本书按照自顶向下的分析与设计方法,在系统地讨论计算机网络的基本概念、网络技术发展的三条主线（互联网应用、无线网络与网络安全），以及广域网、局域网与城域网技术发展、演变的基础上，重点讨论网络应用与应用层协议、网络应用体系结构与应用软件设计方法；从网络应用系统对传输层及低层提供的服务功能与协议要求的基础上，介绍了传输层、网络层、数据链路层及物理层的概念与技术，并对当前研究与应用的热点—无线网络、网络安全技术进行了系统的讨论。
无
计算机网络技术的成熟与互联网的广泛应用，对当今人类社会的政治、科研、教育、文化与经济发展都产生了重大的影响。无论是政务运行、商务活动、文化教育，还是科学研究、休闲娱乐甚至军事活动，都越来越依赖于计算机网络与互联网。继报纸、电视、广播之后，互联网已成为一个重要的信息来源。当今社会逐渐成为一个运行在计算机网络上的社会，而计算机网络与电力网、电话网、电视网以及邮政系统一起，成为支持现代社会运行的基础设施。人们很难想象，如果某个国家的网络系统突然瘫痪，整个社会将变成什么样。总而言之，计算机网络与互联网的先进程度已成为一个国家的经济、文化、科学与社会发展水平的重要标志之一。
尽管计算机网络技术与应用的发展十分迅速，但是深入网络技术体系进行系统的研究和总结后，我们发现：经过几十年的发展，计算机网络技术已形成相对成熟的知识体系与处理问题的方式。比较近20年来的经典计算机网络教材，我们发现教材的基本编写思路可以分为以下两类。
第一类是采用“循序渐进”的思路，从介绍计算机网络的基本概念开始，按照从物理层、数据链路层、网络层、传输层到应用层的顺序，自底向上、逐步深入地解析网络原理与实现方法。采用这类编写思路的代表性著作是Andrew S. Tanenbaum编著的Computer Networks。
第二类是采用“应用驱动”的思路，从介绍互联网应用系统的概念与功能开始，提出设计任务，按照从应用层到物理层的顺序，自顶向下、逐层剖析，完成网络应用系统设计方法与实现技术的讨论。采用这类编写思路的代表性著作是James F. Kurose等人编著的Computer Networking：A Top-Down Approach。
这两本经典教材已被国内外很多大学采用，产生了重要的学术影响。笔者在多年计算机网络教学与科研工作中，使用和参考过这两本教材，也认真阅读和比较过它们的各个版本。笔者认为，这两本教材都非常成功。第一本教材通俗易懂，便于初学者由浅入深地理解网络工作原理和实现技术，与读者逐步深入的学习方法与思维过程相吻合。第二本教材从读者平时使用的互联网应用入手，提出“如何完成互联网应用系统设计与实现”任务，根据任务要求研究网络应用系统的设计方法与实现技术，循着解决问题的过程，剖析网络概念与工作原理。这种知识点组织方法更适合有一定基础的读者。总之，两本教材的特点都很鲜明，都有自己的读者群。
笔者过去编著和出版的计算机网络教材基本上采用的是第一种思路。当机械工业出版社华章分社的温莉芳副总经理盛情邀请笔者编写一本采用自顶向下方法讲授计算机网络的教材时，笔者很有兴趣。当笔者开始构思这本书的结构时，发现远比自己当初想象的难度要大，并且需要改变自己的思维方式。这种改变主要表现在以下几个方面。
第一，计算机网络与互联网之间的关系问题。计算机网络与互联网从技术上密不可分。但是，互联网不等同于计算机网络。互联网是计算机网络技术中最成功和最有影响力的应用。第一类教材采用“自底向上”的思路，尽管它一开始就介绍互联网技术与应用，但是读者在学习了应用层之后才能对互联网应用技术形成全面认识。第二类教材采用“自顶向下”的思路，它是以典型的互联网应用为背景，从网络应用功能实现的目的出发，循着实现应用程序的进程通信，逐层深入到低层的数据传输。两者的思路不同，必然要在结构设计上有明显区别。笔者在长时间思考之后认识到，以“自顶向下”结构组织教材内容的核心是James F. Kurose在Computer Networking：A Top-Down Approach中提出的“端系统”与“核心交换”的概念和思路。通过将复杂的互联网结构抽象为“端系统”与“核心交换”概念，就可以顺利地将互联网应用系统和应用层协议设计，与低层提供的网络进程通信和数据传输服务有机地联系起来，这样的知识点组织方法同样有利于读者理解计算机网络原理与实现技术。
第二，计算机网络教材在准确和系统地表述计算机网络技术的基本概念、体系结构与协议标准的同时，必须能够反映当前新的概念、应用和研究的发展。如何将当前网络技术研究与应用的热点P2P和无线网络技术融入“自顶向下”的教材体系，也是一个有趣且具有挑战性的问题。各种新的基于P2P的网络应用不断出现，成为21世纪网络应用的重要发展方向之一，受到学术界与产业界的高度重视。无线网络在军事和民用领域有重要的研究价值与应用前景，也是我国21世纪科技发展的重点领域之一。P2P应用属于应用层问题，将P2P网络应用归并到应用层顺理成章。而无线网络具有其特殊性。无线局域网与无线城域网的研究主要集中在物理层、数据链路层上，而对于无线自组网、无线传感器网与无线网状网，还需要针对应用的需求专门研究适合这几类网络的网络层、传输层与应用层。因此，在本书中设计了第9章，专门讨论无线网络问题。
第三，如何适应计算机及相关专业本科生就业与研究生入学考试的需要，是构思与编写本教材的另一个重要出发点。本科生毕业有两条出路：直接就业和继续深造。无论是直接就业还是继续深造，计算机网络都是毕业生必须掌握的重要知识和应用技能。为了配合课堂教学，笔者结合近年来收集到的计算机、通信与软件企业招聘考题以及研究生入学试题，并根据本教材的章节与知识点结构，编写了与之配套的例题解析与同步练习教材—《计算机网络技术教程例题解析与同步练习》（第2版）。该配套教材基于“重点突出、难度适中”原则，采用例题解析与知识复习、难点分析相结合的思路，构成合理的例题和练习题体系，帮助学生理解和掌握网络知识与基本技能，同时希望对学生参加研究生入学考试与网络技术认证以及提高就业竞争力有所帮助。
在第1版9章结构的基础上，本着删除陈旧内容、增加相关新技术的原则对各章进行修订，并增加第10章“网络安全技术”，形成了第2版。各章的主要内容与课堂教学的学时安排如下：
第1章对计算机网络与互联网的发展阶段、重点问题、基本概念及标志性技术加以总结（建议学时：4）。
第2章讨论广域网、城域网与局域网技术的发展与演变过程（建议学时：4）。
第3章在分析互联网应用发展与工作模式的基础上，对基本的互联网应用、基于Web的互联网应用，以及基于P2P、多媒体的互联网应用进行讨论（建议学时：6）。
第4章在总结网络应用系统设计方法的基础上，以DNS、SMTP、DHCP、FTP、SNMP以及SIP等协议为例，对网络应用系统功能、结构与应用层协议的设计方法进行讨论（建议学时：10）。
第5章从网络应用对传输层的服务要求出发，对网络环境中分布式进程通信的概念、传输层的TCP和UDP，以及相应的编程方法进行讨论（建议学时：6）。
第6章从传输层对网络层的服务要求出发，对网络层的概念、IP协议与IP地址、路由器与路由选择，以及下一代IPv6进行讨论（建议学时：10）。
第7章从网络层对数据链路层的服务要求出发，对差错控制和误码率的概念、点–点链路与共享链路的数据链路层，特别是以太网的工作原理，以及交换式局域网、虚拟局域网与高速局域网技术进行讨论（建议学时：5）。
第8章讨论数据通信的基本概念、数据编码、多路复用等（建议学时：3）。
第9章讨论无线局域网与IEEE 802.11协议，无线城域网与IEEE 802.16协议，蓝牙、ZigBee与IEEE 802.15.4协议，以及无线自组网、无线传感器网、无线网状网技术（建议学时：6）。
第10章讨论网络安全的概念与OSI安全体系、加密与认证的基本方法、主要的网络安全协议，以及防火墙、入侵检测、恶意代码及防护技术（建议学时：6）。
建议前8章的教学学时为48学时，第9章与第10章作为选读内容，任课教师可根据教学安排来调整学时和选择重点内容。
本书相关的RFC文档列表、术语索引将在华章网站免费提供，读者可登录华章网站下载以上资源。
本书的第1～2章由吴功宜完成，第3～10章由吴英完成。全书由吴功宜统稿。
在本书写作过程中，笔者得到了南开大学徐敬东教授、张建忠教授的建议，在此谨表衷心的感谢。
书中若有错误与不妥之处，恳请读者批评指正。
吴功宜（wgy@nankai.edu.cn）
吴英（wuying@nankai.edu.cn）
南开大学计算机学院
计算机\网络
本书基于作者长期讲授计算机网络课程的经验，采用应用驱动的思路，以自顶向下的方式，从介绍互联网应用系统的概念与功能开始，按照从应用层到物理层的顺序，逐层深入地解析计算机网络的原理，并对网络应用系统设计方法与实现技术进行讨论。
本书特色
关注计算机网络与互联网的关系，采用自顶向下的研究思路，将复杂的互联网结构抽象为“端系统”与“核心交换”，将互联网应用系统和应用层协议的设计与低层提供的网络进程通信和数据传输服务有机地联系起来，使读者更加清晰地理解计算机网络的原理和实现技术。
按照网络技术发展的三条主线（互联网应用、无线网络和网络安全），在准确、系统地描述计算机网络的概念、体系结构、协议标准等核心知识的同时，关注计算机网络的新技术、新应用和研究的发展，并将这些内容融入书中。特别关注无线网络、网络安全等方面的发展，更新了相关章节。
兼顾读者课程学习、考研和就业的需求，融入了计算机专业硕士研究生全国统考大纲、教育部考试中心全国计算机等级考试（四级）网络技术考试大纲、CCNA/CCNP考试大纲以及大型企业招聘中的要点，并通过本书配套的习题集进行解析，帮助读者掌握网络知识，提高就业竞争力。
前言
第1章 计算机网络概论 1
1.1 计算机网络发展阶段与特点 1
1.1.1 计算机网络的发展阶段 1
1.1.2 ARPANET的研究与发展 2
1.1.3 互联网的形成与发展 8
1.2 计算机网络技术发展的三条主线 10
1.2.1 第一条主线：ARPANET到互联网 11
1.2.2 第二条主线：无线网络技术发展 11
1.2.3 第三条主线：网络安全技术发展 12
1.3 计算机网络的定义与分类 13
1.3.1 计算机网络的定义 13
1.3.2 计算机网络的分类 13
1.4 计算机网络的拓扑结构 15
1.4.1 计算机网络拓扑的定义 15
1.4.2 计算机网络拓扑的分类 15
1.5 计算机网络的组成与结构 16
1.5.1 早期广域网的结构 16
1.5.2 互联网的基本结构 16
1.6 网络体系结构与网络协议 17
1.6.1 网络体系结构的概念 17
1.6.2 OSI参考模型的发展 19
1.6.3 TCP/IP与参考模型 22
1.6.4 一种建议的参考模型 23
1.6.5 互联网标准、RFC文档与管理机构 24
1.7 中国互联网的发展状况 26
1.7.1 CNNIC与互联网统计报告 26
1.7.2 中国互联网用户数的增长 27
1.7.3 中国互联网主干网的发展 28
1.8 本章总结 29
第2章 广域网、局域网与城域网 30
2.1 广域网 30
2.1.1 广域网的主要特征 30
2.1.2 广域网技术的发展趋势 31
2.1.3 广域网与TCP/IP 39
2.2 局域网 40
2.2.1 局域网技术的发展过程 40
2.2.2 高速以太网技术的研究与发展 41
2.3 城域网 43
2.3.1 城域网概念的演变 43
2.3.2 宽带城域网的结构与层次划分 44
2.3.3 接入网技术 47
2.4 计算机网络的两种融合发展趋势 49
2.4.1 计算机网络、广播电视网与电信网的融合 49
2.4.2 局域网、城域网与广域网的融合 50
2.5 本章总结 51
第3章 互联网应用技术 52
3.1 互联网应用技术概述 52
3.1.1 互联网应用技术的发展阶段 52
3.1.2 C/S模式与P2P模式 53
3.2 互联网基本应用 56
3.2.1 远程登录应用 56
3.2.2 电子邮件应用 57
3.2.3 文件传输应用 59
3.2.4 网络新闻应用 61
3.3 基于Web技术的应用 64
3.3.1 Web的基本概念 64
3.3.2 电子商务应用 67
3.3.3 电子政务应用 68
3.3.4 搜索引擎应用 69
3.4 基于多媒体技术的应用 72
3.4.1 博客应用 72
3.4.2 播客应用 73
3.4.3 网络电视应用 74
3.4.4 IP电话应用 75
3.5 基于P2P技术的应用 77
3.5.1 文件共享应用 77
3.5.2 即时通信应用 80
3.5.3 流媒体应用 82
3.5.4 共享存储应用 83
3.5.5 分布式计算应用 84
3.5.6 协同工作应用 85
3.6 本章总结 85
第4章 应用层与应用系统设计方法 86
4.1 网络应用与应用系统 86
4.1.1 端系统与核心交换的概念 86
4.1.2 应用进程之间的相互作用 87
4.1.3 C/S与P2P工作模式 88
4.1.4 网络应用与应用层协议 89
4.1.5 网络应用对低层服务的要求 90
4.1.6 网络应用对传输层协议的选择 91
4.2 域名服务与DNS 93
4.2.1 域名服务的设计思路 93
4.2.2 域名系统的实现方案 96
4.2.3 域名数据库的基本结构 97
4.2.4 域名解析的工作原理 99
4.2.5 域名系统的性能优化 100
4.3 主机配置与DHCP 102
4.3.1 主机配置的基本概念 102
4.3.2 主机配置协议的发展 102
4.3.3 DHCP的基本内容 103
4.4 电子邮件与相关协议 106
4.4.1 邮件服务的设计思路 106
4.4.2 电子邮件系统结构 107
4.4.3 SMTP的基本内容 108
4.4.4 MIME的基本内容 112
4.4.5 POP3、IMAP4与基于Web的电子邮件 113
4.5 文件传输与FTP 115
4.5.1 FTP服务的工作模型 115
4.5.2 FTP的基本内容 116
4.6 Web服务与HTTP 118
4.6.1 HTTP的发展 118
4.6.2 非持续连接与持续连接 119
4.6.3 HTTP的基本内容 121
4.6.4 HTML的基本内容 126
4.6.5 Web浏览器的结构 129
4.7 即时通信与SIP 131
4.7.1 即时通信的工作模型 131
4.7.2 SIP的基本内容 133
4.8 网络管理与SNMP 137
4.8.1 网络管理的基本概念 137
4.8.2 网管系统的工作原理 139
4.8.3 SNMP的基本内容 140
4.9 本章总结 143
第5章 传输层与传输层协议分析 144
5.1 传输层的基本概念 144
5.1.1 传输层的基本功能 144
5.1.2 应用层、传输层与网络层的关系 145
5.1.3 应用进程、套接字与传输层协议 146
5.1.4 网络环境中的应用进程标识 146
5.1.5 多种传输层协议的识别 148
5.2 传输层协议特点分析 149
5.2.1 两种传输层协议比较 149
5.2.2 传输层协议与应用层协议的关系 150
5.3 UDP 150
5.3.1 UDP的特点 150
5.3.2 UDP报文格式 151
5.3.3 UDP校验和的基本概念与计算示例 152
5.3.4 UDP适用的范围 153
5.4 TCP 154
5.4.1 TCP的特点 154
5.4.2 TCP报文格式 156
5.4.3 TCP连接建立与释放 158
5.4.4 TCP窗口与确认、重传机制 160
5.4.5 TCP流量控制与拥塞控制 165
5.4.6 UNIX进程通信实现方法 171
5.5 本章总结 175
第6章 网络层与网络层协议分析 176
6.1 网络层与IP的发展 176
6.1.1 网络层的基本概念 176
6.1.2 IP的演变与发展 177
6.2 IPv4的基本内容 178
6.2.1 IP的特点 178
6.2.2 IPv4分组格式 179
6.3 IPv4地址 184
6.3.1 IP地址的概念与划分技术 184
6.3.2 标准分类的IP地址 187
6.3.3 划分子网的三级地址结构 191
6.3.4 无类别域间路由 194
6.3.5 专用地址与内部网络地址规划 197
6.3.6 网络地址转换 198
6.4 路由算法与分组交付 200
6.4.1 分组交付和路由选择的概念 200
6.4.2 路由表的建立、更新与路由协议 205
6.4.3 路由信息协议 207
6.4.4 开放最短路径优先协议 209
6.4.5 边界网关协议 213
6.4.6 路由器与第三层交换技术 214
6.5 互联网控制报文协议 219
6.5.1 ICMP的功能 219
6.5.2 ICMP报文类型 219
6.5.3 ICMP报文格式 220
6.6 IP多播与IGMP 221
6.6.1 IP多播的概念 221
6.6.2 IGMP的基本内容 223
6.6.3 多播路由器与隧道技术 224
6.7 QoS与RSVP、DiffServ、MPLS协议 224
6.7.1 资源预留协议 225
6.7.2 区分服务 226
6.7.3 多协议标识交换 228
6.8 地址解析协议 229
6.8.1 地址解析的概念 229
6.8.2 ARP报文格式 230
6.9 移动IP 231
6.9.1 移动IP的概念 231
6.9.2 移动IP的设计目标 232
6.9.3 移动IP结构与术语 233
6.9.4 移动IP的工作原理 234
6.10 IPv6 237
6.10.1 IPv6的研究背景 237
6.10.2 IPv6的主要特点 238
6.10.3 IPv6地址 239
6.10.4 IPv6分组结构与基本头部 240
6.10.5 IPv6扩展头部 244
6.10.6 IPv4到IPv6的过渡 247
6.11 本章总结 249
第7章 数据链路层与数据链路层协议分析 250
7.1 数据链路层的基本概念 250
7.1.1 物理线路与数据链路 250
7.1.2 数据链路层的主要功能 251
7.2 差错产生与差错控制方法 251
7.2.1 设计数据链路层的原因 251
7.2.2 差错产生原因和差错类型 252
7.2.3 误码率的定义 252
7.2.4 检错码与纠错码 253
7.2.5 循环冗余编码的工作原理 253
7.2.6 差错控制机制 255
7.3 面向字符型数据链路层协议 256
7.3.1 数据链路层协议的分类 256
7.3.2 BSC协议的基本内容 257
7.4 面向比特型数据链路层协议 259
7.4.1 HDLC协议的研究背景 259
7.4.2 数据链路配置和数据传输 259
7.4.3 HDLC帧格式 260
7.4.4 HDLC协议的工作过程 263
7.5 互联网数据链路层协议 265
7.5.1 PPP的研究背景 265
7.5.2 PPP的基本内容 265
7.6 以太网与局域网组网 267
7.6.1 IEEE 802参考模型 267
7.6.2 以太网的工作原理 268
7.6.3 以太网帧格式 271
7.7 高速以太网技术 272
7.7.1 快速以太网 272
7.7.2 千兆位以太网 273
7.7.3 万兆位以太网 273
7.8 局域网组网技术 275
7.8.1 交换式局域网技术 275
7.8.2 虚拟局域网技术 276
7.8.3 局域网组网方法 277
7.8.4 网桥与局域网互联 280
7.9 本章总结 283
第8章 物理层与物理层协议分析 284
8.1 物理层与物理层协议 284
8.1.1 物理层的基本概念 284
8.1.2 物理层向数据链路层提供的服务 285
8.2 数据通信的基本概念 285
8.2.1 信息、数据与信号 285
8.2.2 数据传输类型 287
8.2.3 传输介质类型 289
8.3 数据编码技术 294
8.3.1 数据编码类型 294
8.3.2 模拟数据编码技术 294
8.3.3 数字数据编码技术 296
8.3.4 脉冲编码调制技术 297
8.4 数据传输速率的相关概念 299
8.4.1 数据传输速率的定义 299
8.4.2 奈奎斯特准则与香农定律 299
8.5 多路复用技术 300
8.5.1 多路复用技术的分类 300
8.5.2 时分多路复用 301
8.5.3 频分多路复用 303
8.5.4 波分多路复用 303
8.6 本章总结 304
第9章 无线网络技术 305
9.1 无线网络的基本概念 305
9.1.1 无线网络技术的分类 305
9.1.2 无线分组网与无线自组网 306
9.1.3 无线传感器网 306
9.1.4 无线网状网 307
9.2 无线局域网技术 307
9.2.1 无线局域网的概念 307
9.2.2 无线局域网的技术分类 308
9.2.3 无线局域网的工作原理 309
9.2.4 IEEE 802.11标准 311
9.3 无线城域网技术 312
9.3.1 宽带无线接入的概念 312
9.3.2 IEEE 802.16标准 313
9.4 无线个人区域网技术 314
9.4.1 蓝牙技术与协议 314
9.4.2 无线个人区域网与IEEE 802.15.4标准 315
9.4.3 ZigBee技术与协议 317
9.5 无线自组网技术 318
9.5.1 无线自组网的概念 318
9.5.2 无线自组网的应用领域 319
9.5.3 无线自组网的关键技术 320
9.6 无线传感器网技术 321
9.6.1 无线传感器网的概念 321
9.6.2 无线传感器网的应用领域 321
9.6.3 无线传感器网的基本结构 323
9.6.4 无线传感器网的关键技术 325
9.7 无线网状网技术 327
9.7.1 无线网状网的概念 327
9.7.2 无线网状网的基本结构 328
9.8 本章总结 329
第10章 网络安全技术 331
10.1 网络安全与网络空间安全 331
10.1.1 网络安全的重要性 331
10.1.2 网络空间安全的概念 332
10.1.3 网络空间安全的理论体系 333
10.2 OSI安全体系结构 334
10.2.1 安全体系结构的概念 334
10.2.2 网络安全模型的提出 336
10.2.3 网络安全标准 337
10.3 加密与认证技术 338
10.3.1 密码学中的概念 338
10.3.2 对称密码体制 339
10.3.3 非对称密码体制 340
10.3.4 数字签名技术 342
10.4 网络安全协议 343
10.4.1 网络层安全与IPSec 343
10.4.2 传输层安全与SSL 346
10.4.3 应用层安全与PGP、SET 347
10.5 防火墙技术 348
10.5.1 防火墙的基本概念 348
10.5.2 防火墙的主要类型 349
10.5.3 防火墙系统结构 351
10.6 入侵检测技术 352
10.6.1 入侵检测的概念 352
10.6.2 入侵检测技术分类 353
10.6.3 蜜罐的概念 354
10.7 恶意代码及防护技术 355
10.7.1 恶意代码的演变 355
10.7.2 计算机病毒的概念 356
10.7.3 网络蠕虫的概念 357
10.7.4 木马程序的概念 357
10.7.5 网络防病毒技术 358
10.8 本章总结 359
参考文献 360
