計算機網絡

第1篇計算機網絡技術
第1章計算機網絡概述31.1計算機網絡的基本概念3
1.1.1什么是計算機網絡3
1.1.2計算機網絡的分類5
1.2計算機網絡的發(fā)展歷程11
1.2.1計算機網絡的產生11
1.2.2分組交換網的出現12
1.2.3計算機網絡體系結構的形成14
1.2.4局域網的產生與發(fā)展15
1.2.5Internet時代16
1.3計算機網絡技術國際標準化組織19
習題21
第2章計算機網絡體系結構23
2.1ISO/OSI體系結構概述23
2.1.1開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI/RM）23
2.1.2ISO/OSI的一些基本概念25
2.1.3ISO/OSI各層基本功能28
2.2TCP/IP體系結構概述31
2.2.1TCP/IP及其發(fā)展31
2.2.2TCP/IP體系結構32
2.3五層體系結構34
習題34
第3章物理層37
3.1概述37
3.2數據通信系統(tǒng)的性能指標39
3.2.1信息傳輸速率與碼元傳輸速率39
3.2.2時延和時延帶寬積41
3.2.3誤碼率和誤比特率42
3.2.4奈奎斯特準則與香農定理43
3.3數據傳輸方式44
3.3.1單工、全雙工和半雙工傳輸44
3.3.2異步傳輸和同步傳輸45
3.3.3頻帶傳輸和基帶傳輸48
3.4調制解調技術49
3.4.1幅移鍵控（ASK）50
3.4.2頻移鍵控（FSK）50
3.4.3相移鍵控（PSK）50
3.4.4多級調制和幅相鍵控（APK）50
3.5編碼解碼技術51
3.5.1不歸零制編碼52
3.5.2曼徹斯特編碼52
3.5.3差分曼徹斯特編碼53
3.5.4mB/nB編碼53
3.5.5多進制編碼54
3.6信道復用技術55
3.6.1頻分復用（FDM）56
3.6.2時分復用（TDM）56
3.6.3統(tǒng)計時分復用（STDM）57
3.6.4準同步數字系列（PDH）58
3.6.5同步數字系列（SDH/SONET）60
3.6.6波分復用（WDM/DWDM/CWDM）63
3.7傳輸媒體64
3.7.1雙絞線64
3.7.2同軸電纜65
3.7.3光纖66
3.7.4無線傳輸67
習題70
計算機網絡
···················目錄
···············第4章數據鏈路層74
4.1數據鏈路控制機制74
4.1.1引言74
4.1.2滑動窗口機制76
4.1.3停等ARQ77
4.1.4回退N ARQ79
4.1.5選擇重傳ARQ81
4.2差錯校驗82
4.2.1奇偶校驗82
4.2.2循環(huán)冗余校驗83
4.2.3校驗和85
4.3高級數據鏈路控制（HDLC）86
4.3.1HDLC鏈路配置和工作模式86
4.3.2HDLC幀格式和傳輸控制87
4.4Internet數據鏈路控制協議PPP90
習題93
第5章局域網96
5.1IEEE802局域網體系結構96
5.1.1IEEE802局域網參考模型96
5.1.2媒體接入控制子層98
5.1.3邏輯鏈路控制子層101
5.2以太網的發(fā)展103
5.3以太網媒體接入控制方式CSMA/CD105
5.3.1隨機接入技術先驅ALOHA105
5.3.2CSMA工作機理107
5.3.3CSMA/CD工作機理109
5.3.4CSMA/CD以太網傳輸特點117
5.3.5CSMA/CD以太網性能118
5.4以太網幀格式和數據封裝121
5.4.1以太網幀格式121
5.4.2以太網數據封裝123
5.5傳統(tǒng)以太網125
5.5.1物理層、網絡接口卡和中繼器125
5.5.2粗纜以太網10Base5128
5.5.3細纜以太網10Base2128
5.5.4雙絞線以太網10BaseT130
5.5.5光纖以太網10BaseF133
5.6高速以太網133
5.6.1100BaseT134
5.6.2千兆以太網139
5.6.3萬兆以太網143
5.7全雙工以太網146
5.7.1全雙工以太網的特點146
5.7.2全雙工以太網的流量控制147
5.8交換式以太網148
5.8.1網橋149
5.8.2交換機152
5.8.3交換式以太網及其特點154
5.9非主流局域網156
5.9.1令牌環(huán)156
5.9.2令牌總線159
5.9.3光纖分布數據接口（FDDI）160
5.10無線局域網（WLAN）162
5.10.1IEEE802.11 WLAN網絡結構162
5.10.2IEEE802.11 WLAN物理層163
5.10.3IEEE802.11 WLAN MAC層164
5.11虛擬局域網（VLAN）170
5.11.1VLAN及其特點170
5.11.2VLAN劃分171
5.11.3VLAN幀格式172
5.11.4VLAN運行173
習題174
第6章廣域網183
6.1廣域網傳輸控制機制183
6.1.1數據交換技術183
6.1.2分組轉發(fā)和動態(tài)路由187
6.1.3擁塞控制190
6.2幀中繼193
6.2.1幀中繼交換193
6.2.2幀中繼體系結構194
6.3異步傳輸模式（ATM）196
6.3.1信元交換196
6.3.2ATM協議模型197
6.3.3ATM服務質量和服務類型204
6.3.4ATM通信量控制206
習題208
第7章網絡層211
7.1網絡互聯與路由器211
7.1.1網絡互聯211
7.1.2路由器212
7.2網際協議（IP）214
7.2.1網際層的服務和協議214
7.2.2分類IPv4地址及子網劃分215
7.2.3地址解析協議（ARP）219
7.2.4IP數據報格式223
7.2.5IP數據報分片與重組225
7.2.6IP數據報轉發(fā)228
7.2.7IP數據報選項233
7.2.8Internet控制報文協議(ICMP)235
7.2.9無類別域間路由(CIDR)239
7.3路由算法和路由協議242
7.3.1Internet兩類路由協議242
7.3.2距離矢量路由算法244
7.3.3最短路徑優(yōu)先路由算法(SPF)246
7.3.4路由信息協議(RIP)249
7.3.5開放最短路徑優(yōu)先協議(OSPF)255
7.3.6邊界網關協議(BGP)261
7.4Internet組管理協議(IGMP)266
7.4.1多播266
7.4.2IP多播組地址及其轉換267
7.4.3IGMP協議268
7.4.4距離矢量多播路由協議(DVMRP)270
習題276
第8章傳輸層286
8.1傳輸層端口286
8.1.1端口及其作用286
8.1.2傳輸層的復用和解復用288
8.2用戶數據報協議(UDP)289
8.2.1UDP用戶數據報289
8.2.2UDP偽報頭290
8.2.3UDP的特點290
8.3傳輸控制協議(TCP)291
8.3.1TCP的編號與確認291
8.3.2TCP報文段293
8.3.3TCP連接管理297
8.3.4TCP重傳機制301
8.3.5TCP流量控制305
8.3.6TCP擁塞控制309
習題313
第9章應用層317
9.1網絡應用模式317
9.1.1客戶服務器模式317
9.1.2瀏覽器服務器模式319
9.2域名系統(tǒng)（DNS）320
9.2.1Internet的域名結構320
9.2.2域名解析322
9.3文件傳送協議（FTP）326
9.3.1FTP的客戶服務器模式327
9.3.2FTP的訪問控制329
9.4電子郵件329
9.4.1電子郵件系統(tǒng)概述329
9.4.2電子郵件的信息格式332
9.4.3簡單的電子郵件傳送協議（SMTP）335
9.4.4郵局協議（POP）336
9.5萬維網（WWW）337
9.5.1萬維網工作原理337
9.5.2統(tǒng)一資源定位符（URL）343
9.5.3超文本傳送協議（HTTP）344
9.5.4超文本標記語言（HTML）346
9.5.5動態(tài)Web文檔技術349
9.5.6活動Web文檔技術352
9.6動態(tài)主機配置協議（DHCP）354
9.7簡單網絡管理協議（SNMP）356
9.7.1SNMP網絡管理系統(tǒng)組成356
9.7.2SNMP協議358
9.7.3管理信息結構（SMI）360
9.7.4管理信息庫（MIB）364
習題366
第10章Socket網絡應用編程369
10.1套接字Socket369
10.1.1網絡應用程序編程接口369
10.1.2Socket機制370
10.2Socket網絡通信程序設計371
10.2.1Socket的創(chuàng)建與關閉371
10.2.2綁定本地地址373
10.2.3建立連接374
10.2.4數據的發(fā)送與接收377
10.2.5客戶服務器模式的Socket實現框架380
習題383
第11章網絡安全384
11.1密碼學基礎385
11.1.1概述385
11.1.2對稱密鑰密碼體制與DES算法386
11.1.3公開密鑰密碼體制與RSA算法390
11.2數字簽名和報文摘要393
11.2.1數字簽名393
11.2.2報文摘要394
11.3身份認證和密鑰分發(fā)396
11.3.1基于對稱密鑰的認證和密鑰分發(fā)396
11.3.2基于公鑰的認證和公鑰分發(fā)398
11.4Internet網絡安全技術400
11.4.1防火墻技術400
11.4.2網際層安全技術405
11.4.3傳輸層安全技術408
11.4.4應用層安全技術409
11.4.5虛擬專用網（VPN）412
習題413
第12章Internet的發(fā)展417
12.1下一代網際協議IPv6417
12.1.1IPv6產生的背景和特點417
12.1.2IPv6數據報格式418
12.1.3IPv6地址421
12.1.4IPv4向IPv6過渡425
12.2IP over ATM、SDH和DWM428
12.2.1IP over ATM428
12.2.2多協議標記交換（MPLS）431
12.2.3IP over SDH434
12.2.4IP over WDM435
12.3寬帶接入網436
12.3.1非對稱數字用戶線（ADSL）437
12.3.2混合光纖同軸電纜網（HFC）439
12.4多媒體傳輸442
12.4.1多媒體及其傳輸442
12.4.2實時傳輸協議（RTP）與實時傳輸控制協議（RTCP）445
12.4.3H.323和會話發(fā)起協議（SIP）451
12.5QoS控制456
12.5.1綜合服務（IntServ）與資源預留協議（RSVP）456
12.5.2區(qū)分服務（DiffServ）463
習題466
第13章計算機網絡規(guī)劃與設計469
13.1計算機網絡規(guī)劃概述469
13.1.1計算機網絡規(guī)劃的作用469
13.1.2網絡工程的基本內容470
13.1.3網絡系統(tǒng)集成的層面472
13.1.4網絡規(guī)劃設計的基本原則474
13.2計算機網絡的規(guī)劃設計與實施476
13.2.1需求分析及可行性分析476
13.2.2計算機網絡總體設計478
13.2.3網絡分層拓撲結構的規(guī)劃設計479
13.2.4網絡設備的選型與比較481
13.2.5網絡管理設計485
13.2.6網絡安全系統(tǒng)設計485
13.2.7綜合布線系統(tǒng)486
13.2.8網絡工程實施與測試487
13.3接入網與網絡互聯技術488
13.3.1接入網技術概念488
13.3.2接入網承載的業(yè)務與接入類型489
13.3.3ISDN接入方案490
13.3.4寬帶接入網490
13.4企業(yè)網絡互聯方式492
13.5網絡系統(tǒng)集成案例495
13.5.1小型企業(yè)網絡方案495
13.5.2大型企業(yè)園區(qū)網方案495
13.5.3電子政務網絡方案497
13.5.4電子商務網絡方案497
13.5.5校園網絡方案498
13.5.6企業(yè)內聯網方案499
習題500
第2篇控制網絡技術
第14章控制網絡概述505
14.1控制網絡的構成與特點505
14.1.1控制網絡的特點505
14.1.2控制網絡的結點506
14.1.3控制網絡的實時性與環(huán)境適應性506
14.1.4現場總線技術及其發(fā)展508
14.1.5幾種控制網絡的通信參考模型510
14.2控制網絡與網絡化控制系統(tǒng)512
14.2.1控制系統(tǒng)的新型結構512
14.2.2網絡化控制系統(tǒng)的特點514
14.2.3控制系統(tǒng)對網絡的要求515
14.3控制網絡在企業(yè)網絡系統(tǒng)中的地位與作用516
14.3.1企業(yè)網絡系統(tǒng)的層次結構516
14.3.2控制網絡的地位與作用517
14.3.3控制網絡與上層網絡的連接方式518
習題519
第15章FF控制網絡520
15.1FF的技術特色520
15.1.1FF的主要技術520
15.1.2FF通信系統(tǒng)的主要組成521
15.1.3H1協議數據的構成與層次523
15.1.4FF通信中的虛擬通信關系524
15.2H1網段的物理連接526
15.2.1H1網段的物理信號波形526
15.2.2H1網段的信號編碼527
15.2.3H1網段的傳輸介質與拓撲結構529
15.3H1網段的鏈路活動調度530
15.3.1鏈路活動調度器（LAS）及其功能531
15.3.2通信設備類型531
15.3.3鏈路活動調度器的工作過程533
15.3.4鏈路時間534
15.4H1網段的網絡管理535
15.4.1網絡管理者與網絡管理代理535
15.4.2網絡管理代理的虛擬現場設備536
15.4.3通信實體537
15.5H1網段的系統(tǒng)管理540
15.5.1系統(tǒng)管理概述540
15.5.2系統(tǒng)管理的作用542
15.5.3系統(tǒng)管理信息庫及其訪問543
15.5.4SMK狀態(tài)545
15.5.5系統(tǒng)管理服務和作用過程545
15.5.6地址與地址分配549
15.6FF的功能塊551
15.6.1功能塊的內部結構與功能塊連接551
15.6.2功能塊中的用戶應用塊554
15.6.3塊參數556
15.6.4功能塊服務561
15.6.5功能塊對象字典563
15.6.6功能塊應用564
15.7H1網段的構成與連接565
15.7.1H1網段的構成565
15.7.2網段長度567
習題569
第16章幾種其他的控制網絡572
16.1幾種控制網絡的性能比較572
16.2基于CAN的控制網絡572
16.2.1CAN通信技術572
16.2.2SAE J1939581
16.2.3汽車電子網絡的體系結構586
16.2.4DeviceNet588
16.3工業(yè)以太網593
16.3.1工業(yè)以太網簡介593
16.3.2工業(yè)以太網解決非確定性問題的措施595
16.3.3以太網的通信幀結構與Tunneling技術597
16.3.4高速以太網（HSE）598
16.3.5基于Web技術的遠程監(jiān)控601
16.4Controlnet605
16.4.1并行時間域多路存取605
16.4.2Controlnet 的MAC幀結構605
16.4.3通信調度的時間分片方法607
16.4.4Controlnet的虛擬令牌608
16.4.5Controlnet的顯性報文與隱性報文608
16.5ASI控制網絡609
16.5.1ASI的網絡構成609
16.5.2ASI的主從通信610
16.5.3ASI的報文格式611
16.5.4主節(jié)點的通信功能612
16.5.5從節(jié)點的通信接口613
16.6PROFIBUS615
16.6.1PROFIBUS概述615
16.6.2PROFIBUS的協議結構616
16.6.3PROFIBUS網段的物理連接617
16.6.4PROFIBUS的總線訪問控制618
16.6.5PROFIBUSDP的系統(tǒng)配置620
16.6.6設備數據庫文件622
習題624
附錄A英文縮寫詞625
參考文獻632