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本书是"十二五”普通高等教育本科国家级规划教材、普通高等教育"十一五”国家级规划教材，获山东省高校优秀教材一等奖。本书从实用性和先进性出发，较全面地介绍了计算机网络技术基本理论和技术应用的相关内容。全书分为14章，内容包括计算机网络基础、数据通信基础、局域网、IP基础、路由基础、OSPF协议、VLAN技术、STP协议、DHCP技术、ACL与NAT、广域网技术、MPLS技术、WLAN技术，以及企业网络综合实战等。本书提供配套微课视频、电子课件、习题参考答案和实验文档等。本书可作为高等学校计算机网络课程的基础教材，也可供相关领域的工程技术人员学习和参考。

目    录
第1章  计算机网络基础	1
1.1  计算机网络的发展过程	1
1.1.1  计算机网络的产生与发展	1
1.1.2  互联网的应用与发展	3
1.2  计算机网络的定义和分类	5
1.2.1  计算机网络的定义	5
1.2.2  计算机网络的功能	6
1.2.3  计算机网络的分类	6
1.3  计算机网络的拓扑结构	7
1.4  计算机网络的常用设备	9
1.4.1  网卡	9
1.4.2  中继器和集线器	9
1.4.3  网桥和交换机	10
1.4.4  路由器	11
1.4.5  网关	11
1.4.6  防火墙	11
1.5  计算机网络体系结构	12
1.5.1  网络体系结构	12
1.5.2  开放系统互连参考模型	13
1.5.3  TCP/IP模型	15
1.6  计算机网络的应用模式	17
1.6.1  C/S模式	17
1.6.2  B/S模式	18
1.6.3  P2P模式	19
习题	21
第2章  数据通信基础	23
2.1  数据通信系统	23
2.1.1  数据通信系统模型	23
2.1.2  模拟通信系统和数字通信系统	24
2.1.3  数据通信系统构成	24
2.2  数据编码技术	25
2.2.1  模拟数据数字信号编码技术	25
2.2.2  数字数据数字信号编码技术	26
2.2.3  数字数据的调制编码	27
2.3  数据传输方式	28
2.3.1  并行传输	28
2.3.2  串行传输	28
2.4  数据交换技术	29
2.5  数据传输介质	31
2.5.1  数据传输介质的分类	31
2.5.2  多路复用技术	32
习题	33
第3章  局域网	35
3.1  局域网概述	35
3.1.1  局域网的组成	35
3.1.2  局域网的分类	36
3.2  以太网	36
3.2.1  以太网的特点	37
3.2.2  以太网的发展	37
3.2.3  CSMA/CD	39
3.2.4  MAC地址	40
3.2.5  以太网帧结构	41
3.3  交换式局域网	42
3.3.1  交换式局域网的基本结构	42
3.3.2  局域网交换机的工作原理	42
3.3.3  交换机的帧转发方式	43
3.3.4  交换式局域网的技术特点	44
习题	44
第4章  IP基础	46
4.1  IP地址	46
4.1.1  IPv4地址	46
4.1.2  域名	49
4.1.3  IPv6地址	51
4.2  子网划分	52
4.2.1  定长子网划分	52
4.2.2  变长子网划分	52
4.3  ARP协议	53
4.3.1  ARP协议概述	54
4.3.2  ARP代理	55
4.4  IP协议	56
4.4.1  IPv4协议	56
4.4.2  IPv6协议	57
4.5  ICMP协议	58
4.5.1  ICMP协议	58
4.5.2  ICMPv6协议	59
4.6  NDP协议	60
4.6.1  NDP	60
4.6.2  邻居状态的种类	62
习题	63
第5章  路由基础	65
5.1  路由概述	65
5.1.1  路由的基本概念	65
5.1.2  路由器的工作原理	65
5.1.3  路由表	66
5.1.4  路由条目生成方式	66
5.1.5  最优路由	67
5.1.6  路由高级特性	67
5.2  华为通用路由平台	68
5.2.1  系统概述	68
5.2.2  CLI界面的使用方法	69
5.2.3  常见的基本命令	71
5.3  静态路由配置	77
5.3.1  IPv4静态路由配置	77
5.3.2  IPv6静态路由配置	79
5.4  基本配置实验	80
习题	82
第6章  OSPF协议	83
6.1  OSPF协议概述	83
6.1.1  OSPF协议的特点	83
6.1.2  OSPF区域	83
6.1.3  Router ID	84
6.1.4  度量值	84
6.1.5  OSPF协议报文类型	84
6.1.6  邻居状态机	84
6.1.7  OSPF网络类型	85
6.1.8  DR和BDR	85
6.2  OSPF协议的工作原理	85
6.2.1  邻居关系建立过程	86
6.2.2  邻接关系建立过程	86
6.3  OSPF认证	87
6.4  OSPF协议配置	87
6.5  基本配置实验	90
习题	92
第7章  VLAN技术	94
7.1  VLAN基础	94
7.1.1  VLAN概述	94
7.1.2  VLAN的基本配置	97
7.2  VLAN间路由	101
7.2.1  VLAN间路由的应用场景	101
7.2.2  VLAN间路由的工作原理与配置	101
7.3  链路聚合	103
7.3.1  链路聚合的应用场景	103
7.3.2  链路聚合模式	104
7.3.3  链路聚合配置	104
7.4  基本配置实验	106
习题	107
第8章  STP协议	109
8.1  STP概述	109
8.1.1  STP产生的背景	109
8.1.2  STP的作用	110
8.1.3  STP的版本类型	110
8.1.4  STP的基本概念	111
8.1.5  STP的端口角色及状态	111
8.1.6  STP的工作过程	111
8.1.7  BPDU报文	113
8.1.8  STP拓扑变化	115
8.2  RSTP概述	116
8.2.1  RSTP产生的原因	116
8.2.2  RSTP的端口角色及状态	116
8.2.3  RSTP的BPDU报文	117
8.2.4  RSTP的收敛过程	118
8.3  MSTP概述	118
8.3.1  MSTP产生的原因	118
8.3.2  MSTP的基本概念	118
8.3.3  MSTP的工作原理及端口角色	119
8.3.4  MSTP配置	119
8.4  VRRP协议	120
8.4.1  VRRP的产生原因	120
8.4.2  VRRP概述	121
8.4.3  VRRP基本结构	121
8.4.4  VRRP主备备份工作过程	122
8.4.5  VRRP联动	124
8.4.6  VRRP负载分担	124
8.4.7  VRRP配置	125
8.5  MSTP基本配置	126
习题	128

第9章  DHCP技术	130
9.1  DHCP概述	130
9.1.1  DHCP的应用场景	130
9.1.2  DHCP的基本概念	131
9.2  DHCP的工作原理与配置	131
9.2.1  DHCP的工作原理	131
9.2.2  DHCP的基本配置	133
9.3  DHCP中继	134
9.3.1  DHCP中继的工作概述	134
9.3.2  DHCP中继的工作原理	135
9.3.3  DHCP中继的配置	136
9.4  DHCP SNOOPING	137
9.4.1  DHCP Snooping概述	137
9.4.2  DHCP Snooping的工作原理	137
9.4.3  DHCP攻击	137
9.5  DHCPV6	138
9.5.1  DHCPv6概述	138
9.5.2  DHCPv6的配置	139
9.6  基本配置实验	140
习题	143
第10章  ACL与NAT	144
10.1  ACL（访问控制列表）	144
10.1.1  ACL概述	144
10.1.2  ACL的工作原理	144
10.1.3  ACL的配置	145
10.2 （NAT）网络地址转换	146
10.2.1  NAT概述	146
10.2.2  NAT的工作原理	146
10.2.3  NAT的配置	147
10.3  基本配置实验	149
习题	153
第11章  广域网技术	155
11.1  HDLC协议	155
11.1.1  HDLC概述	155
11.1.2  HDLC的基本配置	156
11.1.3  HDLC的地址借用	156
11.2  PPP协议	156
11.2.1  PPP协议概述	156
11.2.2  PPP协议的工作原理	157
11.2.3  PPP的基本配置	159
11.2.4  PPP认证	160
11.3  PPPOE协议	162
11.3.1  PPPoE协议概述	162
11.3.2  PPPoE报文	163
11.3.3  PPPoE会话建立过程	163
11.3.4  PPPoE的配置	165
11.4  基本配置实验	166
习题	172
第12章  MPLS技术	174
12.1  MPLS概述	174
12.1.1  MPLS产生的背景	174
12.1.2  MPLS的体系结构	174
12.1.3  MPLS的数据报文结构	175
12.1.4  MPLS的基本网络结构	176
12.2  LSP	176
12.2.1  静态LSP	176
12.2.2  动态LSP	180
12.3  MPLS VPN	186
12.3.1  MPLS VPN的工作原理	186
12.3.2  MPLS VPN的基本配置	188
习题	192
第13章  WLAN技术	194
13.1  WLAN概述	194
13.1.1  WLAN的概念	194
13.1.2  无线局域网标准	194
13.1.3  WLAN设备	194
13.1.4  基本WLAN组网	195
13.1.5  有线侧组网和无线侧组网的概念	196
13.1.6  WLAN的工作流程	196
13.2  WLAN配置实现	196
13.2.1  实验目的	196
13.2.2  实验组网介绍	196
13.2.3  实验任务配置	197
13.2.4  结果验证	201
习题	201
第14章  企业网络综合实战	203
14.1  实验目的	203
14.2  实验拓扑	203
14.3  IP地址规划	204
14.4  实验配置	204
14.4.1  链路聚合和VLAN配置	204
14.4.2  MSTP配置	206
14.4.3  VRRP配置	207
14.4.4  企业内网OSPF配置	207
14.4.5  运营商OSPF配置	208
14.4.6  LDP配置	208
14.4.7  MPLS VPN实例配置	209
14.4.8  MP-BGP配置	209
14.4.9  DHCP配置	210
14.5  结果验证	210
14.6  配置参考	211
习题	228
参考文献	230

前    言
计算机技术的发展不仅极大地促进了科学技术的发展，而且明显地加快了经济信息化和社会信息化的进程。因此，计算机教育在各国备受重视，具备计算机知识与相关能力已成为21世纪人才的基本素质之一。
计算机网络彻底改变了人们的工作和生活方式，改变了企事业单位的运营和管理方式，已经融入人们生活、工作、学习、交往的方方面面，与各行各业紧密结合。计算机网络对整个社会的各个领域产生了很大的影响，与国家发展、综合国力提升也有着日益密切的联系。党的二十大报告对加快建设网络强国、数字中国做出了重要部署，青年大学生是建设网络强国的中流砥柱，熟练掌握计算机网络知识和技术是实施网络强国的前提和保障。
为了进一步加强计算机教学工作，适应高等学校正在开展的课程体系与教学内容的改革，及时反映计算机教学的研究成果，积极探索适应21世纪新工科人才培养的教学模式，我们编写了本书。
本书具有如下特色：强调理论与实践结合，通过在计算机网络基础知识和计算机网络技术两大方向上安排内容，使学生在掌握计算机网络基础知识的基础上，学习计算机网络技术的原理和应用，并强调计算机网络关键技术的配置实践，将理论知识与实践应用全面结合，最后落地于企业网络综合实战，提升学生的动手实践能力。
党的二十大报告提出“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”，高等教育事业发展进入新阶段，提出新要求，迎来新机遇。经过在多年教学实践中的不断探索，我们总结出适合高等学校学生学习计算机网络知识的研究型教学模式。
研究型教学模式的基本形式为：精讲多练，以学生在课题研究中探索式地学习为主，以网络教学平台答疑讨论为辅，以试题库在线测验为补充。研究型教学模式的操作重点突出以下几个方面：
① 加强自学和实践。课堂教学主要精讲重点内容，而不是面面俱到。在教师指导下，学生通过自己看书，在网络教学平台上学习多媒体课件或使用其他各种学习资料进行学习。同时，增加上机实验教学的学时比例，使学生充分利用上机练习掌握所学的内容。
② 以实际训练提升教学效果。在上课前给单个学生，或几个学生组成的小组，布置一项实际操作或软件开发课题。课题力求既结合实际，又能涵盖课程教学的内容，并明确具体要求和进度。学生结合课程进度在规定时间内完成课题，成绩记入操作设计成绩库。
③ 充分重视辅助教学手段在课程教学中的作用。建设在线考试环境，使得学生可以随时登录进行在线测试。根据教学进度的安排，每个重要学习单元都组织学生在线考试，并将成绩记入平时成绩库。另外，在教学平台的辅导答疑论坛，安排专人负责解答学生提出的各种问题，根据学生在答疑论坛发表见解的次数和深度，评定答疑讨论分，并记入平时成绩库。
研究型教学模式在重视教学过程中每个环节的同时，把调动学生学习的积极性放到了重要位置，把培养学生数字化学习能力、自主学习意识和创新思维意识有机地融合到平时的教学过程之中。
对于当代大学生的计算机教育，重点应该是计算机应用能力的培养。本书针对这个特点，从应用出发，以应用为目的，更强调实用性，在强调概念严谨的同时，做到通俗易懂、例题丰富、便于自学。我们希望本书能应用于计算机类专业课程和非计算机类专业通识课程，通过研究型教学模式的应用使学生更好地掌握计算机技术的相关知识。
本书是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材和普通高等教育“十一五”国家级规划教材，全书分为14章：第1章讲述计算机网络基础，介绍计算机网络的基本概念、发展过程、拓扑结构、常用设备、体系结构和应用模式；第2章讲述数据通信基础，介绍通信系统的组成、数据的编码和调制方法、数据的并行和串行传输方式、数据交换技术的分类及各自的优缺点，以及常用数据传输介质；第3章讲述局域网，介绍局域网的基础知识、以太网和交换式局域网；第4章讲述IP基础，介绍IP地址编码方案、子网划分、可变长子网掩码划分（VLSM）、ARP协议、IP协议数据报文格式、ICMP协议和邻居发现协议；第5章讲述路由基础，介绍路由器的工作原理、路由条目生成方式、最优路由、路由高级特性、华为通用路由平台配置环境和静态路由配置；第6章讲述OSPF协议，介绍OSPF协议的特点、工作原理，OSPF认证和OSPF协议配置；第7章讲述VLAN技术，介绍VLAN基础知识、VLAN间路由、链路聚合和VLAN的基本配置；第8章讲述STP协议，介绍STP、RSTP、MSTP、VRRP协议的原理和配置；第9章讲述DHCP技术，介绍DHCP的基本原理与配置、DHCP中继、DHCP Snooping和DHCPv6协议等；第10章讲述ACL与NAT，介绍ACL（访问控制列表）、ACL的工作原理和配置方法、NAT（网络地址转换）的概念和工作原理，以及NAT配置；第11章讲述广域网技术，介绍HDLC协议、PPP协议和PPPoE协议；第12章讲述MPLS技术，介绍MPLS体系结构、数据报文结构、基本网络结构，静态LSP和动态LSP，以及MPLS VPN；第13章讲述WLAN技术，介绍WLAN的概念、无线局域网标准、WLAN设备、基本WLAN组网和WLAN的工作流程，以及WLAN配置实现；第14章讲述企业网络综合实战，介绍使用MSTP、OSPF、LDP、DHCP等多种技术完成企业网络的综合配置。
通过学习本书，你可以：
? 了解网络原理和技术。
? 认识网络中的有关部件。
? 掌握网络的基本配置。
? 对网络设备实施基本配置。
? 在网络设备上部署基本网络技术。
? 做好规划，小试身手——进行简单的企业网络综合开发。
本书是编者在多年计算机网络教学的基础上逐年积累编写而成的。每章都附有丰富的习题，供学生课后练习以巩固所学知识。本书可作为高等学校计算机网络课程的基础教材，也可供相关工程技术人员学习、参考。在教学中，可以根据教学对象和学时等具体情况对书中的内容进行删减和组合，也可以进行适当扩展，参考学时为32～64学时。
为适应数字化教学模式、教学方法改革，本书配有微课视频、电子教案、习题参考答案和实验文档等，可扫描二维码在线学习，部分教学资源可登录华信教育资源网（http://hxedu.com.cn）注册下载。
本书第1章由陈贞翔编写，第2章由董良编写，第3章由徐龙玺编写，第4章由荆山编写，第5和第6章由黄艺美编写，第7和第8章由王倩编写，第9和第10章由隋永平编写，第11和第12张由张佳伦编写，第13和第14章由王彦磊编写；全书由陈贞翔、董良和荆山统稿。在本书的编写过程中，董吉文教授提出了许多宝贵意见，电子工业出版社的王羽佳编辑为本书的出版做了大量工作，在此一并表示感谢！
本书在编写过程中参考了大量近年来出版的相关技术资料，吸取了许多专家和同仁的宝贵经验，在此深表谢意。
由于计算机网络技术发展迅速，编者学识有限，书中难免有误漏之处，望广大读者批评指正。

编  者       
2023年10月

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计算机网络技术与应用（第4版）