计算机网络基础

第1章　计算机网络和互联网 1
1.1　 联网 2
1.1.1　当今网络 2
1.1.2　身边的网络 2
1.1.3　计算机网络的概念 3
1.2　互联网概述 3
1.2.1　网络的网络 3
1.2.2　互联网结构经历的3个阶段 4
1.2.3　互联网的标准化工作 5
1.2.4　我国互联网的发展状况 6
1.3　互联网的组成 8
1.3.1　边缘部分 8
1.3.2　核心部分 9
1.4　计算机网络的组成及分类 12
1.4.1　计算机网络的组成 12
1.4.2　计算机网络的功能 13
1.4.3　计算机网络的分类 13
1.4.4　计算机网络的拓扑结构 14
1.5　计算机网络的性能 14
1.5.1　计算机网络的性能指标 14
1.5.2　计算机网络的非性能特征 16
1.6　计算机网络的体系结构 17
1.6.1　
计算机网络的协议与
分层体系结构 17
1.6.2　OSI/RM 18
1.6.3　TCP/IP参考模型 19
1.6.4　具有5层协议的体系结构 20
1.6.5　数据通信过程 21
1.7　
技能训练1：eNSP软件的安装、
启动和使用 23
1.7.1　训练目的 23
1.7.2　训练准备 23
1.7.3　训练步骤 23
1.8　
技能训练2：Cisco Packet Tracer
软件的安装、启动和使用 27
1.8.1　训练目的 28
1.8.2　训练准备 28
1.8.3　训练步骤 28
1.9　
技能训练3：Wireshark软件的安装、启动和使用 29
1.9.1　训练目的 29
1.9.2　训练准备 29
1.9.3　训练步骤 29
习题 35
第2章　物理层及数据通信技术 36
2.1　物理层 36
2.1.1　物理层的连接 36
2.1.2　物理层的基本概念 37
2.2　数据通信的基础知识 38
2.2.1　数据通信模型 38
2.2.2　模拟信号和数字信号 39
2.2.3　信道 40
2.2.4　调制和编码 41
2.2.5　信道的极限容量 42
2.2.6　并行传输与串行传输 43
2.3　物理层下面的传输媒体 44
2.3.1　对绞电缆 44
2.3.2　同轴电缆 46
2.3.3　光缆 47
2.3.4　非导引型传输媒体 48
2.4　信道复用技术 50
2.4.1　频分复用技术 50
2.4.2　时分复用技术 51
2.4.3　波分复用技术 51
2.4.4　码分复用技术 51
2.5　宽带接入技术 52
2.5.1　宽带接入的概念 52
2.5.2　ADSL接入技术 52
2.5.3　光纤接入技术 53
2.5.4　HFC接入技术 54
2.5.5　以太网接入技术 55
2.5.6　无线接入技术 55
2.6　技能训练：制作对绞电缆 56
2.6.1　训练任务 56
2.6.2　训练目的 57
2.6.3　训练设备 57
2.6.4　对绞电缆的制作步骤 57
2.6.5　实训平台整理 58
习题 58
第3章　数据链路层 60
3.1　数据链路层概述 61
3.1.1　数据链路和帧 61
3.1.2　封装成帧 62
3.1.3　透明传输 63
3.1.4　差错检测 64
3.1.5　可靠传输 65
3.2　点对点协议 70
3.2.1　PPP的特点 71
3.2.2　同步传输和异步传输 72
3.2.3　PPP帧格式 73
3.2.4　PPP帧格式及其填充方式 74
3.2.5　PPP的工作状态 75
3.3　技能训练：PPP配置与分析 76
3.3.1　训练目的 76
3.3.2　训练准备 76
3.3.3　模拟环境 76
3.3.4　实施过程 77
习题 79
第4章　局域网技术 81
4.1　局域网概述 81
4.1.1　局域网的特点 82
4.1.2　局域网的层次结构 82
4.1.3　媒体接入控制 83
4.1.4　网络适配器 84
4.1.5　MAC地址 85
4.2　共享式以太网 86
4.2.1　广播信道的局域网 86
4.2.2　CSMA/CD协议概述 87
4.2.3　以太网的信道利用率 90
4.2.4　以太网技术 91
4.2.5　以太网的帧格式 92
4.3　以太网的扩展 94
4.3.1　以太网中继器 94
4.3.2　以太网集线器 95
4.3.3　使用网桥优化以太网 96
4.3.4　多接口网桥――以太网交换机 97
4.4　高速以太网技术 100
4.4.1　100Mbit/s以太网 100
4.4.2　吉比特以太网 102
4.4.3　10吉比特以太网 105
4.4.4　40吉比特/100吉比特以太网 107
4.5　虚拟局域网技术 108
4.5.1　VLAN的概念 108
4.5.2　VLAN的组网方法 109
4.6　
技能训练1：以太网二层交换机
原理实验 110
4.6.1　训练目的 110
4.6.2　训练准备 110
4.6.3　模拟环境 110
4.6.4　实施过程 110
4.7　
技能训练2：交换机中交换表的
自学习功能 113
4.7.1　训练目的 113
4.7.2　训练准备 113
4.7.3　模拟环境 113
4.7.4　实施过程 113
习题 117
第5章　网络的互连 120
5.1　网络层概述 120
5.1.1　虚电路和数据报网络 120
5.1.2　异构网络互连 122
5.2　IP地址 124
5.2.1　分类编址 124
5.2.2　划分子网 126
5.2.3　无分类编址 126
5.2.4　IP地址的特点 128
5.2.5　IP地址与MAC地址 128
5.3　网际协议IP 130
5.3.1　IP数据报的格式 131
5.3.2　ARP 135
5.4　网际控制报文协议 140
5.4.1　ICMP报文的格式 140
5.4.2　ICMP差错报告报文格式 141
5.4.3　ICMP请求报文格式 142
5.4.4　
技能训练1：使用ping命令
诊断网络故障 144
5.5　互联网的路由选择协议 146
5.5.1　路由器的结构 147
5.5.2　基本概念 148
5.5.3　网络层转发分组的过程 153
5.5.4　路由信息协议 155
5.5.5　开放 短路径优先协议 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多播需要两种协议 164
5.7　技能训练2：网络层常用命令 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　技能训练3：网络层报文分析 171
5.8.1　捕获并分析ARP报文 172
5.8.2　捕获并分析ICMP报文 172
5.8.3　捕获并分析IP数据报分片 173
习题 177
第6章　IP编址和子网划分 180
6.1　IP编址 180
6.1.1　公网地址和私网地址 180
6.1.2　等长子网划分 181
6.1.3　可变长子网划分 186
6.1.4　超网 189
6.2　下一代网际协议IPv6 190
6.2.1　IPv6概述 190
6.2.2　IPv6数据报格式 191
6.2.3　IPv6编址方式 193
6.2.4　IPv6地址分类 194
6.2.5　ICMPv6报文 197
6.2.6　给计算机配置IPv6地址 199
6.2.7　IPv4和IPv6互通 201
6.3　技能训练1：等长子网划分 202
6.3.1　训练任务 202
6.3.2　训练目标 203
6.3.3　实施过程 203
6.4　技能训练2：可变长子网划分 205
6.4.1　训练任务 205
6.4.2　训练目标 205
6.4.3　实施过程 206
6.5　技能训练3：路由聚合 208
6.5.1　训练任务 208
6.5.2　训练目标 208
6.5.3　实施过程 208
6.6　
技能训练4：给计算机配置
IPv6地址 210
6.6.1　训练任务 210
6.6.2　训练目标 210
6.6.3　实施过程 210
习题 212
第7章　传输层 215
7.1　传输层协议 215
7.1.1　传输层的作用 215
7.1.2　进程之间的通信 216
7.1.3　传输层的两个主要协议 217
7.1.4　传输层的复用与分用 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　
技能训练1：使用Wireshark软件
分析UDP用户数据报 222
7.3　TCP概述 224
7.3.1　TCP的特点 224
7.3.2　TCP报文段首部的格式 225
7.4　TCP的可靠传输 230
7.4.1　以字节为单位的滑动窗口 230
7.4.2　超时重传时间的选择 232
7.4.3　选择确认 233
7.5　TCP的流量控制 235
7.6　TCP的拥塞控制 236
7.6.1　引起拥塞的原因 236
7.6.2　拥塞控制的方法 238
7.7　TCP的连接管理 238
7.7.1　TCP连接的建立 239
7.7.2　TCP连接的释放 240
7.7.3　
技能训练2：使用Wireshark软件
分析TCP 241
7.8　技能训练3：常用命令 245
7.8.1　netstat命令 245
7.8.2　nbtstat命令 248
习题 249
第8章　应用层 252
8.1　应用层概述 252
8.1.1　网络应用程序体系结构 252
8.1.2　应用层协议 254
8.1.3　选择传输层协议 254
8.2　域名系统 254
8.2.1　域名系统概述 254
8.2.2　互联网的域名结构 255
8.2.3　域名服务器 257
8.2.4　域名解析 259
8.2.5　DNS报文和资源记录 261
8.2.6　技能训练1：域名查询 263
8.2.7　
技能训练2：使用Wireshark软件
分析DNS报文 266
8.3　万维网 269
8.3.1　万维网概述 269
8.3.2　URL 271
8.3.3　HTTP 272
8.3.4　万维网的文档 276
8.3.5　
技能训练3：使用Wireshark软件
分析HTTP报文 278
8.4　文件传送协议 280
8.4.1　文件传送协议概述 280
8.4.2　FTP的工作原理 281
8.4.3　简单文件传送协议 283
8.4.4　
技能训练4：使用Wireshark软件
分析FTP报文 283
8.5　动态主机配置协议 286
8.5.1　DHCP的概念 286
8.5.2　DHCP分配IP地址的机制 286
8.5.3　DHCP分配IP地址的过程 287
8.5.4　DHCP中继代理 289
8.5.5　
技能训练5：使用Wireshark软件
分析DHCP报文 289
8.6　电子邮件 294
8.6.1　电子邮件系统 294
8.6.2　邮件传送协议 296
8.6.3　基于万维网的电子邮件 297
8.7　远程终端协议 297
8.7.1　远程登录 297
8.7.2　STelnet 298
习题 298
第9章　无线网络和移动网络 301
9.1　无线网络基础知识 301
9.1.1　无线网络的基本概念 301
9.1.2　无线网络的分类 301
9.2　无线局域网 304
9.2.1　无线局域网的概念 304
9.2.2　IEEE 802.11协议标准 304
9.2.3　无线电频谱与AP天线 308
9.2.4　常见的无线网络设备 310
9.2.5　无线局域网组网结构 310
9.2.6　两种不同的无 网方式 313
9.3　
技能训练：构建基础结构无线
局域网 313
9.3.1　训练任务 313
9.3.2　设备清单 313
9.3.3　网络拓扑 313
9.3.4　实施过程 314
习题 315
0章　网络安全 318
10.1　网络安全概述 318
10.1.1　网络安全的定义 318
10.1.2　网络安全的特征 319
10.2　数据密码技术 319
10.2.1　数据加密模型 319
10.2.2　两种密码体制 320
10.2.3　密钥分配 321
10.2.4　数字签名 322
10.2.5　鉴别 322
10.3　网络安全威胁技术 324
10.3.1　扫描技术 324
10.3.2　网络嗅探 325
10.3.3　网络协议欺骗 325
10.3.4　诱骗式攻击 326
10.3.5　软件漏洞攻击利用技术 327
10.3.6　拒 服务攻击 327
10.3.7　Web脚本攻击 328
10.3.8　远程控制 328
10.4　网络安全防护技术 329
10.4.1　防火墙 329
10.4.2　
入侵检测系统和入侵
防御系统 330
10.5　互联网使用的安全协议 330
10.5.1　网络层安全协议 331
10.5.2　传输层安全协议 332
10.5.3　应用层安全协议 334
10.6　
技能训练：通过Windows Defender
防火墙实现网络安全 336
10.6.1　训练目标 336
10.6.2　实施过程 336
习题 339
参考文献 341