.7.2 网桥的层次结构 259

5.7.3 网桥的路由选择策略 260

习题 263

第6章 物理层协议与数据通信 264

6.1 物理层的基本概念 264

6.1.1 物理层的主要服务功能 264

6.1.2 物理层协议的类型 264

6.2 信息、数据与信号 265

6.2.1 信息与数据 265

6.2.2 信号与信道 267

6.3 数据编码技术 267

6.3.1 数据编码类型 267

6.3.2 模拟数据编码方法 268

6.3.3 数字数据编码方法 270

6.3.4 脉冲编码调制方法 271

6.4 数据通信系统结构与通信方式 273

6.4.1 数据通信系统结构 273

6.4.2 数据通信方式 273

6.5 传输介质的主要类型 276

6.5.1 双绞线的主要特性 276

6.5.2 同轴电缆的主要特性 277

6.5.3 光纤电缆的主要特性 277

6.5.4 无线与卫星通信技术 278

6.6 数据传输速率的定义与信道速率的极限 281

6.6.1 数据传输速率的定义 281

6.6.2 信道带宽与香农定理 282

6.7 多路复用技术 283

6.7.1 多路复用的基本概念 283

6.7.2 时分多路复用 284

6.7.3 频分多路复用 286

6.7.4 波分多路复用 286

习题 287

第7章 IPv6与下一代互联网 288

7.1 IPv6技术与下一代互联网 288

7.1.1 IPv4存在的问题 288

7.1.2 IPv6产生与发展 290

7.1.3 IPv6的主要特征 294

7.1.4 IPv6与IPv4的区别 295

7.1.5 IPv6与下一代互联网的特征与发展 296

7.2 IPv6地址格式与分类 301

7.2.1 IPv6地址格式 301

7.2.2 IPv6前缀格式 302

7.2.3 IPv6地址分类 302

7.3 IPv6分组结构 304

7.3.1 IPv6分组头部格式 304

7.3.2 IPv6扩展头部 306

7.3.3 IPv6协议细节 309

7.4 ICMPv6控制报文 311

7.4.1 ICMPv4报文回顾 311

7.4.2 ICMPv6差错报文 312

7.4.3 ICMPv6信息报文 314

7.5 IPv6地址配置协议 318

7.5.1 无状态地址自动配置协议 318

7.5.2 IPv6动态主机配置协议 320

7.6 IPv6过渡技术 322

7.6.1 关于过渡问题 322

7.6.2 IPv6过渡技术要点 325

7.6.3 双栈技术 329

7.6.4 翻译技术 331

7.6.5 隧道技术 334

7.6.6 过渡技术面临的问题 337

习题 339

第8章 IP组播与IGMP协议 340

8.1 IP组播的基本概念 340

8.1.1 IP组播与单播的区别 340

8.1.2 IP组播技术的优缺点 342

8.2 IP组播地址 344

8.2.1 IPv4组播地址 344

8.2.2 组播MAC地址 344

8.3 互联网组播管理协议IGMP 345

8.4 组播分组转发 347

8.4.1 源树 347

8.4.2 共享树 348

8.4.3 源树和共享树的比较 349

8.4.4 组播转发 349

8.5 组播路由协议 351

8.5.1 域内组播路由协议 352

8.5.2 域间组播路由协议 360

8.6 IPv6组播 368

8.6.1 IPv6组播地址 369

8.6.2 IPv6组成员关系协议 370

8.6.3 IPv6组播路由协议 370

8.6.4 CNGI大规模可控组播 370

习题 372

第9章 QoS与服务质量控制协议 373

9.1 QoS的基本概念 373

9.2 QoS服务框架 375

9.2.1 流量分类与标记 375

9.2.2 流量监管与整形 375

9.2.3 队列调度 376

9.3 集成服务与区分服务 378

9.3.1 集成服务IntServ 378

9.3.2 区分服务DiffServ 383

9.3.3 多协议标记交换MPLS 389

习题 395

第10章 无线网络技术与应用 396

10.1 无线网络的基本概念 396

10.1.1 无线网络的分类与无线电频谱 396

10.1.2 无线分组网与无线自组网 398

10.1.3 无线自组网与无线传感器网络 398

10.1.4 无线自组网与无线网状网 398

10.2 无线局域网与802.11协议 399

10.2.1 无线局域网概述 399

10.2.2 无线局域网层次结构与组成 403

10.2.3 无线局域网层次模型结构 405

10.2.4 IEEE 802.11的CSMA/CA工作原理 406

10.3 无线城域网与无线广域网 408

10.3.1 无线城域网概述 408

10.3.2 无线广域网概述 409

10.3.3 IEEE 802.16系列协议标准与体系结构 410

10.3.4 IEEE 802.20技术标准 414

10.3.5 无线城域网WiMax的应用 418

10.4 无线自组网与无线网状网 419

10.4.1 无线自组织网络的特点 419

10.4.2 Ad Hoc网络体系结构 420

10.4.3 无线网状网WMN的特点 422

10.4.4 无线自组网的主要应用领域 427

10.4.5 无线自组网关键技术的研究 428

10.5 无线传感器网与物联网技术 430

10.5.1 无线传感器网络发展背景和特点 430

10.5.2 无线传感器网络的基本结构 431

10.5.3 物联网发展和特点 434

10.5.4 物联网体系结构 440

10.5.5 物联网典型协议 443

习题 447

第11章 P2P体系结构与应用 448

11.1 P2P技术发展与应用 448

11.2 P2P的体系结构 450

11.2.1 P2P与应用层网络 450

11.2.2 无结构的P2P网络 452

11.2.3 有结构的P2P网络 456

11.2.4 P2P研究展望 463

11.3 P2P的典型应用与系统分析 464

11.3.1 BitTorrent 464

11.3.2 CoolStreaming 467

11.3.3 PPLive 469

11.3.4 PPVA 474

习题 476

第12章 网络安全与安全协议 477

12.1 网络安全产生的背景 477

12.2 网络安全概述 478

12.2.1 网络安全威胁的因素 478

12.2.2 网络安全的目标与安全机制 479

12.2.3 网络安全的评估标准 481

12.3 加密技术及其应用 481

12.3.1 加密技术的历史 481

12.3.2 密码学的基本概念 483

12.4 IP层安全协议IPSec 485

12.4.1 IPSec协议的作用 485

12.4.2 IPSec体系结构 486

12.4.3 鉴别首部协议 487

12.4.4 封装安全载荷协议 489

12.4.5 IPSec传输模式 491

12.5 拒绝服务攻击防范 491

12.5.1 拒绝服务攻击的危害 491

12.5.2 拒绝服务攻击的基本方式 492

12.5.3 拒绝服务攻击的防范 496

12.6 恶意软件和僵尸网络 498

12.6.1 恶意软件的发展状况 498

12.6.2 传统计算机病毒 498

12.6.3 蠕虫 500

12.6.4 特洛伊木马 501

12.6.5 僵尸网络 502

习题 503