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基本信息

商品名称： 计算机网络技术

出版社： 化学工业出版社

出版时间：2016-11-01

作者：刘文林

译者：

开本： 32开

定价： 48.00

页数：

印次： 1

ISBN号：9787122277367

商品类型：图书

版次： 1 内容提要

本书是面向本、专科及高职“计算机网络”课程的教科书。全书共分为9章。第1章是绪论，介绍了

数据通信的一些基础知识、Internet的历史、网络参考模型等内容。第2章到第4章介绍了各类常见的物理

网络，以及通过它们上网的方式。第5章介绍了IP协议。第6章介绍了一些新型的交换技术。第7章介绍

了广域网和城域网。第8章介绍了TCP协议。第9章综合介绍了一个组网实例。

本书深入浅出、简明易懂、内容丰富全面、实用性强，可作为高等学校计算机、电子、通信等专业的

教材，也可供想系统学习计算机网络知识的人员参考。

精彩书摘

第5章 IP协议 n

前面的几个章节介绍了各种物理网络，以及通过这些物理网络上网的方式，目的是让大家熟悉各类物理网络，现在到了介绍IP协议（RFC 791）的时候了。IP协议是实现不同物理网络互联互通的关键。所谓互联互通就是允许跨越不同的物理网络传输数据。任何物理网络基本的功能都是传输数据，但是各种物理网络传输数据的方式相差很大，某种物理网络的传输的数据无法直接进入另一种物理网络内传输。在Internet上，通信方之间可能跨越多种不同的物理网络，不解决互联互通的问题，Internet也就无从谈起。 n

5.1 实现互联互通的关键因素 n

5.1.1 统一数据包的格式 n

物理网络把数据封装在帧内，通过帧来传输数据。由于各种物理网络帧的格式不一样，所以一种物理网络的帧无法在另一种物理网络内传输。那么，是否可以统一帧的格式呢？理论上可以，但是这么做意味着要统一物理网络，并不是一个好主意。IP协议不是在物理网络的层面上统一数据包的格式，而是在虚拟网络的层面上统一数据包的格式。 n

IP协议对物理网络的要求很简单：物理网络可以用某种方式将IP分组封装在帧内，借助物理网络本身传输帧的机制传输IP分组。这个要求任何物理网络都可以满足。可以将IP分组作为帧的数据部分封装在帧内传输，这么做等于将物理网络当作运载IP分组的运输工具。IP协议不是统一运输工具（类比物理网络），而是统一货物（类比数据）打包的标准。类似的例子在现实生活中可以看到，集装箱就是个例子：货物用标准集装箱打包，可以很方便地用集装箱货船或者集装箱货车运输。这样做的好处是IP网络对各种物理网络广泛的兼容性，IP协议不会改变物理网络固有的运行方式。实际上，就物理网络的工作方式而言，物理网络在传输帧的时候，并不关心帧的数据部分是什么内容，它的任务只是传输数据。无论是传输其固有的数据（比如语音数据是电话网的固有数据）还是IP协议的数据都是数据。这就和递信一样，无论用户是寄情书还是寄绝交信，邮递员都不关心也不应该关心，他的工作只是投递信件。 n

5.1.2 统一地址 n

物理网络使用的地址称为物理地址。各种物理地址的编址方式是不一样的，地址长度也是不一样的。物理地址只是在物理网络内部有意义，出了物理网络就没有意义了，无法用来在整个Internet的范围内标识主机。所以，有B要在整个Internet的范围内规定一套统一的编址方式。同样，IP协议没有在物理网络层面上统一地址，而是在虚拟网络层面上统一地址。IP协议使用统一的IP地址。IP分组的分组头携带了数据发送者的IP地址（源IP地址）和数据接收者的IP地址（目的IP地址）。 n

Internet上的主机同时需要一个IP地址和一个物理地址：IP地址作为转发IP分组的依据；物理地址作为转发帧的依据。除了格式整齐统一，IP地址和物理地址另一个不同点是它是一种全Internet性的地址，可以在全Internet的范围内用标识一台主机，无论它属于哪个物理网络。如果某个物理网络的主机要使用IP协议向其它物理网络的主机发送数据，可以将数据封装于IP分组内，并将IP分组的目的地址设置为对方的IP地址。 n

IP地址和物理地址的关系类似学生的学号和身份证号的关系。学号只在本校有意义，不同学校的编号方式可能不一样，但也有可能因为采用相同的编号方式导致不同学校学生的学号一样。学生的学号未B是全国的，但学生的身份证号是全国的。 n

5.1.3 IP交换 n

IP分组在物理网络内部传输没有什么特别之处，等同于传输帧。当IP分组要离开某个物理网络进入另外一个物理网络时，麻烦出现了：某种物理网络的帧不能直接进入另外一种物理网络。毫无疑问，数据要从一个物理网络进入另一个物理网络，B须将它的帧从源物理网络的格式转换为目的物理网络的格式。这个过程是由路由器完成的。 n

路由器可以用来连接不同类型的物理网络。和物理网络的交换机一样，路由器也是按照“存储-转发”的模式工作，负责中转不同物理网络之间的数据。路由器通过它的端口连接物理网络，端口的类型要和物理网络匹配。比如，连接以太网使用以太网的端口。端口是它所连接的物理网络的一部分，就像物理网络中的一台主机的端口，需要配置相应的IP地址和物理地址。它可以从它连接的物理网络接收帧，也可以按照它所连接的物理网络的帧格式向物理网络内的主机发送帧。 n

n

图表 5 1 IP交换 n

请看图表 5 1，路由器的端口1、2、3分别连接物理网络A、B、C，假设A网络内的主机H1有数据要发送到B网络内的主机H2。数据首先以A网络帧的格式发给端口1；收到帧后，路由器将帧头帧尾去掉，分离出IP分组，这个过程称为拆包；路由器依据IP分组的目的IP地址查找路由表，决定将IP分组转发到端口2，这个过程称为路由；端口2重新封装IP分组，加上帧头和帧尾，但是这次是按照B网络的帧格式，这个过程称为打包；端口2后把封装好的帧发送给B网络。A网络可以通过自身的数据交换机制将帧从H1转发到端口1；同样，B网络可以通过自身的数据交换机制将帧从端口2转发到H2。这两个过程都属于物理网络内部的数据转发，和IP交换过程无关。假设A是以太网，网络内部数据转发是由交换机/HUB完成的；假设B是电话网，网络内部数据转发是由程控电话交换机完成的。 n

整个IP交换分为三个步骤：拆包、路由和打包。可以把IP交换和运货的过程做个类比：用卡车运送货物（类比IP分组）到某个岛屿，到了港口，卡车不能再前进了，于是码头工人把货物从卡车上搬下来（类比拆包）；港口调度员调度一艘船运送货物（类比路由）；于是码头工人将货物搬上这艘船（类比打包），后经水路运到目的地。 n

对于IP交换，它关心的是如何转发IP分组，至于IP分组封装成什么形式的帧，并不很重要。采用不同的封装方式就像采用不同的运输工具，分组由一个物理网络交换到另一个物理网络就像换了个运输工具一样。 n

5.1.4 IP网络 n

在统一IP分组格式和IP地址后，通过IP交换的机制可以跨越不同物理网络传输标准的IP分组。IP协议实际上在物理网络之上定义了一个逻辑上的网络——IP网络，这个网络上传输的是IP分组。当然，这个逻辑上的网络终要依靠底层的物理网络完成实际的数据传输。虽然物理网络千变万化，但是IP网络是统一的，Internet可以定义为一个全球性的IP网络。 n

n

图表 5 2 IP网络封装实例 n

如果把数据封装在IP分组内，就可以在整个Internet的范围内传输数据了。图表 5 2是个数据封装的实例：数据封装在TCP分组内→TCP分组封装在IP分组内→IP分组封装于以太网帧内。到了物理层，不再封装，物理层负责把帧转换为信号，通过传输媒体发送出去。 n

数据发送过程是个不断封装的过程，接收数据则是个不断拆封的过程：帧拆封为IP分组→IP分组拆封为TCP分组→数据从TCP分组中分离出来。 n

5.1.5 IP地址 n

IP地址是32位长的二进制整数，范围从0～232-1，总共有232（大约等于43亿）个IP地址。计算机行业喜欢用16进制表示二进制整数，可以将IP地址表示为16进制整数。不过这种方法很不直观，也难以记忆。习惯上，采用点分十进制的方式表示IP地址。也就是把二进制的IP地址分为4个字节（一字节有8位长，对应的十进制整数的范围是0～255），字节之间用点号分隔，并用十进制表示出来。比如二进制的IP地址11000000101010000000000000000001分为4个字节，用点号分隔为11000000.10101000.00000000.00000001。个字节11000000等于十进制的192，第二个字节10101000等于十进制的168，第三个?

目录

第1章概述1 n

1.1Internet的历史1 n

1.2网络通信的基础知识2 n

1.2.1信息、数据和信号2 n

1.2.2点到点通信3 n

1.2.3全互联网络3 n

1.2.4总线式网络4 n

1.2.5交换式网络4 n

1.2.6端到端通信6 n

1.2.7一些术语8 n

1.2.8计量缩写8 n

1.2.9关于IT术语8 n

1.3数据交换技术9 n

1.3.1电路交换9 n

1.3.2分组交换技术10 n

1.3.3两种交换技术的对比12 n

1.4TCP/IP协议13 n

1.5网络参考模型15 n

1.5.1什么是网络参考模型15 n

1.5.2层之间的关系15 n

1.5.3Internet网络参考模型17 n

1.5.4层通用技术19 n

1.5.5TCP/IP参考模型20 n

1.5.6OSI参考模型20 n

1.6关于Internet21 n

1.6.1Internet的作用21 n

1.6.2Internet和电信公司的关系23 n

1.6.3中国Internet的历史和电信改革23 n

1.6.4网络设备制造商24 n

1.6.5一些和Internet有关的国际标准化组织24 n

习题24 n

第2章局域网（上）26 n

2.1传统以太网26 n

2.1.1工作原理26 n

2.1.2媒体访问控制27 n

2.1.3调制和解调28 n

2.1.4传统以太网的媒体访问控制29 n

2.1.5CSMA的模式30 n

2.1.6CSMA/CD详细算法31 n

2.2以太网帧格式31 n

2.2.1前导码32 n

2.2.2同步码32 n

2.2.3曼彻斯特编码33 n

2.2.4成帧33 n

2.2.5帧首定界符36 n

2.2.6源和目的地址36 n

2.2.7MAC地址36 n

2.2.8字节和位顺序37 n

2.2.9类型/长度和数据区37 n

2.2.10填充域38 n

2.2.11校验和39 n

2.2.12检错码和纠错码39 n

2.3网络拓扑结构40 n

2.4组建10BaseT小型局域网42 n

2.4.1步骤42 n

2.4.2网线制作42 n

2.4.3网线制作的步骤44 n

2.4.4HUBJ联45 n

2.4.510BaseT以太网参数限制47 n

2.5令牌环网47 n

习题49 n

第3章局域网（下）50 n

3.1交换型以太网50 n

3.1.1交换机50 n

3.1.2中继器和网桥50 n

3.1.3MAC地址表51 n

3.1.4MAC地址表的构造52 n

3.1.5交换型以太网的特点53 n

3.2流量控制和差错控制56 n

3.2.1什么是流量控制56 n

3.2.2IEEE802.3x流量控制56 n

3.2.3什么是差错控制56 n

3.2.4停-等协议57 n

3.2.5滑动窗口协议58 n

3.3扩展树协议60 n

3.3.1引入扩展树协议的原因60 n

3.3.2端口状态61 n

3.3.3BPDU61 n

3.3.4扩展树62 n

3.3.5BPDU格式65 n

3.3.6STP计算实例*65 n

3.3.7对拓扑变化的响应68 n

3.3.8STP的应用70 n

3.3.9快速扩展树协议70 n

3.4高速以太网72 n

3.4.1各类高速以太网72 n

3.4.2以太网的兼容性72 n

3.4.3帧扩展技术73 n

3.4.4帧突发技术74 n

3.5光纤以太网74 n

3.5.1光纤和光缆74 n

3.5.2光纤传输系统75 n

3.5.3光纤传输的优缺点76 n

3.5.4光路连接76 n

3.5.5光纤以太网标准77 n

3.6以太网参考模型78 n

3.7无线局域网79 n

3.7.1无线传输技术79 n

3.7.2IEEE 802.11系列81 n

3.7.3隐藏站点问题82 n

3.7.4DCF模式下的媒体访问控制技术83 n

3.7.5PCF模式下的媒体访问控制技术84 n

3.7.6分段传输84 n

3.7.7IEEE 802.11帧结构84 n

3.7.8PCF与DCF的共存84 n

3.7.9IEEE 802.11服务85 n

3.7.10节能管理86 n

3.7.11暴露站点问题86 n

3.7.12蓝牙无线网络技术86 n

3.8楼宇布线86 n

习题89 n

第4章家庭和个人上网91 n

4.1家庭上网91 n

4.1.1电话拨号上网91 n

4.1.2ADSL101 n

4.1.3其他家庭上网模式107 n

4.2个人上网110 n

4.2.1移动电话上网111 n

4.2.2卫星用于个人通信115 n

习题115 n

第5章IP协议117 n

5.1实现互联互通的关键因素117 n

5.1.1统一数据包的格式117 n

5.1.2统一地址118 n

5.1.3IP交换118 n

5.1.4IP网络119 n

5.1.5IP地址120 n

5.1.6分类编址方案121 n

5.1.7一些特殊的IP地址122 n

5.1.8无类域间路由123 n

5.1.9IP分组的格式126 n

5.1.10路由表128 n

5.2动态路由算法130 n

5.2.1路由表的构造130 n

5.2.2原理131 n

5.2.3收集网络拓扑信息131 n

5.2.4路径选择132 n

5.2.5收敛速度135 n

5.2.6优化链路状态信息交换136 n

5.2.7OSPF动态路由协议137 n

5.2.8路由信息协议148 n

5.2.9外部网关协议150 n

5.2.10EGP和IGP之间的交互151 n

5.2.11末梢区域152 n

5.3广播和组播路由*153 n

5.3.1广播路由153 n

5.3.2组播路由155 n

5.4地址解析协议158 n

5.4.1原理158 n

5.4.2ARP欺骗161 n

5.5配置与测试162 n

5.5.1路由器的基本作用162 n

5.5.2传统路由器163 n

5.5.3路由器的配置163 n

5.5.4主机的配置169 n

5.5.5Internet控制报文协议172 n

5.5.6常用的网络测试命令173 n

5.6服务质量175 n

5.6.1什么是服务质量175 n

5.6.2IP网络的QoS特性177 n

5.6.3路由器的QoS保障机制177 n

5.6.4区分服务179 n

5.6.5综合服务187 n

5.6.6以快求QoS187 n

5.7IPsec188 n

5.7.1概述188 n

5.7.2AH188 n

5.7.3ESP189 n

5.7.4安全关联189 n

5.7.5IPsec的争议189 n

5.8下一代IP协议——IPv6190 n

5.8.1IPv6分组头的格式190 n

5.8.2IPv6和IPv4分组格式的区别191 n

5.8.3IPv6地址191 n

5.8.4一些特殊的IPv6地址193 n

5.8.5无状态地址自动配置193 n

5.8.6扩展头194 n

5.8.7ICMP v6197 n

5.8.8移动IPv6198 n

5.8.9IPv4向IPv6的过渡201 n

习题203 n

第6章新型交换技术205 n

6.1三层交换技术205 n

6.1.1基于cache的三层交换205 n

6.1.2基于ASIC的三层交换技术207 n

6.1.3三层交换机和传统路由器的对比209 n

6.2多协议标签交换209 n

6.2.1概述209 n

6.2.2标签的格式210 n

6.2.3无连接网络上的标签分配协议210 n

6.2.4无连接网络上的标签交换212 n

6.2.5面向连接的网络上的标签交换213 n

6.2.6多协议标签交换的特点214 n

6.3ATM214 n

6.3.1什么是ATM214 n

6.3.2ATM的特点215 n

6.3.3ATM参考模型219 n

6.3.4ATM和 IP的竞争219 n

6.4虚拟局域网220 n

6.4.1原理220 n

6.4.2VLAN的分布信息222 n

6.4.3VLAN通信224 n

6.4.4VLAN的局限性226 n

习题226 n

第7章广域网和城域网228 n

7.1广域网228 n

7.1.1广域网设计要求228 n

7.1.2同步数字系列229 n

7.1.3波分复用232 n

7.1.4全光网232 n

7.1.5光缆铺设233 n

7.1.6卫星通信234 n

7.1.7微波通信235 n

7.2城域网236 n

7.2.1城域网设计要求236 n

7.2.2万兆以太网236 n

7.2.3无线城域网238 n

习题239 n

第8章TCP协议240 n

8.1可靠的数据传输服务240 n

8.2IP地址多路复用241 n

8.3TCP层可靠数据传输服务243 n

8.3.1TCP分段的格式243 n

8.3.2三次握手协议246 n

8.3.3关闭连接247 n

8.3.4状态迁移248 n

8.3.5Socket编程250 n

8.3.6缓存策略255 n

8.4拥塞控制256 n

8.4.1拥塞控制的原则256 n

8.4.2参与方的角色256 n

8.4.3TCP服务的拥塞控制258 n

8.4.4往返时间的估算259 n

8.4.5显示式拥塞通知260 n

8.4.6弃包261 n

8.5UDP服务261 n

8.5.1UDP分组的格式261 n

8.5.2使用UDP服务的socket编程262 n

8.5.3UDP的应用场合265 n

8.6关于TCP层的总结265 n

8.7共享上网266 n

8.7.1代理267 n

8.7.2NAT268 n

8.7.3ADSL路由器271 n

习题272 n

第9章组网实例273 n

9.1综合布线273 n

9.1.1网络结构273 n

9.1.2网络布线标准的选择274 n

9.2交换设备274 n

9.2.1接入层交换机274 n

9.2.2核心层交换机275 n

9.2.3汇聚层交换机276 n

9.2.4线速交换276 n

9.3网络管理276 n

9.3.1网管软件277 n

9.3.2身份认证278 n

9.3.3地址分配281 n

9.3.4收费系统281 n

9.3.5带宽管理281 n

9.4安全设备282 n

9.4.1防火墙282 n

9.4.2入侵检测设备289 n

9.5网络服务器291 n

9.5.1DNS服务器292 n

9.5.2邮件服务器293 n

9.5.3冗余磁盘阵列294 n

9.5.4网络中心机房295 n

9.6多宿主网络296 n

9.7虚拟私有网络298 n

9.7.1概述298 n

9.7.2远程访问VPN299 n

9.7.3VPN专线300 n

9.7.4搭建Access VPN服务器301 n

9.8网络冗余*303 n

9.9校园网组网308 n

9.9.1网络系统集成商308 n

9.9.2组网步骤308 n

9.9.3校园网系统集成实例308 n

习题309 n

参考文献311

作者简介

刘文林，南昌航空大学现代教育技术中心 ，副教授，工作院校(系)：南昌航空大学现代教育技术中心 n

讲授课程：计算机网络、网络系统集成、计算机网络安全等 n

主要研究项目及领域：计算机网络工程、网络安全、网络管理

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