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第1章 绪论1

1.1 计算机网络概述1

1.1.1 什么是计算机网络1

1.1.2 计算机网络的分类2

1.1.3 计算机网络的拓扑结构4

1.2 数据交换技术6

1.2.1 电路交换6

1.2.2 分组交换7

1.3 计算机网络性能指标8

1.3.1 带宽8

1.3.2 时延9

1.3.3 往返时间10

1.3.4 吞吐量10

1.3.5 时延带宽积10

1.4 计算机网络体系结构10

1.4.1 分层的体系结构11

1.4.2 协议12

1.4.3 计算机网络体系结构的定义12

1.5 ISO/OSI模型13

1.5.1 ISO/OSI模型的结构13

1.5.2 OSI各层的主要功能13

1.6 因特网体系结构15

1.6.1 分层的因特网体系结构15

1.6.2 数据的封装和解封装17

1.6.3 因特网标准和管理机构18

1.7 编址19

1.7.1 物理地址19

1.7.2 逻辑地址20

1.7.3 端口地址20

1.7.4 域名21

1.8 虚拟实验环境21

1.8.1 GNS3安装与使用21

1.8.2 VirtualBox软件安装与使用34

1.8.3 Wireshark软件安装和使用39

1.8.4 xcap软件42

1.8.5 常用网络命令44

1.9 本章小结47

习题47

第2章 数据通信基础49

2.1 数据通信的基本模型49

2.2 数据通信基本概念49

2.2.1 数据49

2.2.2 信号50

2.2.3 信道50

2.2.4 信道的数据率51

2.2.5 传输53

2.3 编码与调制54

2.3.1 编码54

2.3.2 调制55

2.3.3 模拟数据与数字信号57

2.3.4 扩频59

2.4 复用技术59

2.5 传输媒体60

2.5.1 有线传输媒体60

2.5.2 无线传输媒体62

2.6 本章小结63

习题64

第3章 局域网65

3.1 共享式以太网65

3.1.1 两台计算机直连65

3.1.2 以太网技术69

3.1.3 CSMA/CD协议70

3.1.4 寻址方式73

3.1.5 差错控制73

3.1.6 以太网数据帧结构75

3.1.7 传统以太网工作过程报文分析75

3.1.8 中继器和集线器77

3.2 高速以太网77

3.2.1 快速以太网78

3.2.2 吉比特以太网79

3.3 交换式以太网80

3.3.1 局域网交换技术80

3.3.2 以太网交换机的工作原理81

3.3.3 交换式以太网工作过程报文分析84

3.4 虚拟局域网88

3.4.1 冲突域和广播域88

3.4.2 VLAN的概念89

3.4.3 划分VLAN90

3.4.4 802.1Q协议原理91

3.4.5 VLAN工作过程报文分析93

3.5 生成树协议98

3.5.1 基本概念99

3.5.2 BPDU报文100

3.5.3 STP协议原理102

3.5.4 生成树协议工作过程报文分析104

3.6 无线局域网108

3.6.1 IEEE 802.11体系结构109

3.6.2 媒体访问控制111

3.6.3 802.11帧115

3.7 本章小结117

习题118

第4章 广域网与广域网接入120

4.1 广域网概述120

4.1.1 广域网的概念120

4.1.2 广域网协议120

4.2 高级数据链路控制规程122

4.2.1 帧格式122

4.2.2 三种HDLC帧124

4.2.3 Cisco HDLC协议分析124

4.3 点到点协议PPP126

4.3.1 PPP协议的组成126

4.3.2 PPP帧格式127

4.3.3 PPP链路工作过程127

4.3.4 认证协议129

4.3.5 PPP工作过程报文分析130

4.4 帧中继135

4.4.1 帧中继协议概述135

4.4.2 帧中继术语136

4.4.3 帧中继的工作原理137

4.4.4 帧中继DLCI的分配和地址映射138

4.4.5 帧中继数据帧格式139

4.4.6 帧中继协议工作过程报文分析140

4.5 异步传输模式146

4.5.1 异步传输模式概述146

4.5.2 ATM协议参考模型147

4.5.3 虚通道和虚电路148

4.5.4 ATM的特点和应用149

4.6 接入网技术149

4.6.1 概述149

4.6.2 ADSL接入技术151

4.7 本章小结157

习题157

第5章 网络互联159

5.1 概述159

5.1.1 网络层所提供的服务159

5.1.2 简单的网络互联161

5.2 因特网协议163

5.2.1 IP地址164

5.2.2 划分子网168

5.2.3 可变长子网划分170

5.2.4 CIDR无类别编址170

5.3 IP数据报173

5.3.1 IP数据报格式173

5.3.2 IP数据报分片174

5.3.3 分片过程报文分析175

5.4 路由器177

5.4.1 路由器的功能177

5.4.2 路由器的硬件组成178

5.4.3 路由器的端口178

5.4.4 路由器工作原理180

5.5 地址解析协议182

5.5.1 ARP报文格式182

5.5.2 ARP工作原理183

5.5.3 ARP工作过程报文分析184

5.5.4 代理ARP186

5.6 IP数据报转发过程分析188

5.6.1 直接交付和间接交付188

5.6.2 IP数据报转发过程189

5.6.3 IP数据报转发过程报文分析191

5.7 三层交换机196

5.7.1 三层交换的概念196

5.7.2 三层交换原理196

5.7.3 三层交换的实现197

5.7.4 三层交换机与路由器198

5.7.5 VLAN间通信199

5.8 ICMP协议201

5.8.1 ICMP报文201

5.8.2 ICMP差错报告报文202

5.8.3 ICMP查询报文204

5.9 IPv6协议206

5.9.1 IPv6协议概述207

5.9.2 IPv6数据报格式208

5.9.3 IPv6过渡技术209

5.10 本章小结209

习题210

第6章 IP路由选择214

6.1 概述214

6.1.1 基本概念214

6.1.2 路由模式215

6.2 路由选择算法217

6.2.1 距离向量算法217

6.2.2 链路状态算法218

6.2.3 层次选路221

6.3 静态路由222

6.3.1 静态路由配置222

6.3.2 默认路由222

6.4 RIP协议224

6.4.1 RIP协议概述224

6.4.2 RIP报文格式225

6.4.3 RIP协议工作原理226

6.4.4 RIP路由自环分析228

6.4.5 RIP协议工作过程报文分析228

6.5 OSPF协议231

6.5.1 OSPF基本概念231

6.5.2 OSPF协议工作原理234

6.5.3 OSPF报文格式236

6.5.4 LSA报文格式240

6.5.5 路由器收到LSA之后的处理过程243

6.5.6 OSPF协议工作过程报文分析244

6.6 BGP协议249

6.6.1 BGP概述249

6.6.2 路径属性250

6.6.3 BGP报文格式252

6.6.4 路由选择处理254

6.6.5 BGP协议工作过程报文分析255

6.7 多播259

6.7.1 多播地址259

6.7.2 因特网组管理协议260

6.7.3 多播路由选择协议262

6.7.4 多播工作过程报文分析266

6.8 移动IP271

6.8.1 基本概念271

6.8.2 移动IP的工作原理273

6.8.3 移动IP的工作过程分析274

6.9 本章小结279

习题280

第7章 端到端的数据通信283

7.1 概述283

7.1.1 进程之间的通信283

7.1.2 端口283

7.1.3 运输层的两个主要协议284

7.1.4 运输层的复用与分用284

7.2 用户数据报协议285

7.2.1 UDP报文首部格式285

7.2.2 UDP伪首部及校验和计算285

7.3 可靠传输的工作原理285

7.3.1 停止等待协议286

7.3.2 回退N协议288

7.3.3 选择重传协议290

7.4 传输控制协议290

7.4.1 TCP报文首部格式分析291

7.4.2 TCP连接292

7.5 TCP的差错控制297

7.5.1 TCP的序号确认机制297

7.5.2 TCP报文段重传297

7.5.3 TCP的差错控制过程报文分析298

7.6 TCP流量控制299

7.6.1 动态滑动窗口300

7.6.2 糊涂窗口综合征300

7.6.3 动态滑动窗口工作过程报文分析301

7.6.4 Nagle算法工作过程报文分析303

7.7 TCP拥塞控制304

7.7.1 拥塞控制概述304

7.7.2 TCP拥塞控制算法305

7.7.3 TCP拥塞控制过程报文分析307

7.8 本章小结308

习题308

第8章 网络应用311

8.1 域名系统311

8.1.1 域名系统概述311

8.1.2 域名的结构311

8.1.3 DNS工作原理313

8.1.4 DNS报文格式316

8.1.5 DNS工作过程分析318

8.2 万维网324

8.2.1 统一资源定位符325

8.2.2 超文本传送协议325

8.2.3 网页文件329

8.2.4 信息检索系统331

8.2.5 Web服务器的配置332

8.2.6 HTTP工作过程报文分析340

8.3 文件传输协议341

8.3.1 文件传输协议概述341

8.3.2 FTP工作原理341

8.3.3 FTP工作模式344

8.3.4 FTP服务器的配置345

8.3.5 FTP工作过程分析348

8.4 电子邮件系统350

8.4.1 电子邮件系统概述350

8.4.2 电子邮件工作原理351

8.4.3 简单邮件传送协议351

8.4.4 多用途因特网邮件扩充355

8.4.5 邮局协议和因特网邮件访问协议356

8.4.6 Web邮件系统356

8.4.7 电子邮件服务器的配置357

8.4.8 SMTP和MIME工作过程报文分析359

8.5 动态主机配置协议361

8.5.1 DHCP概述361

8.5.2 DHCP工作原理362

8.5.3 租用地址364

8.5.4 DHCP中继代理364

8.5.5 DHCP报文格式365

8.5.6 DHCP工作过程报文分析366

8.6 网络管理369

8.6.1 简单网络管理协议概述369

8.6.2 管理信息结构370

8.6.3 管理信息库372

8.6.4 简单网络管理协议372

8.6.5 SNMP协议工作过程分析374

8.7 本章小结377

习题378

第9章 网络安全380

9.1 网络安全概述380

9.1.1 计算机网络安全定义380

9.1.2 计算机网络安全目标380

9.1.3 网络安全防护381

9.2 数据加密算法382

9.2.1 DES加密算法382

9.2.2 RSA加密算法383

9.3 数字签名384

9.3.1 RSA数字签名385

9.3.2 数字证书385

9.4 IP安全协议386

9.4.1 IPSec的工作模式387

9.4.2 AH协议388

9.4.3 封装安全载荷协议388

9.4.4 安全关联389

9.4.5 Internet密钥交换协议389

9.5 安全套接层协议390

9.5.1 握手协议391

9.5.2 记录协议391

9.5.3 警告协议和改变加密规范协议391

9.6 防火墙技术392

9.6.1 包过滤防火墙392

9.6.2 访问控制列表392

9.6.3 网络地址转换393

9.6.4 NAT工作过程分析395

9.7 虚拟专用网397

9.7.1 概述397

9.7.2 IPSec VPN技术398

9.7.3 SSL VPN技术402

9.8 本章小结408

习题409

参考文献411