《计算机网络教程》张剑飞主编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《计算机网络教程》

【作　者】张剑飞主编

【页 数】 255

【出版社】 北京：机械工业出版社 , 2020.08

【ISBN号】978-7-111-65771-2

【分 类】计算机网络-高等学校-教材

【参考文献】 张剑飞主编. 计算机网络教程. 北京：机械工业出版社, 2020.08.

图书封面：

图书目录：

《计算机网络教程》内容提要：

本书在深入介绍计算机网络基本原理，并做到系统性好、概念准确、层次清晰、易于学习、语言简练的基础上，强调了以下三个方面：其一，在计算机网络技术的基本原理介绍上更侧重于目前广泛应用的主流技术与实用技术；其二，加强了适合计算机网络发展方向，比较新的、比较成熟的网络技术方面的知识内容；其三，教材更注重学生实践应用能力的培养，编写了实验指导手册。全书共分2大部分，第一部分，全面介绍了计算机网络概论、物理层、数据链路层、局域网、网络层、传输层、应用层、网络管理与网络安全、无线网络；第二部分提供了相关的实验指导，便于教师指导学生进行实践教学。本书可作为各类本科院校的计算机、通信、电子信息类各专业的计算机网络课程教材，也可以作为其他专业学生、教师、网络技术人员自学的参考书。

《计算机网络教程》内容试读

第1章

计算机网络概论

本章对计算机网络的定义与分类、组成、体系结构等方面进行了讨论，帮助读者对计算机网络与Internet技术建立一个全面的认识。

本章教学要求

了解：计算机网络定义与发展。掌握：计算机网络分类。掌握：计算机网络体系结构。

掌握：数据交换方式、数据报与虚电路的特点。

计算机网络是计算机技术与通信技术高度发展且密切结合的产物。随着计算机网络技术的飞速发展，特别是因特网(Internet)的飞速发展与全球普及，计算机网络已遍及全球政治、经济、军事、科技、生活等人类活动的一切领域，对社会发展、经济结构以及人们的日常生活方式产生着深刻的影响。

1.1计算机网络的定义和发展

1.1.1计算机网络的定义

在计算机网络发展过程的不同阶段，人们对计算机网络提出了不同的定义。联系日常使用的计算机网络，从现在计算机网络的特点看，可以认为资源共享的观点能比较准确地描述计算机网络的基本特征，如图1-1所示。

资源共享观点将计算机网络定义为“以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合”。这一定义可以从以下4个方面来理解。

1)计算机网络建立的主要目的是实现资源共享。

资源共享包括硬件资源共享和软件资源共享。网络用户不但可以使用本地计算机资源，而且可以通过网络访问联网的远程计算机资源，还可以调用网络中几台不同的计算机共同完成某项任务。要实现这一目的，网络中需配备功能完善的网络软件，包括网络通信协议(如TCP/IP、IPX/SPX等)和网络操作系统（如Netware、.Windows2OO0 Server、Linux等)。2)互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”。

互联的计算机之间可以没有明确的主从关系。每台计算机既可以联网工作，也可以脱网

计算机网络教程

电话网

上海

网络

路由器

企业网

北京

图1-1计算机网络示意图

独立工作。联网计算机可以为本地用户提供服务，也可以为远程网络用户提供服务。通常，将独立的“自治计算机”称为主机(Host),在网络中也称为结点(Node)。网络中的结点不仅仅是计算机，还可以是其他通信设备，如交换机、路由器等。

3)网络中各结点之间的连接需要有一条通道，即由传输介质实现物理互联。

物理通道可以是双绞线、同轴电缆或光纤等“有线”传输介质，也可以是激光、微波或卫星等“无线”传输介质。

4)联网计算机之间的通信必须遵守共同的网络协议。

计算机网络是由多个互连的结点组成的。结点之间要做到有条不紊地交换数据，每个结点都必须遵守一些事先约定好的通信规则，例如，Internet上使用的通信协议是TCP/IP。

1.1.2计算机网络的发展

任何一种新技术的出现都必须具备两个条件，一是强烈的社会需求，二是前期技术的成熟。计算机网络技术的形成与发展也遵循这样一个技术发展轨迹。纵观计算机网络的形成与发展历史，大致可以将它划分为4个阶段（各阶段之间无明确分界，且部分重叠）。

1.第一阶段：计算机网络技术与理论准备阶段

第一阶段（始于20世纪50年代）的特点与标志性成果主要表现在：1)数据通信技术日趋成熟，为计算机网络的形成奠定了技术基础。2)分组交换概念的提出为计算机网络的研究奠定了理论基础。

2.第二阶段：计算机网络的组成

第二阶段（始于20世纪60年代）出现了ARPANET与分组交换技术。ARPANET是计

算机网络技术发展中的一个里程碑，它的研究对网络技术的发展和理论体系的形成起到了重要的推动作用，并为Internet的形成奠定了坚实的基础。这个阶段出现了标志性的成果。

1)ARPANET的成功运行证明了分组交换理论的正确性。

2)TCP/P的广泛应用为更大规模的网络互联奠定了坚实的基础

3)E-mail、FTP、TELNET、BBS等应用展现出网络技术广阔的应用前景。

3.第三阶段：网络体系结构的研究

在第三阶段（始于20世纪70年代），国际上的各种广域网、局域网与公用分组交换网

第章计算机网络概论。

技术发展迅速，各个计算机生产商纷纷发展自己的计算机网络，提出了各自的网络协议标准。网络体系结构与协议的标准化研究，对更大规模的网络互联起到了重要的推动作用。

国际标准化组织S0在推动“开发系统互联(OS)参考模型”与网络协议标准化研究

方面做了大量工作，同时它也面临着TCP/IP的严峻挑战。这个阶段研究成果的重要性主要

表现在：

1)OSI参考模型的研究对网络理论体系的形成与发展，以及在网络协议标准化研究方

面起到了重要的推动作用。

2)TCP/IP经受了市场和用户的检验，吸引了大量的投资，推动了Internet应用的发展，成为业界标准。

4.第四阶段：Internet应用、无线网络与网络安全技术研究的发展

第四阶段（始于20世纪90年代）的特点是出现向互联、高速方向发展的计算机网络。这个阶段的特点主要表现在：

1)Internet作为全球性的国际网与大型信息系统，在当今政治、经济、文化、科研、教育与社会生活等方面发挥了越来越重要的作用。

2)Internet大规模接人推动了接人技术的发展，促进了计算机网络、电信通信网与有线电视网的“三网融合”。

3)无线个人区域网、无线局域网与无线城域网技术日趋成熟，并已进入应用阶段。无线自组网、无线传感器网络的研究与应用受到了高度重视。

4)在nternet应用中，数据采集与录入从人工方式逐步扩展到自动方式，通过射频标

签RFD、各种类型的传感器与传感器网络，以及光学视频感知与摄录设备，能够方便、自

动地采集各种物品与环境信息，拓宽了人与人、人与物、物与物之间更为广泛的信息交互，促进了物联网技术的形成与发展。

5)随着网络应用的快速增长，社会对网络安全问题的重视程度也越来越高。

1.2计算机网络分类

随着计算机网络的不断发展，出现了多种形式的计算机网络，因此也就有许多不同的分类方法。分类的标准不同，类别也不一样。下面介绍几种不同的分类。

1.2.1按网络的覆盖范围进行分类

计算机网络按照其覆盖的地理范围进行分类，可以很好地反映不同类型网络的技术特征。由于网络覆盖的地理范围不同，它们所采用的传输技术也就不同，因而形成了不同的网络技术特点与网络服务功能。

按覆盖的地理范围划分，计算机网络可以分为3类：局域网(Local Area Network,LAN)、城域网(Metropolitan Area Network,MAN)和广域网(Wide Area Network,WAN)。

1.局域网

局域网用于将有限范围内（如一个实验室、一幢大楼、一个校园）的各种计算机、终端与外部设备互联成网。局域网技术发展非常迅速，并且应用日益广泛，是计算机网络中最为活跃的领域之一。

●计算机网络教程

从局域网应用的角度看，局域网的技术特点主要表现在以下几个方面：

1)局域网覆盖有限的地理范围，它适用于机关、校园、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备联网的需求。

2)局域网提供高数据传输速率(10Mbit/s~10Gbi/s)、低误码率（一般在10-8~10~山之间)的高质量数据传输环境。

3)局域网一般由一个单位所有，易于建立、维护与扩展。

4)从介质访问控制方法的角度，局域网可分为共享介质式局域网与交换式局域网两类。

局域网包括个人计算机局域网、大型计算设备群的后端网络与存储区域网络、高速办公室网络、企业与学校的主干局域网等。

2.城域网

城市地区的网络常简称为城域网。城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络。城域网设计的目标是要满足几十千米范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互联的需求，以实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输。从技术上看，很多城域网采用的是以太网技术，由于城域网与局域网使用相同的体系结构，一般并人局域网进行讨论。

3.广域网

广域网也称为远程网。它所覆盖的地理范围从几十千米到几千千米。广域网覆盖一个国家、地区，或横跨几个洲，形成国际性的远程网络。广域网的通信子网主要使用分组交换技术。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网，将分布在不同地区的计算机系统互联起来，达到资源共享的目的。

4.个人区域网

随着笔记本计算机、智能手机、PDA与信息家电的广泛应用，人们逐渐提出自身附近

l0m范围内的个人操作空间(Personal Operating Space,POS)移动数字终端设备联网的需求。由于个人区域网络(Personal Area Network,PAN)主要用无线通信技术实现联网设备

之间的通信，因此就出现了无线个人区域网络(WPAN)的概念。目前，无线个人区域网主

要使用802.15.4标准、蓝牙与ZigBee标准。

IEEE802.15工作组致力于无线个人区域网的标准化工作，它的任务组TG4制定EEE

802.15.4标准，主要考虑低速无线个人区域网络(Low Rate WPAN,LR WPAN)应用问题。

2003年，IEEE批准低速无线个人区域网LR WPAN标准一IEEE802.15.4,为近距离范围

内不同移动办公设备之间低速互联提供统一标准。物联网应用的发展更凸显出个人区域网络技术与标准研究的重要性。

(1)无线个人区域网络技术研究的现状

无线个人区域网络的技术、标准与应用是当前网络技术研究的热点之一。尽管EEE希

望将802.15.4推荐为近距离范围内移动办公设备之间的低速互联标准，但是业界已经存在着两个有影响力的无线个人区域网络技术，即蓝牙技术与ZigBee技术。

(2)蓝牙技术特点

1997年，当电信业与便携设备制造商用蓝牙技术这种无线通信方法替代近距离有线通信时，并没有意识到会引起整个业界和媒体如此强烈的反响。蓝牙(Bluetooth)技术制定了

4

第章计算机网络概论

实现近距离无线语音和数据通信的规范。

蓝牙技术具有以下几个重要特点。1)开放的规范。

为了促进人们广泛接受这项技术，蓝牙特别兴趣小组(SG)成了促进人们广泛接受这

项技术的无线通信规范。2)近距离无线通信。

在计算机外部设备与通信设备中，有很多近距离连接的缆线，如打印机、扫描仪、键盘、鼠标投影仪与计算机的连接线。这些缆线与连接器在解决10m以内的近距离通信时会给用户带来很多麻烦。蓝牙技术的设计初衷有两个：一是解决10m以内的近距离通信问题；

二是低消耗，以适用于使用电池的小型便携式个人设备。

3)语音和数据传输。

Phone、iPad的出现使得计算机与智能手机、PDA之间的界线越来越不明显了。业界预测：未来各种与Internet相关的移动终端设备数量将超过个人计算机的数量。蓝牙技术希望成为各种移动终端设备、嵌入式系统与计算机之间近距离通信的标准。

4)在世界任何地方都能进行通信。

世界上很多地方的无线通信是受到限制的。无线通信频段与传输功率的使用需要有许可证。蓝牙无线通信选用的频段属于工业、科学与医药专用频段，是不需要申请许可证的。因此具有蓝牙功能的设备，不管在任何地方都可以方便的使用。

(3)ZigBee技术特点

ZigBee的基础是IEEE802.15.4标准，早期的名字是HomeRF或FreFly。它是一种面向自动控制的近距离、低功耗、低速率、低成本的无线网络技术。ZigBee联盟成立于2001年8月。2002年，摩托罗拉公司、飞利浦公司、三菱公司等宣布加人ZigBee联盟，研究下一代无线网络通信标准，并命名为ZigBee。

ZigBee联盟在2005年公布了第一个ZigBee规范—ZigBee Specification V.10,它的物理层与MAC层采用了IEEE802.15.4标准。ZigBee适应于数据采集与控制结点多、数据传输量不大、覆盖面广、造价低的应用领域。基于ZigBee的无线传感器网络已在家庭网络、安全监控，特别是在家庭自动化医疗保健与控制中展现出广阔的应用前景，引起产业界的高度关注。

1.2.2按网络传输技术进行分类

网络所采用的传输技术决定了网络的主要技术特点，因此根据网络所采用的传输技术对网络进行分类是一种很重要的方法。

在通信技术中，通信信道的类型有两类：广播通信信道与点对点通信信道。在广播通信信道中，多个结点共享一个通信信道，一个结点广播信息，其他结点必须接收信息。而在点对点通信信道中，一条通信线路只能连接一对结点，如果两个结点之间没有直接连接的线路，那么只能通过中间结点转接。

显然，网络要通过通信信道完成数据传输任务，网络所采用的传输技术也只可能有两类：广播方式与点对点方式。因此，相应的计算机网络也可以分为两类：广播式网络与点对点式网络。

计算机网络教程

1.广播式网络

在广播式网络中，所有联网计算机都共享一个公共通信信道。当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，其他的计算机都会“收听”到这个分组。由于发送的分组中带有目的地址与源地址，接收到该分组的计算机将检查目的地址是否与本结点地址相同。如果被接收报文分组的目的地址与本结点的地址相同，则接收该分组，否则丢弃该分组。显然，在广播式网络中，发送的报文分组的目的地址可以有3类：单一结点地址、多结点地址与广播地址。

2.点对点式网络

与广播式网络相反，在点对点式网络中，每条物理线路连接两台计算机。假如两台计算机之间没有直接连接的线路，那么它们之间的分组传输就要通过中间结点的接收、存储与转发，直至目的结点。由于连接多台计算机之间的线路结构可能是复杂的，因此，从源结点到目的结点可能存在多条路由（即路径）。决定分组从通信子网的源结点到达目的结点的路由需要有路由选择算法。采用分组存储转发与路由选择机制是点对点式网络和广播式网络的重要区别之一。

1.2.3按网络的使用者进行分类

1.公用网

公用网(Public Network)简称公网，是指国家的电信公司（国有或私有）出资建造的大型网络。“公用”的意思就是所有愿意按电信公司的规定交纳费用的人都可以使用，因此公用网也称为公众网。

2.专用网

专用网(Private Network)简称专网，是某个部门为单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。这种网络不向本单位以外的人提供服务。例如，军队、铁路、电力、银行、证券等系统均有本系统的专用网。

公用网和专用网都可以传送多种业务。如果传送的是计算机数据，则可使用公用计算机网和专用计算机网。

1.2.4按网络的管理方式进行分类

1.对等网络

对等网络是最简单的网络，网络中不需要专门的服务器，接入网络的每台计算机没有工作站和服务器之分，都是平等的，既可以使用其他计算机上的资源，也可以为其他计算机提供共享资源。该网络比较适合部门内部协同工作的小型网络，适合小于10台的网络连接，自行管理。对等网络组建简单，不需要专门的服务器，各用户分散管理自己机器的资源，因而网络维护容易，但较难实现数据的集中管理与监控，整个系统的安全性也较低。

2.客户机/服务器(Client/Server,C/S)网络

在客户机/服务器网络中，有一台或多台高性能的计算机专门为其他计算机提供服务，这类计算机称为服务器。而其他与之相连的用户计算机通过向服务器发出请求可获得相关服

务，这类计算机称为客户机。C/S形式是一种由客户机向服务器发出请求并获得服务的网络

形式，而服务器专门提供客户端所需的资源，这些服务器会根据其提供的服务配备相应的硬

件设备。在C/S中可能有一台或数台服务器。例如，提供文件资源的服务器可能配备容量

···试读结束···