计算机网络技术原理与实验（普通高等学校网络工程专业规划教材）_唐灯平著_9787302558088

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本书关注计算机网络应用层面的理论和实践，从物理层，链路层，网络层，运输层，应用层五个方面设计计算机网络的实验内容，以满足学生学习和应用的实际需求。结合近几年普遍关注的网络应用实验展开讲解，更好地配合精品课程建设，同时提供完善的配套资源，包括微课视频和精品课程网站，具有较好的使用前景和推广价值。

为应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略，2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，先后形成“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，并发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》《关于推进新工科研究与实践项目的通知》，大力探索领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，助力高等教育强国。

新工科建设要求以创新工程教育方式与手段，落实以学生为中心的理念，增强师生互动，改革教学方法和考核方式，形成以学习者为中心的工程教育模式，推进信息技术和教育教学深度融合，充分利用虚拟仿真等技术创新工程实践教学方式。

本书共分9章，第1章介绍计算机网络基本知识，第2章介绍数据通信基础知识，第3章介绍物理层相关知识，第4章介绍数据链路层相关知识，第5章介绍局域网相关知识，第6章介绍广域网相关知识，第7章介绍网络层相关知识，第8章介绍运输层相关知识，第9章介绍应用层相关知识。

本书具有以下特点：

① 针对应用型本科院校学生的特点，本书既重视加强理论知识的学习，又注重实践的培养。

② 本书通过易于实现的仿真实验项目，将实验带入课堂，激发学生的学习兴趣。在讲解理论知识的同时，还进行了实验的验证。通过容易实现的仿真实验验证理论，详细设计每个实践项目，使这些实践项目容易在课堂上实现，以避免另外安排在实验中心进行实验，导致知识的连贯性不足，也避免了全理论或全实践的枯燥的授课过程。

③ 在教材的整体安排上，传统的教材基本是将实验部分另外集中放置。本书理论和实验统一安排，将实验穿插于理论中，不另外统一放置，让学生感觉很连贯，是一个整体。实验项目的设计尽量做到让学生容易理解。理论和实践相辅相成，互相促进。将实践穿插在理论知识中，并且具有非常完整的实验过程，提升学生的学习兴趣。

④ 作为精品课程建设配套教材，本书配备课程网站，提供相关教学资源。

本书由唐灯平编著。在编写过程中，通过百度搜索引擎查阅了大量资料，也吸取了国内外相关教材的精髓，特别是谢希仁老师的《计算机网络》（第7版）教材，对这些作者的贡献表示由衷的感谢。本书在编写过程中吸取了苏州大学计算机科学技术学院同事们的意见和建议，并得到苏州大学文正学院领导的鼓励和帮助，同时得到清华大学出版社张玥编辑的大力支持，在此表示诚挚的感谢。

由于作者水平有限，书中难免有不妥和疏漏之处，恳请各位专家、同仁和读者不吝赐教和批评指正，并与笔者讨论。

作者

2020年10月

苏州大学副教授，曾在计算机网络公司任职，后进入苏州大学担任计算机网络课程和实验指导老师。有较好的从业经历和写作经验。

第1章计算机网络概述1

1.1计算机网络的发展过程及定义1

1.1.1计算机网络的发展过程1

1.1.2网络的相关概念及组成4

1.2计算机网络的定义及分类5

1.2.1计算机网络的定义5

1.2.2计算机网络的分类5

1.3计算机网络的性能指标11

1.4计算机网络协议与网络体系结构13

1.4.1计算机网络协议13

1.4.2分层的方法14

1.4.3OSI参考模型16

1.4.4TCP/IP 体系结构17

1.4.5两种体系结构的关系18

1.5实验——VMware虚拟机的安装18

1.6本章小结42

1.7习题142

第2章数据通信基础44

2.1数据通信系统模型44

2.2信道概念及信道极限容量45

2.2.1信道概念45

2.2.2调制46

2.2.3信道极限容量47

2.3信道复用技术49

2.3.1频分复用50

2.3.2时分复用50

2.3.3统计时分复用50

2.3.4波分复用51

2.3.5码分多址复用51

2.4数据交换技术52

2.4.1电路交换52

2.4.2报文交换52

2.4.3分组交换53

2.5数字传输系统55

2.6实验——常用的网络命令56

2.7本章小结75

2.8习题276

第3章物理层80

3.1物理层的基本概念80

3.1.1物理层的功能80

3.1.2DTE/DCE81

3.1.3物理层的基本特性81

3.1.4物理层标准81

3. 2物理层下面的传输媒体84

3.2.1双绞线84

3.2.2同轴电缆87

3.2.3光纤87

3.2.4无线电波88

3.2.5微波88

3.2.6红外线88

3.3实验一——网线制作88

3.3.1认识网线制作工具和材料88

3.3.2网线制作步骤88

3.3.3测试90

3.4宽带接入技术90

3.4.1铜线宽带接入技术91

3.4.2光纤同轴混合技术95

3.4.3光纤接入技术95

3.4.4以太网接入技术97

3.4.5无线接入技术97

3.5实验二——Packer Tracer模拟仿真工具简介97

3.5.1Packet Tracer简介97

3.5.2Packet Tracer仿真实例116

3.6本章小结125

3.7习题3125

第4章数据链路层127

4.1数据链路层概述127

4.2使用HDLC的数据链路层133

4.3使用点对点信道的数据链路层133

4.3.1PPP134

4.3.2实验一——Packet Tracer仿真PPP抓包实验140

4.3.3实验二——利用Wireshark抓取 GNS3仿真的

PPP帧142

4.3.4实验三——PPP认证配置169

4.4使用广播信道的数据链路层173

4.5本章小结175

4.6习题4176

第5章局域网178

5.1局域网技术概述178

5.1.1局域网的拓扑结构178

5.1.2局域网的传输介质180

5.1.3局域网体系结构181

5.2常见的局域网类型182

5.2.1令牌环网182

5.2.2令牌总线网182

5.2.3FDDI网183

5.2.4以太网183

5.3以太网技术184

5.3.1以太网技术基础184

5.3.2实验一——以太网MAC帧格式分析193

5.3.3扩展以太网195

5.3.4实验二——交换机自学习功能200

5.3.5交换机生成树协议202

5.3.6实验三——生成树协议分析203

5.3.7高速以太网206

5.3.8虚拟局域网209

5.3.9实验四——交换机VLAN划分211

5.3.10实验五——插入VLAN标记的802.1Q帧结构仿真

实现215

5.3.11实验六——交换机MAC地址和端口的关系217

5.4本章小结223

5.5习题5223

第6章广域网226

6.1广域网概述226

6.1.1广域网技术简介226

6.1.2线路类型226

6.1.3广域网连接技术227

6.2帧中继229

6.2.1帧中继简介229

6.2.2实验一——帧中继配置229

6.3VPN技术235

6.3.1IPSec VPN235

6.3.2实验二——IPSec VPN235

6.3.3GRE over IPSec VPN240

6.3.4实验三——GRE over IPSec VPN240

6.4本章小结244

6.5习题6244

第7章网络层246

7.1网络层概述246

7.1.1网络层的功能246

7.1.2网络层的两种服务246

7.2IP地址247

7.2.1IP地址简介247

7.2.2分类的IP地址247

7.2.3子网划分249

7.2.4无分类编址253

7.3ARP256

7.3.1ARP的工作原理256

7.3.2实验一——ARP分析257

7.4IP数据报首部格式261

7.4.1IP数据报首部格式分析261

7.4.2实验二——IP报文分析268

7.5IP层转发分组的流程274

7.6ICMP275

7.6.1ICMP简介275

7.6.2ICMP典型应用276

7.6.3实验三——ICMP分析277

7.7静态路由281

7.7.1静态路由原理281

7.7.2实验四——静态路由配置281

7.8路由选择协议284

7.8.1内部网关协议RIP284

7.8.2RIP避免路由环路技术288

7.8.3实验五——RIP路由分析289

7.8.4内部网关协议OSPF292

7.8.5实验六——OSPF路由分析293

7.8.6外部网关协议BGP295

7.9IPv6295

7.9.1IPv6简介295

7.9.2IPv6报文结构296

7.9.3IPv6过渡技术298

7.10NAT协议分析299

7.10.1NAT协议分析简介299

7.10.2实验七—— NAT静态转换实验300

7.10.3实验八—— NAT动态转换实验305

7.10.4实验九——端口多路复用实验306

7.11本章小结309

7.12习题7310

第8章运输层313

8.1运输层协议概述313

8.1.1进程之间的通信313

8.1.2运输层的两个主要协议314

8.1.3运输层端口315

8.2用户数据报协议316

8.2.1UDP的特点316

8.2.2UDP的首部格式317

8.2.3实验一——UDP 的首部格式319

8.3TCP概述323

8.4可靠传输的工作原理323

8.4.1停止等待协议324

8.4.2连续ARQ 协议327

8.5TCP报文段格式329

8.5.1TCP报文段格式分析329

8.5.2实验二——TCP报文段格式分析333

8.6TCP可靠传输的实现335

8.7.1利用可变滑动窗口实现流量控制338

8.7.2零窗口与持续定时器340

8.8TCP拥塞控制341

8.8.1网络拥塞产生的原因341

8.8.2TCP拥塞控制方法342

8.9TCP的运输连接管理345

8.9.1TCP的连接建立346

8.9.2TCP的连接释放347

8.10本章小结349

8.11习题 8349

第9章应用层 353

9.1应用层概述353

9.2DNS353

9.2.1DNS简介353

9.2.2互联网的域名结构354

9.2.3域名服务器356

9.2.4域名解析过程358

9.2.5实验一——域名系统DNS服务器搭建361

9.3FTP366

9.3.1FTP简介366

9.3.2FTP的工作原理366

9.3.3实验二——FTP服务器的搭建368

9.4TELNET371

9.4.1TELNET简介371

9.4.2TELNET的工作过程371

9.4.3实验三——TELNET服务器的搭建372

9.5WWW376

9.5.1WWW简介376

9.5.2URL377

9.5.3HTTP377

9.5.4万维网的文档384

9.5.5万维网的信息检索387

9.5.6实验四——利用IIS发布万维网388

9.6EMail391

9.6.1EMail简介391

9.6.2SMTP393

9.6.3MIME395

9.6.4邮件读取协议POP3和IMAP395

9.6.5基于万维网的协议396

9.6.6实验五——电子邮件服务器的搭建396

9.7DHCP423

9.7.1DHCP简介423

9.7.2实验六——DHCP服务器的搭建425

9.8本章小结429

9.9习题 9429

参考文献431

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