计算机网络技术基础-(第2版)

第1 篇 计算机网络基础理论知识 第1 章 计算机网络概述 •••••••••••••••• 2 1.1 计算机网络发展历程 •••••••••••••••••••• 2 1.1.1 计算机网络的产生 ••••••••••••• 2 1.1.2 计算机网络的发展阶段 ••••••• 2 1.1.3 互联网应用的高速发展 ••••••• 7 1.2 计算机网络基本概念 •••••••••••••••••••12 1.2.1 计算机网络的定义 ••••••••••••12 1.2.2 计算机网络的功能 ••••••••••••12 1.2.3 计算机网络的分类 ••••••••••••13 1.2.4 计算机网络的拓扑结构 ••••••15 1.3 计算机网络通信 •••••••••••••••••••••••••18 1.3.1 计算机网络通信概念 •••••••••18 1.3.2 计算机网络通信平台 •••••••••18 1.3.3 计算机网络数据交换 •••••••••19 1.3.4 移动通信技术 ••••••••••••••••••23 1.4 计算机网络体系结构 •••••••••••••••••••25 1.4.1 网络协议与协议分层 •••••••••25 1.4.2 osi 参考模型 •••••••••••••••••••26 1.4.3 tcp/ip 参考模型•••••••••••••••26 1.4.4 5 层协议体系结构 •••••••••••••27 1.5 实训任务一 网络命令应用 ••••••••••29 1.5.1 任务描述 ••••••••••••••••••••••••29 1.5.2 任务目的 ••••••••••••••••••••••••29 1.5.3 知识链接 ••••••••••••••••••••••••29 1.5.4 任务实施 ••••••••••••••••••••••••31 1.5.5 任务验收 ••••••••••••••••••••••••32 1.5.6 任务总结 ••••••••••••••••••••••••32 1.6 实训任务二 wireshark 软件的使用 •••••••••••••33 1.6.1 任务描述 ••••••••••••••••••••••••33 1.6.2 任务目的 ••••••••••••••••••••••••33 1.6.3 知识链接 ••••••••••••••••••••••••33 1.6.4 任务实施 ••••••••••••••••••••••••35 1.6.5 任务验收 ••••••••••••••••••••••••39 1.6.6 任务总结 ••••••••••••••••••••••••39 本章小结••••••••••••••••••39 习题•••••••••••••••••••••••••••••40 第2 章 应用层 ••••••••••••••••••••••••••••42 2.1 应用层概述 •••••••••••••••••••••••••••••••42 2.1.1 应用层功能 •••••••••••••••••••••42 2.1.2 应用层通信方式 •••••••••••••••43 2.2 应用层协议及服务 ••••••••••••••••••••••44 2.2.1 dns 域名服务 •••••••••••••••••44 2.2.2 www服务与http 协议 ••••49 2.2.3 电子邮件与smtp/pop 协议 •••••••••••••••56 2.2.4 文件传输与ftp 协议•••••••••59 2.2.5 远程桌面服务与telnet •••••••62 2.2.6 p2p 服务与协议 ••••••••••••••••64 2.3 移动互联网新应用 ••••••••••••••••••••••66 2.3.1 移动社交 ••••••••••••••••••••••••67 2.3.2 移动电子商务 ••••••••••••••••••70 2.3.3 移动云计算 •••••••••••••••••••••71 2.4 实训任务一 公司web 服务配置 •••72 2.4.1 任务描述 ••••••••••••••••••••••••72 2.4.2 任务目的 ••••••••••••••••••••••••72 2.4.3 知识链接 ••••••••••••••••••••••••72 2.4.4 任务实施 ••••••••••••••••••••••••73 2.4.5 任务验收 ••••••••••••••••••••••••79 2.4.6 任务总结 ••••••••••••••••••••••••79 2.5 实训任务二 公司dns服务配置 ••••••••••••••••80 2.5.1 任务描述 ••••••••••••••••••••••••80 2.5.2 任务目的 ••••••••••••••••••••••••80 2.5.3 知识链接 ••••••••••••••••••••••••80 2.5.4 任务实施 ••••••••••••••••••••••••81 2.5.5 任务验收 ••••••••••••••••••••••••84 2.5.6 任务总结 ••••••••••••••••••••••••84 2.6 实训任务三 公司dhcp服务配置 •••••••••••••••84 2.6.1 任务描述 ••••••••••••••••••••••••84 2.6.2 任务目的 ••••••••••••••••••••••••85 2.6.3 知识链接 ••••••••••••••••••••••••85 2.6.4 任务实施 ••••••••••••••••••••••••86 2.6.5 任务验收 ••••••••••••••••••••••••94 2.6.6 任务总结 ••••••••••••••••••••••••95 本章小结•••••••••••••••••••••••••••95 习题••••••••••••••••••••••••••••••95 第3 章 传输层 ••••••••••••••••••••••••••••98 3.1 传输层概述 •••••••••••••••••••••••••••••••98 3.1.1 传输层的功能 ••••••••••••••••••98 3.1.2 端口寻址 ••••••••••••••••••••••••99 3.2 tcp 协议 ••••••••••••••••••••••••••••101 3.2.1 tcp 概述 •••••••••••••••••••••• 101 3.2.2 tcp 特点 •••••••••••••••••••••• 102 3.2.3 tcp 报文格式 •••••••••••••••• 102 3.2.4 tcp 连接的建立和终止 •••• 104 3.2.5 tcp 传输策略 •••••••••••••••• 106 3.3 udp 协议 ••••••••••••••••••••••••••••••• 108 3.3.1 udp 概述 ••••••••••••••••••••• 108 3.3.2 udp 特点 ••••••••••••••••••••• 108 3.3.3 udp 报文格式 ••••••••••••••• 108 3.3.4 tcp 与udp 比较•••••••••••• 109 3.4 实训任务一 基于tcp 的网站 访问通信分析 •••••••••••••••••••••••••• 110 3.4.1 任务描述 •••••••••••••••••••••• 110 3.4.2 任务目标 •••••••••••••••••••••• 110 3.4.3 知识链接 •••••••••••••••••••••••111 3.4.4 任务实施 •••••••••••••••••••••••111 3.4.5 任务总结 •••••••••••••••••••••• 116 3.5 实训任务二 基于udp 的dns通信过程 ••••••••••••116 3.5.1 任务描述 •••••••••••••••••••••• 116 3.5.2 任务目标 •••••••••••••••••••••• 116 3.5.3 知识链接 •••••••••••••••••••••• 116 3.5.4 任务实施 •••••••••••••••••••••• 117 3.5.5 任务总结 •••••••••••••••••••••• 119 本章小结••••••••••••••••••••••••••119 习题•••••••••••••••••••••••••••••120 第4 章 网络层 •••••••••••••••••••••••••• 122 4.1 网络层的功能 •••••••••••••••••••••••••• 122 4.2 ipv4 协议 ••••••••••••••••••••••••••••••• 123 4.2.1 ipv4 协议特点 •••••••••••••••• 123 4.2.2 ipv4 数据分组格式 •••••••••• 124 4.2.3 ipv4 地址 •••••••••••••••••••••• 126 4.3 数据报转发与路由选择 •••••••••••••• 131 4.3.1 ip 数据报转发 •••••••••••••••• 131 4.3.2 路由选择和路由表 •••••••••• 132 4.3.3 路由选择协议 •••••••••••••••• 133 4.4 网络层其他配套协议 ••••••••••••••••• 133 4.4.1 地址解析协议（arp） •••• 134 4.4.2 因特网控制报文协议（icmp） •••••••••135 4.4.3 internet 组管理协议（igmp） ••••••••••••••• 136 4.5 网络地址转换（nat） •••••••••••••• 137 4.5.1 nat 概述 •••••••••••••••••••••• 137 4.5.2 nat 实现方式 •••••••••••••••• 137 4.6 ipv6 协议 ••••••••••••••••••••••••••••••• 139 4.6.1 ipv6 与ipv4 的区别 ••••••••• 139 4.6.2 ipv6 的分组格式 ••••••••••••• 140 4.6.3 ipv6 的地址格式与分类 •••• 140 4.6.4 ipv6 过渡技术 •••••••••••••••• 142 4.7 实训任务 windows server 静态路由配置 ••••••••••••143 4.7.1 任务描述 •••••••••••••••••••••• 143 4.7.2 任务目的 •••••••••••••••••••••• 144 4.7.3 知识链接 •••••••••••••••••••••• 144 4.7.4 任务实施 •••••••••••••••••••••• 145 4.7.5 任务验收 •••••••••••••••••••••• 151 4.7.6 任务总结 •••••••••••••••••••••• 151 本章小结••••••••••••••••••••••••• 151 习题••••••••••••••••••••••••••••152 第5 章 数据链路层 ••••••••••••••••••• 154 5.1 数据链路层基本概念 ••••••••••••••••• 154 5.1.1 数据链路层模型 ••••••••••••• 154 5.1.2 数据链路层功能 ••••••••••••• 156 5.2 介质访问控制方法 •••••••••••••••••••• 157 5.2.1 共享介质与非共享介质 •••• 158 5.2.2 csma 技术 ••••••••••••••••••• 159 5.3 数据链路层协议 ••••••••••••••••••••••• 160 5.3.1 帧 ••••••••••••••••••••••••••••••• 160 5.3.2 以太网协议 ••••••••••••••••••• 161 5.3.3 ppp 协议 •••••••••••••••••••••• 163 5.3.4 pppoe 协议 ••••••••••••••••••• 164 5.4 局域网技术 ••••••••••••••••••••••••••••• 165 5.4.1 局域网概述 ••••••••••••••••••• 165 5.4.2 以太网的发展 •••••••••••••••• 166 5.4.3 以太网交换技术 ••••••••••••• 171 5.4.4 二层交换技术 •••••••••••••••• 173 5.4.5 三层交换技术 •••••••••••••••• 179 5.4.6 无线局域网 ••••••••••••••••••• 181 5.5 广域网技术 ••••••••••••••••••••••••••••• 187 5.5.1 广域网概述 ••••••••••••••••••• 187 5.5.2 帧中继 ••••••••••••••••••••••••• 187 5.5.3 atm •••••••••••••••••••••••••••• 189 5.6 实训任务一 公司办公区 网络组建 •••••••••••••••••••••••••••••••• 191 5.6.1 任务描述 •••••••••••••••••••••• 191 5.6.2 任务目的 •••••••••••••••••••••• 191 5.6.3 知识链接 •••••••••••••••••••••• 191 5.6.4 任务实施 •••••••••••••••••••••• 196 5.6.5 任务验收 •••••••••••••••••••••• 199 5.6.6 任务总结 •••••••••••••••••••••• 200 5.7 实训任务二 图书馆无线 网络组建 •••••••••••••••••••••••••••••••• 200 5.7.1 任务描述 •••••••••••••••••••••• 200 5.7.2 任务目的 •••••••••••••••••••••• 200 5.7.3 知识链接 •••••••••••••••••••••• 200 5.7.4 任务实施 •••••••••••••••••••••• 202 5.7.5 任务验收 •••••••••••••••••••••• 204 5.7.6 任务总结 •••••••••••••••••••••• 205 本章小结••••••••••••••••••••••••••205 习题••••••••••••••••••••••••••••206 第6 章 物理层 •••••••••••••••••••••••••• 208 6.1 物理层基本概念 ••••••••••••••••••••••• 208 6.2 数据通信基本知识 •••••••••••••••••••• 209 6.2.1 信息、数据与信号 •••••••••• 209 6.2.2 信道 •••••••••••••••••••••••••••• 210 6.2.3 数据通信系统的基本结构 •••••••••••••••211 6.2.4 数据通信的技术指标 ••••••• 212 6.2.5 数据的通信方式 ••••••••••••• 213 6.2.6 信道复用技术 •••••••••••••••• 216 6.3 数据的编码与调制 •••••••••••••••••••• 220 6.3.1 数字数据的数字信号编码 •••••••••••••••••••••••220 6.3.2 数字数据的模拟信号调制 •••••••••••••••••••••••221 6.3.3 模拟数据的数字信号编码 ••••••••••••••••••••••• 223 6.3.4 模拟数据的模拟信号调制 •••••••••••••••••••••• 224 6.4 传输介质 •••••••••••••••••••••••••• 224 6.4.1 有线介质 •••••••••••••••••••••• 224 6.4.2 无线介质 •••••••••••••••••••••• 228 6.5 宽带接入技术 •••••••••••••••••••••••••• 231 6.5.1 xdsl ••••••••••••••••••••••••••• 231 6.5.2 fttx ••••••••••••••••••••••••••• 234 6.5.3 hfc •••••••••••••••••••••••••••• 235 6.5.4 无线宽带接入技术 •••••••••• 237 6.6 实训任务一 双绞线的制作 •••••••• 238 6.6.1 任务描述 •••••••••••••••••••••• 238 6.6.2 任务目的 •••••••••••••••••••••• 238 6.6.3 知识链接 •••••••••••••••••••••• 238 6.6.4 任务实施 •••••••••••••••••••••• 241 6.6.5 任务验收 •••••••••••••••••••••• 244 6.6.6 任务总结 •••••••••••••••••••••• 244 6.7 实训任务二光纤的熔接与测试 •••••••••••••••245 6.7.1 任务描述 •••••••••••••••••••••• 245 6.7.2 任务目的 •••••••••••••••••••••• 245 6.7.3 知识链接 •••••••••••••••••••••• 245 6.7.4 任务实施 •••••••••••••••••••••• 247 6.7.5 任务验收 •••••••••••••••••••••• 249 6.7.6 任务总结 •••••••••••••••••••••• 250 本章小结•••••••••••••••••••••••••• 250 习题••••••••••••••••••••••••••••251 第2 篇 计算机网络技术应用 第7 章 网络安全与管理技术 •••••• 256 7.1 网络安全概述 •••••••••••••••••••••••••• 256 7.1.1 网络存在的安全威胁 ••••••• 256 7.1.2 网络安全技术简介 •••••••••• 257 7.2 现代信息认证技术 •••••••••••••••••••• 259 7.2.1 信息加密技术 •••••••••••••••• 259 7.2.2 数字签名技术 •••••••••••••••• 262 7.2.3 数字证书和公钥基础设施 ••••••••••••263 7.3 internet 网络安全技术 •••••••••••••••• 264 7.3.1 防病毒技术 ••••••••••••••••••• 264 7.3.2 防火墙技术 ••••••••••••••••••• 270 7.3.3 vpn 技术•••••••••••••••••••••• 273 7.3.4 链路层安全技术 ••••••••••••• 274 7.3.5 网络层安全技术 ••••••••••••• 275 7.3.6 传输层安全协议 ••••••••••••• 275 7.3.7 应用层安全协议 ••••••••••••• 277 7.4 操作系统安全 •••••••••••••••••••••••••• 278 7.4.1 账号和组的管理 ••••••••••••• 278 7.4.2 ntfs 文件系统 •••••••••••••• 280 7.4.3 windows 安全设置 •••••••••• 282 7.5 计算机网络管理技术 ••••••••••••••••• 284 7.5.1 计算机网络管理概述 ••••••• 285 7.5.2 简单网络管理协议（snmp） ••••••••••••••••••••• 288 7.5.3 网络配置协议（netconf） ••••••••••••••••••• 290 7.6 实训任务一 公司服务器安全检测与防护 ••••••••••••••292 7.6.1 任务描述 •••••••••••••••••••••• 292 7.6.2 任务目的 •••••••••••••••••••••• 292 7.6.3 知识链接 •••••••••••••••••••••• 292 7.6.4 任务实施 •••••••••••••••••••••• 295 7.6.5 任务验收 •••••••••••••••••••••• 299 7.6.6 任务总结 •••••••••••••••••••••• 299 7.7 实训任务二 公司设备snmp 配置 ••••••••••299 7.7.1 任务描述 •••••••••••••••••••••• 299 7.7.2 任务目的 •••••••••••••••••••••• 299 7.7.3 知识链接 •••••••••••••••••••••• 299 7.7.4 任务实施 •••••••••••••••••••••• 300 7.7.5 任务验收 •••••••••••••••••••••• 304 7.7.6 任务总结 •••••••••••••••••••••• 306 本章小结•••••••••••••••••••••••• 306 习题••••••••••••••••••••••••••••• 307 第8 章 云计算与网络技术 ••••••••• 309 8.1 云计算概述 ••••••••••••••••••••••••••••• 309 8.1.1 云计算概念 ••••••••••••••••••• 309 8.1.2 云计算商业模式 ••••••••••••• 312 8.1.3 云计算架构 ••••••••••••••••••• 314 8.1.4 云计算关键技术 ••••••••••••• 318 8.2 云计算与网络 •••••••••••••••••••••••••• 326 8.2.1 传统网络与云计算网络 •••• 326 8.2.2 云计算网络技术 ••••••••••••• 327 8.2.3 软件定义网络（sdn） •••• 332 8.3 实训任务 云计算租户网络与云主机使用 •••••••••••337 8.3.1 任务描述 •••••••••••••••••••••• 337 8.3.2 任务目的 •••••••••••••••••••••• 337 8.3.3 知识链接 •••••••••••••••••••••• 337 8.3.4 任务实施 •••••••••••••••••••••• 341 8.3.5 任务验收 •••••••••••••••••••••• 350 8.3.6 任务总结 •••••••••••••••••••••• 350 本章小结•••••••••••••••••••••••••• 351 习题•••••••••••••••••••••••••••••• 351 第9 章 计算机网络规划与设计 •••• 354 9.1 网络规划与设计概述 ••••••••••••••••• 354 9.2 网络系统规划 •••••••••••••••••••••••••• 355 9.2.1 网络需求分析 •••••••••••••••• 355 9.2.2 网络系统规划 •••••••••••••••• 356 9.3 网络系统设计 •••••••••••••••••••••••••• 359 9.3.1 网络系统架构 •••••••••••••••• 359 9.3.2 网络设备选型 •••••••••••••••• 363 9.3.3 网络软件的选择 ••••••••••••• 369 9.3.4 综合布线系统设计 •••••••••• 370 9.3.5 网络安全设计 •••••••••••••••• 379 9.3.6 网络工程实施与测试 ••••••• 381 9.4 网络系统设计方案 •••••••••••••••••••• 383 9.4.1 小型企业网方案 ••••••••••••• 383 9.4.2 中大型企业网方案 •••••••••• 385 9.4.3 校园网系统方案 ••••••••••••• 387 9.4.4 办公楼综合布线设计方案 ••••••••••••••• 392 本章小结••••••••••••••• 396 习题•••••••••••••••••••••••••••••••• 396 参考文献 •••••••••••••••••••••••••• 397_