深入理解计算机网络.pdf

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书籍描述

编辑推荐
《深入理解计算机网络》编辑推荐:(1)资深网络技术工程师、全国网管技能水平考试认证专家、优秀IT图书作家王达老师最新力作,51CTO技术社区鼎力推荐!
(2)结合最新技术,全面、系统、深入阐述计算机网络的体系结构、工作原理,以及各种通信协议实现原理。
(3)包含近600幅图表、形象的比喻和丰富的案例,使得《深入理解计算机网络》通俗易懂,极大程度地降低了读者的学习成本。

媒体推荐
王达老师是国内计算机网络领域的权威专家,自2004年以来,撰写了大量关于计算机网络的著作,并多次获得媒体和行业颁发的各种荣誉和奖项,深受读者欢迎。本书是王达老师在该领域的集大成之作,不仅融入了自己多年技术实践经验的结晶,而且多年来积累的图书写作心得与技巧也在本书中得到了极致的发挥。它基于最新的网络技术,全面地讲解了计算机网络的基本原理、体系结构和通信协议,对计算机网络相关的技术做了全方面的讲解。强烈推荐!
——51CTO 中国领先的IT技术社区

作者简介
王达,资深网络技术专家,从业20余年,对计算机网络原理、网络安全、网络存储、网络设备、Windows/Linux服务器系统配置与管理等相关的技术和应用都有深入的研究和认识,在计算机网络相关的各个领域都积累了丰富的经验。他乐于分享,曾经担任IT168和天极网等社区网络频道的版主多年,现活跃于51CTO等技术社区,在社区有很高的知名度和影响力。
此外,他还是一位经验十分丰富的技术作家,从2004年开始,撰写了大量与计算机网络相关的著作,多个系列的图书都被读者奉为经典(多部著作版权输出到中国台湾,在台湾地区也有一定的影响力),荣获由媒体和业界颁发的优秀图书奖项和个人奖项数十个,部分奖项列举如下。
一、个人奖项
1.2008、2009、2010连续三届荣获51CTO“最佳原创IT图书作者”称号
2.2007年荣获电子工业出版社“优秀作译者”称号
3.2006年荣获电子工业出版社 “最佳贡献奖”
4.2006年获第二书店“输出荣誉奖”
5.2005荣获年华储网“最佳IT图书作者奖”
6. 2004年荣获华储网“最佳IT图书作者奖”
二、著作奖项
1.2010年:《路由器配置与管理完全手册——H3C篇》荣获至项网“2010年度最受欢迎计算机图书奖”和51CTO“2010年度读者最喜爱的原创IT图书奖”;《金牌网管师——网络工程方案规划与设计》荣获51CTO“2010年度读者最喜爱的原创IT图书奖”。
2.2009年:《Cisco/H3C交换机配置与管理完全手册》获思科中文技术社区“2009年度最值得阅读的十大图书榜首奖”和至顶网“2009年10大最受欢迎技术图书奖”。
3.2007年:《网管员必读——超级网管经验谈》(第2版)荣获互动出版网“我最喜爱的技术图书”称号;《网络工程师必读——网络工程基础》荣获51CTO“读者最喜爱技术图书”称号。
4.2006年:《网管员必读》系列图书在第13届国际图书博览会上获“2005年度输出版优秀图书奖”;《网管必读——超级网经验谈》获中国书刊发行业协会等单位联合颁发的“2006年度全行业优秀畅销品种奖”;《网管员必读》系列丛书获电子工业出版社2006年度“最佳品牌奖”。
5.2005年:《网管员必读——服务器与数据存储》、《网管员必读——超级网管经验谈》和《网管员必读——网络管理》获华储网“读者最喜爱的IT图书”称号。
6.2004年:《虚拟专用网(VPN)精解》、《网管员必读——网络基础》和《网管员必读——网络应用》获华储网“读者最喜爱的IT图书”称号。

目录
前言
第1章 数制与编码 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 3
1.2 不同数制间的相互转换 4
1.2.1 非十进制数转换成十进制数 4
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 9
1.3 二进制数运算 10
1.3.1 二进制四则算术运算 11
1.3.2 二进制逻辑运算 13
1.4 二进制数的表示形式 15
1.4.1 二进制数的真值和字长 15
1.4.2 二进制数的四种表示形式 16
1.4.3 补码的加减法运算 19
第2章 计算机网络概述 23
2.1 计算机网络概述 24
2.1.1 计算机网络的定义 24
2.1.2 计算机网络的发展历史 25
2.1.3 计算机网络的基本组成 32
2.1.4 计算机网络的主要应用 34
2.2 计算机网络的分类 36
2.2.1 按网络所覆盖的地理范围分 37
2.2.2 按网络管理模式分 39
2.2.3 按传输方式分 43
2.3 计算机网络拓扑结构 44
2.3.1 网络拓扑结构相关基本概念 44
2.3.2 星型拓扑结构 45
2.3.3 环形拓扑结构 49
2.3.4 总线型拓扑结构 54
2.3.5 树形拓扑结构 59
2.3.6 网状拓扑结构 60
2.3.7 混合型拓扑结构 62
2.3.8 无线局域网的两种拓扑结构 64
第3章 计算机网络体系结构 66
3.1 典型计算机网络体系结构 67
3.1.1 OSI/RM体系结构 67
3.1.2 TCP/IP协议体系结构 70
3.1.3 局域网体系结构 71
3.1.4 例说网络体系结构各层主要功能 73
3.1.5 OSI/RM和TCP/IP协议体系结构的比较 75
3.2 计算机网络体系结构通信原理 77
3.2.1 网络体系结构的数据通信原理 77
3.2.2 网络体系结构的对等通信原理 79
3.3 网络体系结构的设计考虑 82
3.3.1 网络体系结构中的层次划分依据 82
3.3.2 网络体系结构分层的好处 85
3.4 网络体系结构中的通信协议 86
3.4.1 理解计算机网络通信协议 86
3.4.2 网络通信协议的三要素 87
第4章 物理层 89
4.1 物理层概述 90
4.1.1 物理层的主要作用 90
4.1.2 物理层所定义的特性 91
4.2 数据通信基础 97
4.2.1 通信子网与资源子网 97
4.2.2 数据通信系统基本模型 98
4.2.3 数据通信的几个基本概念 99
4.2.4 数据传输类型 101
4.2.5 数据传输方式 105
4.2.6 数据传输模式 106
4.2.7 数据通信方式 108
4.3 数据传输速率与信道带宽 111
4.3.1 传输速率与信道带宽的基本概念 111
4.3.2 数字信号不失真传输的最大传输速率限制 112
4.3.3 模拟信号不失真还原的最小采样频率限制 114
4.4 数字基带信号编码 115
4.4.1 矩形脉冲数字信号基本波形 116
4.4.2 数字基带信号的传输码型 119
4.5 信号调制与解调 125
4.5.1 调制与解调的关键术语 125
4.5.2 ASK调制与解调 127
4.5.3 FSK调制与解调 130
4.5.4 PSK调制与解调 135
4.6 物理层传输介质 140
4.6.1 导向性传输介质 141
4.6.2 光纤结构及主要附件 147
4.6.3 非导向介质 151
4.7 信道多路复用技术 152
4.7.1 频分复用及其原理 152
4.7.2 时分复用及其原理 154
4.7.3 波分复用及其原理 156
4.8 物理层接口 158
4.8.1 串行接口标准 158
4.8.2 RS-232串行接口标准 159
4.8.3 其他EIA标准接口 163
4.8.4 X.21、X.24、X.36和EIA-530接口规范 165
第5章 数据链路层 169
5.1 数据链路层基础 170
5.1.1 划分数据链路层的必要性 170
5.1.2 数据链路层结构 172
5.2 数据链路层主要功能及实现原理 175
5.2.1 数据链路管理 175
5.2.2 数据帧封装和透明传输 177
5.2.3 差错控制 180
5.2.4 流量控制 182
5.3 差错控制方案 183
5.3.1 奇偶校验码检错方案 183
5.3.2 循环冗余校验检错方案 185
5.3.3 反馈检测法 187
5.3.4 空闲重发请求方案 188
5.3.5 连续重发请求方案 190
5.3.6 海明纠错码 194
5.4 流量控制 198
5.4.1 XON/XOFF流量控制方案 198
5.4.2 滑动窗口机制 199
5.5 面向字符的BSC协议 202
5.5.1 BSC控制字符和数据块结构 202
5.5.2 BSC协议数据透明传输原理 204
5.6 面向比特的SDLC和HDLC协议 205
5.6.1 HDLC链路结构和操作方式 206
5.6.2 SDLC/HDLC帧结构 207
5.6.3 SDLC/HDLC帧类型及其标识方法 210
5.7 面向字符的PPP同步传输协议 212
5.7.1 PPP简介 212
5.7.2 PPP帧结构和透明传输原理 213
5.7.3 PPP链路建立、使用和拆除流程 215
5.7.4 PPP的PAP/CHAP身份认证 216
5.8 数据链路层主要网络设备 218
5.8.1 计算机网卡 218
5.8.2 网桥及其工作原理 221
5.8.3 二层交换机概述 224
5.8.4 二层交换原理 228
第6章 介质访问控制子层 231
6.1 MAC子层基础 232
6.1.1 两种信道类型 232
6.1.2 MAC子层概述 234
6.1.3 介质争用综述 235
6.2 CSMA介质访问控制原理 237
6.2.1 非-坚持算法 237
6.2.2 1-坚持算法 238
6.2.3 P-坚持算法 239
6.3 CSMA/CD介质访问控制原理 240
6.3.1 CSMA/CD原理综述 241
6.3.2 冲突检测原理 242
6.3.3 冲突避让原理 243
6.3.4 CSMA/CD的不足 245
6.4 局域网标准及以太网帧格式 246
6.4.1 IEEE 802系列局域网标准 246
6.4.2 以太网帧格式综述 247
6.4.3 以太网LLC帧头部格式 251
6.4.4 以太网SNAP头部格式 251
6.4.5 以太网MAC帧 253
6.5 标准以太网规范及体系结构 255
6.5.1 标准以太网规范 255
6.5.2 标准以太网物理层结构 256
6.6 快速以太网规范及体系结构 258
6.6.1 快速以太网规范 259
6.6.2 快速以太网物理层结构 263
6.7 千兆以太网规范及体系结构 264
6.7.1 千兆以太网规范 264
6.7.2 1000Base-T以太网技术 267
6.7.3 IEEE千兆以太网物理层结构 269
6.8 万兆以太网规范及体系结构 270
6.8.1 万兆以太网规范 270
6.8.2 万兆以太网的物理层结构 273
6.9 IEEE 802.1d协议 274
6.9.1 理解“网络环路” 274
6.9.2 STP简介 275
6.9.3 STP的基本工作原理 276
6.9.4 STP的不足和增强技术 278
6.10 IEEE 802.1q协议 279
6.10.1 划分VLAN的目的 279
6.10.2 理解VLAN的形成和工作原理 280
6.10.3 IEEE 802.1q帧头部格式 282
6.11 IEEE 802.1w协议 284
6.12 IEEE 802.1s协议 286
6.12.1 MSTP简介 286
6.12.2 MST区域及工作原理 289
6.13 IEEE 802.1x协议 291
6.13.1 IEEE 802.1x认证设备角色 291
6.13.2 IEEE 802.1x主机模式 292
6.13.3 IEEE 802.1x认证流程 294
6.14 主要WLAN标准与技术 297
6.14.1 IEEE 802.11b规范主要特性 298
6.14.2 IEEE 802.11a规范主要特性 301
6.14.3 IEEE 802.11g规范主要特性 303
6.14.4 IEEE 802.11n规范主要特性 304
6.14.5 两个未正式发布的新规范简介 305
6.14.6 其他主要WLAN规范 306
6.14.7 WLAN MAC帧格式 308
第7章 网络层 311
7.1 网络层概述 312
7.1.1 划分网络层的必要性 312
7.1.2 网络层主要作用 314
7.2 网络层数据交换及相关技术 315
7.2.1 线路交换 316
7.2.2 存储–转发 317
7.2.3 虚电路分组交换 320
7.2.4 数据报分组交换 322
7.2.5 虚电路交换和数据报交换的比较 323
7.3 网络层协议及报文格式 324
7.3.1 IP协议基本功能 325
7.3.2 IPv4的不足 326
7.3.3 IPv6的主要优势 327
7.3.4 IPv4数据报头部格式 328
7.3.5 IPv6数据报头部格式 332
7.3.6 IPv6扩展报头 335
7.3.7 IPv4数据报的封装与解封装 336
7.3.8 IPv4数据报的分段与重组 338
7.3.9 ARP协议报文格式及ARP表 339
7.3.10 ARP地址解析原理 341
7.3.11 ICMP协议及报文格式 342
7.3.12 IPv6协议簇中的其他协议 345
7.4 路由和路由算法 347
7.4.1 路由的分类 348
7.4.2 路由算法基础 352
7.4.3 路由表基础 355
7.4.4 路由优先级 356
7.4.5 路由算法设计目标和设计考虑 357
7.5 几种主要的路由算法解析 359
7.5.1 最短路径路由算法 359
7.5.2 扩散算法 362
7.5.3 距离矢量路由算法 363
7.5.4 链路状态路由算法 367
7.6 网络拥塞控制方法和原理 371
7.6.1 网络拥塞控制方法 371
7.6.2 死锁及其预防 374
7.7 网络层设备及主要技术 376
7.7.1 路由器主要硬件技术 376
7.7.2 路由器主要软件技术 381
7.7.3 三层交换机 385
7.7.4 三层交换机硬件结构 386
7.7.5 三层交换原理 387
7.7.6 三层交换示例 389
7.7.7 三层交换机和路由器的主要区别 391
第8章 IP地址和子网 393
8.1 IPv4地址 394
8.1.1 IPv4地址基本格式 394
8.1.2 子网掩码 395
8.1.3 IPv4地址的基本分类 396
8.1.4 有类/无类IPv4网络 400
8.1.5 网络地址、主机地址和广播地址 402
8.1.6 IPv4地址前缀表示形式 404
8.1.7 几种特殊的IPv4地址 405
8.2 IPv4子网划分与聚合 407
8.2.1 VLSM子网划分的基本思想 407
8.2.2 全0子网与全1子网 408
8.2.3 VLSM子网划分方法 409
8.2.4 VLSM子网划分示例 410
8.2.5 子网聚合方法及示例 413
8.3 IPv4 NAT基础 415
8.3.1 NAT的主要应用 416
8.3.2 与NAT相关的主要术语 416
8.3.3 NAT地址基本转换原理 419
8.3.4 NAT类型 420
8.4 IPv6地址基础 422
8.4.1 IPv6地址表示形式 422
8.4.2 IPv6地址中的二进制数与十六进制转换 424
8.5 IPv6地址类型 425
8.5.1 IPv6单播地址 426
8.5.2 IPv6组播地址 430
8.5.3 IPv6任播地址 431
8.5.4 IPv6主机和路由器地址 432
8.5.5 IPv6地址前缀表示形式 433
8.6 IPv6地址自动配置 434
8.6.1 IPv6地址自动配置的类型 434
8.6.2 自动配置过程 435
第9章 路由协议及工作原理 437
9.1 RIP路由协议 438
9.1.1 RIP路由度量机制 438
9.1.2 RIP路由更新机制 440
9.1.3 RIP路由收敛机制 442
9.1.4 RIP报文格式 445
9.2 OSPF路由协议 446
9.2.1 OSPF协议简介 446
9.2.2 OSPF的AS与Area 448
9.2.3 OSPF网络路由器类型 449
9.2.4 DR和BDR 450
9.2.5 OSPF LSA类型 452
9.2.6 Backbone(骨干)区域 454
9.2.7 Stub(末梢)区域 455
9.2.8 Totally Stub区域和NSSA区域 456
9.2.9 OSPF路由计算基本过程 458
9.2.10 OSPF报头格式 460
9.3 IS-IS路由协议 464
9.3.1 ISO网络基础 464
9.3.2 IS-IS路由协议基本术语 465
9.3.3 IS-IS路由及路由器类型 468
9.3.4 IS-IS与OSPF区域及路由器邻接关系比较 469
9.3.5 IS-IS PDU报头格式 472
9.3.6 IIH PDU包格式 473
9.3.7 LSP PDU包格式 475
9.3.8 SNP PDU包格式 476
9.3.9 IS-IS PDU可变字段格式 477
9.3.10 IS-IS的两种地址格式 478
9.3.11 IS-IS与OSPF的比较 480
9.3.12 IS-IS最短路径计算和路由表生成原理 481
9.4 BGP 483
9.4.1 BGP概述 483
9.4.2 BGP AS 484
9.4.3 BGP地址簇模型 486
9.4.4 BGP speaker和peer的关系 488
9.4.5 BGP peer会话建立 490
9.4.6 BGP的路由属性 490
9.4.7 BGP的消息类型及报文格式 494
第10章 传输层 498
10.1 传输层概述 499
10.1.1 划分传输层的必要性 499
10.1.2 传输层的端到端传输服务 501
10.1.3 传输层服务 502
10.1.4 TSAP和TPDU 504
10.1.5 传输连接建立阶段的主要TPDU 507
10.1.6 数据传输阶段的主要TPDU 508
10.1.7 传输连接释放阶段的TPDU 512
10.1.8 传输服务原语 513
10.2 传输层服务功能 517
10.2.1 传输层寻址方案 517
10.2.2 传输连接建立 520
10.2.3 重复传输连接的解决方法 521
10.2.4 数据传输 524
10.2.5 传输连接释放 525
10.2.6 流量控制 526
10.2.7 多路复用 529
10.2.8 崩溃恢复 529
10.3 TCP概述 530
10.3.1 TCP的主要特性 530
10.3.2 TCP数据段格式 531
10.3.3 TCP套接字 534
10.3.4 TCP端口 537
10.3.5 TCP连接的状态转移 539
10.3.6 TCP传输连接的建立 542
10.3.7 TCP传输连接的释放 544
10.4 TCP的可靠传输 546
10.4.1 TCP的数据段确认机制 547
10.4.2 TCP的超时重传机制 549
10.4.3 TCP的选择性确认机制 550
10.5 TCP的流量控制 552
10.5.1 TCP的流量控制简介 552
10.5.2 基于传输效率的考虑 554
10.6 TCP的拥塞控制 555
10.6.1 TCP拥塞控制简介 555
10.6.2 TCP拥塞控制方案 557
10.7 UDP概述 560
10.7.1 UDP的基础知识 560
10.7.2 UDP数据报头部格式 561
第11章 应用层 563
11.1 应用层概述 564
11.1.1 应用层组件及典型应用服务 564
11.1.2 应用层的C/S服务模型 565
11.2 Web服务基础 566
11.2.1 Web服务模型 566
11.2.2 万维网的全球统一标识 567
11.2.3 万维网文档标记 569
11.2.4 HTML文档类型 570
11.2.5 HTML文档的“三超属性” 572
11.2.6 HTTP服务访问基本流程 573
11.2.7 HTTP的主要特性 574
11.2.8 HTTP请求报文格式 575
11.2.9 HTTP响应报文格式 577
11.3 DNS服务 579
11.3.1 DNS技术的引入背景 580
11.3.2 DNS命名方案的设计思想 582
11.3.3 DNS名称空间 583
11.3.4 DNS名称服务器 586
11.3.5 DNS报文格式 589
11.3.6 DNS数据传输方式 593
11.3.7 DNS递归解析原理 594
11.3.8 DNS迭代解析原理 596
11.4 DHCP服务 599
11.4.1 BOOTP和DHCP简介 599
11.4.2 DHCP服务的主要功能及应用环境 600
11.4.3 DHCP报文及其格式 601
11.4.4 DHCP服务的IP地址自动分配原理 604
11.4.5 DHCP服务的IP地址租约更新原理 611
11.4.6 DHCP中继代理服务 611
11.5 电子邮件服务 615
11.5.1 电子邮件系统的基本结构 615
11.5.2 电子邮件消息格式 617
11.5.3 SMTP请求命令和应答消息 619
11.5.4 SMTP服务的工作原理 623
11.5.5 POP3请求命令及应答消息 626
11.5.6 POP3服务的工作原理 628
11.5.7 IMAP4简介 630

内容简介
《深入理解计算机网络》是计算机网络领域的扛鼎之作,由有20余年从业经验的优秀网络技术工程师兼全国网管技能水平开始认证专家王达老师撰写,51CTO技术社区鼎力推荐,权威性毋庸置疑。内容方面,《深入理解计算机网络》结合最新计算机网络技术,全面、系统、深入地阐述了计算机网络的体系结构、工作原理,以及各种通信协议实现原理,能满足读者系统和深入地学习和研究计算机网络技术的需求。阅读体验上,近600幅图表、形象的比喻和丰富的案例使得《深入理解计算机网络》通俗易懂,能极大地降低学习难度。除此之外,为了便于老师教学,《深入理解计算机网络》还提供精心制作的教学PPT。
全书共11章:第1章详细介绍了数制与编码相关的知识;第2章宏观地讲解了计算机网络的组成、应用、分类,以及计算机网络的拓扑结构;第3章深入地讲解了典型的计算机网络体系结构、计算机网络体系结构的通信原理和通信协议,以及网络体系结构设计时的考虑;第4-7和10-11分别系统且深入地讲解了物理层、数据链路层、介质访问控制子层、网络层、传输层和应用层的作用、技术细节和实现原理;第8章深入地探讨了IP地址和子网,不仅讲解了IPV4相关技术,也对最新的IPV6相关技术做了深入的探讨;第9章系统介绍了RIP、OSPF、IS-IS、BGP等各种路由协议及其实现原理。
《深入理解计算机网络》既适合想全面深入了解计算机网络技术的网络工程师们深入学习和作为工作时的参考手册,又适合各高等院校的老师和学生们用作系统学习计算机网络技术的教材。

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