《网络通信与网络互联（高等学校网络工程系列教材）》是浙江省重点建设教材“网络工程系列教材”之一。本书介绍了数据通信的基础知识与网络互联的基本技术，涉及园区网、接入网、骨干网的构建和网络通信与互联的主流技术。本书共分8章，主要内容包括数据通信基础、网络体系结构、园区网技术、网络接入技术、骨干网技术、网络间互联、融合通信、物联网通信。本书在相应章节设计了来自实践的实训题，以提高学生的网络工程实践能力。
王晓东、张选波等编著的《网络通信与网络互联（高等学校网络工程系列教材）》既可作为高等学校网络工程、计算机科学与技术、物联网工程等计算机类专业的课程教材，也可作为网络设计师、网络工程师、系统集成工程师以及相关技术人员在实际网络设计与构建中的技术参考用书。
王晓东、张选波等编著的《网络通信与网络互联（高等学校网络工程系列教材）》从计算机网络与通信技术相结合的角度，介绍了数据通信基础、网络构建与实现、网络互联与应用的有关知识与技术。使用本书学习的学生应该掌握计算机网络的基本原理和层次协议的基本知识，本书的主要内容将集中阐述网络通信的具体实现和互联方法，面向工程应用介绍各种网络构建和互联技术。本书按照网络规模由小到大、网络结构由简单到复杂、网络应用由单一到综合层层递进，由园区网向骨干网扩展、由互联网向物联网发展。为了体现工程型、应用型人才的培养目标，本书理论部分强调学科知识的系统性与工程应用的指导性，实践部分强调应用能力与工程能力的培养。
第1章 数据通信基础
1．1 数据通信的基本概念
1．1．1 信息、数据与信号
1．1．2 通信系统与数据通信系统
1．1．3 数据通信的主要特点
1．1．4 数据通信系统的性能指标
1．2 信道与传输媒体
1．2．1 信道
1．2．2 有线传输媒体及其特性
1．2．3 无线传输媒体及其特性
1．2．4 传输媒体的选择与应用
1．3 数据传输方式
1．3．1 串行传输与并行传输
1．3．2 基带传输与宽带传输
1．3．3 同步传输与异步传输
1．3．4 单工、半双工和全双工传输
1．4 数据编码技术
1．4．1 数字数据的模拟信号编码
1．4．2 数字数据的数字信号编码
1．4．3 模拟数据的数字信号编码
1．4．4 模拟数据调制为模拟信号
1．5 数据同步技术
1．5．1 同步的基本概念
1．5．2 载波同步
1．5．3 位同步
1．5．4 群同步
1．5．5 网同步
1．6 多路复用技术
1．6．1 信道共享技术的原理
1．6．2 信道共享技术的分类
1．6．3 时分复用
1．6．4 频分复用
1．6．5 波分复用
1．6．6 码分复用
1．7 差错处理技术
1．7．1 差错控制技术
1．7．2 检错码
1．7．3 纠错码
小结
习题
第2章 网络体系结构
第3章 园区网技术
第4章 网络接入技术
第5章 骨干网技术
第6章 网络间互联
第7章 融合通信
第8章 物联网通信
参考文献
3.2.2第3层交换技术
在网络系统集成中，局域网交换机的引入使得直接面向用户的第1层接口和第2层交换技术能够更好地实现。交换式局域网技术使专用的带宽为用户所独享，极大地提高了局域网数据传输的效率。但其也有不足：不能有效地解决广播风暴、异构网络互联、安全性控制等问题。目前绝大部分园区网都已变成实施基于TCP/1P的Web技术的内联网，用户的数据常常会越过本地网络在网际传送，因而，路由器常常不堪重负。传统的路由器基于软件，协议复杂，数据传输的效率较低。但同时它又作为不同子网互联的枢纽，这就使得传统的路由器技术面临严峻的挑战。随着Internet/lntranet的迅猛发展和浏览器／服务器（B/S）计算模式的广泛应用，跨地域、跨网络的业务急剧增长，业界和用户深感传统路由器在网络中的瓶颈效应，改进传统的路由技术迫在眉睫。可以安装性能更强的高性能路由器，然而这样做开销太大。
在这种情况下，一种新的路由技术应运而生，这就是第3层交换技术：第3层交换技术也称为IP交换技术、高速路由技术等。第3层交换技术是相对于传统交换而提出的。众所周知，传统的交换技术是在OSI参考模型中的第2层——数据链路层上进行操作的，而第3层交换技术是在OSI参考模型中的第3层——网络层实现了数据分组的高速转发。简单地说，第3层交换技术就是第2层交换技术+第3层转发技术。这是一种利用第3层协议中的信息来加强第2层交换功能的机制。一个具有第3层交换功能的设备是一个带有第3层路由功能的第2层交换机，又称第3层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单地把路由器设备的硬件及软件叠加在局域网交换机上。从硬件的实现上看，目前第2层交换机的端口模块都是通过高速背板／总线（传输速率可高达几十Gbps）交换数据的，在第3层交换机中，与路由器有关的第3层路由硬件模块也插接在高速背板／总线上，这种方式使得路由模块可以与需要路由的其他模块进行高速的交换数据，从而突破了传统的外接路由器接口传输速率的限制（10~100Mbps）。在软件方面，第3层交换机也有重大的改进，它对传统的路由器软件进行了界定，具体包括以下几个方面。
（1）对于数据分组的转发：例如IP/IPX分组的转发，这些有规律的过程通过硬件得以高速实现。
（2）对于第3层路由软件：例如路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能，用优化、高效的软件实现。下面是假设两个使用IP的节点通过第3层交换机进行通信的过程，源节点在开始发送时，已知目的节点的IP地址，但尚不知道在局域网上发送所需要的MAC地址。要采用地址解析协议（ARP）来确定目的节点的MAC地址。源节点把自己的IP地址与目的节点的lP地址进行比较，采用其软件中配置的子网掩码提取出网络地址来确定目的节点是否与自己在同一子网内。若目的节点与源节点在同一子网内，源节点广播一个ARP请求，目的节点返回其MAC地址，源节点得到目的节点的MAC地址后将这一地址缓存起来，并用此MAC地址封装转发数据，第2层交换模块查找MAC地址表确定将帧发向目的端口。若两个节点不在同一子网内，如源节点要与目的节点通信，则源节点要向“缺省网关”发出ARP请求，而“缺省网关”的IP地址已经在系统软件中设置。这个lP地址实际上对应于第3层交换机的第3层交换模块，所以当源节点对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，若第3层交换模块在以往的通信过程中已得到目的节点的MAC地址，则向源节点回复目的节点的MAC地址；否则第3层交换模块根据路由信息向目的节点广播一个ARP请求，目的节点得到此ARP请求后向第3层交换模块回复其MAC地址，第3层交换模块保存此地址并回复给源节点。以后，当再进行源节点与目的节点之间的分组转发时，将用最终的目的节点的MAC地址封装，并将数据转发过程全部交给第2层交换模块处理，因而信息得以高速交换。
第3层交换技术具有以下特点。
（1）硬件的有机结合使得数据交换加速。
（2）优化的路由软件使得路由效率提高。
（3）除了必要的路由确定过程外，大部分数据转发过程由第2层交换模块处理。
（4）多个子网互联时只是与第3层交换模块进行逻辑连接，不像传统的外接路由器那样需要增加接口，从而保护了用户的投资。
第3层交换技术的目标是，只要在源地址和目的地址之间有一条更为直接的第2层通路，就没有必要通过路由器转发分组。第3层交换技术使用第3层路由协议确定传送路径，此路径可以只使用一次，也可以存储起来，供以后使用。之后分组通过一条虚电路绕过路由器快速发送。第3层交换技术的出现，解决了局域网中划分网段之后网段中的子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。当然，第3层交换技术并不是网络交换机与路由器的简单叠加，而是二者的有机结合，形成一个集成的、完整的解决方案。
传统的网络结构给用户应用所带来的限制，正是第3层交换技术所要解决的关键问题。目前，市场上高性能路由器的最大处理能力为每秒25万个分组，而高性能交换机的最大处理能力则为每秒1000万个分组以上，二者相差40倍。在交换网络，尤其是大规模的交换网络中，没有路由功能是不可想象的，然而路由器的处理能力又限制了交换网络的传输速率。第3层交换机并没有像第2层交换机那样将广播帧扩散，由于它们能识别第3层的信息，如IP地址、ARP等，因此知道广播帧的目的何在，而能在没有将其扩散出去的情况下，满足该广播帧的发送方的需要（无论它们在哪个子网中）。如果认为第3层交换机就是路由器，那么它也应该是一种超高速反传统的路由器，因为第3层交换机没有进行任何封装和解封装帧的工作，所有经过它的帧都不会被修改并能以交换网络的传输速率传送到目的地。目前，第3层交换机还不成熟，与其他新技术一样，还有待对其协议进行标准化工作。
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