首页 > 教育 > 本科研究生 > 计算机类

计算机网络精编教程——原理与实践

作译者：李志远等

出版时间：2024-02 千字数：710 版次：01-01 页数：444

开本：16开装帧： I S B N ：9787121472718

换版：

纸质书定价：￥79.0

库存:无

分享到：

共有图书评论0条【查看评论摘要】

看了又看

{{data.bookName}}

￥{{data.price}}

内容简介

前言

上架建议

作者简介

编辑推荐

音视频专区

第 1 章 概述............................................................................................................................................1
1.1 计算机网络简介 ...................................................................................................................1
1.1.1 计算机网络的定义 ...................................................................................................1
1.1.2 计算机网络的分类 ...................................................................................................3
1.1.3 互联网边缘部分 .......................................................................................................5
1.1.4 互联网核心部分 .......................................................................................................6
1.2 计算机网络的性能指标 .......................................................................................................8
1.2.1 速率...........................................................................................................................8
1.2.2 带宽...........................................................................................................................9
1.2.3 时延（delay） ........................................................................................................12
1.2.4 吞吐量.....................................................................................................................15
1.2.5 丢包率.....................................................................................................................18
1.3 计算机网络体系结构 .........................................................................................................18
1.3.1 分层的体系结构 .....................................................................................................18
1.3.2 协议与分层.............................................................................................................20
1.3.3 TCP/IP 体系结构 ....................................................................................................26
1.4 互联网的发展 .....................................................................................................................28
1.4.1 互联网的起源.........................................................................................................28
1.4.2 TCP/IP 互联网的根基 ............................................................................................29
1.4.3 NSF 互联网的推进者.............................................................................................30
1.4.4 WWW：互联网的“分水岭”..............................................................................30
1.4.5 移动互联网.............................................................................................................31
1.5 本章实验.............................................................................................................................32
1.5.1 实验环境配置.........................................................................................................32
1.5.2 协议封装.................................................................................................................34
1.5.3 越层封装.................................................................................................................36
习题 .............................................................................................................................................40
第 2 章 直连网络..................................................................................................................................43
2.1 直连网络.............................................................................................................................43
2.1.1 直连网络的概念 .....................................................................................................43
2.1.2 直连网络的数据传输 .............................................................................................44
2.1.3 直连网络的硬件组成 .............................................................................................45
2.1.4 导向传输媒体.........................................................................................................46
2.1.5 非导向传输媒体 .....................................................................................................53
2.2 编码.....................................................................................................................................57
2.2.1 不归零编码 NRZ（Non-Return to Zero）.............................................................58
2.2.2 曼彻斯特编码（Manchester Encoding）...............................................................59
2.2.3 差分曼彻斯特编码（Differential Manchester Encoding） ...................................59
2.3 成帧.....................................................................................................................................60
2.3.1 面向字符的协议 PPP..............................................................................................60
2.3.2 面向比特的协议 HDLC .........................................................................................65
2.4 差错检测.............................................................................................................................68
2.5 广播式以太网 .....................................................................................................................70
2.5.1 以太网标准.............................................................................................................70
2.5.2 以太网 MAC 帧......................................................................................................72
2.5.3 以太网 MAC 地址..................................................................................................74
2.5.4 传输媒体接入控制 .................................................................................................76
2.5.5 10BASE-T 网络......................................................................................................83
2.6 交换机.................................................................................................................................84
2.6.1 交换机概述.............................................................................................................84
2.6.2 交换机 MAC 地址学习 ..........................................................................................85
2.6.3 虚拟局域网 VLAN .................................................................................................87
2.7 高速以太网.........................................................................................................................91
2.7.1 快速以太网.............................................................................................................91
2.7.2 吉比特以太网.........................................................................................................94
2.7.3 10 吉比特以太网 ....................................................................................................95
2.7.4 40 吉比特以太网（40GbE）.................................................................................96
2.8 本章实验.............................................................................................................................98
2.8.1 虚拟局域网.............................................................................................................98
2.8.2 交换机 MAC 地址学习 ........................................................................................103
2.8.3 帧的发送与接收 ...................................................................................................104
习题 ...........................................................................................................................................106
第 3 章 网络互连................................................................................................................................109
3.1 互连网络...........................................................................................................................109
3.1.1 互连网络的概念 ...................................................................................................109
3.1.2 路由器...................................................................................................................113
3.1.3 集线器、交换机和路由器 ...................................................................................116
3.2 网际协议 IP.......................................................................................................................118
3.2.1 IPv4 编址...............................................................................................................119
3.2.2 划分子网........................................................................................................................125
3.2.3 路由表与转发表 ...................................................................................................129
3.2.4 路由器分组转发 ...................................................................................................131
3.2.5 DHCP 协议 ...........................................................................................................135
3.2.6 地址解析协议 ARP ..............................................................................................141
3.2.7 网络地址转换 NAT ..............................................................................................145
3.2.8 IP 分组的格式.......................................................................................................147
3.2.9 网际控制报文协议 ICMP.....................................................................................152
3.3 路由选择协议 ...................................................................................................................160
3.3.1 概述.......................................................................................................................160
3.3.2 内部网关协议 RIP................................................................................................162
3.3.3 内部网关协议 OSPF.............................................................................................170
3.3.4 外部网关协议 BGP ..............................................................................................182
3.4 多协议标签交换 MPLS....................................................................................................199
3.4.1 概述.......................................................................................................................199
3.4.2 MPLS 中的几个基本概念....................................................................................200
3.4.3 MPLS 的基本操作................................................................................................202
3.4.4 标签分发协议 LDP...............................................................................................204
3.5 IPV6 ...................................................................................................................................216
3.5.1 概述.......................................................................................................................216
3.5.2 IPv6 分组的格式...................................................................................................216
3.5.3 IPv6 地址...............................................................................................................220
3.5.4 ICMPv6 .................................................................................................................226
3.5.5 邻站发现协议 NDP ..............................................................................................228
3.5.6 重复地址检测 DAD..............................................................................................234
3.6 本章实验...........................................................................................................................236
3.6.1 独臂路由接入互连网络 .......................................................................................236
3.6.2 DHCP 与 NAT.......................................................................................................240
3.6.3 单区域的 OSPF 的配置........................................................................................245
3.6.4 简单的路由追踪程序的实现 ...............................................................................248
3.6.5 ARP 协议实现活动主机的探测...........................................................................249
习题 ...........................................................................................................................................252
第 4 章 端到端的通信........................................................................................................................259
4.1 端到端的概念 ...................................................................................................................259
4.1.1 端系统与网络层 ...................................................................................................259
4.1.2 端口的概念...........................................................................................................261
4.1.3 端口监听的概念 ...................................................................................................262
4.2 UDP...................................................................................................................................263
4.2.1 概述.......................................................................................................................263
4.2.2 UDP 的特点..........................................................................................................263
4.2.3 UDP 报文的格式 ..................................................................................................265
4.3 TCP....................................................................................................................................267
4.3.1 TCP 概述...............................................................................................................268
4.3.2 TCP 连接的概念...................................................................................................270
4.3.2 TCP 可靠的传输...................................................................................................271
4.3.4 TCP 报文段的格式...............................................................................................275
4.3.5 发送 TCP 报文段的时机......................................................................................281
4.3.6 TCP 超时重传时间...............................................................................................284
4.3.6 TCP 流量控制.......................................................................................................287
4.3.7 TCP 拥塞控制.......................................................................................................293
4.3.8 主动队列管理 AQM.............................................................................................302
4.3.9 TCP 连接管理.......................................................................................................303
4.3.10 TCP 连接的管理模型.........................................................................................308
4.3.11 TCP 定时器.........................................................................................................311
4.4 TCP 与 UDP 的区别.........................................................................................................311
4.5 本章实验...........................................................................................................................312
4.5.1 Socket 程序 ...........................................................................................................313
4.5.2 通用的建立 TCP 连接的程序..............................................................................318
4.5.3 端口扫描程序.......................................................................................................323
习题 ...........................................................................................................................................329
第 5 章 互联网应用层协议................................................................................................................334
5.1 域名系统 DNS ..................................................................................................................334
5.1.1 概述.......................................................................................................................334
5.1.2 域名空间...............................................................................................................335
5.1.3 资源记录...............................................................................................................337
5.1.4 域名服务器...........................................................................................................341
5.1.5 域名的解析过程 ...................................................................................................344
5.1.6 DNS 报文的格式 ..................................................................................................348
5.2 WEB 与 HTTP....................................................................................................................353
5.2.1 HTTP 协议............................................................................................................353
5.2.2 HTTP 报文的格式 ................................................................................................359
5.2.3 代理服务器...........................................................................................................362
5.2.4 数据同步...............................................................................................................364
5.3 文件传输协议 FTP ...........................................................................................................369
5.3.1 概述.......................................................................................................................369
5.3.2 FTP 的工作方式 ...................................................................................................369
5.3.3 FTP 会话 ...............................................................................................................373
5.4 简单文件传输协议 TFTP.................................................................................................374
5.4.1 概述.......................................................................................................................374
5.4.2 TFTP 分组的格式.................................................................................................375
5.4.3 TFTP 实例分析.....................................................................................................377
5.5 远程登录 TELNET..............................................................................................................379
5.5.1 网络虚拟终端 NVT..............................................................................................379
5.5.2 Telnet 控制命令 ....................................................................................................380
5.5.3 选项协商...............................................................................................................381
5.5.4 Telnet 的使用 ........................................................................................................384
5.5.5 Telnet 传输效率 ....................................................................................................386
5.5.6 NVT 的安全性......................................................................................................387
5.6 电子邮件 EMAIL................................................................................................................388
5.6.1 概述.......................................................................................................................388
5.6.2 简单邮件传输协议 SMTP....................................................................................389
5.6.3 电子邮件的基本格式 ...........................................................................................392
5.6.4 邮局访问协议 POP3.............................................................................................393
5.6.5 基于 Web 的电子邮件..........................................................................................399
5.6.6 通用互联网邮件扩充 MIME ...............................................................................400
5.7 本章实验...........................................................................................................................404
5.7.1 VMware 中安装 Ubuntu 22.04 LTS .....................................................................404
5.7.2 安装配置 DNS ......................................................................................................405
5.7.3 安装配置 Web 服务..............................................................................................411
5.7.4 域名解析客户程序设计 .......................................................................................419
习题 ...........................................................................................................................................423
附录 A 计算机网络常用缩略词 ........................................................................................................427
参考文献................................................................................................................................................431

计算机网络是一门知识面广、理论性强、实践要求高的课程，对于初学者而言具有较高的挑战性，因此，理论与实践相结合的教学参考教材可能更适合初学者。目前国内外一些知名的计算机网络教材，基本都是以五层体系结构（物理层、数据链路层、网络层、运输层和应用层）来组织教学内容的，例如谢希仁教授编著的《计算机网络（第8 版）》以及Tanenbaum 教授著写、潘爱民教授翻译的《计算机网络》等，这类教材在内容组织方面十分清晰明了。陈鸣教授编著的《计算机网络：原理与实践》则以“数据通信基础”取代了“物理层”、以“直接连接的网络”取代了“数据链路层”、以“网络互连”取代了“网络层”、以“端到端协议”取代了“运输层”、以“网络应用协议”取代了“应用层”，其内容有理论有实践。国外教材大都以四层体系来组织教学内容，例如Kurose 教授著写、陈鸣教授翻译的《计算机网络自顶向下方法》以及Richard Stevens 教授著写、范建华等教授翻译的《TCP/IP 详解 卷1：协议》等，这类教材更加侧重于协议原理的具体实践分析，没有介绍物理层及通信基础的相关知识。
本书特点
1. 精选并合理安排学习内容：与计算机网络相关的知识内容繁多，初学者在有限的学习时间内难以完成，因此，本教材在借鉴了国内外教材特点的基础上，从初学者认知计算机网络的过程出发来组织并选取教材内容。对于初学者，他们直接接触到的计算机网络，就是一些计算机直接连接在一起的网络（例如一个教学实验室的计算机网络），因此本书也将数据链路层的知识放入直连网络中进行介绍。随之而来的问题是如何将这些直连的网络互相连接起来构成一个更大的网络，由于这部分内容与网络层相关，故本书将这些问题放入“网络互连”中进行介绍。本书将运输层的相关知识放入“端到端的通信”中进行介绍，端到端的通信这个概念，初学者不太容易理解，但很难找到一个更为准确的、简短的且易于理解的语言来描述它。本书将应用层的内容放入互联网应用层协议的章节中进行介绍，即本书仅仅介
绍部分遵循互联网协议定义的应用。对于物理层及通信基础的相关知识，本书没有用独立章节去介绍（一般初学者完全可以忽略这一部分内容），而是将其部分内容分散到“概述”和“直连网络”中进行介绍，即当出现相关知识点时，“捎带”介绍了这些内容，这样可以不必花大量篇幅来介绍通信基础知识的相关内容。在每一章的最后都安排了实验内容。本书没有对无线网络、计算机网络安全、计算机网络管理及软件定义的网络等方面的内容进行介绍，若需要学习这些内容，请参考其他计算机网络教材。
2. 设计并给出实践结果分析：计算机网络是一门实践性较强的课程，对于初学者而言，如果没有足够的、循序渐进的实践内容，计算机网络基本原理和概念是很难理解的。本书从三个方面来增强实践方面的内容：首先，在分析了相关理论知识的同时，尽最大努力地给出了相关的实践结果分析，以使初学者能够更好地理解基本原理；其次，在每一章的最后，精心设计了一些实践案例，给出了详细的实践过程，并对实践结果进行了详细的分析；最后，在每章的习题中，也安排了部分实践习题。本书一共设计并详细给出了17 个实验（实践习题除外），实验分为网络仿真与抓包分析和Python 编程两大类：
（1）网络仿真与抓包分析：这部分实践主要用于网络工程及协议分析。
（2）Python 编程：利用Python 与Scapy 包管理库，编写一些应用程序，对所学的计算机网络协议进行简单的验证，以更好地理解各协议的运行过程及协议的定义。目前国内外的计算机网络教材，少有使用编程进行协议分析的，只有部分教材中安排了少量的socket 程序设计。例如，在“概述”中，本书就给出了协议封装及越层封装的简单实验程序；在“直连网络”中，给出了通过帧传输数据等实验程序；在“网络互连”中给出了通过ARP 探测活动主机等实验程序；在“端到端的通信”中，给出了TCP 三次握手建立连接等实验程序；在“互联网应用层协议”中，本书给出了DNS 客户程序设计等实验。
3. 培养并提升学习者的能力：本书的内容编排及实践安排更加强调“出现问题、解决问题、出现新问题、再解决新问题”的特点。例如，“直连网络”解决了计算机间数据传输的问题，“网络互连”解决了处于不同网络中的计算机间数据传输的问题，“端到端的通信”解决了不同计算机中的进程间通过互联网通信的问题，而“互联网应用层协议”则提供了标
准的互联网应用服务等。另外，对部分网络协议存在的问题也进行了简单的分析与实践验证。对于介绍的大多数计算机网络原理，本书给出了对应的实践结果分析，以及可能出现的安全问题，以引导学习者分析问题和解决问题。在部分章节的习题中，也给出了网络抓包结果分析的相关题目。
学习建议
1. 搭建一个简单的计算机网络：对于大部分学习者而言，没有多台计算机设备互连的网络环境，在这种情况下，可采用在宿主计算机中创建虚拟机的方式来搭建学习计算机网络的环境，因此，学习者可先期完成第5 章的实验1（5.7.1 节）的内容，在自己的宿主计算机中创建一台虚拟主机（Linux 服务器版的操作系统），且宿主计算机与虚拟主机通过桥接等方式相互连通，这种虚拟的计算机网络环境，可以完成网络服务的安装与调试及网络程序的运行与分析。
2. 安装网络仿真和Wireshark 嗅探软件：这些软件主要用于在仿真计算机网络环境中，完成网络工程方面的相关实验。例如，组建一个小型的校园网络且通过路由器与外网互连互通，通过这些实验，学习者可以掌握网络设备的管理与配置、分析网络协议的运行结果等。网络仿真软件是多种多样的，本书采用GNS3 作为网络仿真软件，学习者也可以选择ENSP（华为）、Packet Tracer（Cisco）作为网络仿真软件。
3. 安装Python 编程环境并掌握简单的Python+Scapy 的编程方法：Python 是一种简单易学、非常接近人类自然语言的编程语言，但其功能非常强大。编程有助于理解网络协议和分析协议存在的问题。本书实验中给出了Python 源代码且给出了详细的注释，稍有点英语基础的学习者就能够非常容易地理解程序的含义。如果学习者没有编写程序的基础，习题中的部分程序设计题可以忽略。
4. 内容取舍：计算机网络涵盖的知识面极为广泛，虽然本书选取了其中重要的内容进行介绍，但是对于不同的学习者，仍可对本书的内容进行取舍，例如，根据学时数，学习者可以忽略通信基础相关的知识、HDLC、BGP、MPLS 及IPv6 等内容，也可以选择OSPF 的部分内容进行学习。但是对于Telnet、FTP 等过时的、一般人不可能使用的网络应用，还是建议学习者了解一下，这有利于学习者了解计算机网络的先驱们分析问题和解决问题的方式和方法。
学习计算机网络是一件充满挑战且具有强大吸引力的事情，它需要学习者不断实践、不断总结，从工程实践管理和程序设计的挫折中找到成功的喜悦。
本书资源
1. 课程思政资源：习近平总书记指出，“高校立身之本在于立德树人”。高校不仅具有传播真理、传播思想的功能，还应承载落实立德树人的根本任务，以解决思政教育与专业教育“两张皮”的问题。本书提供了计算机网络课程思政的相关资源，以培养学生精益求精的大国工匠精神，同时激发学生科技强国的家国情怀。
2. 计算机网络综合实验教程——协议分析与应用（电子工业出版社，2022 年2 月）：该书采用协议应用与分析相结合的方式，帮助读者理解和掌握计算机网络的基本原理。该书绝大部分的实验配有视频讲解，但是读者需要注意的是，其实验内容与本书中的实验内容并不完全一样，读者可以选择使用。
3. Mynet 学网络：采用Python+Scapy 开发的计算机网络仿真系统，在该系统中对网络协议进行了仿真并分析了部分协议存在的问题。有兴趣的读者可根据该系统的思路，自己设计并开发网络仿真系统。
除此之外，本书还提供教学课件、习题答案等教学资源，需要的读者可登录华信教育资源网（www.hxedu.com.cn）免费下载。
本书的编写得到了桂林航天工业学院计算机网络教学团队、桂林电子科技大学计算机网络教学团队及朋友们的大力支持，感谢魏星、胡庆辉和杨华三位教授提供的各类资源和各种修改建议，正是他们默默的支持，才使能够我们专注于写作、设计实验和调试程序，在多次试图放弃的时候，也是他们的鼓励才使本书得以完成。
如前所述，计算机网络涉及的知识面相当广泛且更新速度相对较快，本书未能增加这些新的理论、新的技术。另外，本书中的Python 程序的编写也相对简洁和实用，这些程序仅仅是为了说明或实现某个协议的功能，不能作为真正意义上的“软件”。另外，限于编著者水平，书中一定存在不少错误和不足，敬请广大读者批评指正。
编著者
2023 年12 月31 日
于桂林航天工业学院

查看更多 > 图书评论

暂无评论

发表图书评论

评论标题：
评论内容：
验证码：: 看不清楚
点击刷新
: 您还没有登录，请登录后再评论。
点击“登录”

购买过本书的顾客还买过

{{data.bookName}}

￥{{data.price}}