本书从培养工程型、技术型等应用型人才的角度出发，采用理论与实践相结合的方式，系统介绍计算机网络的基础知识，以及应用计算机网络知识解决实际问题的技术方法。全书共9章，包括计算机网络概述、TCP/IP协议、局域网、无线与移动网络、广域网、路由技术、Internet、IPv6技术、网络安全基础。本书力求达到宽基础、厚理论、重实践的编写思想。其中，与网络发展相关的多个知识点融合起来；理论讲述简明扼要、层层递进；实践内容方案明确、步骤清晰，可操作性强，力求为读者提供简明易学、容易上手操作的综合实践案例和项目实验。本书可作为高等院校计算机类专业相关课程的教材，也可作为非计算机类专业相关课程的教材或参考书，同时可以作为计算机网络工程师、学习兴趣爱好者的参考书和指导书。

目前，计算机网络尤其是互联网的发展，给经济社会、人们的工作及生活带来了前所未有的变化。计算机网络技术的应用已深入千家万户，“互联网+”的概念也深入各行各业，助力各个行业、产业快速发展，成为互联网经济发展的基础。因此，无论是对于高校学生，还是对于从事IT行业相关的技术人员，或者其他行业的职业经理，计算机网络都是必须掌握的基本知识。 本书正是基于计算机网络作为当今信息社会必须掌握的知识和技能的理念，考虑到行业、产业的应用，由广东白云学院大数据与计算机学院联合白云宏信创产业学院教师共同编写的一本双元教材。高校教师和企业工程师共同编写，既能夯实理论，又能突出实践。 全书共9章，系统介绍计算机网络的概念、原理、发展过程，以及TCP/IP协议、局域网、广域网、Internet等计算机网络安全基础知识。各章具体内容如下。 第1章概述计算机网络的概念、类型、组成和性能等。 第2章介绍TCP/IP协议的概念、原理，以及各层主要的相关协议封装格式、功能等。 第3章详细介绍局域网的工作原理及组建，重点介绍以太网、虚拟局域网的技术原理和园区网组建的方法等。 第4章介绍无线与移动网络，重点介绍WLAN、蓝牙等技术，并简要介绍移动通信中涉及的相关技术。 第5章介绍广域网的概念、协议和接入方法，重点介绍应用于广域网的HDLC与PPP两种协议。 第6章介绍路由技术，包括路由的基本原理、路由算法、路由协议，以及路由相关设备的组成结构及工作原理。 第7章介绍Internet，包括Internet的概念、功能、接入服务、网络服务及下一代Internet等知识。 第8章介绍IPv6技术，主要包括IPv6的概念、特点、格式，以及如何从IPv4过渡到IPv6等。 第9章介绍网络安全基础，包括网络安全面临的威胁、网络安全原则、密码学基础知识、身份认证与访问控制、网络安全防御技术等。 本书理论与实践并重，在讲述理论时，力求简明扼要，层层递进。同时，每个章节都有相应的实践案例或项目实验，有详细的操作步骤并配有截图，以便读者实验操作，培养读者的实践动手能力。 本书可作为高等院校计算机类专业相关课程的教材，也可作为非计算机类专业相关课程的教材或参考书，同时可以作为计算机网络工程师、学习兴趣爱好者的参考书和指导书。 本书由李春平、韦立梅、张淑荣担任主编，肖亚光、王东、容健昌、关展鹏担任副主编。全书由李春平负责统稿。在编写过程中得到了诸多同行的指导，在此表示衷心感谢。由于编者水平有限，书中难免存在一些疏漏和不足之处，恳请广大读者批评指正。 编者 2022年8月

目录 第1章 计算机网络概述 1 1.1　计算机网络的概念 1 1.1.1 计算机网络的定义 1 1.1.2 计算机网络的功能 2 1.1.3 计算机网络的类型 2 1.2 计算机网络的组成 7 1.2.1 互联网的边缘部分 8 1.2.2 互联网的核心部分 9 1.3 计算机网络的发展历史 12 1.3.1 通信技术发展的四次革命 12 1.3.2 互联网的发展过程和未来趋势 14 1.3.3 我国计算机网络发展的概况 16 1.4 计算机网络的性能 18 1.4.1 计算机网络的性能指标 18 1.4.2 计算机网络的非性能特征 23 1.5 计算机网络的体系结构 23 1.5.1 计算机网络体系结构的形成与相关术语 24 1.5.2 OSI参考模型 27 1.5.3 TCP/IP协议模型 29 1.5.4 OSI参考模型与TCP/IP协议模型的比较 30 1.5.5 五层协议模型的体系结构 31 1.6 项目实验：认识计算机网络 32 习题1 39 第2章 TCP/IP协议 43 2.1 TCP/IP协议概述 43 2.1.1 TCP/IP协议简介 43 2.1.2 TCP/IP协议族与网络通信模型 44 2.2 物理层协议 46 2.2.1 物理层概念 46 2.2.2 物理层传输介质 47 2.2.3 信道复用技术 49 2.3 数据链路层 50 2.3.1 数据链路层概念 50 2.3.2 数据链路层协议 52 2.3.3 差错控制技术 53 2.4 网络层协议 54 2.4.1 网络层概念 54 2.4.2 网络层协议 54 2.4.3 网络层路由算法 58 2.5 传输层 60 2.5.1 传输层概念 60 2.5.2 传输层协议 60 2.5.3 拥塞控制机制 62 2.6 应用层 64 2.6.1 应用层概念 64 2.6.2 应用层协议 64 2.6.3 视频流媒体技术 65 2.7 项目实验：使用Wireshark分析数据包 66 习题2 71 第3章 局域网 73 3.1 局域网概述 73 3.1.1 局域网概念 73 3.1.2 局域网的技术特点 73 3.1.3 局域网的组成和分类 75 3.2 以太网技术 76 3.2.1 以太网的两个标准 76 3.2.2 CSMA/CD协议 77 3.2.3 以太网MAC地址及帧格式 79 3.2.4 以太网交换机 82 3.2.5 以太网交换机基本配置 85 3.2.6 地址解析协议 88 3.2.7 MAC地址、IP地址的关系及ARP的作用 93 3.3 虚拟局域网 96 3.3.1 VLAN概述 96 3.3.2 VLAN的实现机制 97 3.3.3 VLAN的配置 100 3.4 局域网IP地址规划 101 3.4.1 IPv4地址概述 101 3.4.2 分类编址的IPv4地址 103 3.4.3 划分子网的IPv4地址 105 3.4.4 无分类编址的IPv4地址 110 3.4.5 IPv4地址的应用规划 112 3.5 项目实验 116 3.5.1 项目实验一：VLAN划分与VLAN间路由 116 3.5.2 项目实验二：划分子网 121 3.5.3 项目实验三：局域网IP地址规划 124 习题3 128 第4章 无线与移动网络 134 4.1 无线网络 134 4.1.1 无线网络的基本结构 134 4.1.2 无线链路与无线网络特征 136 4.2 移动网络 137 4.2.1 移动网络基本原理 137 4.2.2 寻址 138 4.2.3 移动终端的路由选择 138 4.3 无线局域网IEEE 802.11 139 4.3.1 IEEE 802.11 体系结构 139 4.3.2 IEEE 802.11 的MAC协议 140 4.3.3 IEEE 802.11 帧 141 4.4 蜂窝网络 142 4.4.1 蜂窝网络体系结构 142 4.4.2 蜂窝网络中的移动性管理 143 4.4.3 移动通信5G网络 144 4.5 移动IP网络 144 4.5.1 代理发现 145 4.5.2 向归属代理注册 145 4.5.3 数据报的间接路由选择 145 4.6 其他典型无线网络介绍 145 4.6.1 WiMAX网络 145 4.6.2 蓝牙网络 146 4.6.3 ZigBee网络 147 4.7 项目实验：搭建WLAN 149 习题4 152 第5章 广域网 157 5.1 广域网概述 157 5.1.1 广域网的基本概念 157 5.1.2 广域网结构与参考模型 158 5.2 广域网协议 159 5.2.1 HDLC协议 159 5.2.2 PPP协议 160 5.2.3 PPPoE协议 163 5.3 广域网接入 164 5.3.1 广域网的连接类型 164 5.3.2 广域网接入实例 166 5.3.3 软件定义广域网 172 5.4 项目实验 173 5.4.1 项目实验一：PPP协议认证配置 173 5.4.2 项目实验二：PPPoE协议认证配置 175 习题5 178 第6章 路由技术 181 6.1 路由的基本原理 181 6.1.1 路由和路由器 181 6.1.2 路由表 182 6.1.3 路由的来源 184 6.1.4 路由优先级 187 6.1.5 路由开销 188 6.2 路由协议 189 6.2.1 RIP协议 190 6.2.2 OSPF协议 193 6.2.3 BGP协议 198 6.3 网络互联设备 200 6.3.1 路由器 200 6.3.2 三层交换机 204 6.4 项目实验 205 6.4.1 项目实验一：静态路由配置 205 6.4.2 项目实验二：动态路由配置 209 习题6 215 第7章 Internet 220 7.1 Internet的基础知识 220 7.1.1 Internet的产生和发展 220 7.1.2 Internet概述 222 7.1.3 Internet的主要功能与服务 224 7.1.4 Internet的结构 227 7.2 Internet接入技术 230 7.2.1 Internet接入概述 230 7.2.2 局域网接入技术 230 7.2.3 APN接入技术 231 7.2.4 Cable Modem接入技术 231 7.2.5 光纤接入技术 231 7.2.6 无线接入技术 232 7.3 网络服务 233 7.3.1 DHCP 233 7.3.2 DNS 234 7.3.3 FTP 235 7.3.4 SMTP 235 7.3.5 Telnet和SSH 236 7.4 下一代Internet 237 7.4.1 下一代Internet概述 237 7.4.2 下一代Internet的组成架构体系分析 238 7.5 项目实验：DHCP服务器配置 240 习题7 247 第8章 IPv6技术 251 8.1 IPv6地址 251 8.1.1 IPv6数据包 251 8.1.2 IPV6编址 253 8.1.3 IPV6地址类型 254 8.1.4 IPv6全局单播地址配置 256 8.1.5 IPv6地址配置 258 8.2 IPv6协议构成 261 8.2.1 ICMPv6协议 261 8.2.2 邻居发现协议 262 8.2.3 实施子网划分IPv6编址方案 264 8.3 从IPv4过渡到IPv6 267 8.3.1 双协议栈技术 267 8.3.2 隧道技术 268 8.3.3 NAT64网络地址/协议转换技术 268 8.4 项目实验：IPv6双协议栈配置 269 习题8 273 第9章 网络安全基础 275 9.1　网络安全概述 275 9.1.1 网络安全的概念 275 9.1.2 网络安全的原则 276 9.1.3 网络安全的大敌：网络攻击 278 9.1.4 网络安全的建设内容 280 9.1.5 物理安全 281 9.1.6 网络安全服务 281 9.2　密码学基础 283 9.2.1 密码学的基本概念 283 9.2.2 古典密码技术 284 9.2.3 对称密钥加密技术 286 9.2.4 非对称密钥加密技术 289 9.3 身份认证与访问控制 293 9.3.1 概述 293 9.3.2 身份认证技术 293 9.3.3 访问控制技术 298 9.4　网络安全防御技术：防火墙、入侵检测 303 9.4.1 防火墙的概念与原理 303 9.4.2 防火墙的体系结构 305 9.4.3 防火墙的关键技术 306 9.4.4 入侵检测的概念与原理 308 9.4.5 入侵检测的关键技术 310 9.4.6 入侵检测系统及其主要类型 311 9.5　项目实验：网络安全基础配置 313 9.5.1 场景简介 313 9.5.2 实验步骤 314 习题9 315 参考文献 319