本书是《计算机网络（第2版）》的配套教材。本书的内容分为两个部分，第一部分主要是网络课程的知识点组织和教学方法的讨论；第二部分针对《计算机网络（第2版）》教材中的一些重点与难点问题进行了讨论，同时提供一些教材中没有展开，但是对于理解某一项技术是重要的背景资料及技术要点。本书还提供了一些有用的网站地址或RFC文档。

本书可以作为担任计算机网络、数据通信技术及相关课程教学的教师的教学参考书，也可以作为计算机专业的本科生以及电子信息类专业本科、研究生与工程技术人员的学习参考书。本书封面贴有清华大学出版社防伪标签, 无标签者不得销售. 

版权所有, 侵权必究. 

FOREWORD我国信息技术与产业的发展，需要大量从事计算机应用系统设计工程师、网络工程师、软件工程师、电信技术工程师，以及信息服务、信息系统管理、网络管理与维护的专业技术人员，他们都需要掌握计算机网络的知识与技术。

在《计算机网络教师用书》的写作中，作者希望能参考国内外类似的书籍，但是除了可以在个别的教学网站上看到个别类似的内容讨论之外，没有见到这样系统讨论网络课程教学的教师用书。作者深知，写一本教师用书，其实要比写一本教材的工作量与难度还要大。作者经过多年的教学实践，一直希望能够对教学的心得与体会做一个总结和提高，和国内的同行们有一个交流的机会。尽管在教师用书的写作上花的时间可能比较多，风险比较大，但是还是下决心动手做这件事。因为作为教师来说，没有比提高自身的教学水平与教学质量更重要的。作者相信，一个人的知识和阅历是有限的，如果通过自己的总结，能够引起同行的讨论，通过讨论促进这门课程教学质量的提高，那么即使这本书有很多的不足之处，但是对这门课程的建设也是会有益的。

本书的编写思路是： 为了反映出《计算机网络教师用书》与《计算机网络》教材两者的配套关系，本书的内容按两个部分来组织。第一部分（即第0章）主要涉及教学方法和知识点组织的讨论，不涉及具体课程内容。第二部分（1~9章）针对《计算机网络（第2版）》具体的章节内容进行讨论。作者希望在教师用书中除了讨论一些重点与难点问题之外，对于网络课程安排的每一部分内容，将根据个人的理解、认识与掌握的资料，能够为进一步理解教学内容，提供一些教材中没有展开写的、重要的背景资料的讨论。本书在每一章中都会提供一些有用的网站地址或RFC文档，作为学生和教师使用时参考。当然，读者完全可以找到更好的网站和更好的内容。

教师一辈子最主要的任务是尽自己最大的努力，把承担的每一门课程教好，不能误人子弟。作为一名好的教师，在教授这门课程时最重要的是“知道学生在哪些知识的学习中，可能有哪些知识点不容易掌握，以及为什么不容易掌握”。教师最大的贡献是教出一批好学生。要达到这个目的，教师需要对自己所教的课程开展教学研究。作者希望通过这本书作为教学研究成果之一奉献给同行，同时引起讨论。作者希望从讨论中获取大家更多宝贵的教学经验，也希望学生参与到探讨网络课程教学方法之中，提出宝贵的意见与建议，共同提高我国计算机网络课程的教学水平。《计算机网络教师用书》只能起到一个“抛砖引玉”的作用。

《计算机网络（第1版）》教程作为中国计算机学会组织编写的“21世纪大学本科计算机专业系列教材”之一，《计算机网络（第2版）》作为教育部普通高等教育“十一五”国家级规划教材出版的。与它配套的还有《计算机网络教师用书》、《计算机网络习题指导书》、《计算机网络实验指导书》、《计算机网络软件编程指导书》和《计算机网络电子教案》，它们构成了一个立体的教材体系。

《计算机网络》课程教学体系的建设不可能是一位教师个人能够完成的。这个教学体系的建设是南开大学信息技术科学学院计算机系“网络实验室”的全体教师经过多年的实践与积累，共同努力完成的。南开大学教务处、天津市教育委员会高等教育处对“计算机网络教学体系的建设”课程改革给予立项支持。他们希望在南开大学信息技术科学学院计算机系与“网络实验室”多年网络与信息安全科学研究与教学的基础上，改进计算机网络课程的教学，并将研究成果总结推广出去，争取对兄弟院校相关课程的教学改革有所贡献。《计算机网络实验指导书》由张建忠教授、徐敬东教授编著，《计算机网络习题指导书》由陶智华博士编著，《计算机网络软件编程指导书》由吴英博士编著。本书的0～7章由吴功宜编写，8~9章由吴英编写。

在本书的编写过程中得到刘瑞挺教授、徐敬东教授、张建忠教授、韩毅刚副教授的帮助。网络实验室的陶智华博士和董大凡、胡晓英等学生提出不少重要的建议和帮助。清华大学出版社的员工在本书的出版中付出了艰辛的劳动。南开大学教务处、天津市教育委员会高等教育处，以及南开大学信息技术科学学院主管教学副院长袁晓洁教授、教学办公室康莉主任在课程改革立项与完成过程中，以及教材编写过程中给予了很多的帮助，在此一并表示感谢。

教师用书是很难写好的一类书，书中有错误和不妥之处，敬请老师们给予批评和指教。

第0章 计算机网络课程知识点设计与组织的总体说明10.1 计算机网络课程的性质1

0.2 计算机网络课程知识点设计2

0.2.1 计算机网络课程教学的特点2

0.2.2 计算机网络课程知识点组织的基本思路4

0.3 计算机网络课程知识点设计与章节的结构5

0.3.1 计算机网络课程教学单元的划分5

0.3.2 关于广域网与局域网、城域网的物理层、数据链路层内容

的安排6

0.3.3 全书的知识点结构的组织7

0.3.4 《计算机网络》教材体系与教学安排的建议9

0.3.5 《计算机网络教师用书》编写的指导思想11

0.3.6 教学方法的讨论13

0.4 计算机网络技术演变与教材内容的更新17

0.4.1 计算机网络技术演变对教学内容的影响17

0.4.2 国外经典的计算机网络教材分析18

第1章 计算机网络概论22

1.0 本章学习目的、要求与知识点结构22

1.0.1 本章学习目的与要求22

1.0.2 本章知识点的组织与结构23

1.1 对计算机网络的形成与发展要点的理解24

1.2 对计算机网络定义与分类的理解25

1.2.1 计算机网络定义的基本要点25

1.2.2 对计算机网络的分类方法的理解26

1.3 对计算机网络的组成与结构要点的理解30

1.3.1 资源子网和通信子网划分的意义与局限性30

1.3.2 组网方式的变化与现代网络系统的结构特点31

目  录1.4 对计算机网络的拓扑构型要点的理解32

1.4.1 网络拓扑构型的要点32

1.4.2 对计算机网络拓扑的分类方法的理解32

1.5 分组交换技术的基本概念34

1.5.1 分组交换技术的研究与发展34

1.5.2 线路交换的特点39

1.5.3 存储转发交换的特点39

1.5.4 数据报方式与虚电路方式的比较40

1.6 典型计算机网络41

1.6.1 ARPANET的发展过程41

1.6.2 ARPANET对推动网络技术发展的贡献44

1.6.3 TCP/IP协议与网络体系结构研究44

1.6.4 TCP/IP协议的应用45

1.6.5 Internet的发展46

1.6.6 Web技术对Internet应用发展的影响51

1.6.7 搜索引擎技术研究与发展56

1.6.8 P2P文件共享技术的发展60

1.7 网络计算研究与应用的发展62

1.7.1 网络计算的基本概念62

1.7.2 移动计算网络与无线Ad hoc、无线传感器网络WSN的研究

与发展63

1.7.3 多媒体网络的研究与应用73

1.7.4 网络并行计算的研究与应用74

1.7.5 存储区域网络的研究与应用76

第2章 网络体系结构与网络协议77

2.0 本章学习目的、要求与知识点的结构77

2.0.1 本章学习目的与要求77

2.0.2 本章知识点的组织与结构77

2.1 网络体系结构的基本概念79

2.1.1 对网络通信协议的理解79

2.1.2 对网络协议、协议族基本概念的理解80

2.1.3 对协议、层次、接口与体系结构概念的理解81

2.1.4 对面向连接服务与无连接服务的理解82

2.1.5 对确认和重传机制的理解83

2.2 对OSI参考模型评价的理解84

2.3 对TCP/IP参考模型评价的理解85

2.4 网络与Internet协议标准组织与管理机构85

2.4.1 网络协议标准组织85

2.4.2 RFC文档86

2.4.3 Internet管理机构87

2.4.4 Internet管理和研究机构网址89

2.5 一种建议的参考模型89

第3章 物理层90

3.0 本章学习目的、要求与知识点结构90

3.0.1 本章学习目的与要求90

3.0.2 本章知识点的组织与结构90

3.1 对物理层与物理层协议基本概念的理解92

3.2 对数据通信基本概念的理解93

3.2.1 对信息、数据和信号概念的理解93

3.2.2 数据通信研究的主要问题94

3.2.3 传输介质的主要类型96

3.3 数据编码技术104

3.3.1 数据编码类型104

3.3.2 对多相调制方法的理解105

3.3.3 脉冲编码调制方法105

3.4 对基带信号的频谱特性的理解107

3.4.1 观察与分析电信号的时域方法与频域方法107

3.4.2 傅里叶分析的基本方法107

3.4.3 周期性矩形脉冲信号的频谱分析108

3.4.4 数字信号的频谱特点109

3.4.5 对通信信道带宽对基带传输影响的理解110

3.4.6 对奈奎斯特准则与香农定律的理解111

3.5 对频带传输方法的理解115

3.5.1 电话交换网的结构115

3.5.2 频带传输的定义116

3.5.3 调制解调器的基本工作原理116

3.5.4 EIA RS-232物理接口标准119

3.6 对多路复用技术的理解122

3.6.1 多路复用技术的基本概念122

3.6.2 频分多路复用的基本概念123

3.6.3 波分多路复用的基本概念123

3.6.4 时分多路复用的基本概念123

3.6.5 同步时分多路复用与统计时分多路复用124

3.7 对同步数字体系SDH的理解125

3.7.1 SDH发展的背景125

3.7.2 SDH速率体系的基本概念126

3.7.3 SDH速率体系127

3.7.4 SDH的主要技术特点128

第4章 数据链路层130

4.0 本章学习目的、要求与知识点结构130

4.0.1 本章学习目的与要求130

4.0.2 本章知识点的组织与结构130

4.1 对差错产生与差错控制方法的理解131

4.1.1 为什么要设计数据链路层131

4.1.2 对差错产生的原因和差错类型的理解132

4.1.3 理解误码率定义的要点133

4.1.4 对检错码与纠错码的理解133

4.1.5 对循环冗余编码工作原理的理解134

4.1.6 对差错控制机制要点的理解134

4.2 对数据链路层的基本概念的理解136

4.2.1 物理线路与数据链路136

4.2.2 对数据链路控制原理的理解136

4.2.3 数据链路层向网络层提供的服务137

4.3 面向字符型数据链路层协议实例138

4.3.1 数据链路层协议的分类138

4.3.2 面向字符型协议实例139

4.4 面向比特型数据链路层协议实例140

4.4.1 HDLC发展过程140

4.4.2 对数据链路的配置方式和数据传送方式要点的理解140

4.4.3 HDLC的帧结构141

4.5 Internet中的数据链路层142

4.5.1 Internet数据链路层协议142

4.5.2 SLIP协议的技术要点143

4.5.3 CSLIP协议的技术要点143

4.5.4 PPP协议144

第5章 介质访问控制子层145

5.0 本章学习目的、要求与知识点的结构145

5.0.1 本章学习目的与要求145

5.0.2 本章知识点的组织与结构146

5.1 局域网与城域网基本概念146

5.1.1 局域网的主要技术特点146

5.1.2 局域网拓扑、传输介质与介质访问控制方法的分类147

5.1.3 对IEEE 802组织与IEEE 802.3协议结构的理解150

5.2 Ethernet与高速局域网技术的发展153

5.2.1 ALOHANET与介质访问控制方法153

5.2.2 Ethernet的产生与发展154

5.2.3 高速Ethernet技术的发展156

5.3 对Ethernet核心技术的理解158

5.3.1 ALOHANET与Ethernet158

5.3.2 CSMA/CD理论研究的发展159

5.3.3 CSMA/CD、Token Bus与Token Ring特点的比较163

5.4 Ethernet协议的实现167

5.4.1 Ethernet协议结构167

5.4.2 Ethernet发送与接收流程设计170

5.4.3 Ethernet帧结构174

5.4.4 Ethernet的MAC地址175

5.4.5 Ethernet网卡结构177

5.4.6 Ethernet物理层标准180

5.5 Fast Ethernet182

5.5.1 Fast Ethernet的基本特点182

5.5.2 Fast Ethernet介质专用接口MII182

5.5.3 Fast Ethernet的物理层标准183

5.5.4 100Base-T的4B/5B编码方法183

5.5.5 全双工与半双工工作模式184

5.5.6 10Mbps与100Mbps速率自动协商功能185

5.6 Gigabit Ethernet186

5.6.1 Gigabit Ethernet的基本特点186

5.6.2 Gigabit Ethernet的物理层协议187

5.6.3 Gigabit Ethernet对IEEE 802.3协议的调整188

5.6.4 吉位介质专用接口GMII190

5.7 10Gbps Ethernet191

5.7.1 10Gbps Ethernet的主要特点191

5.7.2 10Gbps Ethernet的物理层协议192

5.7.3 10Gbps Ethernet对IEEE 802.3协议的调整193

5.8 交换式局域网195

5.8.1 局域网连接设备与网桥196

5.8.2 透明网桥与生成树协议STP200

5.8.3 局域网交换机与网桥的区别204

5.8.4 局域网交换机的帧转发方式205

5.8.5 局域网交换机的结构207

5.9 虚拟局域网209

5.9.1 虚拟局域网的基本概念210

5.9.2 虚拟局域网的实现技术210

5.9.3 虚拟局域网的组网方法211

5.9.4 虚拟局域网的优点212

5.10 无线局域网213

5.10.1 无线局域网的基本概念213

5.10.2 无线局域网标准IEEE 802.11213

第6章 网络层219

6.0 本章学习目的、要求与知识点结构219

6.0.1 本章学习目的与要求219

6.0.2 知识点的组织与结构220

6.1 对网络层作用与IP协议要点的理解222

6.1.1 网络互联的需求是推动网络层和IP协议研究的原动力223

6.1.2 网络层协议必须独立于互联网络通信子网所采用的技术223

6.1.3 IP协议设计遵循的基本原则223

6.1.4 网络层中常用术语之间的联系与区别224

6.2 对IP地址概念的理解225

6.2.1 IP地址类型225

6.2.2 确定一个IP地址的类229

6.2.3 特殊地址形式231

6.2.4 IP地址的申请与管理231

6.3 对子网与超网基本概念的理解233

6.3.1 为什么要划分子网与超网233

6.3.2 对子网掩码与子网地址空间划分办法的理解233

6.3.3 子网规划与地址空间划分举例234

6.3.4 可变长度子网掩码VLSM的技术要点241

6.3.5 无类域间路由技术要点242

6.3.6 专用IP地址与内部网络地址规划方法248

6.4 对IP分组交付和路由选择技术要点的理解258

6.4.1 IP分组交付258

6.4.2 对路由选择算法基本概念的理解259

6.4.3 提高路由表查询效率的基本方法260

6.5 Internet的路由选择协议261

6.5.1 自治系统与路由选择协议261

6.5.2 对于内部网关协议要点的理解262

6.5.3 对于开放最短路径优先要点的理解263

6.5.4 对于外部网关协议要点的理解265

6.6 对IP协议技术要点的理解267

6.6.1 IP协议的特点267

6.6.2 IP数据报的格式268

6.6.3 对IP数据报的分片与组装技术要点的理解271

6.6.4 IP数据报选项273

6.7 对地址解析技术要点的理解280

6.7.1 IP地址与物理地址的映射280

6.7.2 对地址解析协议技术要点的理解281

6.7.3 反向地址解析协议284

6.8 对路由器与第3层交换技术要点的理解284

6.8.1 路由器的基本功能284

6.8.2 对路由器的结构与工作原理的理解285

6.8.3 路由器技术演变与发展287

6.8.4 对路由器与第3层交换机异同点与应用范围的理解290

6.9 对Internet控制报文协议要点的理解291

6.9.1 控制报文协议的作用与特点291

6.9.2 ICMP数据报格式与类型292

6.9.3 ICMP差错报告数据报293

6.9.4 ICMP查询报文298

6.10 对IP多播与Internet组管理协议的理解302

6.10.1 IP多播的基本概念302

6.10.2 Internet组管理协议304

6.10.3 多播路由器与IP多播中的隧道技术305

6.11 对IPv6、IPSec与ICMPv6协议要点的理解306

6.11.1 对IPv6协议要点的理解306

6.11.2 ICMPv6与IPv6的网络层协议结构311

6.11.3 从IPv4向IPv6的过渡方法312

6.11.4 对IPSec技术要点的理解314

第7章 传输层316

7.0 学习目的、要求和知识点的组织与结构316

7.0.1 本章学习目的与要求316

7.0.2 本章知识点的组织与结构316

7.1 对网络环境中分布式进程通信的理解317

7.1.1 单机系统中的进程通信方法317

7.1.2 网络环境中分布式进程通信的特点318

7.1.3 对进程间相互作用模式client/server的理解319

7.1.4 进程通信中client/server模式实现方法321

7.2 对传输层的基本功能的理解325

7.2.1 传输层的端到端通信325

7.2.2 传输层协议的基本功能326

7.2.3 网络服务与服务质量QoS328

7.3 用户报文协议UDP329

7.3.1 UDP协议的主要RFC文档与特点329

7.3.2 UDP的基本工作过程330

7.3.3 UDP端口号332

7.3.4 UDP数据报格式334

7.3.5 UDP检验和的基本概念与计算示例335

7.4 传输控制协议TCP337

7.4.1 关于TCP协议的主要RFC文档337

7.4.2 TCP协议的主要特点339

7.4.3 TCP的端口号分配和socket地址340

7.4.4 TCP报文段格式341

7.4.5 对TCP流量控制技术要点的理解345

7.4.6 对TCP差错控制技术要点的理解347

7.4.7 TCP传输连接建立、维护与释放350

7.4.8 对TCP状态转换图的理解352

第8章 应用层355

8.0 本章学习目的、要求和知识点的组织与结构355

8.0.1 本章学习目的与要求355

8.0.2 本章知识点的组织与结构355

8.1 应用层协议基本概念的理解356

8.2 对域名系统技术要点的理解357

8.2.1 学习域名系统的目的357

8.2.2 关于域名系统的主要RFC文档、标准草案与Internet

标准357

8.2.3 域名解析与地址解析的区别358

8.2.4 域名系统研究的背景与设计目标358

8.2.5 域名系统的解决方案360

8.2.6 域名数据库361

8.2.7 域名系统技术发展与安全问题364

8.3 对电子邮件系统技术要点的理解367

8.3.1 关于电子邮件协议的主要RFC文档、

标准草案与Internet标准367

8.3.2 Internet电子邮件系统设计的基本思路367

8.3.3 对电子邮件体系结构与基本工作原理的理解368

8.3.4 邮件报文交付的三个阶段370

8.3.5 SMTP协议要点371

8.3.6 通用协议Internet邮件扩展MIME协议要点375

8.3.7 POP3与IMAP4协议376

8.4 对FTP技术要点的理解377

8.4.1 关于FTP协议的主要RFC文档、标准草案与Internet

标准377

8.4.2 FTP协议的主要特点378

8.4.3 RFC 959定义的FTP主要命令378

8.4.4 简易文件传输协议TFTP要点379

8.5 对WWW技术要点的理解380

8.5.1 关于WWW服务的主要RFC文档、标准草案与Internet

标准380

8.5.2 对WWW服务方法的理解380

8.5.3 超文本传输协议HTTP要点381

8.5.4 对客户、服务器的持续、非持续连接与协商方法的理解389

8.5.5 超文本标记语言HTML要点392

第9章 网络安全与网络管理395

9.0 本章学习目的、要求与知识点结构395

9.0.1 本章学习目的与要求395

9.0.2 本章知识点的组织与结构395

9.1 对网络安全的重要性与研究的主要问题的理解396

9.1.1 网络安全的重要性396

9.1.2 网络安全技术研究的主要问题397

9.1.3 网络安全服务与安全标准399

9.1.4 网络安全策略的设计402

9.1.5 网络安全策略制定的方法与基本内容405

9.1.6 网络安全问题的鉴别与受到威胁时的行动方案409

9.2 对加密与认证技术要点的理解413

9.2.1 密码算法与密码体制的基本概念414

9.2.2 对称密钥密码体系的要点414

9.2.3 对称密钥密码体系实现方法举例415

9.2.4 非对称密钥密码体系要点418

9.2.5 公钥加密实现方法的举例419

9.2.6 对密钥的管理与CA认证中心概念的理解422

9.2.7 对数字信封技术要点的理解423

9.2.8 对数字签名技术要点的理解423

9.2.9 了解身份认证技术的发展425

9.3 对防火墙技术要点的理解426

9.3.1 防火墙的基本概念426

9.3.2 包过滤路由器427

9.3.3 应用级网关的概念427

9.3.4 防火墙系统结构分析429

9.3.5 选择防火墙产品应注意的问题433

9.4 对网络防攻击与入侵检测技术要点的理解435

9.4.1 网络攻击方法分析435

9.4.2 入侵检测的基本概念436

9.4.3 入侵检测的基本方法437

9.5 对网络文件备份与恢复技术要点的理解437

9.5.1 网络文件备份与恢复的重要性437

9.5.2 网络文件备份的基本方法438

9.6 对网络防病毒技术要点的理解438

9.6.1 造成网络感染病毒的主要原因438

9.6.2 网络病毒的危害439

9.6.3 典型网络防病毒软件的应用439

9.6.4 网络工作站防病毒方法440

9.7 对网络管理技术要点的理解440

9.7.1 网络管理的基本概念440

9.7.2 OSI管理功能域441

9.7.3 简单网络管理协议SNMP442

参考文献443