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前言
第1章計算機網路概述
1.1計算機網路的基本概念
計算機網路,是指將地理位置不同的具有獨立功能的多台計算機及其外部設備,通過通信線路連接起來,在網路操作系統,網路管理軟體及網路通信協議的管理和協調下,實現資源共享和信息傳遞的計算機系統。
按廣義定義
關於計算機網路的最簡單定義是:一些相互連接的、以共享資源為目的的、自治的計算機的集合。
另外,從邏輯功能上看,計算機網路是以傳輸信息為基礎目的,用通信線路將多個計算機連接起來的計算機系統的集合。一個計算機網路組成包括傳輸介質和通信設備。
從用戶角度看,計算機網路它是這樣定義的:存在著一個能為用戶自動管理的網路操作系統。有它調用完成用戶所調用的資源,而整個網路像一個大的計算機系統一樣,對用戶是透明的。
一個比較通用的定義是:利用通信線路將地理上分散的、具有獨立功能的計算機系統和通信設備按不同的形式連接起來,以功能完善的網路軟體及協議實現資源共享和信息傳遞的系統。
從整體上來說計算機網路就是把分布在不同地理區域的計算機與專門的外部設備用通信線路互聯成一個規模大、功能強的系統,從而使眾多的計算機可以方便地互相傳遞信息,共享硬體、軟體、數據信息等資源。簡單來說,計算機網路就是由通信線路互相連接的許多自主工作的計算機構成的集合體。
按連接定義
計算機網路就是通過線路互連起來的、資質的計算機集合,確切的說就是將分布在不同地理位置上的具有獨立工作能力的計算機、終端及其附屬設備用通信設備和通信線路連接起來,並配置網路軟體,以實現計算機資源共享的系統。
按需求定義
計算機網路就是由大量獨立的、但相互連接起來的計算機來共同完成計算機任務。這些系統稱為計算機網路(computer networks)
1.2計算機網路的分類
1.3網路拓撲結構
1.4網路體系結構及協議的分層
1.5開放系統互連參考模型
1.6TCP/IP參考模型
TCP/IP參考模型是計算機網路的祖父ARPANET和其後繼的網際網路使用的參考模型。ARPANET是由美國國防部DoD(U.S.Department of Defense)贊助的研究網路。逐漸地它通過租用的電話線連結了數百所大學和政府部門。當無線網路和衛星出現以後,現有的協議在和它們相連的時候出現了問題,所以需要一種新的參考體系結構。這個體系結構在它的兩個主要協議出現以後,被稱為TCP/IP參考模型(TCP/IP reference model)。
由於國防部擔心他們一些珍貴的主機、路由器和互聯網關可能會突然崩潰,所以網路必須實現的另一目標是網路不受子網硬體損失的影響,已經建立的會話不會被取消,而且整個體系結構必須相當靈活。
1.7OSI與TCP/IP參考模型的比較
習題
第2章物理層
2.1數據通信基礎
數據通信是通信技術和計算機技術相結合而產生的一種新的通信方式。要在兩地間傳輸信息必須有傳輸信道,根據傳輸媒體的不同,有有線數據通信與無線數據通信之分。但它們都是通過傳輸信道將數據終端與計算機聯結起來,而使不同地點的數據終端實現軟、硬體和信息資源的共享。
2.2信道復用技術
「復用」是一種將若干個彼此獨立的信號,合並為一個可在同一信道上同時傳輸的復合信號的方法。比如,傳輸的語音信號的頻譜一般在300~3400Hz內,為了使若干個這種信號能在同一信道上傳輸,可以把它們的頻譜調制到不同的頻段,合並在一起而不致相互影響,並能在接收端彼此分離開來。
2.3數據交換技術
在數據通信系統中,當終端與計算機之間,或者計算機與計算機之間不是直通專線連接,而是要經過通信網的接續過程來建立連接的時候,那麼兩端系統之間的傳輸通路就是通過通信網路中若干節點轉接而成的所謂「交換線路」。
在一種任意拓撲的數據通信網路中,通過網路節點的某種轉接方式來實現從任一端系統到另一端系統之間接通數據通路的技術,就稱為數據交換技術。
數據交換技術主要是電路交換、分組交換和報文交換。
電路交換:由於電路交換在通信之前要在通信雙方之間建立一條被雙方獨占的物理通路(由通信雙方之間的交換設備和鏈路逐段連接而成),因而有以下優缺點。
①由於通信線路為通信雙方用戶專用,數據直達,所以傳輸數據的時延非常小。
②通信雙方之間的物理通路一旦建立,雙方可以隨時通信,實時性強。
③雙方通信時按發送順序傳送數據,不存在失序問題。
④電路交換既適用於傳輸模擬信號,也適用於傳輸數字信號。
⑤電路交換的交換的交換設備(交換機等)及控制均較簡單。
缺點:
①電路交換的平均連接建立時間對計算機通信來說嫌長。
②電路交換連接建立後,物理通路被通信雙方獨占,即使通信線路空閑,也不能供其他用戶使用,因而信道利用低。
③電路交換時,數據直達,不同類型、不同規格、不同速率的終端很難相互進行通信,也難以在通信過程中進行差錯控制。
分組交換:分組交換仍採用存儲轉發傳輸方式,但將一個長報文先分割為若干個較短的分組,然後把這些分組(攜帶源、目的地址和編號信息)逐個地發送出去,因此分組交換除了具有報文的優點外,與報文交換相比有以下優缺點:
①加速了數據在網路中的傳輸。因為分組是逐個傳輸,可以使後一個分組的存儲操作與前一個分組的轉發操作並行,這種流水線式傳輸方式減少了報文的傳輸時間。此外,傳輸一個分組所需的緩沖區比傳輸一份報文所需的緩沖區小得多,這樣因緩沖區不足而等待發送的機率及等待的時間也必然少得多。
②簡化了存儲管理。因為分組的長度固定,相應的緩沖區的大小也固定,在交換結點中存儲器的管理通常被簡化為對緩沖區的管理,相對比較容易。
③減少了出錯機率和重發數據量。因為分組較短,其出錯機率必然減少,每次重發的數據量也就大大減少,這樣不僅提高了可靠性,也減少了傳輸時延。
④由於分組短小,更適用於採用優先順序策略,便於及時傳送一些緊急數據,因此對於計算機之間的突發式的數據通信,分組交換顯然更為合適些。
2.4物理層的傳輸介質
2.5常見物理層標准
習題
第3章數據鏈路層
3.1數據鏈路層的作用
3.2成幀
3.3差錯控制和流量控制
3.4滑動窗口協議
3.5數據鏈路層協議實例
習題
第4章介質訪問層和區域網
4.1區域網與IEEE802標准
4.2MAC地址及其結構
4.3傳統區域網技術
4.4邏輯連接控制子層LLC
4.5區域網的擴展
4.6高速區域網技術
4.7無線區域網
4.8藍牙技術
習題
第5章乙太網技術
5.1乙太網的發展簡史
5.2乙太網幀結構
5.310Mb/s/100Mb/s/1000Mb/s乙太網
5.4乙太網組網技術
5.5自動協商
5.6萬兆乙太網技術
習題
第6章交換技術與虛擬區域網
6.1交換機與集線器
6.2交換機的種類
6.3交換機的學習和數據轉發
6.4基於交換機的虛擬網
6.5交換機的擴展
6.6冗餘鏈路與生成樹協議
習題
第7章網路層
7.1網路層的任務
7.2IP協議
7.3劃分子網
7.4網際網路控制報文協議
7.5地址解析協議
7.6BOOTP、DHCP和IGMP
習題
第8章網路的互連
8.1路由與路由演算法
8.2基於路由的互連
8.3網路地址轉換
8.4第三層交換技術
習題
第9章傳輸層
9.1傳輸層概述
9.2傳輸層要解決的問題
9.3傳輸控制協議TCP
9.4用戶數據報協議UDP
9.5套接字編程
9.6第四層交換技術
習題
第10章應用層
10.1應用層功能概述
10.2TCP/IP應用層
10.3DNS服務
10.4Web服務
10.5E-mail服務
10.6FTP服務
10.7簡單網路管理協議SNMP
10.8動態主機配置協議DHCP
習題
第11章網路安全
11.1信息加密技術
11.2防範網路病毒
11.3入侵檢測技術
11.4網路層安全協議族IPSec
11.5防火牆技術
11.6網路分析和監視工具
習題
第12章網路設計與結構化布線
12.1網路系統設計流程
12.2綜合布線系統
12.3網路設計實例
習題
第13章廣域網接入技術
13.1幀中繼
13.2DDN技術
13.3ISDN技術
13.4ATM技術
13.5數字同步體系SONET/SDH
13.6ADSL/DSL技術
13.7VPN技術
習題
附錄A網路參考實驗
實驗一構造小型區域網
實驗二利用交換機組建虛擬網
實驗三通過路由器連接區域網
實驗四實施網路應用(FTP服務、DNS服務、wWW服務和E-mail服務)
實驗五利用防火牆實現網路安全
實驗六協議及數據分析軟體的使用
附錄B網路課程設計參考題目
設計一設計基於路由和虛擬網的綜合性工作組網路
設計二數據包的捕獲與分析設計
設計三分析IP地址與MAC地址映射關系
設計四編寫基於ICMP的應用程序
參考文獻
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