計算機網絡(第3版)（簡體書）

《計算機網絡（第三版）》比較系統地敘述了計算機網絡的基本概念、基本原理，層次結構和發展前沿的一些實用與****。《計算機網絡（第三版）》按照 TCP/IP 協議功能層次的順序，詳細介紹了：計算機網絡的概念、組成、體系結構和前沿發展技術；數據通信基礎理論、物理層的傳輸介質和協議標準；數據鏈路層的功能模型、流量控制和差錯控制技術、點對點 PPP 協議；局域網的參考模型、主流組網技術如 CSMA-CD、千兆以太網、無線局域網技術；網絡層的 IP 協議和ICMP 協議、RIP 和 OSPF 等路由選擇算法、虛擬專用網 VPN 和多協議標記交換協議 MPLS；傳輸層的功能模型、TCP 和 UDP 協議；應用層協議及主要應用；網絡互聯技術；并對網絡操作系統、網絡安全與網絡管理以及因特網的多媒體技術等作了較全面的介紹。各章后面均附有習題。書后還帶有兩個附錄：“英漢計算機網絡縮寫詞對照表”和“參考文獻”。

《計算機網絡（第三版）》的特點是結構嚴謹、敘述清晰、內容新穎、涵蓋面廣，可作為計算機科學與技術專業本科生及其他專業本科生的教材，亦可作為計算機網絡工程和網絡愛好者的參考書。

前言

第1章 概論

1.1 計算機網絡的產生與演變

1.1.1 發展歷程

1.1.2 未來趨勢

1.2 計算機網絡的定義與應用

1.2.1 計算機網絡的定義

1.2.2 計算機網絡的應用

1.3 計算機網絡的組成與分類

1.3.1 計算機網絡的組成

1.3.2 計算機網絡的分類

1.4 計算機網絡的體系結構與協議

1.4.1 分層次的體系結構

1.4.2 ISO的OSI/RM

1.4.3 OSI/RM中的幾個重要概念

1.4.4 TCP/IP體系結構

習題



第2章 物理層

2.1 模擬傳輸與數字傳輸

2.1.1 基本概念、基本術語和數據通信系統

2.1.2 模擬傳輸系統

2.1.3 數字傳輸系統

2.2 信道的極限容量

2.2.1 數據傳輸速率

2.2.2 信道容量

2.3 同步與複用

2.3.1 數據通信方式

2.3.2 同步技術

2.3.3 多路複用技術

2.4 交換技術

2.4.1 電路交換

2.4.2 報文交換

2.4.3 分組交換

2.4.4 交換方式的選擇與比較

2.5 物理層下的傳輸介質

2.5.1 有線傳輸介質

2.5.2 無線傳輸介質

2.6 物理層的功能、模型與特性

2.6.1 物理層的功能

2.6.2 物理層的模型

2.6.3 物理層的特性

2.7 物理層標準舉例

2.7.1 EIARS-232-E

2.7.2 xDSI技術

2.7.3 光纖接入技術

習題



第3章 數據鏈路層

3.1 數據鏈路層的功能、模型與服務

3.1.1 數據鏈路層的功能模型

3.1.2 數據鏈路層的服務

3.2 流量控制

3.2.1 停.等協議

3.2.2 滑動窗口的概念

3.2.3 一位滑動窗口協議

3.2.4 全部重發流水線協議

3.2.5 選擇重發流水線協議

3.2.6 最大窗口尺寸的確定

3.2.7 全部重發流水協議的最佳幀長

3.3 差錯控制

3.3.1 差錯的特性及差錯控制方式

3.3.2 常用的簡單差錯控制編碼

3.3.3 循環冗餘碼CRC

3.4 點至0點的PPP協議

3.4.1 PPP協議的概述

3.4.2 PPP協議的幀格式

3.4.3 PPP協議的組成

3.4.4 PPP協議的工作狀態

習題三

……



第4章 局域網

第5章 網絡層

第6章 傳輸層

第7章 應用層

第8章 網絡互聯

第9章 網絡操作系統

第10章 網絡安全與網絡管理

第11章 ATM技術

第12章 多媒體信息在因特網上的傳輸

附錄英漢計算機網絡縮寫詞對照表

參考文獻

章 概論
計算機網絡(Computer-Networks)涉及計算機和通信兩個領域，是這兩種技術密切結合的產物，它已成為計算機應用中一個必不可少的方面。對整個社會的進步做出了重大貢獻。尤其在當今這個信息化的時代里，由于今天的世界已成了一個高度流動性的世界，無疑，生活在這個世界上的人們對信息的收集、存儲、處理和交換以及共享的需求急劇上漲，同時要求足夠的快速和及時，計算機網絡從中扮演了很重要的角色，為滿足這種需求提供了保證。
近一二十年，以電子技術為基礎的通信技術有了迅猛發展，計算機和通信設備不斷更新，計算機網絡的功能不斷增強，并且正在朝著數字化、綜合化、智能化的方向發展。20世紀90年代是計算機網絡化的時代已是事實，網絡化的計算環境也愈來愈被人們所接受并且將是21世紀發展的必然趨勢。所以，了解和深入研究計算機網絡技術已不再只是計算機界學者、專家的事，而是整個社會關注的熱點之一。目前，一個國家的全國性計算機網絡的建設水平，已成為衡量這個國家科學技術發展水平、綜合國力以及社會信息化程度的重要標志。為了深入認識計算機網絡，下面將從計算機網絡的“產生與演變”、“定義與應用”、“組成與分類”以及“計算機網絡的體系結構”等方面進行介紹。
1.1 計算機網絡的產生與演變
1.1.1 發展歷程
計算機網絡出現的歷史不長，但發展很快，經歷了一個從簡單到復雜、由低級到高級的演變過程。這個過程可分為3個階段：面向終端的計算機網絡、計算機通信網絡和計算機網絡。
1．面向終端的計算機網絡
在1946年世界上**臺電子計算機(electronic numerical integrator and calculator，ENIAC)從美國誕生后的一段時間內，計算機和通信之間并沒有什么關系。早期的計算機數量很少、價格昂貴，是一種較稀有的珍貴資源，因而計算機系統是高度集中的，所有的設備安裝在獨立的計算中心里，使用計算機的用戶要不遠千里到這個計算中心去上機，這顯然是不方便的。除了浪費時間、精力和大量資金外，還無法實現對信息的及時加工處理和使用。為了解決這個問題，一種帶收發器(transceiver)的終端于1954年被研制出來了，人們使用這種終端首次實現了將穿孔卡片上的數據通過通信線路發送到遠方的計算機，而計算機算出的結果又可以反向送回遠程終端T(terminal)，這就是計算機與通信結合的開始。
由于當初的計算機是為成批處理信息而設計的，所以當計算機和遠程終端相連時，必須使計算機具備通信功能。這種“一邊通過終端完成信息的輸入，一邊由主機完成信息的處理，*后將處理結果通過通信線再送回到遠地站點的系統”被稱為面向終端的計算機網絡，或**代計算機網絡。系統的初級形式即具有通信的單機系統如圖1-1所示。
這種系統中除了一臺中心計算機，其余終端都不具備自主處理的功能，并且有兩個明顯的缺點。首先是主機負擔過重，它既要承擔本身的數據處理任務又要承擔通信任務，在通信量很大時，主機幾乎沒有時間處理數據；其次是線路利用率低，特別是在終端遠離中心計算機時尤為明顯。
解決的方法是：一方面將數據處理與通信分開，在中心計算機前設置一個前端處理機FEP(front end processor)來完成通信工作，而讓中心計算機集中更多時間專門進行數據處理，這樣可顯著地提高效率。另一方面，在終端比較集中的區域設置線路集中器(concen-trator)或稱集中分配器，來完成用戶作業信息的存儲、裝配和終端地址的分配等。它首先通過低速線路將附近的各終端連接起來，再通過高速通信線路與遠程中心計算機相連，從而提高了遠程線路的利用率，降低了通信費用。典型的結構如圖1-2所示。
**代計算機網絡的一個代表是SABREI，這是20世紀60年代初期美國航空公司投入使用的由一臺中心計算機和全美范圍內2000多個終端組成的預訂飛機票系統。
圖1-1 具有通信功能的單機系統 圖1-2 由前端處理機、集中器構成的遠程通信聯機系統
2．計算機通信網
上述的聯機系統之所以被稱為“面向終端的計算機網絡”，是因為它實現的是終端-計算機間的通信，而且已具備了計算機網絡的雛形。到了20世紀60年代中期，隨著計算機應用的發展和硬件價格的降低，單獨部門單位內有分散在不同地區的多個主機系統已屬常事，并且由于業務上的聯系主機之間需要交換信息。如在工商界、國際航空售票業務、現代化工廠中多條生產流水線的過程控制等，這些分散開的計算機各自完成特定的任務是整體工作中的一部分。它們之間必然要有機地協調、互相通信，并且這種系統中的通信是在“計算機-計算機”之間進行的，這里的每個計算機都是具有自主處理能力的，它們之間不存在“主-從”(Master-Slave)關系。將這種由多個主機系統連接起來且以傳輸信息為主要目的的計算機群，稱為計算機通信網。它是計算機網絡的低級形式，也稱為第二代計算機網絡。其典型代表為ARPA。
3．計算機網絡
計算機通信網發展到20世紀70年代后期，人們在廣泛使用它的過程中逐漸由原來以傳輸信息為主變為共享網上各計算機系統資源為主，網上用戶把整個網絡視為一個大的計算機系統，而不必熟悉每個子系統，即不必熟悉所要資源具體地理位置，并且為便于對所傳輸信息內容的理解，要對信息的表達形式、傳輸方法和應答信號等必須在全網內制定一套共同遵守的規則即協議(Protocol)。將這種在協議的控制下，以實現資源(硬件、軟件和數據等)共享為主要目的，借助于通信系統連接的多個計算機的集合，稱為計算機網絡，或稱為第三代計算機網絡。
除了如上所述的區別外，第二、第三代計算機網絡還在如下兩個方面有明顯不同。
(1)資源管理：第二代計算機網絡中對資源的管理由網絡操作系統完成。
(2)體系結構：目前世界已有許多個第二代計算機網絡在運行著，但體系結構(網絡功能分層、層間接口及各層中應用協議的集合，詳見本章第４節)卻是相異的。如依據IBM公司的SNA(System Network Architecture)和DEC公司的DNA(Digital Network Architecture)所組建的網絡，體系結構就相差很大。這給實現異構網互聯帶來了困難，從而阻礙計算機網絡的普及與發展。在第三代計算機網絡中這一問題得到了較好的解決，即統一應用 ISO(International Standards Organization)的OSI(Open System Interconnection Reference Model)，詳見本章.4節。
1.1.2 未來趨勢
隨著第三代計算機網絡的誕生和網絡訪問、網絡服務、網絡管理和安全等技術以及標準化工作的逐步完善，計算機網絡的應用幾乎遍及人類活動的一切領域。各種管理信息自動化系統、辦公自動化系統、智能決策系統、情報資料檢索系統、生活信息服務系統、電子郵政系統、事務處理系統、交通管理系統、軍事指揮系統、專家指揮系統、大型科學計算中心等都是在客觀分布情況下，以計算機網絡為基礎構成的信息網絡上完成的。它們涉及政治、經濟、軍事、文化、科學及日常生活的各個方面，并繼續向著“無處不在、無所不能”的方向迅速發展。光纜網絡上的數據傳輸速率已達到Gb/s(千兆/秒)級，計算機局域網絡(local area work，LAN)已隨處可見，成了人們須臾不離的通信工具。
近十年來，人們對計算機網絡尤其是Inter/lntra向人類社會提供的機會與挑戰作了全面深入的分析和研究，獲益匪淺。在一個有億萬臺計算機運行的世界里，一個郵件(信息)一般只需5秒鐘而不是過去的5天就能到達目的地。公司產品的設計者與推銷員即使遠隔重洋也可緊密配合工作。計算機網絡已將“語言、圖片、視頻、音樂、書信、統計數據”等各種形式的多媒體信息帶進了人類活動的所有領域。可以概括地說，目前計算機網絡的發展出現了三種任意性，即：在任意數目的計算機上運行任意數目的程序且可能要在任意時刻相互通信。并且正受著三股潮流的協力沖擊：
紛紛地從集中式大型機結構撤離，走向分布式客戶/服務器(client/server)的新天地；
微處理器計算能力和存儲容量強勁地增長；
對多媒體持續增長的興趣，特別是各種形式的視頻應用。
同時，由于未來的通信業務會朝著“高速、寬帶、智能、可靠”的方向發展，計算機本身會進一步朝著“功能強、體積小、價格低、易操作”的方向前進，這必然導致計算機網絡將進一步朝著“開放、綜合、智能”的方向迅速發展。所謂“開放”，一是相對其直接應用環境的開放和對不同應用的適應，二是相對其互聯環境的開放，便于與其他網絡和計算機的互聯。包括：①網絡體系結構的標準化；②發展各種網絡互聯技術如中繼技術、自動轉換協議的網橋和網關技術、自動協議選擇技術等；③創造開放的統一網絡應用環境。所謂“綜合”，體現了系統中各要素間的更緊密結合，包括：①各種先進信息技術如機器人控制技術、雷達紅外檢測技術、光盤存儲技術、人工智能技術、光纖通信技術等的進一步綜合；②各種計算機如巨、大、中、小、工作站、PC和便攜機、專用和通用機、同種和異種機等的綜合；③服務功能如資源共享、通信服務、分布與并行處理等的綜合；④通信系統的綜合，如各種介質、通信方法、子網與主網的有機結合；⑤各種信息媒體的綜合，如各種數據、語音、圖像等不同信息媒體在計算機網絡系統中的綜合采集、存儲、處理、傳輸和綜合輸出應用以及綜合業務數字網(integrated services digital work，ISDN)與 OSI的進一步結合等；⑥網絡系統結構的一體化，包括各種資源的合理配置與分工、C/S和B/S模式的發展、各種分布式應用與分布式網絡操作系統的進一步完善等。所謂“智能”，是AI(artificial intelligence)技術與網絡技術的結合，包括：①網絡服務中心引入智能技術直接提高各種網絡應用功能，如“智能通信網絡”等；②網絡通信操作中應用智能技術以提高網絡系統的自適應性和可靠性，如智能路由選擇、智能網絡管理、故障的自動診斷與恢復等；③網絡系統結構中如何把傳統的與智能的計算機神經網以及名種智能人機接口、知識庫等在網絡系統中有機的結合、合理的配置，以及網絡上的計算機從系統整體上逐步增加更多的智能而變得更“聰明”些。
網絡資源的膨脹，使得傳統的共享LAN難以招架沉重的C/S交通。通常采用的“網段微化”措施也不能解決根本問題，以往網絡設計中的20/80(遠程交通/本地交通)法則已被否定。因此，必須探索和發展新型的網絡技術。在過去的幾年里，光纖分布數據接口(fiber distributed data interface，FDDI)、信元交換(cell switching)、異步傳輸模式(asynchronous transfer mode，ATM)、千兆以太網交換和xDSL等技術備受重視，進而研究以光纖作為傳輸介質、采用交換的新技術范例來組建Gigabit網。同時，各種功能強、高速和智能的交換集線器(intelligent switching hub，ISH)相繼問世，并且它們在基礎結構上足以融進更高性能的技術，這些智能 Hub在未來網絡建設中正起到和將會起到非常重要的作用。
毫無疑問，在未來時代里“網絡中心”將更加普遍，局域網會讓位于分布式工作組，服務器操作和網絡操作將變得更加可靠，交換式互聯網(switched inter)必將占據未來的網絡市場。在這種網絡化環境里，社會將變得更加生機勃勃，人民生活將變得更加輕松自如、豐富多彩，計算機網絡的未來無限美好。
1.2 計算機網絡的定義與應用
1.2.1 計算機網絡的定義
自1970年以來，對于計算機網絡已有了幾種不同的定義，這是由于受不同發展時期的限制和側重點不同所致，但定義