计算机网络基础

第1 章 计算机网络概述........................1 1.1 计算机网络的产生与发展.......... 1 1.1.1 面向终端的计算机网络——第 一代计算机网络........................ 1 1.1.2 分组交换网——第二代计算机 网络........................................... 2 1.1.3 标准化的计算机网络——第三 代计算机网络........................... 4 1.1.4 Internet——第四代计算机 网络........................................... 4 1.2 计算机网络的功能..................... 5 1.3 计算机网络的定义、组成与 分类............................................. 6 1.3.1 计算机网络的定义.................... 6 1.3.2 计算机网络的组成.................... 6 1.3.3 计算机网络的分类.................... 8 1.4 计算机网络拓扑结构............... 10 1.4.1 总线网络................................. 10 1.4.2 星状网络................................. 10 1.4.3 环状网络................................. 11 1.4.4 树状网络................................. 11 1.4.5 网状网络................................. 12 1.5 网络交换技术........................... 13 1.6 Internet 接入方式...................... 14 1.6.1 电信网接入............................. 14 1.6.2 局域网接入............................. 16 1.6.3 有线电视网接入...................... 17 实训练习............................................ 17 实训1 认识实训室网络及设备....... 17 实训2 学习制作双绞线................... 18 小结 .................................................. 21 习题 .................................................. 21 第2 章 网络体系结构与网络协议.......23 2.1 网络协议................................... 23 2.2 计算机网络体系结构的基本 概念.......................................... 24 2.2.1 邮政通信系统.......................... 24 2.2.2 计算机网络体系结构.............. 25 2.3 参考模型................................... 26 2.3.1 OSI 参考模型.......................... 27 2.3.2 TCP/IP 参考模型..................... 29 2.3.3 OSI 参考模型和TCP/IP 参考 模型的比较.............................. 30 2.3.4 本书使用的模型...................... 31 2.3.5 面向连接服务与无连接服务... 32 2.4 网络标准化............................... 33 2.4.1 电信领域有影响力的组织...... 33 2.4.2 国际标准领域有影响力的 组织.......................................... 34 2.4.3 Internet 标准领域有影响力的 组织.......................................... 34 实训练习............................................ 34 实训1 学习ipconfig/ping命令的功能 及作用................................... 34 实训2 学习使用tracert 命令........... 38 小结 .................................................. 40 习题 .................................................. 40 第3 章 典型企业网络架构..................43 3.1 常见企业网络架构................... 43 3.2 传输媒介................................... 44 3.2.1 导引型传输媒介...................... 45 3.2.2 非导引型传输媒介.................. 47 3.3 网络设备................................... 49 3.3.1 集线器...................................... 49 3.3.2 交换机...................................... 50 CONTENTS 目 录 ·2· 计算机网络基础 3.3.3 路由器..................................... 51 3.3.4 防火墙..................................... 51 3.3.5 无线接入点............................. 52 实训练习............................................ 52 实训1 认识Packet Tracer 的使用 方法...................................... 52 实训2 实现交换机局域网构建....... 55 小结 .................................................. 58 习题 .................................................. 58 第4 章 IP 网络基础............................59 4.1 以太网的帧结构....................... 59 4.1.1 分层模型中数据传输过程...... 59 4.1.2 以太网帧结构......................... 60 4.1.3 数据链路层帧校验.................. 62 4.2 IP 编址...................................... 63 4.2.1 IP 地址的分类......................... 63 4.2.2 子网地址与子网掩码.............. 65 4.2.3 超网与CIDR........................... 66 4.2.4 IP 报文结构与首部格式......... 67 4.3 NAT 技术.................................. 69 4.3.1 NAT 术语................................. 70 4.3.2 NAT 实现方式......................... 71 4.3.3 NAT 实例分析......................... 71 4.4 下一代网际协议IPv6............... 73 4.4.1 IPv6 的首部............................. 74 4.4.2 IPv6 寻址................................. 75 4.4.3 IPv4 到IPv6 的过渡技术........ 76 4.5 ARP 协议.................................. 77 4.5.1 ARP 数据包格式..................... 77 4.5.2 ARP 工作过程......................... 78 4.5.3 ARP 代理................................. 79 4.5.4 免费ARP................................. 80 4.6 传输层协议............................... 81 4.6.1 端口号的分配方法.................. 81 4.6.2 TCP、UDP 协议与应用层 协议的关系............................. 82 4.6.3 TCP 协议................................. 83 4.6.4 UDP 协议................................. 90 4.7 HDLC 协议............................... 91 4.7.1 HDLC 协议相关概念.............. 92 4.7.2 HDLC 协议帧结构.................. 93 4.7.3 HDLC 协议的帧类型.............. 94 4.7.4 HDLC 协议工作实例.............. 95 4.7.5 HDLC 协议的优点.................. 97 4.8 PPP 协议................................... 97 4.8.1 PPP 协议的组成...................... 98 4.8.2 PPP 协议的帧结构.................. 98 4.8.3 PPP 协议的协商过程.............. 99 4.8.4 PPP 协议身份验证方式........ 100 实训练习.......................................... 101 实训1 实现NAT 配置................... 101 实训2 学习ARP 工作过程........... 103 小结 ................................................ 105 习题 ................................................ 105 第5 章 交换技术..............................108 5.1 经典局域网的交换技术......... 108 5.1.1 CSMA/CD 协议..................... 108 5.1.2 二进制指数退避技术............ 110 5.2 扩展局域网..............................111 5.2.1 在物理层扩展以太网............ 112 5.2.2 在数据链路层扩展以太网.... 113 5.3 生成树协议..............................114 5.3.1 环路引起的问题.................... 114 5.3.2 生成树协议的工作原理........ 116 5.4 交换式以太网..........................116 5.5 虚拟局域网..............................117 5.5.1 传统局域网与虚拟局域网.... 117 5.5.2 VLAN 帧结构........................ 119 实训练习.......................................... 120 实训1 实现虚拟局域网VLAN 基本 配置.................................... 120 实训2 学习快速生成树RSTP 配置.................................... 123 小结 ................................................ 125 ·3· 目 录 习题 ................................................ 126 第6 章 路由技术..............................128 6.1 路由选择及分组转发............. 128 6.2 路由算法................................. 130 6.2.1 优化原则........................... 130 6.2.2 短路径算法....................... 130 6.2.3 距离矢量路由算法................ 132 6.2.4 链路状态路由算法................ 133 6.3 内部网关协议和外部网关 协议......................................... 135 实训练习.......................................... 137 实训1 实现RIP 路由协议配置..... 137 实训2 实现路由器OSPF协议单区域 配置.................................... 140 小结 ................................................ 142 习题 ................................................ 142 第7 章 典型的应用层协议................144 7.1 域名系统DNS ........................ 144 7.1.1 域名系统概述....................... 145 7.1.2 因特网的域名空间................ 145 7.1.3 域名服务器........................... 147 7.1.4 域名解析的过程.................... 149 7.2 远程终端协议Telnet .............. 151 7.2.1 Telnet 协议概述..................... 151 7.2.2 Telnet 协议基本工作原理..... 152 7.2.3 Telnet 协议工作过程............. 154 7.3 主机配置与动态主机 配置DHCP ............................. 156 7.3.1 DHCP 报文类型.................... 156 7.3.2 DHCP 的工作流程................ 157 7.3.3 DHCP 的报文格式................ 158 7.4 文件传输协议......................... 159 7.4.1 FTP 基本工作原理................ 159 7.4.2 FXP 文件交换协议............... 161 7.4.3 简单文件传输协议................ 161 实训练习.......................................... 163 实训1 DNS 服务器的配置............ 163 实训2 FTP 服务器的配置............. 166 小结 ................................................ 171 习题 ................................................ 171 第8 章 网络新技术...........................172 8.1 移动互联网技术..................... 172 8.1.1 移动互联网的定义................ 172 8.1.2 移动互联网的体系结构与参考 模型........................................ 173 8.1.3 移动互联网的关键技术........ 174 8.1.4 移动IP 技术.......................... 175 8.2 物联网技术............................. 176 8.2.1 物联网的起源与发展............ 176 8.2.2 物联网的定义........................ 178 8.2.3 物联网的层次结构................ 179 8.2.4 物联网的关键技术................ 180 实训练习.......................................... 185 实训1 学习配置和规划WLAN .... 185 实训2 实现无线局域网的配置及 组建..................................... 188 小结 ................................................ 196 习题 ................................................ 196 第9 章 网络安全..............................198 9.1 网络安全概述......................... 198 9.2 加密技术................................. 200 9.2.1 密码学概述............................ 200 9.2.2 对称密钥算法........................ 201 9.2.3 公钥密码算法........................ 207 9.2.4 密码协议................................ 210 9.2.5 数字签名................................ 211 9.3 VPN 技术................................ 212 9.3.1 VPN 概述............................... 212 9.3.2 VPN 的组网方式................... 213 9.3.3 VPN 的体系结构................... 215 ·4· 计算机网络基础 9.3.4 VPN 的关键技术................... 215 9.3.5 IPSec VPN............................. 219 9.4 防火墙技术............................. 221 9.4.1 防火墙的设计策略................ 222 9.4.2 包过滤技术........................... 223 9.4.3 代理服务技术....................... 225 9.4.4 状态监视技术....................... 226 9.5 入侵检测技术......................... 227 9.5.1 入侵检测的概念.................... 227 9.5.2 入侵检测的分类.................... 228 9.5.3 通用入侵检测框架................ 231 实训练习.......................................... 233 实训1 学习防火墙的设置及 使用..................................... 233 实训2 杀毒软件的安装与使用..... 235 小结 ................................................ 237 习题 ................................................ 237 参考文献.............................................239