前言
本书是清华大学出版社“计算机系列教材”之一。
本书所讲授的知识是数据通信与计算机网络的基本原理和有关技术。这些内容较为成熟，对于这些较成熟的内容在改版时基本上未做很大的修改。但是，考虑到数据通信与计算机网络技术发展很快，新版教材必须反映新的知识点，以适应本课程教学的要求。
在本书中，每一章开始都指出本章的重要内容，章末又归纳了本章最重要的概念。这对使用本书的学生掌握应该学到的知识点是很有帮助的。
本书第3版分为12章。与第2版相比，本版做了如下修改。第1章是概述，概括介绍了计算机网络的形成与发展过程，重点介绍互联网基础结构的发展过程，在发展趋势一节中增写了移动互联网。原第2章拆分为两章，即第2章数据通信基础知识和第3章数据传输信道。第3章的内容是重新编排的，将传输媒体按有线信道和无线信道分别进行介绍，并在无线信道一节中增写了超长波通信、长波通信、超短波通信，在光波通信中增添了可见光通信的内容，以适应军事院校的教学需要。第4章是数据传输技术。第5～9章是按照计算机网络五层体系结构进行介绍的。第5章物理层，将基于五类线以太网接入技术改写为基于五/六类线的以太网接入技术。第6章数据链路层，增写了PPPoE协议和网络适配器，改写了在物理层扩展以太网和在数据链路层扩展以太网。第7章网络层，增写了多协议标记交换MPLS一节。第8章传输层，改写了TCP拥塞控制，增写了主动队列管理AQM。第9章应用层，增写了社交网站。第10章互联网的多媒体应用服务，增写了P2P的流媒体应用。第11章无线网络，改写了蜂窝移动通信网概述和蜂窝移动通信系统，增写了移动用户在蜂窝移动通信网中的漫游通信。第12章计算机网络的管理和安全，改写了网络管理的体系结构和网络管理的功能，取消了加密策略，改写了数字签名和鉴别。
本书本次修改的另一改动是对Internet不再使用推荐译名“因特网”，而改为目前大家普遍使用的“互联网”。尽管推荐译名“因特网”有其权威性，但考虑到我国国情和大家的共识，决定改用“互联网”。
各章末均附有小结和习题。书后还有3个附录，附录A为部分习题参考答案，附录B为英文缩写词，附录C为国际5号码表。为了便于教学，本书提供了可修改的电子教案。
本书的参考学时为60～70学时。在课程学时数较少的情况下，可选用最基本的内容（在目录的相应章节前附有*）。
本书修订过程中，中国人民解放军陆军工程大学指挥控制工程学院谢希仁教授提供了宝贵的资料。王丽辛高级工程师为本书图稿的绘制给予了积极的支持和指导。对此，作者表示诚挚的谢意。由于作者水平有限，书中难免还存在一些缺点，恳请专家和广大读者批评指正。
作者的电子邮件地址：yang_xinqiang@163.com（来信时务请注明真实姓名、单位、职务、联系电话和通信地址、邮编）。
作者2020年4月于中国人民解放军陆军工程大学指挥控制工程学院，南京
目录
第1章概述1
1.1数据通信概述1
1.1.1模拟通信、数字通信和数据通信1
1.1.2数据通信系统的模型2
1.2数据通信系统3
1.2.1数据通信系统的组成3
1.2.2数据通信系统的分类4
1.2.3数据通信系统的主要性能指标5
1.3数据通信网络6
1.4计算机网络概述7
1.4.1计算机网络的发展过程7
1.4.2互联网的组成12
1.4.3计算机网络的定义及类别14
1.4.4计算机网络的功能及应用15
1.4.5计算机网络的性能指标16
1.5计算机网络的体系结构和模型19
1.5.1层次型的体系结构19
1.5.2计算机网络的模型21
1.5.3若干重要概念26
1.6标准及其制定机构29
1.6.1标准29
1.6.2标准化组织30
1.7发展趋势32
1.7.1泛在网络和泛在计算32
1.7.2新信息服务和信息工具33
1.7.3云计算和大数据34
1.7.4移动互联网35
1.7.5网络融合36
1.8小结37
1.9习题38第2章数据通信基础知识40
2.1消息和信息、信号及数据40
2.1.1消息和信息40
2.1.2信号41
2.1.3数据43
2.2传输方式和传输速率44
2.2.1传输方式44
2.2.2传输速率46
2.2.3频带利用率48
2.3传输损伤和传输质量48
2.3.1传输损伤48
2.3.2传输质量49
2.4通信编码53
2.5小结54
2.6习题54第3章数据传输信道56
3.1信道56
3.1.1信道概述56
3.1.2信道分类57
3.2有线信道57
3.2.1明线57
3.2.2电缆57
3.2.3电力线60
3.2.4光缆60
3.3无线信道63
3.3.1超长波通信65
3.3.2长波通信66
3.3.3短波通信67
3.3.4超短波通信70
3.3.5地面微波70
3.3.6卫星微波72
3.3.7散射传输74
3.3.8光波通信76
3.4信道容量的计算77
3.4.1模拟信道容量的计算77
3.4.2数字信道容量的计算78
3.5小结79
3.6习题79第4章数据传输技术81
4.1模拟信号数字化传输技术81
4.1.1模拟信号的采样81
4.1.2采样模拟信号的量化83
4.1.3脉冲编码调制84
4.1.4差分脉冲编码调制86
4.1.5自适应差分脉冲编码调制86
4.2数字基带传输技术87
4.2.1基带传输对信号的要求87
4.2.2基带信号的波形及其传输码型88
4.3数字频带传输技术92
4.3.1基本数字调制技术93
4.3.2正交幅度调制101
4.3.3幅相混合调制102
4.3.4正交频分复用调制103
4.4信道访问技术104
4.4.1轮询访问技术104
4.4.2争用访问技术106
4.5信道复用技术110
4.5.1频分多路复用111
4.5.2波分多路复用112
4.5.3时分多路复用114
4.5.4码分多路复用116
4.6同步控制技术118
4.6.1载波同步118
4.6.2位同步119
4.6.3群同步120
4.6.4网同步122
4.7数据交换技术124
4.7.1电路交换125
4.7.2报文交换125
4.7.3分组交换126
4.8差错控制技术127
4.8.1差错控制概述127
4.8.2差错检测129
4.8.3差错纠正133
4.9小结135
4.10习题137第5章物理层139
5.1物理层概述139
5.2物理层接口特性139
5.2.1机械特性140
5.2.2电气特性140
5.2.3功能特性142
5.2.4规程特性143
5.3物理层的常用标准144
5.3.1EIA RS232144
5.3.2EIA RS449147
5.3.3RJ45148
5.4数字传输系统150
5.5宽带接入技术152
5.5.1基于五/六类线的以太网接入技术152
5.5.2基于铜线的xDSL技术153
5.5.3基于混合光纤/同轴电缆的接入技术155
5.5.4光纤接入技术157
5.6小结158
5.7习题158第6章数据链路层160
6.1数据链路层概述160
6.2数据链路层的3个基本问题161
6.2.1封装成帧161
6.2.2透明传输164
6.2.3差错检测164
6.3点对点信道的数据链路层协议165
6.3.1数据链路层协议概述165
6.3.2PPP 和 PPPoE 协议166
6.3.3PPP 和 PPPoE 协议的帧格式166
6.3.4PPP的状态图168
6.4广播信道的数据链路层169
6.4.1局域网概述169
6.4.2局域网体系结构170
6.4.3IEEE 802 标准171
6.5使用广播信道的以太网172
6.5.1以太网概述172
6.5.2以太网的MAC子层173
6.5.3CSMA/CD协议176
6.5.4以太网的信道利用率178
6.6扩展的以太网179
6.6.1在物理层扩展以太网179
6.6.2在数据链路层扩展以太网180
6.7高速以太网184
6.7.1100BASET以太网184
6.7.2吉比特以太网185
6.7.310吉比特以太网186
6.7.440/100吉比特以太网187
6.8小结188
6.9习题189第7章网络层192
7.1网络层概述192
7.1.1虚拟互连网络192
7.1.2网络层提供的两种服务193
7.2网际协议IPv4195
7.2.1分类的IP地址196
7.2.2划分子网198
7.2.3无分类编址202
7.2.4地址解释和地址转换204
7.2.5IP数据报的格式210
7.2.6IP层分组转发机制214
7.3互联网路由选择协议218
7.3.1路由选择协议概述218
7.3.2内部网关协议220
7.3.3外部网关协议226
7.3.4路由选择的关键部件——路由器228
7.4网际控制报文协议230
7.5多协议标记交换232
7.5.1MPLS概述232
7.5.2MPLS的基本原理233
7.5.3MPLS的首部和格式236
7.6IP多播及其协议238
7.6.1IP多播概述238
7.6.2局域网IP多播239
7.6.3互联网IP多播240
7.7移动IP及其协议242
7.7.1移动IP概述242
7.7.2移动IP的基本原理243
7.7.3移动IP必须考虑的几个问题245
7.8下一代互联网的网络层协议247
7.8.1网际协议IPv6247
7.8.2网际控制报文协议ICMPv6255
7.8.3移动IPv6257
7.9小结257
7.10习题260第8章传输层266
*8.1传输层概述266
8.1.1传输层的基本功能266
8.1.2传输层的协议267
8.1.3传输层的服务268
8.1.4传输层的端口269
*8.2用户数据报协议UDP270
8.2.1UDP概述270
8.2.2UDP报文的格式271
*8.3传输控制协议TCP272
8.3.1TCP概述272
8.3.2TCP报文段的格式274
8.3.3TCP传输控制276
8.3.4TCP拥塞控制286
8.3.5TCP连接管理293
8.4小结298
8.5习题300第9章应用层304
9.1应用层概述304
9.2域名系统305
9.2.1概述305
9.2.2互联网的域名结构306
9.2.3域名服务器308
9.2.4域名解析310
9.3万维网311
9.3.1概述311
9.3.2统一资源定位符 URL313
9.3.3超文本传送协议HTTP314
9.3.4超文本标记语言HTML318
9.3.5万维网的文档321
9.3.6万维网的信息检索323
9.3.7博客、微博和轻博324
9.3.8社交网站325
9.4电子邮件327
9.4.1概述327
9.4.2电子邮件的格式329
9.4.3简单邮件传送协议SMTP329
9.4.4邮件读取协议POP3和IMAP4331
9.4.5通用互联网邮件扩充协议MIME332
9.4.6基于万维网的电子邮件334
9.5动态主机配置协议DHCP335
9.6应用进程间的通信337
9.6.1系统调用337
9.6.2应用程序接口337
9.7小结339
9.8习题340第10章互联网的多媒体应用服务343
10.1多媒体应用服务概述343
10.1.1多媒体信息的传输特性343
10.1.2音频/视频服务的分类345
10.1.3音频/视频信号的数字化和压缩346
10.2流式存储音频/视频347
10.2.1具有元文件的万维网服务器348
10.2.2媒体服务器348
10.2.3实时流协议RTSP349
10.3实时交互音频/视频350
10.3.1IP电话的基本原理350
10.3.2IP电话的关键技术351
10.3.3IP 电话的信令标准352
10.3.4实时传输协议RTP356
10.3.5实时传输控制协议RTCP358
10.4服务质量的改进359
10.4.1服务质量概述359
10.4.2改进服务质量的几种机制360
10.4.3综合服务363
10.4.4区分服务365
10.5P2P流媒体应用367
10.5.1P2P流媒体应用概述367
10.5.2使用P2P的几种应用软件368
10.5.3P2P分发文件的分析370
10.6小结372
10.7习题373第11章无线网络375
11.1无线局域网375
11.1.1无线局域网概述375
11.1.2IEEE 802.11 标准378
11.1.3802.11局域网的MAC层协议380
11.1.4802.11局域网的MAC帧385
11.1.5802.11 提供的服务386
11.2无线个域网387
11.2.1蓝牙技术387
11.2.2低速无线个域网389
11.2.3高速无线个域网392
11.3无线城域网393
11.3.1无线城域网概述393
11.3.2IEEE 802.16标准394
11.4其他无线网络397
11.4.1无线传感器网397
11.4.2无线网格网399
11.5蜂窝移动通信网402
11.5.1蜂窝移动通信概述402
11.5.2蜂窝移动通信系统404
11.5.3移动用户在蜂窝移动通信网中的漫游通信406
11.5.4蜂窝移动通信中的抗干扰408
11.5.5无线应用协议WAP409
11.6小结411
11.7习题413第12章计算机网络的管理和安全415
12.1计算机网络的管理415
12.1.1网络管理概述415
12.1.2网络管理的体系结构416
12.1.3网络管理的功能418
12.2简单网络管理协议SNMP419
12.2.1管理信息结构420
12.2.2管理信息库423
12.2.3SNMP报文和协议数据单元424
12.3计算机网络的安全425
12.3.1计算机网络面临的安全威胁425
12.3.2计算机网络的安全性需求427
12.4数据加密技术427
12.4.1数据加密通信的模型427
12.4.2对称密钥密码体制428
12.4.3公开密钥密码体制431
12.5网络安全策略432
12.5.1密钥分配432
12.5.2数字签名434
12.5.3鉴别435
12.5.4防火墙与入侵检测438
12.6互联网的安全协议440
12.6.1网络层安全协议441
12.6.2传输层安全协议443
12.6.3应用层安全协议445
12.7小结447
12.8习题449附录A部分习题参考答案451附录B英文缩写词468附录C国际5号码表478参考文献479
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