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第1章 数制与编码1

1.1 数制概述2

1.1.1 常见数制类型及表示方法2

1.1.2 不同数制之间的对应关系3

1.2 不同数制间的相互转换4

1.2.1 非十进制数转换成十进制数4

1.2.2 十进制数转换成非十进制数6

1.2.3 非十进制数之间的相互转换9

1.3 二进制数运算10

1.3.1 二进制四则算术运算11

1.3.2 二进制逻辑运算13

1.4 二进制数的表示形式15

1.4.1 二进制数的真值和字长15

1.4.2 二进制数的四种表示形式16

1.4.3 补码的加减法运算19

第2章 计算机网络概述23

2.1 计算机网络概述24

2.1.1 计算机网络的定义24

2.1.2 计算机网络的发展历史25

2.1.3 计算机网络的基本组成32

2.1.4 计算机网络的主要应用34

2.2 计算机网络的分类36

2.2.1 按网络所覆盖的地理范围分37

2.2.2 按网络管理模式分39

2.2.3 按传输方式分43

2.3 计算机网络拓扑结构44

2.3.1 网络拓扑结构相关基本概念44

2.3.2 星型拓扑结构45

2.3.3 环形拓扑结构49

2.3.4 总线型拓扑结构54

2.3.5 树形拓扑结构59

2.3.6 网状拓扑结构60

2.3.7 混合型拓扑结构62

2.3.8 无线局域网的两种拓扑结构64

第3章 计算机网络体系结构66

3.1 典型计算机网络体系结构67

3.1.1 OSI/RM体系结构67

3.1.2 TCP/IP协议体系结构70

3.1.3 局域网体系结构71

3.1.4 例说网络体系结构各层主要功能73

3.1.5 OSI/RM和TCP/IP协议体系结构的比较75

3.2 计算机网络体系结构通信原理77

3.2.1 网络体系结构的数据通信原理77

3.2.2 网络体系结构的对等通信原理79

3.3 网络体系结构的设计考虑82

3.3.1 网络体系结构中的层次划分依据82

3.3.2 网络体系结构分层的好处85

3.4 网络体系结构中的通信协议86

3.4.1 理解计算机网络通信协议86

3.4.2 网络通信协议的三要素87

第4章 物理层89

4.1 物理层概述90

4.1.1 物理层的主要作用90

4.1.2 物理层所定义的特性91

4.2 数据通信基础97

4.2.1 通信子网与资源子网97

4.2.2 数据通信系统基本模型98

4.2.3 数据通信的几个基本概念99

4.2.4 数据传输类型101

4.2.5 数据传输方式105

4.2.6 数据传输模式106

4.2.7 数据通信方式108

4.3 数据传输速率与信道带宽111

4.3.1 传输速率与信道带宽的基本概念111

4.3.2 数字信号不失真传输的最大传输速率限制112

4.3.3 模拟信号不失真还原的最小采样频率限制114

4.4 数字基带信号编码115

4.4.1 矩形脉冲数字信号基本波形116

4.4.2 数字基带信号的传输码型119

4.5 信号调制与解调125

4.5.1 调制与解调的关键术语125

4.5.2 ASK调制与解调127

4.5.3 FSK调制与解调130

4.5.4 PSK调制与解调135

4.6 物理层传输介质140

4.6.1 导向性传输介质141

4.6.2 光纤结构及主要附件147

4.6.3 非导向介质151

4.7 信道多路复用技术152

4.7.1 频分复用及其原理152

4.7.2 时分复用及其原理154

4.7.3 波分复用及其原理156

4.8 物理层接口158

4.8.1 串行接口标准158

4.8.2 RS-232串行接口标准159

4.8.3 其他EIA标准接口163

4.8.4 X.21、X.24、X.36和EIA-530接口规范165

第5章 数据链路层169

5.1 数据链路层基础170

5.1.1 划分数据链路层的必要性170

5.1.2 数据链路层结构172

5.2 数据链路层主要功能及实现原理175

5.2.1 数据链路管理175

5.2.2 数据帧封装和透明传输177

5.2.3 差错控制180

5.2.4 流量控制182

5.3 差错控制方案183

5.3.1 奇偶校验码检错方案183

5.3.2 循环冗余校验检错方案185

5.3.3 反馈检测法187

5.3.4 空闲重发请求方案188

5.3.5 连续重发请求方案190

5.3.6 海明纠错码194

5.4 流量控制198

5.4.1 XON/XOFF流量控制方案198

5.4.2 滑动窗口机制199

5.5 面向字符的BSC协议202

5.5.1 BSC控制字符和数据块结构202

5.5.2 BSC协议数据透明传输原理204

5.6 面向比特的SDLC和HDLC协议205

5.6.1 HDLC链路结构和操作方式206

5.6.2 SDLC/HDLC帧结构207

5.6.3 SDLC/HDLC帧类型及其标识方法210

5.7 面向字符的PPP同步传输协议212

5.7.1 PPP简介212

5.7.2 PPP帧结构和透明传输原理213

5.7.3 PPP链路建立、使用和拆除流程215

5.7.4 PPP的PAP/CHAP身份认证216

5.8 数据链路层主要网络设备218

5.8.1 计算机网卡218

5.8.2 网桥及其工作原理221

5.8.3 二层交换机概述224

5.8.4 二层交换原理228

第6章 介质访问控制子层231

6.1 MAC子层基础232

6.1.1 两种信道类型232

6.1.2 MAC子层概述234

6.1.3 介质争用综述235

6.2 CSMA介质访问控制原理237

6.2.1 非-坚持算法237

6.2.2 1-坚持算法238

6.2.3 P-坚持算法239

6.3 CSMA/CD介质访问控制原理240

6.3.1 CSMA/CD原理综述241

6.3.2 冲突检测原理242

6.3.3 冲突避让原理243

6.3.4 CSMA/CD的不足245

6.4 局域网标准及以太网帧格式246

6.4.1 IEEE 802系列局域网标准246

6.4.2 以太网帧格式综述247

6.4.3 以太网LLC帧头部格式251

6.4.4 以太网SNAP头部格式251

6.4.5 以太网MAC帧253

6.5 标准以太网规范及体系结构255

6.5.1 标准以太网规范255

6.5.2 标准以太网物理层结构256

6.6 快速以太网规范及体系结构258

6.6.1 快速以太网规范259

6.6.2 快速以太网物理层结构263

6.7 千兆以太网规范及体系结构264

6.7.1 千兆以太网规范264

6.7.2 1000Base-T以太网技术267

6.7.3 IEEE千兆以太网物理层结构269

6.8 万兆以太网规范及体系结构270

6.8.1 万兆以太网规范270

6.8.2 万兆以太网的物理层结构273

6.9 IEEE 802.1d协议274

6.9.1 理解“网络环路”274

6.9.2 STP简介275

6.9.3 STP的基本工作原理276

6.9.4 STP的不足和增强技术278

6.10 IEEE 802.1q协议279

6.10.1 划分VLAN的目的279

6.10.2 理解VLAN的形成和工作原理280

6.10.3 IEEE 802.1q帧头部格式282

6.11 IEEE 802.1w协议284

6.12 IEEE 802.1s协议286

6.12.1 MSTP简介286

6.12.2 MST区域及工作原理289

6.13 IEEE 802.1x协议291

6.13.1 IEEE 802.1x认证设备角色291

6.13.2 IEEE 802.1x主机模式292

6.13.3 IEEE 802.1x认证流程294

6.14 主要WLAN标准与技术297

6.14.1 IEEE 802.11b规范主要特性298

6.14.2 IEEE 802.11a规范主要特性301

6.14.3 IEEE 802.11g规范主要特性303

6.14.4 IEEE 802.11n规范主要特性304

6.14.5 两个未正式发布的新规范简介305

6.14.6 其他主要WLAN规范306

6.14.7 WLAN MAC帧格式308

第7章 网络层311

7.1 网络层概述312

7.1.1 划分网络层的必要性312

7.1.2 网络层主要作用314

7.2 网络层数据交换及相关技术315

7.2.1 线路交换316

7.2.2 存储-转发317

7.2.3 虚电路分组交换320

7.2.4 数据报分组交换322

7.2.5 虚电路交换和数据报交换的比较323

7.3 网络层协议及报文格式324

7.3.1 IP协议基本功能325

7.3.2 IPv4的不足326

7.3.3 IPv6的主要优势327

7.3.4 IPv4数据报头部格式328

7.3.5 IPv6数据报头部格式332

7.3.6 IPv6扩展报头335

7.3.7 IPv4数据报的封装与解封装336

7.3.8 IPv4数据报的分段与重组338

7.3.9 ARP协议报文格式及ARP表339

7.3.10 ARP地址解析原理341

7.3.11 ICMP协议及报文格式342

7.3.12 IPv6协议簇中的其他协议345

7.4 路由和路由算法347

7.4.1 路由的分类348

7.4.2 路由算法基础352

7.4.3 路由表基础355

7.4.4 路由优先级356

7.4.5 路由算法设计目标和设计考虑357

7.5 几种主要的路由算法解析359

7.5.1 最短路径路由算法359

7.5.2 扩散算法362

7.5.3 距离矢量路由算法363

7.5.4 链路状态路由算法367

7.6 网络拥塞控制方法和原理371

7.6.1 网络拥塞控制方法371

7.6.2 死锁及其预防374

7.7 网络层设备及主要技术376

7.7.1 路由器主要硬件技术376

7.7.2 路由器主要软件技术381

7.7.3 三层交换机385

7.7.4 三层交换机硬件结构386

7.7.5 三层交换原理387

7.7.6 三层交换示例389

7.7.7 三层交换机和路由器的主要区别391

第8章 IP地址和子网393

8.1 IPv4地址394

8.1.1 IPv4地址基本格式394

8.1.2 子网掩码395

8.1.3 IPv4地址的基本分类396

8.1.4 有类／无类IPv4网络400

8.1.5 网络地址、主机地址和广播地址402

8.1.6 IPv4地址前缀表示形式404

8.1.7 几种特殊的IPv4地址405

8.2 IPv4子网划分与聚合407

8.2.1 VLSM子网划分的基本思想407

8.2.2 全0子网与全1子网408

8.2.3 VLSM子网划分方法409

8.2.4 VLSM子网划分示例410

8.2.5 子网聚合方法及示例413

8.3 IPv4 NAT基础415

8.3.1 NAT的主要应用416

8.3.2 与NAT相关的主要术语416

8.3.3 NAT地址基本转换原理419

8.3.4 NAT类型420

8.4 IPv6地址基础422

8.4.1 IPv6地址表示形式422

8.4.2 IPv6地址中的二进制数与十六进制转换424

8.5 IPv6地址类型425

8.5.1 IPv6单播地址426

8.5.2 IPv6组播地址430

8.5.3 IPv6任播地址431

8.5.4 IPv6主机和路由器地址432

8.5.5 IPv6地址前缀表示形式433

8.6 IPv6地址自动配置434

8.6.1 IPv6地址自动配置的类型434

8.6.2 自动配置过程435

第9章 路由协议及工作原理437

9.1 RIP路由协议438

9.1.1 RIP路由度量机制438

9.1.2 RIP路由更新机制440

9.1.3 RIP路由收敛机制442

9.1.4 RIP报文格式445

9.2 OSPF路由协议446

9.2.1 OSPF协议简介446

9.2.2 OSPF的AS与Area448

9.2.3 OSPF网络路由器类型449

9.2.4 DR和BDR450

9.2.5 OSPF LSA类型452

9.2.6 Backbone（骨干）区域454

9.2.7 Stub（末梢）区域455

9.2.8 Totally Stub区域和NSSA区域456

9.2.9 OSPF路由计算基本过程458

9.2.10 OSPF报头格式460

9.3 IS-IS路由协议464

9.3.1 ISO网络基础464

9.3.2 IS-IS路由协议基本术语465

9.3.3 IS-IS路由及路由器类型468

9.3.4 IS-IS与OSPF区域及路由器邻接关系比较469

9.3.5 IS-IS PDU报头格式472

9.3.6 IIH PDU包格式473

9.3.7 LSP PDU包格式475

9.3.8 SNP PDU包格式476

9.3.9 IS-IS PDU可变字段格式477

9.3.10 IS-IS的两种地址格式478

9.3.11 IS-IS与OSPF的比较480

9.3.12 IS-IS最短路径计算和路由表生成原理481

9.4 BGP483

9.4.1 BGP概述483

9.4.2 BGP AS484

9.4.3 BGP地址簇模型486

9.4.4 BGP speaker和peer的关系488

9.4.5 BGP peer会话建立490

9.4.6 BGP的路由属性490

9.4.7 BGP的消息类型及报文格式494

第10章 传输层498

10.1 传输层概述499

10.1.1 划分传输层的必要性499

10.1.2 传输层的端到端传输服务501

10.1.3 传输层服务502

10.1.4 TSAP和TPDU504

10.1.5 传输连接建立阶段的主要TPDU507

10.1.6 数据传输阶段的主要TPDU508

10.1.7 传输连接释放阶段的TPDU512

10.1.8 传输服务原语513

10.2 传输层服务功能517

10.2.1 传输层寻址方案517

10.2.2 传输连接建立520

10.2.3 重复传输连接的解决方法521

10.2.4 数据传输524

10.2.5 传输连接释放525

10.2.6 流量控制526

10.2.7 多路复用529

10.2.8 崩溃恢复529

10.3 TCP概述530

10.3.1 TCP的主要特性530

10.3.2 TCP数据段格式531

10.3.3 TCP套接字534

10.3.4 TCP端口537

10.3.5 TCP连接的状态转移539

10.3.6 TCP传输连接的建立542

10.3.7 TCP传输连接的释放544

10.4 TCP的可靠传输546

10.4.1 TCP的数据段确认机制547

10.4.2 TCP的超时重传机制549

10.4.3 TCP的选择性确认机制550

10.5 TCP的流量控制552

10.5.1 TCP的流量控制简介552

10.5.2 基于传输效率的考虑554

10.6 TCP的拥塞控制555

10.6.1 TCP拥塞控制简介555

10.6.2 TCP拥塞控制方案557

10.7 UDP概述560

10.7.1 UDP的基础知识560

10.7.2 UDP数据报头部格式561

第11章 应用层563

11.1 应用层概述564

11.1.1 应用层组件及典型应用服务564

11.1.2 应用层的C/S服务模型565

11.2 Web服务基础566

11.2.1 Web服务模型566

11.2.2 万维网的全球统一标识567

11.2.3 万维网文档标记569

11.2.4 HTML文档类型570

11.2.5 HTML文档的“三超属性”572

11.2.6 HTTP服务访问基本流程573

11.2.7 HTTP的主要特性574

11.2.8 HTTP请求报文格式575

11.2.9 HTTP响应报文格式577

11.3 DNS服务579

11.3.1 DNS技术的引入背景580

11.3.2 DNS命名方案的设计思想582

11.3.3 DNS名称空间583

11.3.4 DNS名称服务器586

11.3.5 DNS报文格式589

11.3.6 DNS数据传输方式593

11.3.7 DNS递归解析原理594

11.3.8 DNS迭代解析原理596

11.4 DHCP服务599

11.4.1 BOOTP和DHCP简介599

11.4.2 DHCP服务的主要功能及应用环境600

11.4.3 DHCP报文及其格式601

11.4.4 DHCP服务的IP地址自动分配原理604

11.4.5 DHCP服务的IP地址租约更新原理611

11.4.6 DHCP中继代理服务611

11.5 电子邮件服务615

11.5.1 电子邮件系统的基本结构615

11.5.2 电子邮件消息格式617

11.5.3 SMTP请求命令和应答消息619

11.5.4 SMTP服务的工作原理623

11.5.5 POP3请求命令及应答消息626

11.5.6 POP3服务的工作原理628

11.5.7 IMAP4简介630