计算机通信网络技术及应用

 以网络系统为基础单元，便于教师的灵活教学和学生完整地掌握计算机网络的有关知识

 力求基本原理与实际应用相结合

介绍了相关技术产生的背景，有利于培养学生的创新创业素质

计算机通信网络是计算机技术和通信技术结合的产物，计算机可以将信息处理的结果通过计算机通信网络迅速地传输到网络中的其他计算机。Internet是一个覆盖全球的计算机通信网络，为当今的信息时代的人们在全世界范围内的信息交流铺设了四通八达的高速公路。计算机通信网络改变了人们的工作和生活方式，拉近了人们之间的距离。人们坐在计算机前，可以浏览全世界网站上感兴趣的信息，进行电子商务、通信交流。

本书共分为9章内容：第1章为计算机通信网络概论，主要讲述计算机通信网络的定义与发展，包括计算机通信网络的分类、组成结构、体系结构等；第2章为点到点通信技术，主要介绍直接连接的两台计算机的点到点通信技术，包括物理接口、差错控制、成帧、HDLC和PPP协议；第3章为计算机局域网络技术及应用，主要讲述计算机局域网络体系结构、基本的介质存取控制技术、计算机局域网络协议与接口、高速以太网技术、计算机局域网络性能分析、计算机局域网络的应用；第4章为计算机广域网及应用，主要讲述计算机通信网络拓扑设计、交换技术、流量控制及路径选择，还有X.25网络、DDN数字数据网络、FR网络、ATM网络等几种常见的计算机广域网络系统的产生背景、工作原理及其应用；第5章为计算机通信网络互连技术及应用，主要讲述网络互连的层次结构、网络互连设备、网络互连协议IP、网络互连的应用与实现；第6章为Internet通信及其应用，主要讲述Internet的结构、TCP、域名服务DNS、万维网、其他主要的通信协议；第7章为无线网络技术及其应用，主要讲述移动数据网络、无线局域网（WLAN）、自组网和无线传感器网络、无线网络技术应用；第8章为多媒体网络技术与服务质量，主要讲述多媒体网络的特性、多媒体传输协议，以及传输多媒体业务所需要的集成服务、区分服务、MPLS技术；第9章为网络安全与管理，主要讲述网络管理基础、网络信息安全的要求和常用的网络安全技术及其应用。

本书具有以下特点：①以网络系统为基本单元，便于教师灵活组织，以满足各种学时数的需要，便于学生完整地掌握计算机网络的基本概念、基础理论和基本应用；②力求基本原理与实际应用相结合。③介绍了相关技术产生的背景，有利于培养学生的创新创业素质。本书可作为高等院校相关专业本科生和研究生计算机通信网络课程的教材，也可作为广大工程技术人员从事计算机通信网络学习、研究用的参考书。

本书由施荣华、王国才主编，编写分工如下：第1、2、5、6章由施荣华、王国才编写，第3章和第9章由施荣华、周诚、王国才编写，第4、7、8章由王国才、杨政宇编写。参加编写的还有翁丽萍、赵亚君、谭龙文、柯福送、王芳、王涛、邓昂、李芸、艾青松、陈元甲、毛颖慧、刘美兰、陈思、陈再来、蒋泽艳。中国水利水电出版社万水分社的有关负责同志对本书的出版给予了大力支持，并提出了很多宝贵意见。本书在编写过程中参考了大量国内外计算机网络文献资料，在此，谨向这些作者及为本书出版付出辛勤劳动的同志深表感谢！

本书凝聚了编写人员多年的计算机通信网络方面的教学经验和应用经验，由于编者水平所限，书中难免存在错误或疏漏之处，殷切希望广大读者批评指正，编者的E-mail为csuwgc@163.com。

编 者

2012年4月

前言

第1章 计算机通信网络概论 1
1.1 计算机通信网络的定义与发展 1
1.1.1 计算机通信网络的定义 1
1.1.2 计算机通信网络的发展 2
1.2 计算机通信网络的分类 6
1.2.1 按拓扑结构分类 6
1.2.2 按地域范围分类 8
1.2.3 按传输技术分类 9
1.2.4 按传输介质分类 9
1.3 计算机通信网络系统的组成 9
1.3.1 计算机通信网络系统的组成 9
1.3.2 DTE与DCE 12
1.3.3 因特网的组成与工作方式 12
1.3.4 计算机通信网络系统的组成结构 14
1.4 计算机通信网络体系结构及协议 15
1.4.1 协议与体系结构 15
1.4.2 OSI模型 17
1.4.3 因特网体系结构 20
习题一 20
第2章 点到点通信技术 22
2.1 点到点通信 22
2.1.1 点到点通信系统模型 22
2.1.2 信号 23
2.1.3 数字编码技术 24
2.1.4 数字调制技术 25
2.1.5 传输介质 28
2.1.6 数据传输 32
2.1.7 多路复用技术 35
2.2 物理接口 38
2.2.1 物理接口的内容 38
2.2.2 CCITT X.21 39
2.2.3 USB物理接口 39
2.2.4 RJ45 41
2.3 帧同步与流量控制 42
2.3.1 信息包和帧的概念 42
2.3.2 帧同步 43
2.3.3 速度匹配（流控制）规程 43
2.4 差错控制技术 45
2.4.1 差错控制的基本方法 45
2.4.2 差错控制编码 47
2.5 数据链路层协议 51
2.5.1 数据链路层协议的分类 51
2.5.2 HDLC规程 51
2.5.3 PPP 56
习题二 59
第3章 计算机局域网络技术及应用 61
3.1 计算机局域网络概述 61
3.1.1 计算机局域网络的特点 61
3.1.2 计算机局域网络分类 62
3.1.3 IEEE 802局域网络标准及协议 62
3.2 局域网介质存取控制技术 64
3.2.1 介质存取控制技术概述 64
3.2.2 以太网的介质存取控制方法 64
3.2.3 令牌环访问原理 67
3.2.4 令牌总线访问原理 68
3.2.5 三种介质存取控制技术的比较 69
3.3 以太网 70
3.3.1 以太网的特征 70
3.3.2 IEEE 802.3的帧格式 71
3.3.3 以太网卡 71
3.4 高速以太网技术 72
3.4.1 快速以太网 72
3.4.2 交换式以太网 73
3.4.3 千兆以太网 74
3.4.4 万兆以太网 75
3.5 计算机局域网络性能分析 75
3.5.1 基本概念 75
3.5.2 以太网性能分析 78
3.5.3 令牌环网和令牌总线网性能分析 80
3.5.4 局域网络性能的比较 82
3.6 计算机局域网技术的应用 83
习题三 85
第4章 计算机广域网及应用 87
4.1 计算机广域网概述 87
4.2 网络拓扑结构及其设计 90
4.2.1 拓扑设计的概念 90
4.2.2 本地接入网设计 91
4.2.3 干线网设计 92
4.3 数据交换技术 93
4.3.1 电路交换技术 93
4.3.2 报文交换技术 94
4.3.3 分组交换技术 95
4.3.4 几种交换方式的比较 95
4.4 计算机网络中的流量控制及路径选择 96
4.4.1 计算机网络中的流量控制技术 96
4.4.2 计算机网络中的路径选择方法 98
4.5 X.25网络系统 100
4.5.1 X.25网络概述 100
4.5.2 X.25通信协议 102
4.5.3 中国公用分组交换数据网ChinaPAC 112
4.6 DDN数字数据网络系统 115
4.6.1 DDN概述 115
4.6.2 DDN提供的业务 117
4.6.3 DDN的应用 119
4.7 帧中继网络技术 121
4.7.1 帧中继网络的包交换原理 122
4.7.2 帧中继的服务及功能 123
4.7.3 帧中继网络的体系结构及帧格式 123
4.7.4 帧中继应用示例 125
4.8 ATM网络技术 126
4.8.1 ISDN简介 126
4.8.2 ATM网络技术 129
4.9 计算机广域网应用 133
习题四 134
第5章 计算机通信网络互连技术及应用 136
5.1 网络互连的层次结构 136
5.1.1 网络互连概述 136
5.1.2 网络互连的层次 139
5.2 网络互连设备 142
5.2.1 网络互连设备概述 142
5.2.2 物理层互连设备 142
5.2.3 数据链路层互连设备 144
5.2.4 网络层互连设备 149
5.2.5 网关 152
5.2.6 网络互连设备的比较与应用选择 154
5.3 路由协议 155
5.3.1 路由协议概述 155
5.3.2 路由信息协议RIP 155
5.3.3 开放式最短路径优先协议OSPF 156
5.3.4 边界网关协议4（BGP-4） 158
5.4 IP协议 158
5.4.1 Internet协议概述 158
5.4.2 IP地址及子网 159
5.4.3 IP协议 161
5.4.4 ICMP协议 169
5.5 移动IP 171
5.5.1 移动IP的提出 171
5.5.2 基本工作原理 172
5.5.3 移动IP技术 172
5.5.4 移动IP数据传输 174
5.6 IP组播 174
5.6.1 组播组和组播地址 174
5.6.2 组管理协议：IGMP 175
5.6.3 组播路由协议 176
5.6.4 组播应用和发展 177
5.7 IPv6 177
5.7.1 IPv6的特点 177
5.7.2 IPv6数据报格式 178
5.7.3 IPv6地址空间 179
5.7.4 IPv4到IPv6的过渡策略 180
习题五 181
第6章 Internet通信及其应用 183
6.1 Internet的结构及其接入方式 183
6.2 TCP协议与SOCKET 185
6.2.1 TCP和UDP协议 185
6.2.2 Socket 188
6.3 域名服务DNS 189
6.3.1 主机域名的命名方法 189
6.3.2 域名解析服务 191
6.3.3 Internet域名 192
6.4 万维网WWW 192
6.4.1 WWW服务模型 192
6.4.2 超文本传输协议（HTTP） 193
6.4.3 超文本标记语言（HTML） 196
6.4.4 表单和公共网关接口 199
6.5 其他主要的应用协议 200
6.5.1 电子邮件E-mail 200
6.5.2 文件传输FTP 205
6.5.3 远程登录Telnet 208
习题六 209
第7章 无线网络技术及其应用 210
7.1 无线网络技术概述 210
7.1.1 无线网络的特点 210
7.1.2 无线网络的分类 210
7.2 无线局域网技术 213
7.2.1 无线局域网概述 213
7.2.2 无线局域网技术 214
7.2.3 无线局域网展望 219
7.3 无线广域网技术 219
7.3.1 无线广域网与蜂窝基础结构的关系 219
7.3.2 CDPD网络 221
7.3.3 GPRS网络 224
7.3.4 CDMA网络 226
7.3.5 无线广域网与因特网的无缝连接 228
7.4 自组网 229
7.4.1 自组网概述 229
7.4.2 自组网的特点 229
7.4.3 自组网的关键技术 231
7.4.4 自组网的应用 231
7.5 无线传感器网络WSN 232
7.5.1 无线传感器网络的体系结构 232
7.5.2 无线传感器网络的关键技术 236
7.5.3 无线传感器网络的应用 237
7.6 无线网络技术应用 238
习题七 239
第8章 多媒体网络技术与网络服务质量 240
8.1 多媒体网络应用系统的特性 240
8.2 多媒体压缩与传输 243
8.2.1 多媒体压缩 243
8.2.2 流媒体及RTSP协议 245
8.2.3 RTP协议与RTCP协议 249
8.2.4 SIP与H.323会话控制 253
8.3 服务质量 259
8.3.1 服务质量QoS 259
8.3.2 集成服务概述 261
8.3.3 集成服务的服务类型 262
8.3.4 RSVP 263
8.3.5 区分服务 265
8.4 MPLS多协议标记交换技术 268
8.4.1 问题的提出 268
8.4.2 MPLS的原理 269
8.4.3 MPLS的技术特点 272
习题八 273
第9章 网络安全与管理 274
9.1 网络信息安全概述 274
9.1.1 网络面临的安全问题 274
9.1.2 网络安全的概念 275
9.1.3 网络安全的内容 276
9.2 数据加密算法 279
9.2.1 数据加密技术概述 279
9.2.2 对称加密算法 280
9.2.3 公开密钥密码体制 288
9.3 常用网络安全技术及其应用 289
9.3.1 防火墙技术 289
9.3.2 入侵检测技术 292
9.3.3 身份认证与数字签名 294
9.3.4 VPN技术 295
9.3.5 网络安全技术发展趋势 296
9.4 网络管理基础 296
9.4.1 网络管理的基本概念 296
9.4.2 网络管理逻辑结构 298
9.4.3 网络管理的主要功能 300
9.4.4 网络管理协议简介 302
习题九 304
参考文献 305