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第1章 绪论 1

1.1 计算机网络概述 1

1.1.1 什么是计算机网络 1

1.1.2 计算机网络的分类 2

1.1.3 计算机网络的拓扑结构 4

1.2 数据交换技术 6

1.2.1 电路交换 6

1.2.2 分组交换 7

1.3 计算机网络性能指标 8

1.3.1 带宽 8

1.3.2 时延 9

1.3.3 往返时间 10

1.3.4 吞吐量 10

1.3.5 时延带宽积 10

1.4 计算机网络体系结构 10

1.4.1 分层的体系结构 11

1.4.2 协议 12

1.4.3 计算机网络体系结构的定义 12

1.5 ISO/OSI模型 13

1.5.1 ISO/OSI模型的结构 13

1.5.2 OSI各层的主要功能 13

1.6 因特网体系结构 15

1.6.1 分层的因特网体系结构 15

1.6.2 数据的封装和解封装 17

1.6.3 因特网标准和管理机构 18

1.7 编址 19

1.7.1 物理地址 19

1.7.2 逻辑地址 20

1.7.3 端口地址 20

1.7.4 域名 21

1.8 虚拟实验环境 21

1.8.1 GNS3安装与使用 21

1.8.2 VirtualBox软件安装与使用 34

1.8.3 Wireshark软件安装和使用 39

1.8.4 xcap软件 42

1.8.5 常用网络命令 44

1.9 本章小结 47

习题 47

第2章 数据通信基础 49

2.1 数据通信的基本模型 49

2.2 数据通信基本概念 49

2.2.1 数据 49

2.2.2 信号 50

2.2.3 信道 50

2.2.4 信道的数据率 51

2.2.5 传输 53

2.3 编码与调制 54

2.3.1 编码 54

2.3.2 调制 55

2.3.3 模拟数据与数字信号 57

2.3.4 扩频 59

2.4 复用技术 59

2.5 传输媒体 60

2.5.1 有线传输媒体 60

2.5.2 无线传输媒体 62

2.6 本章小结 63

习题 64

第3章 局域网 65

3.1 共享式以太网 65

3.1.1 两台计算机直连 65

3.1.2 以太网技术 69

3.1.3 CSMA/CD协议 70

3.1.4 寻址方式 73

3.1.5 差错控制 73

3.1.6 以太网数据帧结构 75

3.1.7 传统以太网工作过程报文分析 75

3.1.8 中继器和集线器 77

3.2 高速以太网 77

3.2.1 快速以太网 78

3.2.2 吉比特以太网 79

3.3 交换式以太网 80

3.3.1 局域网交换技术 80

3.3.2 以太网交换机的工作原理 81

3.3.3 交换式以太网工作过程报文分析 84

3.4 虚拟局域网 88

3.4.1 冲突域和广播域 88

3.4.2 VLAN的概念 89

3.4.3 划分VLAN 90

3.4.4 802.1Q协议原理 91

3.4.5 VLAN工作过程报文分析 93

3.5 生成树协议 98

3.5.1 基本概念 99

3.5.2 BPDU报文 100

3.5.3 STP协议原理 102

3.5.4 生成树协议工作过程报文分析 104

3.6 无线局域网 108

3.6.1 IEEE 802.11体系结构 109

3.6.2 媒体访问控制 111

3.6.3 802.11帧 115

3.7 本章小结 117

习题 118

第4章 广域网与广域网接入 120

4.1 广域网概述 120

4.1.1 广域网的概念 120

4.1.2 广域网协议 120

4.2 高级数据链路控制规程 122

4.2.1 帧格式 122

4.2.2 三种HDLC帧 124

4.2.3 Cisco HDLC协议分析 124

4.3 点到点协议PPP 126

4.3.1 PPP协议的组成 126

4.3.2 PPP帧格式 127

4.3.3 PPP链路工作过程 127

4.3.4 认证协议 129

4.3.5 PPP工作过程报文分析 130

4.4 帧中继 135

4.4.1 帧中继协议概述 135

4.4.2 帧中继术语 136

4.4.3 帧中继的工作原理 137

4.4.4 帧中继DLCI的分配和地址映射 138

4.4.5 帧中继数据帧格式 139

4.4.6 帧中继协议工作过程报文分析 140

4.5 异步传输模式 146

4.5.1 异步传输模式概述 146

4.5.2 ATM协议参考模型 147

4.5.3 虚通道和虚电路 148

4.5.4 ATM的特点和应用 149

4.6 接入网技术 149

4.6.1 概述 149

4.6.2 ADSL接入技术 151

4.7 本章小结 157

习题 157

第5章 网络互联 159

5.1 概述 159

5.1.1 网络层所提供的服务 159

5.1.2 简单的网络互联 161

5.2 因特网协议 163

5.2.1 IP地址 164

5.2.2 划分子网 168

5.2.3 可变长子网划分 170

5.2.4 CIDR无类别编址 170

5.3 IP数据报 173

5.3.1 IP数据报格式 173

5.3.2 IP数据报分片 174

5.3.3 分片过程报文分析 175

5.4 路由器 177

5.4.1 路由器的功能 177

5.4.2 路由器的硬件组成 178

5.4.3 路由器的端口 178

5.4.4 路由器工作原理 180

5.5 地址解析协议 182

5.5.1 ARP报文格式 182

5.5.2 ARP工作原理 183

5.5.3 ARP工作过程报文分析 184

5.5.4 代理ARP 186

5.6 IP数据报转发过程分析 188

5.6.1 直接交付和间接交付 188

5.6.2 IP数据报转发过程 189

5.6.3 IP数据报转发过程报文分析 191

5.7 三层交换机 196

5.7.1 三层交换的概念 196

5.7.2 三层交换原理 196

5.7.3 三层交换的实现 197

5.7.4 三层交换机与路由器 198

5.7.5 VLAN间通信 199

5.8 ICMP协议 201

5.8.1 ICMP报文 201

5.8.2 ICMP差错报告报文 202

5.8.3 ICMP查询报文 204

5.9 IPv6协议 206

5.9.1 IPv6协议概述 207

5.9.2 IPv6数据报格式 208

5.9.3 IPv6过渡技术 209

5.10 本章小结 209

习题 210

第6章 IP路由选择 214

6.1 概述 214

6.1.1 基本概念 214

6.1.2 路由模式 215

6.2 路由选择算法 217

6.2.1 距离向量算法 217

6.2.2 链路状态算法 218

6.2.3 层次选路 221

6.3 静态路由 222

6.3.1 静态路由配置 222

6.3.2 默认路由 222

6.4 RIP协议 224

6.4.1 RIP协议概述 224

6.4.2 RIP报文格式 225

6.4.3 RIP协议工作原理 226

6.4.4 RIP路由自环分析 228

6.4.5 RIP协议工作过程报文分析 228

6.5 OSPF协议 231

6.5.1 OSPF基本概念 231

6.5.2 OSPF协议工作原理 234

6.5.3 OSPF报文格式 236

6.5.4 LSA报文格式 240

6.5.5 路由器收到LSA之后的处理过程 243

6.5.6 OSPF协议工作过程报文分析 244

6.6 BGP协议 249

6.6.1 BGP概述 249

6.6.2 路径属性 250

6.6.3 BGP报文格式 252

6.6.4 路由选择处理 254

6.6.5 BGP协议工作过程报文分析 255

6.7 多播 259

6.7.1 多播地址 259

6.7.2 因特网组管理协议 260

6.7.3 多播路由选择协议 262

6.7.4 多播工作过程报文分析 266

6.8 移动IP 271

6.8.1 基本概念 271

6.8.2 移动IP的工作原理 273

6.8.3 移动IP的工作过程分析 274

6.9 本章小结 279

习题 280

第7章 端到端的数据通信 283

7.1 概述 283

7.1.1 进程之间的通信 283

7.1.2 端口 283

7.1.3 运输层的两个主要协议 284

7.1.4 运输层的复用与分用 284

7.2 用户数据报协议 285

7.2.1 UDP报文首部格式 285

7.2.2 UDP伪首部及校验和计算 285

7.3 可靠传输的工作原理 285

7.3.1 停止等待协议 286

7.3.2 回退N协议 288

7.3.3 选择重传协议 290

7.4 传输控制协议 290

7.4.1 TCP报文首部格式分析 291

7.4.2 TCP连接 292

7.5 TCP的差错控制 297

7.5.1 TCP的序号确认机制 297

7.5.2 TCP报文段重传 297

7.5.3 TCP的差错控制过程报文分析 298

7.6 TCP流量控制 299

7.6.1 动态滑动窗口 300

7.6.2 糊涂窗口综合征 300

7.6.3 动态滑动窗口工作过程报文分析 301

7.6.4 Nagle算法工作过程报文分析 303

7.7 TCP拥塞控制 304

7.7.1 拥塞控制概述 304

7.7.2 TCP拥塞控制算法 305

7.7.3 TCP拥塞控制过程报文分析 307

7.8 本章小结 308

习题 308

第8章 网络应用 311

8.1 域名系统 311

8.1.1 域名系统概述 311

8.1.2 域名的结构 311

8.1.3 DNS工作原理 313

8.1.4 DNS报文格式 316

8.1.5 DNS工作过程分析 318

8.2 万维网 324

8.2.1 统一资源定位符 325

8.2.2 超文本传送协议 325

8.2.3 网页文件 329

8.2.4 信息检索系统 331

8.2.5 Web服务器的配置 332

8.2.6 HTTP工作过程报文分析 340

8.3 文件传输协议 341

8.3.1 文件传输协议概述 341

8.3.2 FTP工作原理 341

8.3.3 FTP工作模式 344

8.3.4 FTP服务器的配置 345

8.3.5 FTP工作过程分析 348

8.4 电子邮件系统 350

8.4.1 电子邮件系统概述 350

8.4.2 电子邮件工作原理 351

8.4.3 简单邮件传送协议 351

8.4.4 多用途因特网邮件扩充 355

8.4.5 邮局协议和因特网邮件访问协议 356

8.4.6 Web邮件系统 356

8.4.7 电子邮件服务器的配置 357

8.4.8 SMTP和MIME工作过程报文分析 359

8.5 动态主机配置协议 361

8.5.1 DHCP概述 361

8.5.2 DHCP工作原理 362

8.5.3 租用地址 364

8.5.4 DHCP中继代理 364

8.5.5 DHCP报文格式 365

8.5.6 DHCP工作过程报文分析 366

8.6 网络管理 369

8.6.1 简单网络管理协议概述 369

8.6.2 管理信息结构 370

8.6.3 管理信息库 372

8.6.4 简单网络管理协议 372

8.6.5 SNMP协议工作过程分析 374

8.7 本章小结 377

习题 378

第9章 网络安全 380

9.1 网络安全概述 380

9.1.1 计算机网络安全定义 380

9.1.2 计算机网络安全目标 380

9.1.3 网络安全防护 381

9.2 数据加密算法 382

9.2.1 DES加密算法 382

9.2.2 RSA加密算法 383

9.3 数字签名 384

9.3.1 RSA数字签名 385

9.3.2 数字证书 385

9.4 IP安全协议 386

9.4.1 IPSec的工作模式 387

9.4.2 AH协议 388

9.4.3 封装安全载荷协议 388

9.4.4 安全关联 389

9.4.5 Internet密钥交换协议 389

9.5 安全套接层协议 390

9.5.1 握手协议 391

9.5.2 记录协议 391

9.5.3 警告协议和改变加密规范协议 391

9.6 防火墙技术 392

9.6.1 包过滤防火墙 392

9.6.2 访问控制列表 392

9.6.3 网络地址转换 393

9.6.4 NAT工作过程分析 395

9.7 虚拟专用网 397

9.7.1 概述 397

9.7.2 IPSec VPN技术 398

9.7.3 SSL VPN技术 402

9.8 本章小结 408

习题 409

参考文献 411