前言
本書是清華大學出版社“計算機系列教材”之一。
本書所講授的知識是數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡的基本原理和有關技術。這些內(nèi)容較為成熟，對于這些較成熟的內(nèi)容在改版時基本上未做很大的修改。但是，考慮到數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展很快，新版教材必須反映新的知識點，以適應本課程教學的要求。
在本書中，每一章開始都指出本章的重要內(nèi)容，章末又歸納了本章最重要的概念。這對使用本書的學生掌握應該學到的知識點是很有幫助的。
本書第3版分為12章。與第2版相比，本版做了如下修改。第1章是概述，概括介紹了計算機網(wǎng)絡的形成與發(fā)展過程，重點介紹互聯(lián)網(wǎng)基礎結構的發(fā)展過程，在發(fā)展趨勢一節(jié)中增寫了移動互聯(lián)網(wǎng)。原第2章拆分為兩章，即第2章數(shù)據(jù)通信基礎知識和第3章數(shù)據(jù)傳輸信道。第3章的內(nèi)容是重新編排的，將傳輸媒體按有線信道和無線信道分別進行介紹，并在無線信道一節(jié)中增寫了超長波通信、長波通信、超短波通信，在光波通信中增添了可見光通信的內(nèi)容，以適應軍事院校的教學需要。第4章是數(shù)據(jù)傳輸技術。第5～9章是按照計算機網(wǎng)絡五層體系結構進行介紹的。第5章物理層，將基于五類線以太網(wǎng)接入技術改寫為基于五/六類線的以太網(wǎng)接入技術。第6章數(shù)據(jù)鏈路層，增寫了PPPoE協(xié)議和網(wǎng)絡適配器，改寫了在物理層擴展以太網(wǎng)和在數(shù)據(jù)鏈路層擴展以太網(wǎng)。第7章網(wǎng)絡層，增寫了多協(xié)議標記交換MPLS一節(jié)。第8章傳輸層，改寫了TCP擁塞控制，增寫了主動隊列管理AQM。第9章應用層，增寫了社交網(wǎng)站。第10章互聯(lián)網(wǎng)的多媒體應用服務，增寫了P2P的流媒體應用。第11章無線網(wǎng)絡，改寫了蜂窩移動通信網(wǎng)概述和蜂窩移動通信系統(tǒng)，增寫了移動用戶在蜂窩移動通信網(wǎng)中的漫游通信。第12章計算機網(wǎng)絡的管理和安全，改寫了網(wǎng)絡管理的體系結構和網(wǎng)絡管理的功能，取消了加密策略，改寫了數(shù)字簽名和鑒別。
本書本次修改的另一改動是對Internet不再使用推薦譯名“因特網(wǎng)”，而改為目前大家普遍使用的“互聯(lián)網(wǎng)”。盡管推薦譯名“因特網(wǎng)”有其權威性，但考慮到我國國情和大家的共識，決定改用“互聯(lián)網(wǎng)”。
各章末均附有小結和習題。書后還有3個附錄，附錄A為部分習題參考答案，附錄B為英文縮寫詞，附錄C為國際5號碼表。為了便于教學，本書提供了可修改的電子教案。
本書的參考學時為60～70學時。在課程學時數(shù)較少的情況下，可選用最基本的內(nèi)容（在目錄的相應章節(jié)前附有*）。
本書修訂過程中，中國人民解放軍陸軍工程大學指揮控制工程學院謝希仁教授提供了寶貴的資料。王麗辛高級工程師為本書圖稿的繪制給予了積極的支持和指導。對此，作者表示誠摯的謝意。由于作者水平有限，書中難免還存在一些缺點，懇請專家和廣大讀者批評指正。
作者的電子郵件地址：yang_xinqiang@163.com（來信時務請注明真實姓名、單位、職務、聯(lián)系電話和通信地址、郵編）。
作者2020年4月于中國人民解放軍陸軍工程大學指揮控制工程學院，南京
目錄
第1章概述1
1.1數(shù)據(jù)通信概述1
1.1.1模擬通信、數(shù)字通信和數(shù)據(jù)通信1
1.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型2
1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)3
1.2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成3
1.2.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的分類4
1.2.3數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標5
1.3數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡6
1.4計算機網(wǎng)絡概述7
1.4.1計算機網(wǎng)絡的發(fā)展過程7
1.4.2互聯(lián)網(wǎng)的組成12
1.4.3計算機網(wǎng)絡的定義及類別14
1.4.4計算機網(wǎng)絡的功能及應用15
1.4.5計算機網(wǎng)絡的性能指標16
1.5計算機網(wǎng)絡的體系結構和模型19
1.5.1層次型的體系結構19
1.5.2計算機網(wǎng)絡的模型21
1.5.3若干重要概念26
1.6標準及其制定機構29
1.6.1標準29
1.6.2標準化組織30
1.7發(fā)展趨勢32
1.7.1泛在網(wǎng)絡和泛在計算32
1.7.2新信息服務和信息工具33
1.7.3云計算和大數(shù)據(jù)34
1.7.4移動互聯(lián)網(wǎng)35
1.7.5網(wǎng)絡融合36
1.8小結37
1.9習題38第2章數(shù)據(jù)通信基礎知識40
2.1消息和信息、信號及數(shù)據(jù)40
2.1.1消息和信息40
2.1.2信號41
2.1.3數(shù)據(jù)43
2.2傳輸方式和傳輸速率44
2.2.1傳輸方式44
2.2.2傳輸速率46
2.2.3頻帶利用率48
2.3傳輸損傷和傳輸質(zhì)量48
2.3.1傳輸損傷48
2.3.2傳輸質(zhì)量49
2.4通信編碼53
2.5小結54
2.6習題54第3章數(shù)據(jù)傳輸信道56
3.1信道56
3.1.1信道概述56
3.1.2信道分類57
3.2有線信道57
3.2.1明線57
3.2.2電纜57
3.2.3電力線60
3.2.4光纜60
3.3無線信道63
3.3.1超長波通信65
3.3.2長波通信66
3.3.3短波通信67
3.3.4超短波通信70
3.3.5地面微波70
3.3.6衛(wèi)星微波72
3.3.7散射傳輸74
3.3.8光波通信76
3.4信道容量的計算77
3.4.1模擬信道容量的計算77
3.4.2數(shù)字信道容量的計算78
3.5小結79
3.6習題79第4章數(shù)據(jù)傳輸技術81
4.1模擬信號數(shù)字化傳輸技術81
4.1.1模擬信號的采樣81
4.1.2采樣模擬信號的量化83
4.1.3脈沖編碼調(diào)制84
4.1.4差分脈沖編碼調(diào)制86
4.1.5自適應差分脈沖編碼調(diào)制86
4.2數(shù)字基帶傳輸技術87
4.2.1基帶傳輸對信號的要求87
4.2.2基帶信號的波形及其傳輸碼型88
4.3數(shù)字頻帶傳輸技術92
4.3.1基本數(shù)字調(diào)制技術93
4.3.2正交幅度調(diào)制101
4.3.3幅相混合調(diào)制102
4.3.4正交頻分復用調(diào)制103
4.4信道訪問技術104
4.4.1輪詢訪問技術104
4.4.2爭用訪問技術106
4.5信道復用技術110
4.5.1頻分多路復用111
4.5.2波分多路復用112
4.5.3時分多路復用114
4.5.4碼分多路復用116
4.6同步控制技術118
4.6.1載波同步118
4.6.2位同步119
4.6.3群同步120
4.6.4網(wǎng)同步122
4.7數(shù)據(jù)交換技術124
4.7.1電路交換125
4.7.2報文交換125
4.7.3分組交換126
4.8差錯控制技術127
4.8.1差錯控制概述127
4.8.2差錯檢測129
4.8.3差錯糾正133
4.9小結135
4.10習題137第5章物理層139
5.1物理層概述139
5.2物理層接口特性139
5.2.1機械特性140
5.2.2電氣特性140
5.2.3功能特性142
5.2.4規(guī)程特性143
5.3物理層的常用標準144
5.3.1EIA RS232144
5.3.2EIA RS449147
5.3.3RJ45148
5.4數(shù)字傳輸系統(tǒng)150
5.5寬帶接入技術152
5.5.1基于五/六類線的以太網(wǎng)接入技術152
5.5.2基于銅線的xDSL技術153
5.5.3基于混合光纖/同軸電纜的接入技術155
5.5.4光纖接入技術157
5.6小結158
5.7習題158第6章數(shù)據(jù)鏈路層160
6.1數(shù)據(jù)鏈路層概述160
6.2數(shù)據(jù)鏈路層的3個基本問題161
6.2.1封裝成幀161
6.2.2透明傳輸164
6.2.3差錯檢測164
6.3點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議165
6.3.1數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議概述165
6.3.2PPP 和 PPPoE 協(xié)議166
6.3.3PPP 和 PPPoE 協(xié)議的幀格式166
6.3.4PPP的狀態(tài)圖168
6.4廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層169
6.4.1局域網(wǎng)概述169
6.4.2局域網(wǎng)體系結構170
6.4.3IEEE 802 標準171
6.5使用廣播信道的以太網(wǎng)172
6.5.1以太網(wǎng)概述172
6.5.2以太網(wǎng)的MAC子層173
6.5.3CSMA/CD協(xié)議176
6.5.4以太網(wǎng)的信道利用率178
6.6擴展的以太網(wǎng)179
6.6.1在物理層擴展以太網(wǎng)179
6.6.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴展以太網(wǎng)180
6.7高速以太網(wǎng)184
6.7.1100BASET以太網(wǎng)184
6.7.2吉比特以太網(wǎng)185
6.7.310吉比特以太網(wǎng)186
6.7.440/100吉比特以太網(wǎng)187
6.8小結188
6.9習題189第7章網(wǎng)絡層192
7.1網(wǎng)絡層概述192
7.1.1虛擬互連網(wǎng)絡192
7.1.2網(wǎng)絡層提供的兩種服務193
7.2網(wǎng)際協(xié)議IPv4195
7.2.1分類的IP地址196
7.2.2劃分子網(wǎng)198
7.2.3無分類編址202
7.2.4地址解釋和地址轉(zhuǎn)換204
7.2.5IP數(shù)據(jù)報的格式210
7.2.6IP層分組轉(zhuǎn)發(fā)機制214
7.3互聯(lián)網(wǎng)路由選擇協(xié)議218
7.3.1路由選擇協(xié)議概述218
7.3.2內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議220
7.3.3外部網(wǎng)關協(xié)議226
7.3.4路由選擇的關鍵部件——路由器228
7.4網(wǎng)際控制報文協(xié)議230
7.5多協(xié)議標記交換232
7.5.1MPLS概述232
7.5.2MPLS的基本原理233
7.5.3MPLS的首部和格式236
7.6IP多播及其協(xié)議238
7.6.1IP多播概述238
7.6.2局域網(wǎng)IP多播239
7.6.3互聯(lián)網(wǎng)IP多播240
7.7移動IP及其協(xié)議242
7.7.1移動IP概述242
7.7.2移動IP的基本原理243
7.7.3移動IP必須考慮的幾個問題245
7.8下一代互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡層協(xié)議247
7.8.1網(wǎng)際協(xié)議IPv6247
7.8.2網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMPv6255
7.8.3移動IPv6257
7.9小結257
7.10習題260第8章傳輸層266
*8.1傳輸層概述266
8.1.1傳輸層的基本功能266
8.1.2傳輸層的協(xié)議267
8.1.3傳輸層的服務268
8.1.4傳輸層的端口269
*8.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP270
8.2.1UDP概述270
8.2.2UDP報文的格式271
*8.3傳輸控制協(xié)議TCP272
8.3.1TCP概述272
8.3.2TCP報文段的格式274
8.3.3TCP傳輸控制276
8.3.4TCP擁塞控制286
8.3.5TCP連接管理293
8.4小結298
8.5習題300第9章應用層304
9.1應用層概述304
9.2域名系統(tǒng)305
9.2.1概述305
9.2.2互聯(lián)網(wǎng)的域名結構306
9.2.3域名服務器308
9.2.4域名解析310
9.3萬維網(wǎng)311
9.3.1概述311
9.3.2統(tǒng)一資源定位符 URL313
9.3.3超文本傳送協(xié)議HTTP314
9.3.4超文本標記語言HTML318
9.3.5萬維網(wǎng)的文檔321
9.3.6萬維網(wǎng)的信息檢索323
9.3.7博客、微博和輕博324
9.3.8社交網(wǎng)站325
9.4電子郵件327
9.4.1概述327
9.4.2電子郵件的格式329
9.4.3簡單郵件傳送協(xié)議SMTP329
9.4.4郵件讀取協(xié)議POP3和IMAP4331
9.4.5通用互聯(lián)網(wǎng)郵件擴充協(xié)議MIME332
9.4.6基于萬維網(wǎng)的電子郵件334
9.5動態(tài)主機配置協(xié)議DHCP335
9.6應用進程間的通信337
9.6.1系統(tǒng)調(diào)用337
9.6.2應用程序接口337
9.7小結339
9.8習題340第10章互聯(lián)網(wǎng)的多媒體應用服務343
10.1多媒體應用服務概述343
10.1.1多媒體信息的傳輸特性343
10.1.2音頻/視頻服務的分類345
10.1.3音頻/視頻信號的數(shù)字化和壓縮346
10.2流式存儲音頻/視頻347
10.2.1具有元文件的萬維網(wǎng)服務器348
10.2.2媒體服務器348
10.2.3實時流協(xié)議RTSP349
10.3實時交互音頻/視頻350
10.3.1IP電話的基本原理350
10.3.2IP電話的關鍵技術351
10.3.3IP 電話的信令標準352
10.3.4實時傳輸協(xié)議RTP356
10.3.5實時傳輸控制協(xié)議RTCP358
10.4服務質(zhì)量的改進359
10.4.1服務質(zhì)量概述359
10.4.2改進服務質(zhì)量的幾種機制360
10.4.3綜合服務363
10.4.4區(qū)分服務365
10.5P2P流媒體應用367
10.5.1P2P流媒體應用概述367
10.5.2使用P2P的幾種應用軟件368
10.5.3P2P分發(fā)文件的分析370
10.6小結372
10.7習題373第11章無線網(wǎng)絡375
11.1無線局域網(wǎng)375
11.1.1無線局域網(wǎng)概述375
11.1.2IEEE 802.11 標準378
11.1.3802.11局域網(wǎng)的MAC層協(xié)議380
11.1.4802.11局域網(wǎng)的MAC幀385
11.1.5802.11 提供的服務386
11.2無線個域網(wǎng)387
11.2.1藍牙技術387
11.2.2低速無線個域網(wǎng)389
11.2.3高速無線個域網(wǎng)392
11.3無線城域網(wǎng)393
11.3.1無線城域網(wǎng)概述393
11.3.2IEEE 802.16標準394
11.4其他無線網(wǎng)絡397
11.4.1無線傳感器網(wǎng)397
11.4.2無線網(wǎng)格網(wǎng)399
11.5蜂窩移動通信網(wǎng)402
11.5.1蜂窩移動通信概述402
11.5.2蜂窩移動通信系統(tǒng)404
11.5.3移動用戶在蜂窩移動通信網(wǎng)中的漫游通信406
11.5.4蜂窩移動通信中的抗干擾408
11.5.5無線應用協(xié)議WAP409
11.6小結411
11.7習題413第12章計算機網(wǎng)絡的管理和安全415
12.1計算機網(wǎng)絡的管理415
12.1.1網(wǎng)絡管理概述415
12.1.2網(wǎng)絡管理的體系結構416
12.1.3網(wǎng)絡管理的功能418
12.2簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議SNMP419
12.2.1管理信息結構420
12.2.2管理信息庫423
12.2.3SNMP報文和協(xié)議數(shù)據(jù)單元424
12.3計算機網(wǎng)絡的安全425
12.3.1計算機網(wǎng)絡面臨的安全威脅425
12.3.2計算機網(wǎng)絡的安全性需求427
12.4數(shù)據(jù)加密技術427
12.4.1數(shù)據(jù)加密通信的模型427
12.4.2對稱密鑰密碼體制428
12.4.3公開密鑰密碼體制431
12.5網(wǎng)絡安全策略432
12.5.1密鑰分配432
12.5.2數(shù)字簽名434
12.5.3鑒別435
12.5.4防火墻與入侵檢測438
12.6互聯(lián)網(wǎng)的安全協(xié)議440
12.6.1網(wǎng)絡層安全協(xié)議441
12.6.2傳輸層安全協(xié)議443
12.6.3應用層安全協(xié)議445
12.7小結447
12.8習題449附錄A部分習題參考答案451附錄B英文縮寫詞468附錄C國際5號碼表478參考文獻479
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