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序言
作者介紹
目錄

本書(shū)關(guān)注計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層面的理論和實(shí)踐，從物理層，鏈路層，網(wǎng)絡(luò)層，運(yùn)輸層，應(yīng)用層五個(gè)方面設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以滿足學(xué)生學(xué)習(xí)和應(yīng)用的實(shí)際需求。結(jié)合近幾年普遍關(guān)注的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)展開(kāi)講解，更好地配合精品課程建設(shè)，同時(shí)提供完善的配套資源，包括微課視頻和精品課程網(wǎng)站，具有較好的使用前景和推廣價(jià)值。

為應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國(guó)制造2025”等一系列國(guó)家戰(zhàn)略，2017年2月以來(lái)，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”，并發(fā)布了《關(guān)于開(kāi)展新工科研究與實(shí)踐的通知》《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》，大力探索領(lǐng)跑全球工程教育的中國(guó)模式、中國(guó)經(jīng)驗(yàn)，助力高等教育強(qiáng)國(guó)。

新工科建設(shè)要求以創(chuàng)新工程教育方式與手段，落實(shí)以學(xué)生為中心的理念，增強(qiáng)師生互動(dòng)，改革教學(xué)方法和考核方式，形成以學(xué)習(xí)者為中心的工程教育模式，推進(jìn)信息技術(shù)和教育教學(xué)深度融合，充分利用虛擬仿真等技術(shù)創(chuàng)新工程實(shí)踐教學(xué)方式。

本書(shū)共分9章，第1章介紹計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本知識(shí)，第2章介紹數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)，第3章介紹物理層相關(guān)知識(shí)，第4章介紹數(shù)據(jù)鏈路層相關(guān)知識(shí)，第5章介紹局域網(wǎng)相關(guān)知識(shí)，第6章介紹廣域網(wǎng)相關(guān)知識(shí)，第7章介紹網(wǎng)絡(luò)層相關(guān)知識(shí)，第8章介紹運(yùn)輸層相關(guān)知識(shí)，第9章介紹應(yīng)用層相關(guān)知識(shí)。

本書(shū)具有以下特點(diǎn)：

① 針對(duì)應(yīng)用型本科院校學(xué)生的特點(diǎn)，本書(shū)既重視加強(qiáng)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，又注重實(shí)踐的培養(yǎng)。

② 本書(shū)通過(guò)易于實(shí)現(xiàn)的仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將實(shí)驗(yàn)帶入課堂，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在講解理論知識(shí)的同時(shí)，還進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。通過(guò)容易實(shí)現(xiàn)的仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論，詳細(xì)設(shè)計(jì)每個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目，使這些實(shí)踐項(xiàng)目容易在課堂上實(shí)現(xiàn)，以避免另外安排在實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致知識(shí)的連貫性不足，也避免了全理論或全實(shí)踐的枯燥的授課過(guò)程。

③ 在教材的整體安排上，傳統(tǒng)的教材基本是將實(shí)驗(yàn)部分另外集中放置。本書(shū)理論和實(shí)驗(yàn)統(tǒng)一安排，將實(shí)驗(yàn)穿插于理論中，不另外統(tǒng)一放置，讓學(xué)生感覺(jué)很連貫，是一個(gè)整體。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)盡量做到讓學(xué)生容易理解。理論和實(shí)踐相輔相成，互相促進(jìn)。將實(shí)踐穿插在理論知識(shí)中，并且具有非常完整的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

④ 作為精品課程建設(shè)配套教材，本書(shū)配備課程網(wǎng)站，提供相關(guān)教學(xué)資源。

本書(shū)由唐燈平編著。在編寫(xiě)過(guò)程中，通過(guò)百度搜索引擎查閱了大量資料，也吸取了國(guó)內(nèi)外相關(guān)教材的精髓，特別是謝希仁老師的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第7版）教材，對(duì)這些作者的貢獻(xiàn)表示由衷的感謝。本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中吸取了蘇州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院同事們的意見(jiàn)和建議，并得到蘇州大學(xué)文正學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的鼓勵(lì)和幫助，同時(shí)得到清華大學(xué)出版社張玥編輯的大力支持，在此表示誠(chéng)摯的感謝。

由于作者水平有限，書(shū)中難免有不妥和疏漏之處，懇請(qǐng)各位專家、同仁和讀者不吝賜教和批評(píng)指正，并與筆者討論。

作者

2020年10月

蘇州大學(xué)副教授，曾在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)公司任職，后進(jìn)入蘇州大學(xué)擔(dān)任計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師。有較好的從業(yè)經(jīng)歷和寫(xiě)作經(jīng)驗(yàn)。

第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1

1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程及定義1

1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程1

1.1.2網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)概念及組成4

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義及分類(lèi)5

1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義5

1.2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)5

1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)11

1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)13

1.4.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議13

1.4.2分層的方法14

1.4.3OSI參考模型16

1.4.4TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)17

1.4.5兩種體系結(jié)構(gòu)的關(guān)系18

1.5實(shí)驗(yàn)——VMware虛擬機(jī)的安裝18

1.6本章小結(jié)42

1.7習(xí)題142

第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)44

2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型44

2.2信道概念及信道極限容量45

2.2.1信道概念45

2.2.2調(diào)制46

2.2.3信道極限容量47

2.3信道復(fù)用技術(shù)49

2.3.1頻分復(fù)用50

2.3.2時(shí)分復(fù)用50

2.3.3統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用50

2.3.4波分復(fù)用51

2.3.5碼分多址復(fù)用51

2.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)52

2.4.1電路交換52

2.4.2報(bào)文交換52

2.4.3分組交換53

2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)55

2.6實(shí)驗(yàn)——常用的網(wǎng)絡(luò)命令56

2.7本章小結(jié)75

2.8習(xí)題276

第3章物理層80

3.1物理層的基本概念80

3.1.1物理層的功能80

3.1.2DTE/DCE81

3.1.3物理層的基本特性81

3.1.4物理層標(biāo)準(zhǔn)81

3. 2物理層下面的傳輸媒體84

3.2.1雙絞線84

3.2.2同軸電纜87

3.2.3光纖87

3.2.4無(wú)線電波88

3.2.5微波88

3.2.6紅外線88

3.3實(shí)驗(yàn)一——網(wǎng)線制作88

3.3.1認(rèn)識(shí)網(wǎng)線制作工具和材料88

3.3.2網(wǎng)線制作步驟88

3.3.3測(cè)試90

3.4寬帶接入技術(shù)90

3.4.1銅線寬帶接入技術(shù)91

3.4.2光纖同軸混合技術(shù)95

3.4.3光纖接入技術(shù)95

3.4.4以太網(wǎng)接入技術(shù)97

3.4.5無(wú)線接入技術(shù)97

3.5實(shí)驗(yàn)二——Packer Tracer模擬仿真工具簡(jiǎn)介97

3.5.1Packet Tracer簡(jiǎn)介97

3.5.2Packet Tracer仿真實(shí)例116

3.6本章小結(jié)125

3.7習(xí)題3125

第4章數(shù)據(jù)鏈路層127

4.1數(shù)據(jù)鏈路層概述127

4.2使用HDLC的數(shù)據(jù)鏈路層133

4.3使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層133

4.3.1PPP134

4.3.2實(shí)驗(yàn)一——Packet Tracer仿真PPP抓包實(shí)驗(yàn)140

4.3.3實(shí)驗(yàn)二——利用Wireshark抓取 GNS3仿真的

PPP幀142

4.3.4實(shí)驗(yàn)三——PPP認(rèn)證配置169

4.4使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層173

4.5本章小結(jié)175

4.6習(xí)題4176

第5章局域網(wǎng)178

5.1局域網(wǎng)技術(shù)概述178

5.1.1局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)178

5.1.2局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)180

5.1.3局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)181

5.2常見(jiàn)的局域網(wǎng)類(lèi)型182

5.2.1令牌環(huán)網(wǎng)182

5.2.2令牌總線網(wǎng)182

5.2.3FDDI網(wǎng)183

5.2.4以太網(wǎng)183

5.3以太網(wǎng)技術(shù)184

5.3.1以太網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)184

5.3.2實(shí)驗(yàn)一——以太網(wǎng)MAC幀格式分析193

5.3.3擴(kuò)展以太網(wǎng)195

5.3.4實(shí)驗(yàn)二——交換機(jī)自學(xué)習(xí)功能200

5.3.5交換機(jī)生成樹(shù)協(xié)議202

5.3.6實(shí)驗(yàn)三——生成樹(shù)協(xié)議分析203

5.3.7高速以太網(wǎng)206

5.3.8虛擬局域網(wǎng)209

5.3.9實(shí)驗(yàn)四——交換機(jī)VLAN劃分211

5.3.10實(shí)驗(yàn)五——插入VLAN標(biāo)記的802.1Q幀結(jié)構(gòu)仿真

實(shí)現(xiàn)215

5.3.11實(shí)驗(yàn)六——交換機(jī)MAC地址和端口的關(guān)系217

5.4本章小結(jié)223

5.5習(xí)題5223

第6章廣域網(wǎng)226

6.1廣域網(wǎng)概述226

6.1.1廣域網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)介226

6.1.2線路類(lèi)型226

6.1.3廣域網(wǎng)連接技術(shù)227

6.2幀中繼229

6.2.1幀中繼簡(jiǎn)介229

6.2.2實(shí)驗(yàn)一——幀中繼配置229

6.3VPN技術(shù)235

6.3.1IPSec VPN235

6.3.2實(shí)驗(yàn)二——IPSec VPN235

6.3.3GRE over IPSec VPN240

6.3.4實(shí)驗(yàn)三——GRE over IPSec VPN240

6.4本章小結(jié)244

6.5習(xí)題6244

第7章網(wǎng)絡(luò)層246

7.1網(wǎng)絡(luò)層概述246

7.1.1網(wǎng)絡(luò)層的功能246

7.1.2網(wǎng)絡(luò)層的兩種服務(wù)246

7.2IP地址247

7.2.1IP地址簡(jiǎn)介247

7.2.2分類(lèi)的IP地址247

7.2.3子網(wǎng)劃分249

7.2.4無(wú)分類(lèi)編址253

7.3ARP256

7.3.1ARP的工作原理256

7.3.2實(shí)驗(yàn)一——ARP分析257

7.4IP數(shù)據(jù)報(bào)首部格式261

7.4.1IP數(shù)據(jù)報(bào)首部格式分析261

7.4.2實(shí)驗(yàn)二——IP報(bào)文分析268

7.5IP層轉(zhuǎn)發(fā)分組的流程274

7.6ICMP275

7.6.1ICMP簡(jiǎn)介275

7.6.2ICMP典型應(yīng)用276

7.6.3實(shí)驗(yàn)三——ICMP分析277

7.7靜態(tài)路由281

7.7.1靜態(tài)路由原理281

7.7.2實(shí)驗(yàn)四——靜態(tài)路由配置281

7.8路由選擇協(xié)議284

7.8.1內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP284

7.8.2RIP避免路由環(huán)路技術(shù)288

7.8.3實(shí)驗(yàn)五——RIP路由分析289

7.8.4內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF292

7.8.5實(shí)驗(yàn)六——OSPF路由分析293

7.8.6外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP295

7.9IPv6295

7.9.1IPv6簡(jiǎn)介295

7.9.2IPv6報(bào)文結(jié)構(gòu)296

7.9.3IPv6過(guò)渡技術(shù)298

7.10NAT協(xié)議分析299

7.10.1NAT協(xié)議分析簡(jiǎn)介299

7.10.2實(shí)驗(yàn)七—— NAT靜態(tài)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)300

7.10.3實(shí)驗(yàn)八—— NAT動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)305

7.10.4實(shí)驗(yàn)九——端口多路復(fù)用實(shí)驗(yàn)306

7.11本章小結(jié)309

7.12習(xí)題7310

第8章運(yùn)輸層313

8.1運(yùn)輸層協(xié)議概述313

8.1.1進(jìn)程之間的通信313

8.1.2運(yùn)輸層的兩個(gè)主要協(xié)議314

8.1.3運(yùn)輸層端口315

8.2用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議316

8.2.1UDP的特點(diǎn)316

8.2.2UDP的首部格式317

8.2.3實(shí)驗(yàn)一——UDP 的首部格式319

8.3TCP概述323

8.4可靠傳輸?shù)墓ぷ髟?23

8.4.1停止等待協(xié)議324

8.4.2連續(xù)ARQ 協(xié)議327

8.5TCP報(bào)文段格式329

8.5.1TCP報(bào)文段格式分析329

8.5.2實(shí)驗(yàn)二——TCP報(bào)文段格式分析333

8.6TCP可靠傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)335

8.7.1利用可變滑動(dòng)窗口實(shí)現(xiàn)流量控制338

8.7.2零窗口與持續(xù)定時(shí)器340

8.8TCP擁塞控制341

8.8.1網(wǎng)絡(luò)擁塞產(chǎn)生的原因341

8.8.2TCP擁塞控制方法342

8.9TCP的運(yùn)輸連接管理345

8.9.1TCP的連接建立346

8.9.2TCP的連接釋放347

8.10本章小結(jié)349

8.11習(xí)題 8349

第9章應(yīng)用層 353

9.1應(yīng)用層概述353

9.2DNS353

9.2.1DNS簡(jiǎn)介353

9.2.2互聯(lián)網(wǎng)的域名結(jié)構(gòu)354

9.2.3域名服務(wù)器356

9.2.4域名解析過(guò)程358

9.2.5實(shí)驗(yàn)一——域名系統(tǒng)DNS服務(wù)器搭建361

9.3FTP366

9.3.1FTP簡(jiǎn)介366

9.3.2FTP的工作原理366

9.3.3實(shí)驗(yàn)二——FTP服務(wù)器的搭建368

9.4TELNET371

9.4.1TELNET簡(jiǎn)介371

9.4.2TELNET的工作過(guò)程371

9.4.3實(shí)驗(yàn)三——TELNET服務(wù)器的搭建372

9.5WWW376

9.5.1WWW簡(jiǎn)介376

9.5.2URL377

9.5.3HTTP377

9.5.4萬(wàn)維網(wǎng)的文檔384

9.5.5萬(wàn)維網(wǎng)的信息檢索387

9.5.6實(shí)驗(yàn)四——利用IIS發(fā)布萬(wàn)維網(wǎng)388

9.6EMail391

9.6.1EMail簡(jiǎn)介391

9.6.2SMTP393

9.6.3MIME395

9.6.4郵件讀取協(xié)議POP3和IMAP395

9.6.5基于萬(wàn)維網(wǎng)的協(xié)議396

9.6.6實(shí)驗(yàn)五——電子郵件服務(wù)器的搭建396

9.7DHCP423

9.7.1DHCP簡(jiǎn)介423

9.7.2實(shí)驗(yàn)六——DHCP服務(wù)器的搭建425

9.8本章小結(jié)429

9.9習(xí)題 9429

參考文獻(xiàn)431

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