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第1篇　计算机网络技术3

第1章　计算机网络概述3

1.1　计算机网络的基本概念3

1.1.1　什么是计算机网络3

1.1.2　计算机网络的分类5

1.2　计算机网络的发展历程11

1.2.1　计算机网络的产生11

1.2.2　分组交换网的出现12

1.2.3　计算机网络体系结构的形成14

1.2.4　局域网的产生与发展15

1.2.5　Internet时代16

1.3　计算机网络技术国际标准化组织19

习题21

第2章　计算机网络体系结构23

2.1　ISO/OSI体系结构概述23

2.1.1　开放系统互连参考模型（OSI/RM）23

2.1.2　ISO/OSI的一些基本概念25

2.1.3　ISO/OSI各层基本功能28

2.2　TCP/IP体系结构概述31

2.2.1　TCP/IP及其发展31

2.2.2　TCP/IP体系结构32

2.3　五层体系结构34

习题34

3.1 概述37

第3章　物理层37

3.2.1　信息传输速率与码元传输速率39

3.2　数据通信系统的性能指标39

3.2.2　时延和时延带宽积41

3.2.3　误码率和误比特率42

3.2.4　奈奎斯特准则与香农定理43

3.3　数据传输方式44

3.3.1 单工、全双工和半双工传输44

3.3.2　异步传输和同步传输45

3.3.3　频带传输和基带传输48

3.4　调制解调技术49

3.4.3　相移键控（PSK）50

3.4.4 多级调制和幅相键控（APK）50

3.4.1　幅移键控（ASK）50

3.4.2　频移键控（FSK）50

3.5　编码解码技术51

3.5.1　不归零制编码52

3.5.2　曼彻斯特编码52

3.5.3　差分曼彻斯特编码53

3.5.4　mB/nB编码53

3.5.5　多进制编码54

3.6　信道复用技术55

3.6.2　时分复用（TDM）56

3.6.1 频分复用（FDM）56

3.6.3　统计时分复用（STDM）57

3.6.4　准同步数字系列（PDH）58

3.6.5 同步数字系列（SDH/SONET）60

3.6.6　波分复用（WDM/DWDM/CWDM）63

3.7　传输媒体64

3.7.1 双绞线64

3.7.2 同轴电缆65

3.7.3　光纤66

3.7.4　无线传输67

习题70

4.1.1 引言74

第4章　数据链路层74

4.1　数据链路控制机制74

4.1.2　滑动窗口机制76

4.1.3　停等ARQ77

4.1.4 回退-N ARQ79

4.1.5　选择重传ARQ81

4.2　差错校验82

4.2.1 奇偶校验82

4.2.2　循环冗余校验83

4.2.3　校验和85

4.3.1 HDLC链路配置和工作模式86

4.3 高级数据链路控制（HDLC）86

4.3.2 HDLC帧格式和传输控制87

4.4　Internet数据链路控制协议PPP90

习题93

第5章　局域网96

5.1　IEEE802局域网体系结构96

5.1.1　IEEE802局域网参考模型96

5.1.2　媒体接入控制子层98

5.1.3　逻辑链路控制子层101

5.2　以太网的发展103

5.3.1 随机接入技术先驱ALOHA105

5.3 以太网媒体接入控制方式CSMA/CD105

5.3.2　CSMA工作机理107

5.3.3 CSMA/CD工作机理109

5.3.4　CSMA/CD以太网传输特点117

5.3.5 CSMA/CD以太网性能118

5.4 以太网帧格式和数据封装121

5.4.1 以太网帧格式121

5.4.2　以太网数据封装123

5.5　传统以太网125

5.5.1　物理层、网络接口卡和中继器125

5.5.2　粗缆以太网10Base5128

5.5.3　细缆以太网10Base2128

5.5.4　双绞线以太网10BaseT130

5.5.5　光纤以太网10BaseF133

5.6　高速以太网133

5.6.1　100BaseT134

5.6.2　千兆以太网139

5.6.3　万兆以太网143

5.7　全双工以太网146

5.7.1　全双工以太网的特点146

5.7.2　全双工以太网的流量控制147

5.8　交换式以太网148

5.8.1　网桥149

5.8.2　交换机152

5.8.3　交换式以太网及其特点154

5.9　非主流局域网156

5.9.1　令牌环156

5.9.2　令牌总线159

5.9.3　光纤分布数据接口（FDDI）160

5.10　无线局域网（WLAN）162

5.10.1 IEEE802.11 WLAN网络结构162

5.10.2　IEEE802.11 WLAN物理层163

5.10.3　IEEE802.11 WLAN MAC层164

5.11 虚拟局域网（VLAN）170

5.11.1　VLAN及其特点170

5.11.2　VLAN划分171

5.11.3　VLAN帧格式172

5.11.4　VLAN运行173

习题174

第6章　广域网183

6.1　广域网传输控制机制183

6.1.1　数据交换技术183

6.1.2　分组转发和动态路由187

6.1.3　拥塞控制190

6.2　帧中继193

6.2.1　帧中继交换193

6.2.2　帧中继体系结构194

6.3.1　信元交换196

6.3　异步传输模式（ATM）196

6.3.2　ATM协议模型197

6.3.3　ATM服务质量和服务类型204

6.3.4　ATM通信量控制206

习题208

第7章　网络层211

7.1 网络互联与路由器211

7.1.1　网络互联211

7.1.2　路由器212

7.2 网际协议（IP）214

7.2.1 网际层的服务和协议214

7.2.2　分类IPv4地址及子网划分215

7.2.3　地址解析协议（ARP）219

7.2.4　IP数据报格式223

7.2.5　IP数据报分片与重组225

7.2.6　IP数据报转发228

7.2.7　IP数据报选项233

7.2.8　Internet控制报文协议（ICMP）235

7.2.9　无类别域间路由（CIDR）239

7.3　路由算法和路由协议242

7.3.1　Internet两类路由协议242

7.3.2　距离矢量路由算法244

7.3.3　最短路径优先路由算法（SPF）246

7.3.4　路由信息协议（RIP）249

7.3.5　开放最短路径优先协议（OSPF）255

7.3.6　边界网关协议（BGP）261

7.4　Internet组管理协议（IGMP）266

7.4.1 多播266

7.4.2　IP多播组地址及其转换267

7.4.3　IGMP协议268

7.4.4　距离矢量多播路由协议（DVMRP）270

习题276

8.1　传输层端口286

8.1.1　端口及其作用286

第8章　传输层286

8.1.2　传输层的复用和解复用288

8.2　用户数据报协议（UDP）289

8.2.1 UDP用户数据报289

8.2.2　UDP伪报头290

8.2.3　UDP的特点290

8.3　传输控制协议（TCP）291

8.3.1　TCP的编号与确认291

8.3.2　TCP报文段293

8.3.3　TCP连接管理297

8.3.4 TCP重传机制301

8.3.5　TCP流量控制305

8.3.6　TCP拥塞控制309

习题313

第9章　应用层317

9.1　网络应用模式317

9.1.1　客户-服务器模式317

9.1.2　浏览器-服务器模式319

9.2　域名系统（DNS）320

9.2.1　Internet的域名结构320

9.2.2　域名解析322

9.3　文件传送协议（FTP）326

9.3.1　FTP的客户-服务器模式327

9.4.1 电子邮件系统概述329

9.4　电子邮件329

9.3.2　FTP的访问控制329

9.4.2　电子邮件的信息格式332

9.4.3　简单的电子邮件传送协议（SMTP）335

9.4.4 邮局协议（POP）336

9.5　万维网（WWW）337

9.5.1　万维网工作原理337

9.5.2　统一资源定位符（URL）343

9.5.3　超文本传送协议（HTTP）344

9.5.4　超文本标记语言（HTML）346

9.5.5　动态Web文档技术349

9.5.6　活动Web文档技术352

9.6　动态主机配置协议（DHCP）354

9.7　简单网络管理协议（SNMP）356

9.7.1　SNMP网络管理系统组成356

9.7.2　SNMP协议358

9.7.3　管理信息结构（SMI）360

9.7.4　管理信息库（MIB）364

习题366

第10章　Socket网络应用编程369

10.1　套接字Socket369

10.1.1 网络应用程序编程接口369

10.1.2　Socket机制370

10.2.1　Socket的创建与关闭371

10.2　Socket网络通信程序设计371

10.2.2　绑定本地地址373

10.2.3　建立连接374

10.2.4　数据的发送与接收377

10.2.5　客户-服务器模式的Socket实现框架380

习题383

第11章　网络安全384

11.1　密码学基础385

11.1.1　概述385

11.1.2　对称密钥密码体制与DES算法386

11.1.3　公开密钥密码体制与RSA算法390

11.2.1　数字签名393

11.2　数字签名和报文摘要393

11.2.2　报文摘要394

11.3　身份认证和密钥分发396

11.3.1　基于对称密钥的认证和密钥分发396

11.3.2　基于公钥的认证和公钥分发398

11.4　Internet网络安全技术400

11.4.1　防火墙技术400

11.4.2　网际层安全技术405

11.4.3　传输层安全技术408

11.4.4　应用层安全技术409

11.4.5　虚拟专用网（VPN）412

习题413

第12章　Internet的发展417

12.1　下一代网际协议IPv6417

12.1.1　IPv6产生的背景和特点417

12.1.2　IPv6数据报格式418

12.1.3　IPv6地址421

12.1.4　IPv4向IPv6过渡425

12.2 IP over ATM、SDH和DWM428

12.2.1 IP over ATM428

12.2.2 多协议标记交换（MPLS）431

12.2.3 IP over SDH434

12.2.4　IP over WDM435

12.3　宽带接入网436

12.3.1 非对称数字用户线（ADSL）437

12.3.2 混合光纤同轴电缆网（HFC）439

12.4　多媒体传输442

12.4.1　多媒体及其传输442

12.4.2 实时传输协议（RTP）与实时传输控制协议（RTCP）445

12.4.3　H.323和会话发起协议（SIP）451

12.5　QoS控制456

12.5.1　综合服务（IntServ）与资源预留协议（RSVP）456

12.5.2　区分服务（DiffServ）463

习题466

13.1.1　计算机网络规划的作用469

13.1　计算机网络规划概述469

第13章　计算机网络规划与设计469

13.1.2　网络工程的基本内容470

13.1.3　网络系统集成的层面472

13.1.4　网络规划设计的基本原则474

13.2　计算机网络的规划设计与实施476

13.2.1　需求分析及可行性分析476

13.2.2　计算机网络总体设计478

13.2.3　网络分层拓扑结构的规划设计479

13.2.4　网络设备的选型与比较481

13.2.5　网络管理设计485

13.2.6　网络安全系统设计485

13.2.7　综合布线系统486

13.2.8　网络工程实施与测试487

13.3　接入网与网络互联技术488

13.3.1　接入网技术概念488

13.3.2　接入网承载的业务与接入类型489

13.3.3　ISDN接入方案490

13.3.4　宽带接入网490

13.4　企业网络互联方式492

13.5　网络系统集成案例495

13.5.1　小型企业网络方案495

13.5.2　大型企业园区网方案495

13.5.4　电子商务网络方案497

13.5.3　电子政务网络方案497

13.5.5　校园网络方案498

13.5.6　企业内联网方案499

习题500

第2篇　控制网络技术505

第14章　控制网络概述505

14.1　控制网络的构成与特点505

14.1.1　控制网络的特点505

14.1.2　控制网络的结点506

14.1.3　控制网络的实时性与环境适应性506

14.1.4　现场总线技术及其发展508

14.1.5　几种控制网络的通信参考模型510

14.2　控制网络与网络化控制系统512

14.2.1　控制系统的新型结构512

14.2.2　网络化控制系统的特点514

14.2.3　控制系统对网络的要求515

14.3　控制网络在企业网络系统中的地位与作用516

14.3.1　企业网络系统的层次结构516

14.3.2　控制网络的地位与作用517

14.3.3　控制网络与上层网络的连接方式518

习题519

15.1　FF的技术特色520

15.1.1　FF的主要技术520

第15章　FF控制网络520

15.1.2　FF通信系统的主要组成521

15.1.3　H1协议数据的构成与层次523

15.1.4　FF通信中的虚拟通信关系524

15.2　H1网段的物理连接526

15.2.1　H1网段的物理信号波形526

15.2.2　H1网段的信号编码527

15.2.3　H1网段的传输介质与拓扑结构529

15.3　H1网段的链路活动调度530

15.3.1　链路活动调度器（LAS）及其功能531

15.3.2　通信设备类型531

15.3.3　链路活动调度器的工作过程533

15.3.4　链路时间534

15.4　H1网段的网络管理535

15.4.1 网络管理者与网络管理代理535

15.4.2　网络管理代理的虚拟现场设备536

15.4.3　通信实体537

15.5　H1网段的系统管理540

15.5.1　系统管理概述540

15.5.2　系统管理的作用542

15.5.3　系统管理信息库及其访问543

15.5.4　SMK状态545

15.5.5　系统管理服务和作用过程545

15.5.6　地址与地址分配549

15.6　FF的功能块551

15.6.1　功能块的内部结构与功能块连接551

15.6.2　功能块中的用户应用块554

15.6.3　块参数556

15.6.4　功能块服务561

15.6.5　功能块对象字典563

15.6.6　功能块应用564

15.7　H1网段的构成与连接565

15.7.1　H1网段的构成565

15.7.2 网段长度567

习题569

第16章　几种其他的控制网络572

16.1 几种控制网络的性能比较572

16.2　基于CAN的控制网络572

16.2.1 CAN通信技术572

16.2.2　SAE J1939581

16.2.3　汽车电子网络的体系结构586

16.2.4　DeviceNet588

16.3　工业以太网593

16.3.1　工业以太网简介593

16.3.2　工业以太网解决非确定性问题的措施595

16.3.3　以太网的通信帧结构与Tunneling技术597

16.3.4　高速以太网（HSE）598

16.3.5　基于Web技术的远程监控601

16.4 Controlnet605

16.4.1　并行时间域多路存取605

16.4.2　Controlnet的MAC帧结构605

16.4.3　通信调度的时间分片方法607

16.4.4　Controlnet的虚拟令牌608

16.4.5　Controlnet的显性报文与隐性报文608

16.5　ASI控制网络609

16.5.1　ASI的网络构成609

16.5.2　ASI的主从通信610

16.5.3　ASI的报文格式611

16.5.4　主节点的通信功能612

16.5.5　从节点的通信接口613

16.6　PROFIBUS615

16.6.1　PROFIBUS概述615

16.6.2　PROFIBUS的协议结构616

16.6.3　PROFIBUS网段的物理连接617

16.6.4　PROFIBUS的总线访问控制618

16.6.5　PROFIBUS-DP的系统配置620

16.6.6　设备数据库文件622

习题624

附录A　英文缩写词625

参考文献632