計算機網(wǎng)絡

第1篇計算機網(wǎng)絡技術
第1章計算機網(wǎng)絡概述31.1計算機網(wǎng)絡的基本概念3
1.1.1什么是計算機網(wǎng)絡3
1.1.2計算機網(wǎng)絡的分類5
1.2計算機網(wǎng)絡的發(fā)展歷程11
1.2.1計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生11
1.2.2分組交換網(wǎng)的出現(xiàn)12
1.2.3計算機網(wǎng)絡體系結構的形成14
1.2.4局域網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展15
1.2.5Internet時代16
1.3計算機網(wǎng)絡技術國際標準化組織19
習題21
第2章計算機網(wǎng)絡體系結構23
2.1ISO/OSI體系結構概述23
2.1.1開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI/RM）23
2.1.2ISO/OSI的一些基本概念25
2.1.3ISO/OSI各層基本功能28
2.2TCP/IP體系結構概述31
2.2.1TCP/IP及其發(fā)展31
2.2.2TCP/IP體系結構32
2.3五層體系結構34
習題34
第3章物理層37
3.1概述37
3.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標39
3.2.1信息傳輸速率與碼元傳輸速率39
3.2.2時延和時延帶寬積41
3.2.3誤碼率和誤比特率42
3.2.4奈奎斯特準則與香農(nóng)定理43
3.3數(shù)據(jù)傳輸方式44
3.3.1單工、全雙工和半雙工傳輸44
3.3.2異步傳輸和同步傳輸45
3.3.3頻帶傳輸和基帶傳輸48
3.4調制解調技術49
3.4.1幅移鍵控（ASK）50
3.4.2頻移鍵控（FSK）50
3.4.3相移鍵控（PSK）50
3.4.4多級調制和幅相鍵控（APK）50
3.5編碼解碼技術51
3.5.1不歸零制編碼52
3.5.2曼徹斯特編碼52
3.5.3差分曼徹斯特編碼53
3.5.4mB/nB編碼53
3.5.5多進制編碼54
3.6信道復用技術55
3.6.1頻分復用（FDM）56
3.6.2時分復用（TDM）56
3.6.3統(tǒng)計時分復用（STDM）57
3.6.4準同步數(shù)字系列（PDH）58
3.6.5同步數(shù)字系列（SDH/SONET）60
3.6.6波分復用（WDM/DWDM/CWDM）63
3.7傳輸媒體64
3.7.1雙絞線64
3.7.2同軸電纜65
3.7.3光纖66
3.7.4無線傳輸67
習題70
計算機網(wǎng)絡
···················目錄
···············第4章數(shù)據(jù)鏈路層74
4.1數(shù)據(jù)鏈路控制機制74
4.1.1引言74
4.1.2滑動窗口機制76
4.1.3停等ARQ77
4.1.4回退N ARQ79
4.1.5選擇重傳ARQ81
4.2差錯校驗82
4.2.1奇偶校驗82
4.2.2循環(huán)冗余校驗83
4.2.3校驗和85
4.3高級數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）86
4.3.1HDLC鏈路配置和工作模式86
4.3.2HDLC幀格式和傳輸控制87
4.4Internet數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議PPP90
習題93
第5章局域網(wǎng)96
5.1IEEE802局域網(wǎng)體系結構96
5.1.1IEEE802局域網(wǎng)參考模型96
5.1.2媒體接入控制子層98
5.1.3邏輯鏈路控制子層101
5.2以太網(wǎng)的發(fā)展103
5.3以太網(wǎng)媒體接入控制方式CSMA/CD105
5.3.1隨機接入技術先驅ALOHA105
5.3.2CSMA工作機理107
5.3.3CSMA/CD工作機理109
5.3.4CSMA/CD以太網(wǎng)傳輸特點117
5.3.5CSMA/CD以太網(wǎng)性能118
5.4以太網(wǎng)幀格式和數(shù)據(jù)封裝121
5.4.1以太網(wǎng)幀格式121
5.4.2以太網(wǎng)數(shù)據(jù)封裝123
5.5傳統(tǒng)以太網(wǎng)125
5.5.1物理層、網(wǎng)絡接口卡和中繼器125
5.5.2粗纜以太網(wǎng)10Base5128
5.5.3細纜以太網(wǎng)10Base2128
5.5.4雙絞線以太網(wǎng)10BaseT130
5.5.5光纖以太網(wǎng)10BaseF133
5.6高速以太網(wǎng)133
5.6.1100BaseT134
5.6.2千兆以太網(wǎng)139
5.6.3萬兆以太網(wǎng)143
5.7全雙工以太網(wǎng)146
5.7.1全雙工以太網(wǎng)的特點146
5.7.2全雙工以太網(wǎng)的流量控制147
5.8交換式以太網(wǎng)148
5.8.1網(wǎng)橋149
5.8.2交換機152
5.8.3交換式以太網(wǎng)及其特點154
5.9非主流局域網(wǎng)156
5.9.1令牌環(huán)156
5.9.2令牌總線159
5.9.3光纖分布數(shù)據(jù)接口（FDDI）160
5.10無線局域網(wǎng)（WLAN）162
5.10.1IEEE802.11 WLAN網(wǎng)絡結構162
5.10.2IEEE802.11 WLAN物理層163
5.10.3IEEE802.11 WLAN MAC層164
5.11虛擬局域網(wǎng)（VLAN）170
5.11.1VLAN及其特點170
5.11.2VLAN劃分171
5.11.3VLAN幀格式172
5.11.4VLAN運行173
習題174
第6章廣域網(wǎng)183
6.1廣域網(wǎng)傳輸控制機制183
6.1.1數(shù)據(jù)交換技術183
6.1.2分組轉發(fā)和動態(tài)路由187
6.1.3擁塞控制190
6.2幀中繼193
6.2.1幀中繼交換193
6.2.2幀中繼體系結構194
6.3異步傳輸模式（ATM）196
6.3.1信元交換196
6.3.2ATM協(xié)議模型197
6.3.3ATM服務質量和服務類型204
6.3.4ATM通信量控制206
習題208
第7章網(wǎng)絡層211
7.1網(wǎng)絡互聯(lián)與路由器211
7.1.1網(wǎng)絡互聯(lián)211
7.1.2路由器212
7.2網(wǎng)際協(xié)議（IP）214
7.2.1網(wǎng)際層的服務和協(xié)議214
7.2.2分類IPv4地址及子網(wǎng)劃分215
7.2.3地址解析協(xié)議（ARP）219
7.2.4IP數(shù)據(jù)報格式223
7.2.5IP數(shù)據(jù)報分片與重組225
7.2.6IP數(shù)據(jù)報轉發(fā)228
7.2.7IP數(shù)據(jù)報選項233
7.2.8Internet控制報文協(xié)議(ICMP)235
7.2.9無類別域間路由(CIDR)239
7.3路由算法和路由協(xié)議242
7.3.1Internet兩類路由協(xié)議242
7.3.2距離矢量路由算法244
7.3.3最短路徑優(yōu)先路由算法(SPF)246
7.3.4路由信息協(xié)議(RIP)249
7.3.5開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議(OSPF)255
7.3.6邊界網(wǎng)關協(xié)議(BGP)261
7.4Internet組管理協(xié)議(IGMP)266
7.4.1多播266
7.4.2IP多播組地址及其轉換267
7.4.3IGMP協(xié)議268
7.4.4距離矢量多播路由協(xié)議(DVMRP)270
習題276
第8章傳輸層286
8.1傳輸層端口286
8.1.1端口及其作用286
8.1.2傳輸層的復用和解復用288
8.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)289
8.2.1UDP用戶數(shù)據(jù)報289
8.2.2UDP偽報頭290
8.2.3UDP的特點290
8.3傳輸控制協(xié)議(TCP)291
8.3.1TCP的編號與確認291
8.3.2TCP報文段293
8.3.3TCP連接管理297
8.3.4TCP重傳機制301
8.3.5TCP流量控制305
8.3.6TCP擁塞控制309
習題313
第9章應用層317
9.1網(wǎng)絡應用模式317
9.1.1客戶服務器模式317
9.1.2瀏覽器服務器模式319
9.2域名系統(tǒng)（DNS）320
9.2.1Internet的域名結構320
9.2.2域名解析322
9.3文件傳送協(xié)議（FTP）326
9.3.1FTP的客戶服務器模式327
9.3.2FTP的訪問控制329
9.4電子郵件329
9.4.1電子郵件系統(tǒng)概述329
9.4.2電子郵件的信息格式332
9.4.3簡單的電子郵件傳送協(xié)議（SMTP）335
9.4.4郵局協(xié)議（POP）336
9.5萬維網(wǎng)（WWW）337
9.5.1萬維網(wǎng)工作原理337
9.5.2統(tǒng)一資源定位符（URL）343
9.5.3超文本傳送協(xié)議（HTTP）344
9.5.4超文本標記語言（HTML）346
9.5.5動態(tài)Web文檔技術349
9.5.6活動Web文檔技術352
9.6動態(tài)主機配置協(xié)議（DHCP）354
9.7簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議（SNMP）356
9.7.1SNMP網(wǎng)絡管理系統(tǒng)組成356
9.7.2SNMP協(xié)議358
9.7.3管理信息結構（SMI）360
9.7.4管理信息庫（MIB）364
習題366
第10章Socket網(wǎng)絡應用編程369
10.1套接字Socket369
10.1.1網(wǎng)絡應用程序編程接口369
10.1.2Socket機制370
10.2Socket網(wǎng)絡通信程序設計371
10.2.1Socket的創(chuàng)建與關閉371
10.2.2綁定本地地址373
10.2.3建立連接374
10.2.4數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收377
10.2.5客戶服務器模式的Socket實現(xiàn)框架380
習題383
第11章網(wǎng)絡安全384
11.1密碼學基礎385
11.1.1概述385
11.1.2對稱密鑰密碼體制與DES算法386
11.1.3公開密鑰密碼體制與RSA算法390
11.2數(shù)字簽名和報文摘要393
11.2.1數(shù)字簽名393
11.2.2報文摘要394
11.3身份認證和密鑰分發(fā)396
11.3.1基于對稱密鑰的認證和密鑰分發(fā)396
11.3.2基于公鑰的認證和公鑰分發(fā)398
11.4Internet網(wǎng)絡安全技術400
11.4.1防火墻技術400
11.4.2網(wǎng)際層安全技術405
11.4.3傳輸層安全技術408
11.4.4應用層安全技術409
11.4.5虛擬專用網(wǎng)（VPN）412
習題413
第12章Internet的發(fā)展417
12.1下一代網(wǎng)際協(xié)議IPv6417
12.1.1IPv6產(chǎn)生的背景和特點417
12.1.2IPv6數(shù)據(jù)報格式418
12.1.3IPv6地址421
12.1.4IPv4向IPv6過渡425
12.2IP over ATM、SDH和DWM428
12.2.1IP over ATM428
12.2.2多協(xié)議標記交換（MPLS）431
12.2.3IP over SDH434
12.2.4IP over WDM435
12.3寬帶接入網(wǎng)436
12.3.1非對稱數(shù)字用戶線（ADSL）437
12.3.2混合光纖同軸電纜網(wǎng)（HFC）439
12.4多媒體傳輸442
12.4.1多媒體及其傳輸442
12.4.2實時傳輸協(xié)議（RTP）與實時傳輸控制協(xié)議（RTCP）445
12.4.3H.323和會話發(fā)起協(xié)議（SIP）451
12.5QoS控制456
12.5.1綜合服務（IntServ）與資源預留協(xié)議（RSVP）456
12.5.2區(qū)分服務（DiffServ）463
習題466
第13章計算機網(wǎng)絡規(guī)劃與設計469
13.1計算機網(wǎng)絡規(guī)劃概述469
13.1.1計算機網(wǎng)絡規(guī)劃的作用469
13.1.2網(wǎng)絡工程的基本內(nèi)容470
13.1.3網(wǎng)絡系統(tǒng)集成的層面472
13.1.4網(wǎng)絡規(guī)劃設計的基本原則474
13.2計算機網(wǎng)絡的規(guī)劃設計與實施476
13.2.1需求分析及可行性分析476
13.2.2計算機網(wǎng)絡總體設計478
13.2.3網(wǎng)絡分層拓撲結構的規(guī)劃設計479
13.2.4網(wǎng)絡設備的選型與比較481
13.2.5網(wǎng)絡管理設計485
13.2.6網(wǎng)絡安全系統(tǒng)設計485
13.2.7綜合布線系統(tǒng)486
13.2.8網(wǎng)絡工程實施與測試487
13.3接入網(wǎng)與網(wǎng)絡互聯(lián)技術488
13.3.1接入網(wǎng)技術概念488
13.3.2接入網(wǎng)承載的業(yè)務與接入類型489
13.3.3ISDN接入方案490
13.3.4寬帶接入網(wǎng)490
13.4企業(yè)網(wǎng)絡互聯(lián)方式492
13.5網(wǎng)絡系統(tǒng)集成案例495
13.5.1小型企業(yè)網(wǎng)絡方案495
13.5.2大型企業(yè)園區(qū)網(wǎng)方案495
13.5.3電子政務網(wǎng)絡方案497
13.5.4電子商務網(wǎng)絡方案497
13.5.5校園網(wǎng)絡方案498
13.5.6企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)方案499
習題500
第2篇控制網(wǎng)絡技術
第14章控制網(wǎng)絡概述505
14.1控制網(wǎng)絡的構成與特點505
14.1.1控制網(wǎng)絡的特點505
14.1.2控制網(wǎng)絡的結點506
14.1.3控制網(wǎng)絡的實時性與環(huán)境適應性506
14.1.4現(xiàn)場總線技術及其發(fā)展508
14.1.5幾種控制網(wǎng)絡的通信參考模型510
14.2控制網(wǎng)絡與網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)512
14.2.1控制系統(tǒng)的新型結構512
14.2.2網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的特點514
14.2.3控制系統(tǒng)對網(wǎng)絡的要求515
14.3控制網(wǎng)絡在企業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)中的地位與作用516
14.3.1企業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)的層次結構516
14.3.2控制網(wǎng)絡的地位與作用517
14.3.3控制網(wǎng)絡與上層網(wǎng)絡的連接方式518
習題519
第15章FF控制網(wǎng)絡520
15.1FF的技術特色520
15.1.1FF的主要技術520
15.1.2FF通信系統(tǒng)的主要組成521
15.1.3H1協(xié)議數(shù)據(jù)的構成與層次523
15.1.4FF通信中的虛擬通信關系524
15.2H1網(wǎng)段的物理連接526
15.2.1H1網(wǎng)段的物理信號波形526
15.2.2H1網(wǎng)段的信號編碼527
15.2.3H1網(wǎng)段的傳輸介質與拓撲結構529
15.3H1網(wǎng)段的鏈路活動調度530
15.3.1鏈路活動調度器（LAS）及其功能531
15.3.2通信設備類型531
15.3.3鏈路活動調度器的工作過程533
15.3.4鏈路時間534
15.4H1網(wǎng)段的網(wǎng)絡管理535
15.4.1網(wǎng)絡管理者與網(wǎng)絡管理代理535
15.4.2網(wǎng)絡管理代理的虛擬現(xiàn)場設備536
15.4.3通信實體537
15.5H1網(wǎng)段的系統(tǒng)管理540
15.5.1系統(tǒng)管理概述540
15.5.2系統(tǒng)管理的作用542
15.5.3系統(tǒng)管理信息庫及其訪問543
15.5.4SMK狀態(tài)545
15.5.5系統(tǒng)管理服務和作用過程545
15.5.6地址與地址分配549
15.6FF的功能塊551
15.6.1功能塊的內(nèi)部結構與功能塊連接551
15.6.2功能塊中的用戶應用塊554
15.6.3塊參數(shù)556
15.6.4功能塊服務561
15.6.5功能塊對象字典563
15.6.6功能塊應用564
15.7H1網(wǎng)段的構成與連接565
15.7.1H1網(wǎng)段的構成565
15.7.2網(wǎng)段長度567
習題569
第16章幾種其他的控制網(wǎng)絡572
16.1幾種控制網(wǎng)絡的性能比較572
16.2基于CAN的控制網(wǎng)絡572
16.2.1CAN通信技術572
16.2.2SAE J1939581
16.2.3汽車電子網(wǎng)絡的體系結構586
16.2.4DeviceNet588
16.3工業(yè)以太網(wǎng)593
16.3.1工業(yè)以太網(wǎng)簡介593
16.3.2工業(yè)以太網(wǎng)解決非確定性問題的措施595
16.3.3以太網(wǎng)的通信幀結構與Tunneling技術597
16.3.4高速以太網(wǎng)（HSE）598
16.3.5基于Web技術的遠程監(jiān)控601
16.4Controlnet605
16.4.1并行時間域多路存取605
16.4.2Controlnet 的MAC幀結構605
16.4.3通信調度的時間分片方法607
16.4.4Controlnet的虛擬令牌608
16.4.5Controlnet的顯性報文與隱性報文608
16.5ASI控制網(wǎng)絡609
16.5.1ASI的網(wǎng)絡構成609
16.5.2ASI的主從通信610
16.5.3ASI的報文格式611
16.5.4主節(jié)點的通信功能612
16.5.5從節(jié)點的通信接口613
16.6PROFIBUS615
16.6.1PROFIBUS概述615
16.6.2PROFIBUS的協(xié)議結構616
16.6.3PROFIBUS網(wǎng)段的物理連接617
16.6.4PROFIBUS的總線訪問控制618
16.6.5PROFIBUSDP的系統(tǒng)配置620
16.6.6設備數(shù)據(jù)庫文件622
習題624
附錄A英文縮寫詞625
參考文獻632