計算機網絡技術發展迅速，網絡的應用也已滲透到社會和生活的各個領域，對社會發展和人們的社會活動都產生了巨大的影響。在計算機網絡技術快速發展的新形勢下，許多高校都開設了網絡技術課程，及時地把最新技術、最新產品介紹給學生，使學生掌握新知識。

作者根據多年計算機網絡的實際工作經驗和教學體會，站在現代計算機網絡技術發展的高度編寫了這本網絡技術教材，希望為讀者提供一本反映當前計算機網絡技術發展的教科書。在本書內容選擇上，首先涵蓋了非計算機專業學生所必須掌握的網絡基礎知識點，然后對近年出現的網絡新技術加以闡述。力求使學生從網絡的基本知識出發，循序漸進地學習和掌握較全面的現代網絡知識與技能。

全書分為15章，首先介紹了基礎的網絡知識，內容包括：網絡概述、通信技術、計算機網絡體系結構、局域網技術、廣域網和路由技術、網絡層協議、傳輸層協議、應用層協議。接著集中闡述了現代的網絡新技術，內容包括：P2P技術、光纖技術與FTTx、無線網絡技術、云計算技術、物聯網技術。最后是實用網絡技術部分，包括：網絡故障排查和網絡安全技術等。

本書可作為高等院校非計算機專業本科生的計算機網絡課程的教學用書，也可作為對現代計算機網絡技術感興趣的相關技術人員的參考用書。

本書由劉功慶任主編，負責全書統稿及定稿工作。由吳玉山、林立云任副主編，并有多位教師參加編寫工作。其中劉暢編寫第1章，林立云編寫第2、7章，楊柳編寫第3章，范麗梅編寫第4、12章，吳玉山編寫第5章，劉功慶編寫第9、10章，王銳編寫第11、13章，高玉喜編寫第15章。另外，劉暢、楊柳合作編寫第6、8章，高玉喜、吳玉山合作編寫第14章。在編寫過程中，得到了顏輝教授、宋少忠副教授、桑磊主任的多方幫助，在此表示衷心感謝！

由于編者的水平有限，加上時間倉促，書中難免存在錯誤和不妥之處，敬請廣大讀者批評指正。

編 者

2012年4月

前言

第1章 網絡概述 1
1.1 計算機網絡的發展 1
1.1.1 網絡的形成與發展 1
1.1.2 中國的網絡發展 4
1.2 計算機網絡的基本概念 4
1.2.1 網絡的定義 4
1.2.2 網絡的功能 5
1.2.3 網絡的特點 5
1.3 計算機網絡系統的組成 6
1.3.1 網絡硬件的組成 6
1.3.2 網絡軟件的組成 7
1.4 計算機網絡的分類 7
1.4.1 按覆蓋范圍分類 7
1.4.2 按傳播方式分類 9
1.4.3 按傳輸介質分類 9
1.4.4 按使用對象分類 10
1.5 計算機網絡技術的發展趨勢 11
1.5.1 網絡存儲技術 11
1.5.2 光交換與智能光網絡技術 11
習題1 11
第2章 通信技術 12
2.1 信號與編碼 12
2.2 數字數據傳輸 20
2.3 交換技術 21
2.3.1 電路交換的工作原理 21
2.3.2 報文交換的工作原理 22
2.3.3 分組交換的工作原理 23
2.3.4 幀中繼交換 24
2.3.5 ATM交換 27
2.4 差錯校驗 36
2.4.1 基本概念 36
2.4.2 常用的簡單差錯控制編碼 37
2.4.3 循環冗余碼（Cyclic Redundancy
Code，CRC） 38
2.5 多路復用技術 39
習題2 41
第3章 計算機網絡體系結構 42
3.1 網絡體系結構及協議的概念 42
3.1.1 計算機網絡協議 42
3.1.2 分層的體系結構 43
3.1.3 網絡的體系結構及其劃分所遵循
的原則 43
3.1.4 網絡的體系結構的特點 43
3.1.5 網絡結構分層的優點 44
3.2 ISO/OSI參考模型 44
3.2.1 物理層 45
3.2.2 數據鏈路層 47
3.2.3 網絡層 50
3.2.4 傳輸層 55
3.2.5 會話層 56
3.2.6 表示層 56
3.2.7 應用層 57
3.2.8 OSI層次結構模型中數據的實際
傳送過程 58
3.3 TCP/IP參考模型 60
3.3.1 TCP/IP的概述 60
3.3.2 TCP/IP的層次結構 60
3.3.3 TCP/IP協議簇 61
3.4 OSI參考模型與TCP/IP參考模型的比較 61
3.4.1 OSI參考模型和TCP/IP參考模型
的共同點 62
3.4.2 OSI參考模型和TCP/IP參考模型
的不同點 62
習題3 62
第4章 局域網技術 63
4.1 局域網概述 63
4.1.1 局域網的特點 63
4.1.2 局域網的拓撲結構 64
4.2 局域網的參考模型與協議標準 67
4.2.1 局域網的參考模型 67
4.2.2 局域網的協議標準（IEEE 802
標準） 69
4.3 局域網的組成 70
4.3.1 局域網的硬件系統 70
4.3.2 局域網的軟件系統 73
4.4 常用局域網技術 74
4.4.1 以太網技術 74
4.4.2 快速以太網技術 77
4.4.3 千兆以太網技術 81
習題4 82
第5章 廣域網和路由技術 85
5.1 廣域網和廣域網技術 85
5.1.1 廣域網概述 85
5.1.2 廣域網相關技術 86
5.2 廣域網的路由問題 91
5.2.1 路由器和路由表 91
5.2.2 路由器的特點 93
5.3 常見的幾種路由協議 97
5.3.1 內部網關協議（IGP） 99
5.3.2 外部網關協議（EGP） 106
5.4 VPN技術及應用 109
5.4.1 VPN技術 109
5.4.2 PPTP 112
5.4.3 IPSec 112
習題5 113
第6章 網絡層協議 116
6.1 IP協議 116
6.2 IPv4 117
6.2.1 IP分類編址 119
6.2.2 子網劃分 120
6.2.3 CIDR 121
6.2.4 IP分組 121
6.2.5 IP數據報重組 122
6.3 IPv6 122
6.3.1 IPv6包頭 122
6.3.2 IPv6與IPv4的差異 123
6.3.3 IPv4到IPv6的過渡 124
6.4 移動IP技術 125
6.4.1 移動IP的關鍵技術 125
6.4.2 移動IP基本工作原理 126
6.4.3 移動IP存在的問題 127
6.4.4 移動IPv6和移動IPv4的比較 127
6.5 ICMP協議 128
6.5.1 ICMP包的結構 128
6.5.2 ICMP的功能 129
6.5.3 ICMP協議與IP協議的關系 129
6.6 IGMP協議 129
6.6.1 IGMP的版本 130
6.6.2 IGMP的工作過程 130
6.7 ARP/RARP 130
6.7.1 ARP工作原理 131
6.7.2 RARP工作原理 131
習題6 132
第7章 傳輸層協議 133
7.1 傳輸層協議簇 133
7.2 TCP協議 135
7.2.1 可靠的數據流傳輸 135
7.2.2 滑動窗口概念 136
7.2.3 TCP報文格式 137
7.3 TCP協議的主要作用 139
7.3.1 連接和斷開 139
7.3.2 通信控制 140
7.3.3 TCP協議的實際應用 144
7.4 UDP協議 145
7.4.1 UDP報文格式 145
7.4.2 UDP的封裝與協議的分層 145
7.4.3 UDP的復用、分解與端口 146
7.5 UDP協議的主要作用 146
7.6 TCP/UDP的區別 147
習題7 148
第8章 應用層協議 149
8.1 文件傳輸協議FTP 149
8.1.1 FTP概述 149
8.1.2 FTP的基本工作原理 150
8.1.3 FTP交互命令使用說明 151
8.1.4 簡單文件傳送協議TFTP 151
8.2 域名系統DNS 152
8.2.1 DNS概述 152
8.2.2 因特網的域名結構 152
8.2.3 域名服務器 154
8.3 Telnet 156
8.4 電子郵件 157
8.4.1 電子郵件概述 157
8.4.2 簡單郵件傳送協議SMTP 158
8.4.3 電子郵件的信息格式 159
8.4.4 郵件讀取協議POP3和IMAP 160
8.5 動態主機配置協議DHCP 160
8.5.1 DHCP概述 161
8.5.2 DHCP服務器的基本原理 161
8.6 簡單網絡管理協議SNMP 163
8.6.1 網絡管理概述 163
8.6.2 簡單網絡管理協議SNMP 166
8.7 萬維網WWW 168
8.7.1 萬維網概述 168
8.7.2 統一資源定位符URL 169
8.7.3 超文本傳送協議HTTP 170
8.7.4 萬維網的文檔 172
習題8 173
第9章 P2P技術 174
9.1 P2P簡介 174
9.1.1 P2P的產生 175
9.1.2 P2P的定義 176
9.2 P2P技術體系結構與分代 177
9.3 P2P網絡技術的應用 179
9.4 P2P的搜索技術 180
9.4.1 傳統搜索技術 180
9.4.2 P2P搜索技術 181
9.5 P2P的網絡穿越技術 183
9.5.1 NAT網絡概念 183
9.5.2 STUN協議與NAT穿越 185
9.6 P2P應用存在的安全問題 188
9.6.1 P2P技術帶來的安全上的好處 188
9.6.2 P2P技術存在的安全缺陷 188
9.6.3 P2P網絡面臨的主要安全威脅 189
9.6.4 P2P網絡的安全對策 190
9.6.5 P2P安全技術的研究重點 192
9.6.6 硬盤磨損問題 195
9.7 P2P技術應用實例 195
9.7.1 eMule 195
9.7.2 BitTorrent 199
9.7.3 Matrix 200
9.8 P4P技術 202
9.9 P2P技術國內外研究現狀 206
習題9 207
第10章 光纖與FTTx技術 208
10.1 光纖 208
10.1.1 光纖的歷史 208
10.1.2 光纖的特點 209
10.1.3 光纖接入網的拓撲結構 211
10.1.4 光纖用戶接入系統的組成 211
10.1.5 光纖接入網的技術分類 212
10.2 FTTx簡介 215
10.2.1 FTTx 215
10.2.2 FTTx技術分類 216
10.2.3 FTTH的應用技術 218
10.2.4 FTTH的優缺點 219
10.3 FTTH的發展 220
10.3.1 FTTH在國外的發展概況 220
10.3.2 FTTH在國內的發展概況 221
習題10 222
第11章 無線網絡技術 223
11.1 無線局域網 223
11.1.1 無線基礎知識 224
11.1.2 無線局域網的基本概念 226
11.1.3 無線局域網的標準化 227
11.1.4 無線局域網拓撲結構 229
11.1.5 無線局域網的物理設備 233
11.1.6 無線局域網的連接方案 236
11.1.7 技術要求 238
11.1.8 無線局域網的優缺點 239
11.1.9 無線局域網的發展前景 239
11.2 無線網絡案例（WiFi技術的應用） 239
11.2.1 WiFi簡介 240
11.2.2 WiFi突出優勢 240
11.2.3 WiFi的組建方式 241
11.2.4 WiFi的市場前景分析 241
11.3 WiMAX（802.16） 242
11.3.1 WiMAX簡介 242
11.3.2 WiMAX論壇 244
習題11 245
第12章 云計算技術 246
12.1 云計算的概念 246
12.1.1 云計算思想的產生 246
12.1.2 云計算的定義 247
12.1.3 云計算體系結構 249
12.1.4 云計算對信息產業的影響 251
12.2 SaaS（軟件即服務） 251
12.3 PaaS（平臺即服務） 253
12.3.1 PaaS概述 253
12.3.2 關鍵技術 254
12.3.3 典型PaaS平臺分析（Google App
Engine平臺） 254
12.4 IaaS（基礎設施即服務） 258
12.4.1 IaaS概述 258
12.4.2 關鍵技術 260
12.4.3 IaaS服務運營 263
12.5 云計算應用案例 264
12.5.1 亞馬遜網站（Amazon.com，
亞馬遜） 264
12.5.2 東非高等教育聯盟（“健康聯盟”）
云計算項目 264
12.5.3 美國聯邦政府
——憑云保霸主地位 264
12.5.4 金融行業（怡安集團）
——借云降低運營風險 265
12.6 云計算的展望 266
12.6.1 云計算的發展前景 266
12.6.2 云計算面臨的挑戰 266
習題12 267
第13章 物聯網技術 269
13.1 物聯網簡介 270
13.1.1 物聯網的概念 270
13.1.2 物聯網分類 271
13.1.3 物聯網的技術架構 271
13.2 物聯網關鍵技術介紹 273
13.2.1 RFID技術 273
13.2.2 二維碼技術 276
13.2.3 傳感器技術 278
13.2.4 M2M技術 281
13.2.5 ZigBee技術 282
13.3 IPv6在物聯網中的應用 283
13.3.1 IPv6和物聯網的關系 283
13.3.2 如何讓IPv6準確適配物聯網 284
13.4 物聯網的發展及應用 285
13.4.1 物聯網的發展趨勢 285
13.4.2 物聯網在中國的發展介紹 286
13.4.3 物聯網的應用 287
習題13 288
第14章 網絡故障排查 289
14.1 網絡故障概述 289
14.2 網絡故障維護的步驟 290
14.3 網絡維護命令 292
14.3.1 Ping命令 293
14.3.2 IPconfig命令 296
14.3.3 Tracert命令 297
14.3.4 Netstat命令 298
14.3.5 Arp命令 300
14.3.6 Nslookup命令 301
14.4 故障檢測監視軟件簡介 302
14.4.1 網絡故障檢測軟件工具 302
14.4.2 網絡監視工具 302
14.5 網絡維護案例分析 304
14.5.1 案例一：網線制作不標準，易受
干擾，發生錯誤 304
14.5.2 案例二：多協議使用，設置不良，
服務器超流量工作 304
習題14 305
第15章 網絡安全技術 306
15.1 網絡安全概述 306
15.2 網絡安全體系結構 310
15.2.1 物理安全 310
15.2.2 網絡安全 310
15.2.3 信息安全 312
15.2.4 安全管理 313
15.3 常用網絡安全技術 314
15.3.1 防火墻技術 314
15.3.2 信息加密技術 322
15.3.3 數字簽名 327
習題15 329
參考文獻 330

1. 實用運籌學 [主編　邢育紅　于晉臣]
2. 電子技術（第二版） [主編 覃愛娜 李飛]
3. 勞動爭議處理實務 [主編 王秀卿 羅靜]
4. 工程數學 [主編 郭立娟 王海]
5. 語音識別理論與實踐 [主編　莫宏偉]
6. 武術基礎教程 [主編 李代勇 謝志民]
7. 計算機網絡實訓教程 [主編 張浩軍 趙玉娟]
8. 畫法幾何與機械制圖習題集（多學時） [主編 趙軍]
9. HCIA-Datacom認證題庫分類精講 [主 編 韓立剛]
10. 網絡規劃設計師備考一本通 [夏杰 編著]
11. 電工電子技術基礎 [主編 劉 軍 楊國龍 劉天成]
12. MySQL數據庫項目式教程 [陳亞峰]
13. 機械設計基礎（第二版） [主編 田亞平 李愛姣]
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15. C語言程序設計習題與實驗指導（第二版） [主編 甄增榮 張賓]
16. C語言程序設計（第二版） [主編 甄增榮 田云霞]
17. Unity3D虛擬現實應用開發實踐 [主 編 劉龍]
18. 智能化技術基礎（第三版） [鄧文達　李禮]
19. 面向對象程序設計 [主編 張勇 張平華 趙小龍]
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21. 網絡營銷 [主編 夏薇薇 劉婷 尚潔]
22. 電視節目策劃與制作（微課版） [主　編　黃滴滴]
23. 數據庫技術與應用實踐教程（SQL Server 2019） [主 編 嚴暉 周肆清]
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26. 軟件定義網絡技術與實踐 [主編　但唐仁]
27. 工業機器人拆裝與調試 [主編 胡月霞 向艷芳 朱奇]
28. 功能材料制備與表征實驗指導書 [龔偉平 趙軍峰 梅海娟 等編著]
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30. 信息技術基礎 [主編 唐倩 邵銳]