本書從人們耳熟能詳?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)角度來觀察計算機網(wǎng)絡，分為6部分，這6部分是經(jīng)過深思熟慮的一種組織方式，更加貼近人們的自然思維。
第1部分包含3章，主要講解了計算機網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)的概念、工作的基本原理等內(nèi)容。第4～7章是第2部分，介紹了網(wǎng)絡互聯(lián)的實體物理網(wǎng)絡的相關技術以及若干物理網(wǎng)絡。第8～12章為第3部分，主要講解互聯(lián)網(wǎng)的主要工作如何實現(xiàn)網(wǎng)絡互聯(lián)。第4部分介紹了IP和物理網(wǎng)絡結合時需要注意的內(nèi)容，包括第13、14章。第5部分主要介紹傳輸層的相關內(nèi)容，包括第15～17章。第6部分介紹了應用層的相關內(nèi)容，包括第18～20章。
本書概念準確，內(nèi)容嚴謹，為此特意咨詢了若干資深的通信領域的專家。本書力求語言精簡、詼諧，很多方面都進行了生活中的類比，以幫助讀者理解。
本書適合作為高等學校計算機類本科生的教材，每一章都附有習題，幫助學生增加對相關技術的理解。本書還兼顧了學生考研的需求，教材緊扣考研大綱，對所有大綱的內(nèi)容都進行了介紹，還納入了一些考研的真題。
u 擯棄了當前計算機網(wǎng)絡教材的普遍組織思想，按照網(wǎng)絡工作環(huán)節(jié)/功能進行教材內(nèi)容的組織，把計算機網(wǎng)絡的相關知識和技術融入各個工作環(huán)節(jié)，讓讀者能夠更加清晰地知道自己學習的技術是什么用途，避免了眉毛胡子一把抓的問題。
u 從具體的實例（互聯(lián)網(wǎng)、各種物理網(wǎng)絡）入手，點明這些實例之間的關系，使讀者對相關概念和網(wǎng)絡組成更加清晰。
u 語言簡明，擯棄太深、太細節(jié)的內(nèi)容，減輕讀者的學擔。
u 設置眾多的類比（如利用豪橫公司的架構和工作來類比網(wǎng)絡的相關架構和工作），方便、加深讀者的理解；風趣的語言增加讀者的興趣。
u 照顧了考研學生的需求，對考研大綱的相關知識點進行了介紹。
黨的二十大報告指出: 教育、科技、人才是全面建設社會主義現(xiàn)代化國家的基礎性、戰(zhàn)略性支撐。必須堅持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力，深入實施科教興國戰(zhàn)略、人才強國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略，這三大戰(zhàn)略共同服務于創(chuàng)新型國家的建設。報告同時強調(diào): 推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)融合集群發(fā)展，構建新一代信息技術、人工智能、生物技術、新能源、新材料、高端裝備、綠色環(huán)保等一批新的增長引擎。計算機網(wǎng)絡早已成為現(xiàn)代社會的基礎設施，是人們工作、生活中必不可少的工具，目前，網(wǎng)絡技術仍在日益快速發(fā)展，新概念、新知識、新技術層出不窮，如軟件定義網(wǎng)絡、IPv6、6G、自組織網(wǎng)絡、云計算等，必將繼續(xù)改變?nèi)藗児ぷ�、生活的模式。但是，學習不能空中樓閣，學習這些新技術之前必須對當前網(wǎng)絡的運行深刻把握，本書主要對當前網(wǎng)絡流行技術進行重點闡述，并簡單介紹了一些網(wǎng)絡的新技術。
目前，計算機網(wǎng)絡方面的教材已經(jīng)存在很多了，有些教材從有經(jīng)驗的教師視角來看堪稱經(jīng)典。但編者在授課過程中，以及回想起自己學習網(wǎng)絡課程的情景時，有時仍會感到無奈。計算機網(wǎng)絡涉及的知識和概念太多、太龐雜，在典型的分層思想指導下，每一層都涉及很多的概念和知識點，學完每一層，腦袋中往往只是又裝入了一堆技術而已。編者之所以對網(wǎng)絡體系有了一定的認識，是通過反復的授課過程中不斷地思考，將各種技術相互關聯(lián)，以及與同行的不斷交流才獲得的。而希望學生能夠在學完這門課程后就立即對計算機網(wǎng)絡有很好的理解是困難的，哪怕是再好的學生，也很難學完立刻就建立起網(wǎng)絡的整體思維。
因此，本書不再采用傳統(tǒng)的分層組織的思想，而是嘗試從一種自然的思維、從互聯(lián)網(wǎng)的視角來組織教材內(nèi)容: 首先告訴讀者，互聯(lián)網(wǎng)是用來連接物理網(wǎng)絡的，然后介紹一些主要的物理網(wǎng)絡，隨后介紹互聯(lián)網(wǎng)是怎么互聯(lián)網(wǎng)絡的，以及互聯(lián)時需要注意的技術細節(jié)。接下來告訴讀者，互聯(lián)后還需要把交互的信息通過傳輸層交給應用進程，最后介紹了相關應用層的概念和協(xié)議。這是圍繞互聯(lián)網(wǎng)、一環(huán)套一環(huán)的推進方式。
以上就是本書的出發(fā)點。
基于這個出發(fā)點，本書將網(wǎng)絡和通信技術的知識點融入相關的環(huán)節(jié)中，希望讀者在知道自己正在學習的內(nèi)容是干什么用的之后，學習上有了目標，從而減輕讀者的抵觸心理和無形的學習壓力。本書出版得到了清華大學出版社的大力支持，還得到了許多專家學者的指導，在此表示衷心的感謝。本書很多內(nèi)容，包括PPT，學習和借鑒了謝希仁老師的《計算機網(wǎng)絡》一書，這里表示衷心的感謝。最后也要感謝家人的理解和支持。
限于編者的學識和時間，書中難免存在不足和疏漏，懇請讀者提出寶貴意見。
編者2023年10月
第1部分互聯(lián)網(wǎng)的作用
第1章人生若只如初見31.1計算機網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)3
1.1.1基本概念3
1.1.2計算機網(wǎng)絡的分類5
1.2計算機網(wǎng)絡的性能指標6
1.2.1速率6
1.2.2帶寬6
1.2.3時延6
1.2.4其他指標8
習題9
第2章微觀觀察結點網(wǎng)絡體系結構10
2.1網(wǎng)絡的主要研究內(nèi)容10
2.2協(xié)議和網(wǎng)絡體系結構的引入11
2.3一堆的名詞13
2.4主要的網(wǎng)絡體系結構14
2.4.1ISO/OSI體系結構14
2.4.2TCP/IP體系結構16
2.4.3建議的五層體系結構17
2.5分層之后的工作17
習題19
第3章網(wǎng)絡的宏觀視角21
3.1網(wǎng)絡的通信范圍21
3.2拓撲結構22
3.3多種網(wǎng)絡互聯(lián)的示例253.4分組交換26
3.4.1什么是交換26
3.4.2為什么計算機網(wǎng)絡不采用電路交換技術27
3.4.3為什么計算機網(wǎng)絡不采用報文交換技術28
3.4.4分組交換技術29
3.5連接網(wǎng)絡的神器路由器30
3.5.1概述30
3.5.2路由器的基本結構32
習題35
目錄〖3〗第2部分網(wǎng)絡互聯(lián)的實體物理網(wǎng)絡
第4章底層通信相關知識394.1物理層的主要工作39
4.1.1傳輸介質(zhì)39
4.1.2通信模型42
4.1.3一些概念: 基帶、寬帶、碼元、波特率44
4.1.4編碼44
4.1.5調(diào)制46
4.1.6奈氏準則48
4.1.7香農(nóng)定理49
4.2數(shù)據(jù)鏈路層的主要工作50
4.2.1概述50
4.2.2成幀與透明傳輸51
4.3差錯檢測52
4.3.1概述52
4.3.2奇/偶校驗法52
4.3.3雙向奇/偶校驗53
4.3.4循環(huán)冗余校驗53
4.3.5互聯(lián)網(wǎng)校驗和54
4.3.6海明碼54
習題56
第5章廣域網(wǎng)及相關技術59
5.1信道復用59
5.1.1概述59
5.1.2信道復用技術60
5.1.3碼分復用62
5.2SDH63
5.2.1概述63
5.2.2通信技術64
5.3PPP66
習題67
第6章有線局域網(wǎng)68
6.1媒體的訪問控制68
6.1.1信道劃分方式68
6.1.2動態(tài)媒體接入方式69
6.2局域網(wǎng)體系結構70
6.3以太網(wǎng)概述70
6.4傳統(tǒng)以太網(wǎng)72
6.4.1工作方式72
6.4.2擴展以太網(wǎng)74
6.5交換式以太網(wǎng)76
6.5.1淵源76
6.5.2以太網(wǎng)交換機77
6.5.3以太網(wǎng)回路問題81
6.5.4廣播域和沖突域82
6.6以太網(wǎng)的發(fā)展82
6.6.1帶寬的不斷提高82
6.6.2虛擬局域網(wǎng)83
6.6.3以太接入網(wǎng)86
6.7利用令牌控制介質(zhì)訪問的局域網(wǎng)87
6.7.1令牌環(huán)網(wǎng)87
6.7.2令牌總線網(wǎng)89
習題90
第7章無線網(wǎng)絡93
7.1概述93
7.1.1無線網(wǎng)絡概述93
7.1.2移動自組織網(wǎng)93
7.2隱蔽站和暴露站問題95
7.3無線局域網(wǎng)97
7.3.1IEEE 802.11概述97
7.3.2IEEE 802.11 CSMA/CA的工作100
7.3.3相關發(fā)展103
7.4無線廣域網(wǎng)104
7.5無線個域網(wǎng)105
7.5.1藍牙105
7.5.2ZigBee106
習題108
第3部分如何實現(xiàn)網(wǎng)絡互聯(lián)
第8章互聯(lián)網(wǎng)上的地址1118.1IP地址的基本知識111
8.2分類的IP地址113
8.3劃分子網(wǎng)114
8.4無分類編址方法117
習題119
第9章根據(jù)IP地址在網(wǎng)絡上找路122
9.1概述122
9.1.1路由選擇算法概述122
9.1.2自治系統(tǒng)124
9.2內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議RIP125
9.2.1相關概念125
9.2.2RIP算法126
9.2.3RIP特性127
9.3內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議OSPF129
9.3.1洪泛法129
9.3.2相關概念129
9.3.3OSPF算法131
9.4外部網(wǎng)關協(xié)議BGP132
9.4.1概述132
9.4.2路由交換133
9.4.3路由選擇136
習題137
第10章分組在網(wǎng)絡上的旅程140
10.1總體過程140
10.1.1分組交換的分類140
10.1.2分組的交付過程141
10.2路由器的存儲轉發(fā)142
10.2.1深挖路由表142
10.2.2相關概念143
10.2.3路由器分組轉發(fā)算法144
10.2.4最長前綴匹配145
10.2.5使用二叉線索查找轉發(fā)表145
10.3網(wǎng)絡連接設備小結146
習題148
第11章讓互聯(lián)網(wǎng)更好地服務152
11.1IP隧道技術152
11.2專用網(wǎng)、虛擬專用網(wǎng)和網(wǎng)絡地址轉換153
11.2.1概述153
11.2.2專用網(wǎng)和虛擬專用網(wǎng)154
11.2.3網(wǎng)絡地址轉換NAT技術155
11.3互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議158
11.4擁塞控制161
11.4.1概述161
11.4.2進行擁塞控制162
11.4.3主動隊列管理163
習題164
第12章IP的不斷發(fā)展167
12.1IP多播167
12.2移動IP171
12.3IPv6172
12.3.1概述172
12.3.2IPv6的地址173
12.3.3從IPv4向IPv6過渡174
12.4軟件定義網(wǎng)絡175
習題179
第4部分IP和物理網(wǎng)絡的結合
第13章地址相關問題18313.1硬件地址與IP地址183
13.1.1地址在傳輸過程中的轉換183
13.1.2數(shù)據(jù)在路由器上的轉換184
13.1.3IP地址和硬件地址在計算機中的位置184
13.2IP地址和硬件地址的映射ARP185
13.3借助多播MAC地址完成IP多播交付187
習題188
第14章IP分組的拆分190
14.1以太網(wǎng)幀格式190
14.2802.11無線局域網(wǎng)幀格式191
14.3IPv4分組格式193
14.4IPv6分組格式195
14.5分片問題的提出196
14.6IP分組的分片197
習題198
第5部分實現(xiàn)進程間通信與提供差異服務
第15章傳輸層概述20315.1概述203
15.2如何完成進程間的通信205
15.2.1端口205
15.2.2套接字Socket205
15.3用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議206
習題208
第16章可靠傳輸技術209
16.1概述209
16.2自動請求重傳ARQ協(xié)議210
16.2.1算法思想210
16.2.2信道利用率212
16.3連續(xù)ARQ協(xié)議212
16.3.1算法思想212
16.3.2滑動窗口的引入213
16.3.3反饋消息的總結215
16.3.4信道利用率216
16.4選擇重傳ARQ協(xié)議216
16.4.1算法思想216
16.4.2窗口大小的限制217
習題218
第17章傳輸控制協(xié)議221
17.1概述221
17.2TCP222
17.2.1固定222
17.2.2選項字段224
17.2.3類比224
17.3TCP連接管理225
17.3.1連接的建立225
17.3.2連接的釋放226
17.4TCP的可靠傳輸技術227
17.4.1面向字節(jié)流的窗口技術227
17.4.2選擇確認SACK228
17.4.3窗口的通告機制229
17.4.4避免效率低下231
17.5TCP的擁塞控制機制232
17.5.1擁塞控制與流量控制232
17.5.2TCP擁塞控制的思路233
17.5.3涉及的算法和過程234
17.5.4TCP擁塞控制的示例235
習題236
第6部分如何使用互聯(lián)網(wǎng)
第18章應用層概述24318.1應用層不是應用243
18.2客戶/服務器模式與對等模式244
18.2.1客戶/服務器模式244
18.2.2對等模式245
18.3網(wǎng)絡應用的層次247
習題247
第19章基礎服務和概念248
19.1域名系統(tǒng)DNS248
19.1.1DNS的作用248
19.1.2域名248
19.1.3域名系統(tǒng)的組成249
19.1.4DNS解析過程251
19.2動態(tài)主機配置協(xié)議253
19.3定位資源的機制URL256
習題256
第20章面向用戶的應用協(xié)議260
20.1文件傳輸協(xié)議260
20.2電子郵件262
20.2.1概述262
20.2.2發(fā)送郵件263
20.2.3接收郵件265
20.2.4MIME內(nèi)容傳送編碼265
20.3萬維網(wǎng)267
20.3.1概述267
20.3.2超文本傳送協(xié)議268
20.3.3HTTP的請求和應答270
20.3.4代理服務器271
習題272
參考文獻275
附錄A考研大綱276
附錄B部分習題參考答案280
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