本書是智慧職教平臺課程的配套教材，系統(tǒng)地介紹了計算機網絡通信的基本原理，內容以 TCP/IP協(xié)議棧為主線，巧妙地融入家國情懷、工匠精神、團隊協(xié)作、安全意識等思政元素。全書共 10章，包括計算機網絡和互聯(lián)網、物理層及數(shù)據(jù)通信技術、數(shù)據(jù)鏈路層、局域網技術、網絡的互連、 IP編址和子網劃分、傳輸層、應用層、無線網絡和移動網絡、網絡安全。本書專注于介紹計算機網絡通信的基本原理，通過 eNSP搭建實驗環(huán)境、Wireshark軟件分析 TCP/IP協(xié)議棧各層協(xié)議，可以幫助讀者更好地理解計算機網絡通信的基本原理。本書提供了視頻、動畫、 PPT、習題、技能訓練等豐富的學習資源，方便讀者學習。本書以“基本原理 +項目實訓”為主線，每章都配有習題和技能訓練等模塊，以幫助讀者掌握每章的重點知識并提高其實踐能力。本書概念簡潔、結構清晰、圖文并茂，內容由淺入深、易學易用、實用性強。通過對本書的學習，讀者可以較系統(tǒng)地掌握計算機網絡通信的基本原理。本書可作為職業(yè)本科網絡工程、高職高專計算機網絡技術等專業(yè)“計算機網絡基礎”課程的教材，也可作為相關培訓機構的培訓資料和網絡技術愛好者的參考書。
褚建立，河北科技工程職業(yè)技術大學副校長，二級教授，從事計算機教學管理20余年，獲得河北省科技進步叁三等獎一項，省教學成果二等獎一項，省科技成果十余項，主研省自然科學基金一項，發(fā)表論文20余篇，出版國家規(guī)劃教材5部。
第1章 計算機網絡和互聯(lián)網 1
1.1 全球聯(lián)網 2
1.1.1 當今網絡 2
1.1.2 身邊的網絡 2
1.1.3 計算機網絡的概念 3
1.2 互聯(lián)網概述 3
1.2.1 網絡的網絡 3
1.2.2 互聯(lián)網結構經歷的3個階段 4
1.2.3 互聯(lián)網的標準化工作 5
1.2.4 我國互聯(lián)網的發(fā)展狀況 6
1.3 互聯(lián)網的組成 8
1.3.1 邊緣部分 8
1.3.2 核心部分 9
1.4 計算機網絡的組成及分類 12
1.4.1 計算機網絡的組成 12
1.4.2 計算機網絡的功能 13
1.4.3 計算機網絡的分類 13
1.4.4 計算機網絡的拓撲結構 14
1.5 計算機網絡的性能 14
1.5.1 計算機網絡的性能指標 14
1.5.2 計算機網絡的非性能特征 16
1.6 計算機網絡的體系結構 17
1.6.1
計算機網絡的協(xié)議與
分層體系結構 17
1.6.2 OSI/RM 18
1.6.3 TCP/IP參考模型 19
1.6.4 具有5層協(xié)議的體系結構 20
1.6.5 數(shù)據(jù)通信過程 21
1.7
技能訓練1：eNSP軟件的安裝、
啟動和使用 23
1.7.1 訓練目的 23
1.7.2 訓練準備 23
1.7.3 訓練步驟 23
1.8
技能訓練2：Cisco Packet Tracer
軟件的安裝、啟動和使用 27
1.8.1 訓練目的 28
1.8.2 訓練準備 28
1.8.3 訓練步驟 28
1.9
技能訓練3：Wireshark軟件的安裝、啟動和使用 29
1.9.1 訓練目的 29
1.9.2 訓練準備 29
1.9.3 訓練步驟 29
習題 35
第2章 物理層及數(shù)據(jù)通信技術 36
2.1 物理層 36
2.1.1 物理層的連接 36
2.1.2 物理層的基本概念 37
2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎知識 38
2.2.1 數(shù)據(jù)通信模型 38
2.2.2 模擬信號和數(shù)字信號 39
2.2.3 信道 40
2.2.4 調制和編碼 41
2.2.5 信道的極限容量 42
2.2.6 并行傳輸與串行傳輸 43
2.3 物理層下面的傳輸媒體 44
2.3.1 對絞電纜 44
2.3.2 同軸電纜 46
2.3.3 光纜 47
2.3.4 非導引型傳輸媒體 48
2.4 信道復用技術 50
2.4.1 頻分復用技術 50
2.4.2 時分復用技術 51
2.4.3 波分復用技術 51
2.4.4 碼分復用技術 51
2.5 寬帶接入技術 52
2.5.1 寬帶接入的概念 52
2.5.2 ADSL接入技術 52
2.5.3 光纖接入技術 53
2.5.4 HFC接入技術 54
2.5.5 以太網接入技術 55
2.5.6 無線接入技術 55
2.6 技能訓練：制作對絞電纜 56
2.6.1 訓練任務 56
2.6.2 訓練目的 57
2.6.3 訓練設備 57
2.6.4 對絞電纜的制作步驟 57
2.6.5 實訓平臺整理 58
習題 58
第3章 數(shù)據(jù)鏈路層 60
3.1 數(shù)據(jù)鏈路層概述 61
3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路和幀 61
3.1.2 封裝成幀 62
3.1.3 透明傳輸 63
3.1.4 差錯檢測 64
3.1.5 可靠傳輸 65
3.2 點對點協(xié)議 70
3.2.1 PPP的特點 71
3.2.2 同步傳輸和異步傳輸 72
3.2.3 PPP幀格式 73
3.2.4 PPP幀格式及其填充方式 74
3.2.5 PPP的工作狀態(tài) 75
3.3 技能訓練：PPP配置與分析 76
3.3.1 訓練目的 76
3.3.2 訓練準備 76
3.3.3 模擬環(huán)境 76
3.3.4 實施過程 77
習題 79
第4章 局域網技術 81
4.1 局域網概述 81
4.1.1 局域網的特點 82
4.1.2 局域網的層次結構 82
4.1.3 媒體接入控制 83
4.1.4 網絡適配器 84
4.1.5 MAC地址 85
4.2 共享式以太網 86
4.2.1 廣播信道的局域網 86
4.2.2 CSMA/CD協(xié)議概述 87
4.2.3 以太網的信道利用率 90
4.2.4 以太網技術 91
4.2.5 以太網的幀格式 92
4.3 以太網的擴展 94
4.3.1 以太網中繼器 94
4.3.2 以太網集線器 95
4.3.3 使用網橋優(yōu)化以太網 96
4.3.4 多接口網橋——以太網交換機 97
4.4 高速以太網技術 100
4.4.1 100Mbit/s以太網 100
4.4.2 吉比特以太網 102
4.4.3 10吉比特以太網 105
4.4.4 40吉比特/100吉比特以太網 107
4.5 虛擬局域網技術 108
4.5.1 VLAN的概念 108
4.5.2 VLAN的組網方法 109
4.6
技能訓練1：以太網二層交換機
原理實驗 110
4.6.1 訓練目的 110
4.6.2 訓練準備 110
4.6.3 模擬環(huán)境 110
4.6.4 實施過程 110
4.7
技能訓練2：交換機中交換表的
自學習功能 113
4.7.1 訓練目的 113
4.7.2 訓練準備 113
4.7.3 模擬環(huán)境 113
4.7.4 實施過程 113
習題 117
第5章 網絡的互連 120
5.1 網絡層概述 120
5.1.1 虛電路和數(shù)據(jù)報網絡 120
5.1.2 異構網絡互連 122
5.2 IP地址 124
5.2.1 分類編址 124
5.2.2 劃分子網 126
5.2.3 無分類編址 126
5.2.4 IP地址的特點 128
5.2.5 IP地址與MAC地址 128
5.3 網際協(xié)議IP 130
5.3.1 IP數(shù)據(jù)報的格式 131
5.3.2 ARP 135
5.4 網際控制報文協(xié)議 140
5.4.1 ICMP報文的格式 140
5.4.2 ICMP差錯報告報文格式 141
5.4.3 ICMP請求報文格式 142
5.4.4
技能訓練1：使用ping命令
診斷網絡故障 144
5.5 互聯(lián)網的路由選擇協(xié)議 146
5.5.1 路由器的結構 147
5.5.2 基本概念 148
5.5.3 網絡層轉發(fā)分組的過程 153
5.5.4 路由信息協(xié)議 155
5.5.5 開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議 158
5.6 IP多播 162
5.6.1 基本概念 162
5.6.2 多播IP和多播MAC地址 163
5.6.3 IP多播需要兩種協(xié)議 164
5.7 技能訓練2：網絡層常用命令 165
5.7.1 ipconfig命令 166
5.7.2 tracert命令 167
5.7.3 pathping命令 168
5.7.4 route命令 169
5.7.5 arp命令 170
5.8 技能訓練3：網絡層報文分析 171
5.8.1 捕獲并分析ARP報文 172
5.8.2 捕獲并分析ICMP報文 172
5.8.3 捕獲并分析IP數(shù)據(jù)報分片 173
習題 177
第6章 IP編址和子網劃分 180
6.1 IP編址 180
6.1.1 公網地址和私網地址 180
6.1.2 等長子網劃分 181
6.1.3 可變長子網劃分 186
6.1.4 超網 189
6.2 下一代網際協(xié)議IPv6 190
6.2.1 IPv6概述 190
6.2.2 IPv6數(shù)據(jù)報格式 191
6.2.3 IPv6編址方式 193
6.2.4 IPv6地址分類 194
6.2.5 ICMPv6報文 197
6.2.6 給計算機配置IPv6地址 199
6.2.7 IPv4和IPv6互通 201
6.3 技能訓練1：等長子網劃分 202
6.3.1 訓練任務 202
6.3.2 訓練目標 203
6.3.3 實施過程 203
6.4 技能訓練2：可變長子網劃分 205
6.4.1 訓練任務 205
6.4.2 訓練目標 205
6.4.3 實施過程 206
6.5 技能訓練3：路由聚合 208
6.5.1 訓練任務 208
6.5.2 訓練目標 208
6.5.3 實施過程 208
6.6
技能訓練4：給計算機配置
IPv6地址 210
6.6.1 訓練任務 210
6.6.2 訓練目標 210
6.6.3 實施過程 210
習題 212
第7章 傳輸層 215
7.1 傳輸層協(xié)議 215
7.1.1 傳輸層的作用 215
7.1.2 進程之間的通信 216
7.1.3 傳輸層的兩個主要協(xié)議 217
7.1.4 傳輸層的復用與分用 218
7.2 UDP 220
7.2.1 UDP概述 220
7.2.2 UDP的首部格式 220
7.2.3
技能訓練1：使用Wireshark軟件
分析UDP用戶數(shù)據(jù)報 222
7.3 TCP概述 224
7.3.1 TCP的特點 224
7.3.2 TCP報文段首部的格式 225
7.4 TCP的可靠傳輸 230
7.4.1 以字節(jié)為單位的滑動窗口 230
7.4.2 超時重傳時間的選擇 232
7.4.3 選擇確認 233
7.5 TCP的流量控制 235
7.6 TCP的擁塞控制 236
7.6.1 引起擁塞的原因 236
7.6.2 擁塞控制的方法 238
7.7 TCP的連接管理 238
7.7.1 TCP連接的建立 239
7.7.2 TCP連接的釋放 240
7.7.3
技能訓練2：使用Wireshark軟件
分析TCP 241
7.8 技能訓練3：常用命令 245
7.8.1 netstat命令 245
7.8.2 nbtstat命令 248
習題 249
第8章 應用層 252
8.1 應用層概述 252
8.1.1 網絡應用程序體系結構 252
8.1.2 應用層協(xié)議 254
8.1.3 選擇傳輸層協(xié)議 254
8.2 域名系統(tǒng) 254
8.2.1 域名系統(tǒng)概述 254
8.2.2 互聯(lián)網的域名結構 255
8.2.3 域名服務器 257
8.2.4 域名解析 259
8.2.5 DNS報文和資源記錄 261
8.2.6 技能訓練1：域名查詢 263
8.2.7
技能訓練2：使用Wireshark軟件
分析DNS報文 266
8.3 萬維網 269
8.3.1 萬維網概述 269
8.3.2 URL 271
8.3.3 HTTP 272
8.3.4 萬維網的文檔 276
8.3.5
技能訓練3：使用Wireshark軟件
分析HTTP報文 278
8.4 文件傳送協(xié)議 280
8.4.1 文件傳送協(xié)議概述 280
8.4.2 FTP的工作原理 281
8.4.3 簡單文件傳送協(xié)議 283
8.4.4
技能訓練4：使用Wireshark軟件
分析FTP報文 283
8.5 動態(tài)主機配置協(xié)議 286
8.5.1 DHCP的概念 286
8.5.2 DHCP分配IP地址的機制 286
8.5.3 DHCP分配IP地址的過程 287
8.5.4 DHCP中繼代理 289
8.5.5
技能訓練5：使用Wireshark軟件
分析DHCP報文 289
8.6 電子郵件 294
8.6.1 電子郵件系統(tǒng) 294
8.6.2 郵件傳送協(xié)議 296
8.6.3 基于萬維網的電子郵件 297
8.7 遠程終端協(xié)議 297
8.7.1 遠程登錄 297
8.7.2 STelnet 298
習題 298
第9章 無線網絡和移動網絡 301
9.1 無線網絡基礎知識 301
9.1.1 無線網絡的基本概念 301
9.1.2 無線網絡的分類 301
9.2 無線局域網 304
9.2.1 無線局域網的概念 304
9.2.2 IEEE 802.11協(xié)議標準 304
9.2.3 無線電頻譜與AP天線 308
9.2.4 常見的無線網絡設備 310
9.2.5 無線局域網組網結構 310
9.2.6 兩種不同的無線上網方式 313
9.3
技能訓練：構建基礎結構無線
局域網 313
9.3.1 訓練任務 313
9.3.2 設備清單 313
9.3.3 網絡拓撲 313
9.3.4 實施過程 314
習題 315
第10章 網絡安全 318
10.1 網絡安全概述 318
10.1.1 網絡安全的定義 318
10.1.2 網絡安全的特征 319
10.2 數(shù)據(jù)密碼技術 319
10.2.1 數(shù)據(jù)加密模型 319
10.2.2 兩種密碼體制 320
10.2.3 密鑰分配 321
10.2.4 數(shù)字簽名 322
10.2.5 鑒別 322
10.3 網絡安全威脅技術 324
10.3.1 掃描技術 324
10.3.2 網絡嗅探 325
10.3.3 網絡協(xié)議欺騙 325
10.3.4 誘騙式攻擊 326
10.3.5 軟件漏洞攻擊利用技術 327
10.3.6 拒絕服務攻擊 327
10.3.7 Web腳本攻擊 328
10.3.8 遠程控制 328
10.4 網絡安全防護技術 329
10.4.1 防火墻 329
10.4.2
入侵檢測系統(tǒng)和入侵
防御系統(tǒng) 330
10.5 互聯(lián)網使用的安全協(xié)議 330
10.5.1 網絡層安全協(xié)議 331
10.5.2 傳輸層安全協(xié)議 332
10.5.3 應用層安全協(xié)議 334
10.6
技能訓練：通過Windows Defender
防火墻實現(xiàn)網絡安全 336
10.6.1 訓練目標 336
10.6.2 實施過程 336
習題 339
參考文獻 341
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