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第1章 数制基础和机器数运算 1

1.1 数制概述 2

1.1.1 常见数制类型及表示方法 2

1.1.2 不同数制之间的对应关系 4

1.2 不同数制间的相互转换 5

1.2.1 非十进制数转换成十进制数 5

1.2.2 十进制数转换成非十进制数 6

1.2.3 非十进制数之间的相互转换 10

1.3 机器数基础 11

1.3.1 机器数的真值 12

1.3.2 机器数的字长 12

1.4 机器数的编码形式 13

1.4.1 原码 13

1.4.2 补码 14

1.4.3 反码 15

1.4.4 阶码 16

1.4.5 移码 16

1.5 机器数的分类 17

1.5.1 定点数 18

1.5.2 浮点数 19

1.5.3 IEEE 754浮点数的分类 20

1.5.4 IEEE 754浮点数的计算 21

1.5.5 浮点数表示形式的转换 22

1.6 二进制数的运算 23

1.6.1 二进制数的算术运算 23

1.6.2 补码的加/减法运算 26

1.6.3 二进制数的逻辑运算 28

1.7 浮点数的加/减法运算 30

1.7.1 对阶 30

1.7.2 尾数运算 31

1.7.3 规格化处理 31

1.7.4 舍入处理 32

1.7.5 溢出处理 33

1.8 信息编码 33

1.8.1 西文编码 34

1.8.2 中文编码 35

1.9 课后自测题 36

1.9.1 填空题 36

1.9.2 选择题（可多选） 37

1.9.3 计算题 38

第2章 计算机网络概述 40

2.1 计算机网络综述 40

2.1.1 计算机网络的发展历史 41

2.1.2 计算机网络的基本组成 47

2.1.3 计算机网络的主要应用 49

2.2 计算机网络的分类 51

2.2.1 按网络所覆盖的地理范围分 51

2.2.2 按网络管理模式分 53

2.2.3 按传输方式分 57

2.3 计算机网络拓扑结构 59

2.3.1 网络拓扑结构相关基本概念 59

2.3.2 星型拓扑结构 60

2.3.3 环型拓扑结构 64

2.3.4 总线型拓扑结构 69

2.3.5 树型拓扑结构 73

2.3.6 混合型拓扑结构 74

2.3.7 网状拓扑结构 76

2.3.8 无线局域网的两种拓扑结构 78

2.4 课后自测题 79

2.4.1 填空题 79

2.4.2 选择题（可多选） 80

第3章 计算机网络体系结构 83

3.1 计算机网络体系结构发展历程 83

3.2 OSI/RM体系结构 87

3.2.1 OSI/RM的七层结构 87

3.2.2 OSI/RM的层次划分原则 89

3.3 TCP/IP协议体系结构 89

3.3.1 TCP/IP体系结构层次 90

3.3.2 OSI/RM和TCP/IP体系结构的比较 91

3.3.3 局域网体系结构 93

3.4 网络体系结构的设计考虑 94

3.4.1 体系结构的设计考虑 94

3.4.2 体系结构的层次划分考虑 95

3.4.3 主机系统层 96

3.4.4 体系结构分层的好处 97

3.5 例说体系结构各层主要用途 98

3.5.1 各层角色的类比 98

3.5.2 各层主要作用的类比 99

3.6 计算机网络通信原理 102

3.6.1 计算机网络通信流程 102

3.6.2 对等会话原理 103

3.6.3 各层的数据传输单元 104

3.6.4 协议封装和解封装 105

3.7 网络体系结构中的通信协议 107

3.7.1 理解计算机网络通信协议 107

3.7.2 网络通信协议的三要素 108

3.8 课后自测题 109

3.8.1 填空题 109

3.8.2 选择题（可多选） 110

第4章 计算机网络通信基础 113

4.1 数据通信系统基本模型 113

4.2 信号传输系统分类 114

4.2.1 基带与频带 115

4.2.2 数字基带传输系统和数字频带传输系统 115

4.2.3 宽带传输和宽带传输系统 118

4.3 数据传输分类 118

4.3.1 数据传输方式 118

4.3.2 数据传输模式 120

4.3.3 数据通信模式 122

4.4 数据传输速率与信道带宽 125

4.4.1 传输速率与信道带宽的基本概念 125

4.4.2 数字信号不失真传输的最大传输速率限制 126

4.4.3 模拟信号不失真还原的最小采样频率限制 128

4.5 矩形脉冲数字信号基本波形 129

4.5.1 单极性波形和双极性波形 129

4.5.2 归零码和非归零码 130

4.5.3 单极性归零码和双极性归零码 131

4.6 数字基带信号传输码 133

4.6.1 AMI码的编码原理 134

4.6.2 CMI码的编码原理 135

4.6.3 HDB3码的编码原理 136

4.6.4 曼彻斯特码的编码原理 137

4.6.5 差分曼彻斯特码的编码原理 138

4.7 信号调制与解调 140

4.7.1 调制与解调的关键术语 140

4.7.2 2ASK调制原理 142

4.7.3 2ASK解调原理 143

4.7.4 2FSK调制原理 145

4.7.5 2FSK解调原理 147

4.7.6 2PSK调制与解调概述 150

4.7.7 2APSK调制原理 150

4.7.8 2APSK解调原理 152

4.7.9 2DPSK调制原理 153

4.7.10 2DPSK解调原理 155

4.8 课后自测题 157

4.8.1 填空题 157

4.8.2 选择题（可多选） 157

4.8.3 综合分析题 161

第5章 物理层 162

5.1 物理层基础 162

5.1.1 物理层主要功能 163

5.1.2 机械特性 164

5.1.3 电气特性 166

5.1.4 功能特性 169

5.1.5 规程特性 170

5.1.6 传输介质分类 170

5.2 双绞线 171

5.2.1 双绞线的分类 171

5.2.2 双绞线连接器 173

5.3 光缆 175

5.3.1 光缆的组成 175

5.3.2 光纤的分类 176

5.3.3 光纤模块 178

5.3.4 光纤连接器 180

5.3.5 尾纤与跳纤 182

5.4 串行电缆及连接器 184

5.4.1 串行接口标准概述 184

5.4.2 RS-232串行接口 185

5.4.3 其他EIA标准接口 189

5.4.4 X.21、X.24、X.36和EIA-530接口规范 191

5.5 信道多路复用技术 195

5.5.1 频分复用及其原理 195

5.5.2 时分复用及其原理 198

5.5.3 波分复用及其原理 199

5.6 主要WLAN物理层规范 201

5.6.1 WLAN物理层规范概述 201

5.6.2 IEEE 802.11b规范主要特性 202

5.6.3 IEEE 802.11a规范主要特性 204

5.6.4 IEEE 802.11g规范主要特性 207

5.6.5 IEEE 802.11n规范主要特性 208

5.6.6 IEEE 802.11ac规范主要特性 209

5.6.7 IEEE 802.11ad规范主要特性 210

5.7 课后自测题 211

5.7.1 填空题 211

5.7.2 选择题（可多选） 212

第6章 数据链路层 215

6.1 数据链路层基础 216

6.1.1 划分“数据链路层”的必要性 216

6.1.2 数据链路层的结构 218

6.2 数据链路层主要功能及实现原理 221

6.2.1 数据链路层服务 221

6.2.2 LLC子层服务原语 223

6.2.3 数据链路管理 226

6.2.4 数据帧封装与解封装 226

6.2.5 帧组装与帧同步 227

6.2.6 差错控制 229

6.2.7 流量控制 231

6.3 差错控制方案 232

6.3.1 奇偶校验码检错方案 232

6.3.2 循环冗余校验检错方案 234

6.3.3 反馈检测法 236

6.3.4 空闲重发请求方案 237

6.3.5 连续重发请求的回退N帧策略 239

6.3.6 连续重发请求的选择重发策略 241

6.4 海明纠错码 243

6.4.1 计算校验位数 243

6.4.2 确定校验码位置 243

6.4.3 确定校验码 244

6.4.4 实现校验和纠错 246

6.5 流量控制 247

6.5.1 XON/XOFF流量控制方案 247

6.5.2 滑动窗口机制 248

6.6 面向字符的BSC同步传输协议 251

6.6.1 BSC控制字符和数据块结构 251

6.6.2 BSC协议数据透明传输原理 253

6.7 面向比特的SDLC和HDLC同步传输协议 254

6.7.1 HDLC链路结构和操作方式 254

6.7.2 SDLC/HDLC帧结构 256

6.7.3 SDLC/HDLC帧类型及其标识方法 259

6.8 面向字符的PPP同步传输协议 261

6.8.1 PPP简介 261

6.8.2 PPP帧结构和透明传输原理 262

6.8.3 PPP链路建立、使用和拆除流程 264

6.8.4 PPP的PAP/CHAP身份认证 265

6.9 数据链路层设备及二层交换原理 268

6.9.1 计算机网卡 268

6.9.2 网桥及广播域、冲突域 271

6.9.3 二层交换机 273

6.9.4 二层交换原理 276

6.10 课后自测题 278

6.10.1 填空题 278

6.10.2 选择题（可多选） 279

6.10.3 计算题 283

第7章 介质访问控制子层 284

7.1 MAC子层基础 285

7.1.1 两种信道类型 285

7.1.2 MAC子层概述 287

7.2 CSMA介质访问控制原理 288

7.2.1 非-坚持算法 289

7.2.2 1-坚持算法 290

7.2.3 p-坚持算法 290

7.3 CSMA/CD介质访问控制原理 292

7.3.1 CSMA/CD原理综述 292

7.3.2 冲突检测原理 293

7.3.3 冲突避让原理 295

7.3.4 CSMA/CD的不足 297

7.4 局域网标准及以太网帧格式 297

7.4.1 IEEE 802系列局域网标准 297

7.4.2 以太网帧格式综述 299

7.4.3 LLC帧头部格式 302

7.4.4 SNAP头部格式 304

7.4.5 MAC帧格式 306

7.4.6 VLAN及QinQ帧格式 307

7.5 标准以太网规范及体系结构 309

7.5.1 标准以太网规范 309

7.5.2 标准以太网物理层结构 310

7.6 快速以太网规范及体系结构 312

7.6.1 快速以太网规范 312

7.6.2 快速以太网物理层结构 317

7.7 千兆以太网规范及体系结构 318

7.7.1 千兆以太网规范 318

7.7.2 1000Base-T以太网技术 321

7.7.3 IEEE千兆以太网物理层结构 323

7.8 万兆以太网规范及体系结构 324

7.8.1 万兆以太网规范 324

7.8.2 万兆以太网物理层结构 327

7.9 WLAN网络架构及帧格式 329

7.9.1 WLAN网络基本概念 329

7.9.2 WLAN网络体系架构 331

7.9.3 WLAN MAC帧格式 332

7.9.4 CSMA/CA协议原理 335

7.10 课后自测题 339

7.10.1 填空题 339

7.10.2 选择题（可多选） 340

第8章 网络层 344

8.1 网络层概述 345

8.1.1 划分网络层的必要性 345

8.1.2 网络层的主要作用 346

8.2 网络层数据交换及相关技术 348

8.2.1 线路交换原理 348

8.2.2 存储一转发原理 350

8.2.3 报文交换原理 351

8.2.4 分组交换原理 352

8.2.5 虚电路交换和数据报交换的比较 356

8.3 IPv4和IPv6协议 357

8.3.1 IP协议基本功能 357

8.3.2 IPv4的不足 358

8.3.3 IPv6的主要优势 359

8.3.4 IPv6数据报头部格式 361

8.3.5 IPv6数据报头部格式 366

8.3.6 IPv6扩展报头 368

8.3.7 IPv4数据报的封装与解封装 369

8.3.8 IPv4数据报的分段与重组 372

8.4 ARP协议 374

8.4.1 ARP报文格式 374

8.4.2 ARP映射表 376

8.4.3 ARP地址解析原理 377

8.4.4 免费ARP 379

8.4.5 代理ARP 380

8.4.6 逆向ARP 382

8.5 ICMP协议 383

8.5.1 ICMP报头格式 383

8.5.2 ICMP消息类型 385

8.5.3 常见的ICMP应用 385

8.6 IPv6协议簇中的其他协议 388

8.7 路由和路由算法 390

8.7.1 路由的分类 391

8.7.2 路由算法基础 394

8.7.3 路由表基础 397

8.7.4 路由协议优先级 398

8.7.5 路由算法的设计目标和设计考虑 399

8.7.6 深入理解路由与网关的区别 401

8.8 主要路由算法解析 405

8.8.1 最短路径路由算法 405

8.8.2 扩散路由算法 409

8.8.3 距离矢量路由算法 410

8.8.4 链路状态路由算法 414

8.9 网络拥塞控制方法和原理 418

8.9.1 网络拥塞控制方法 418

8.9.2 死锁及其预防 421

8.10 三层交换机与三层交换 423

8.10.1 三层交换机硬件结构 424

8.10.2 三层交换原理 425

8.10.3 三层交换示例 426

8.11 课后自测题 429

8.11.1 填空题 429

8.11.2 选择题（可多选） 430

第9章 IP地址和子网 434

9.1 IPv4地址 434

9.1.1 IPv4地址基本格式 435

9.1.2 几个重要概念 436

9.1.3 IPv4地址分类 437

9.1.4 IPv4地址前缀表示形式 441

9.1.5 公网/私网IPv4地址 442

9.1.6 同种特殊的IPv4地址 443

9.2 IPv4子网划分与聚合 444

9.2.1 IPv4子网划分的意义 444

9.2.2 VLSM子网划分的基本思想 447

9.2.3 “全0子网”与“全1子网” 448

9.2.4 广播地址的分类 449

9.2.5 VLSM子网划分方法 450

9.2.6 CIDR子网聚合的基本思想 453

9.2.7 子网聚合方法及示例 455

9.2.8 网络地址、广播地址和主机地址的考虑 457

9.3 IPv6地址基础 458

9.3.1 IPv6地址表示形式 458

9.3.2 IPv6地址中的二进制与十六进制转换 460

9.3.3 IPv6地址类型 461

9.3.4 IPv6地址前缀表示形式 461

9.4 IPv6单播地址 462

9.4.1 IPv6全球单播地址 462

9.4.2 IPv6本地单播地址 464

9.4.3 内嵌IPv4地址的IPv6单播地址 465

9.4.4 两种特殊的IPv6单播地址 466

9.5 IPv6组播地址和任播地址 466

9.5.1 IPv6组播地址 466

9.5.2 IPv6任播地址 467

9.5.3 IPv6主机和路由器地址 468

9.6 课后自测题 469

9.6.1 填空题 469

9.6.2 选择题（可多选） 469

第10章 传输层 476

10.1 传输层基础 477

10.1.1 划分传输层的必要性 477

10.1.2 传输层的端到端传输服务 479

10.1.3 传输层服务 480

10.1.4 TSAP和TPDU 482

10.1.5 传输连接建立阶段的主要TPDU 485

10.1.6 数据传输阶段的主要TPDU 487

10.1.7 传输连接释放阶段的TPDU 490

10.1.8 传输服务原语 491

10.2 传输层服务功能 495

10.2.1 传输层寻址方案 495

10.2.2 传输连接建立 498

10.2.3 重复传输连接的解决方法 499

10.2.4 数据传输 502

10.2.5 传输连接释放 502

10.2.6 流量控制 504

10.2.7 多路复用 507

10.2.8 崩溃恢复 508

10.3 TCP协议基础 508

10.3.1 TCP主要特性 509

10.3.2 TCP数据段格式 510

10.3.3 TCP套接字 513

10.3.4 TCP端口 516

10.3.5 TCP连接的有限状态机 518

10.3.6 TCP传输连接的建立 521

10.3.7 TCP传输连接的释放 525

10.4 TCP的可靠传输机制 527

10.4.1 TCP字节编号机制 527

10.4.2 TCP正确接收确认机制 528

10.4.3 TCP超时重传机制 529

10.4.4 TCP选择确认机制 531

10.5 TCP的流量控制 532

10.5.1 TCP流量控制 533

10.5.2 传输效率的考虑 534

10.6 TCP的拥塞控制 535

10.6.1 TCP拥塞控制概述 536

10.6.2 TCP拥塞控制的慢启动方案 538

10.6.3 TCP拥塞控制的拥塞避免方案 539

10.6.4 TCP拥塞控制的快速重传/快速恢复方案 540

10.7 UDP协议 541

10.7.1 UDP协议概述 542

10.7.2 UDP数据报头部格式 542

10.8 课后自测题 544

10.8.1 填空题 544

10.8.2 选择题（可多选） 545

第11章 应用层 550

11.1 应用层概述 551

11.1.1 应用层组件及典型应用服务 551

11.1.2 应用层C/S服务模型 552

11.2 Web服务基础 553

11.2.1 Web服务模型 553

11.2.2 万维网的全球统一标识 554

11.2.3 万维网文档标记 556

11.2.4 HTML文档类型 558

11.2.5 HTML文档的“三超属性” 559

11.2.6 HTTP服务访问基本流程 560

11.2.7 HTTP的主要特性 561

11.2.8 HTTP请求报文格式 562

11.2.9 HTTP响应报文格式 565

11.3 DNS服务 567

11.3.1 DNS技术的引入背景 567

11.3.2 DNS命名方案的设计思想 569

11.3.3 DNS名称空间 571

11.3.4 DNS名称服务器 573

11.3.5 DNS报文格式 577

11.3.6 DNS数据传输方式 581

11.3.7 DNS递归解析原理 582

11.3.8 DNS迭代解析原理 585

11.4 DHCP服务 587

11.4.1 BOOTP和DHCP简介 587

11.4.2 DHCP服务的主要功能及应用环境 588

11.4.3 DHCP报文及其格式 590

11.4.4 DHCP服务IP地址自动分配原理 593

11.4.5 DHCP服务IP地址租约更新原理 600

11.4.6 DHCP中继代理服务 600

11.5 电子邮件服务 604

11.5.1 电子邮件系统的基本结构 604

11.5.2 电子邮件消息格式 606

11.5.3 SMTP请求命令和应答消息 608

11.5.4 SMTP服务工作原理 613

11.5.5 POP3请求命令及应答消息 615

11.5.6 POP3服务工作原理 618

11.5.7 IMAP4协议简介 620

11.6 FTP服务 621

11.6.1 FTP服务体系结构及传输方式 621

11.6.2 FTP的两种工作模式 622

11.6.3 FTP协议数据类型 628

11.6.4 FTP协议格式控制 630

11.6.5 FTP协议数据结构 630

11.6.6 FTP协议传输模式 631

11.6.7 FTP协议操作命令 633

11.6.8 FTP协议响应码 635

11.6.9 FTP协议身份验证 637

11.7 SNMP服务 638

11.7.1 SNMP协议的主要版本 638

11.7.2 SNMP协议管理模型 640

11.7.3 SNMPv1报文格式 642

11.7.4 SNMPv2c报文格式 645

11.7.5 SNMPv3报文格式 647

11.7.6 SNMPv1和SNMPv2c实现机制 649

11.7.7 SNMPv3实现机制 651

11.8 课后自测题 652

11.8.1 填空题 652

11.8.2 选择题（可多选） 653

附录 各章课后自测题参考答案 659