
本书分为计算机网络基础知识、计算机网络应用知识与计算机网络技术的发展三部分。第一部分系统地讲解了计算机网络的基本概念、数据通信与广域网技术、局域网与城域网技术、网络互连技术、网络操作系统与Internet基础知识;第二部分对局域网组网技术、典型局域网操作系统的使用、Internet的接入方法、Internet基本使用技能等网络实用技能与基本应用知识进行了系统的介绍;第三部分对网络系统集成技术,以及网络管理与网络安全技术等问题进行了介绍。
本书的特点是: 结构层次清晰,基本上涵盖了初学者需要掌握与了解的计算机网络理论与应用的知识点;采用理论与应用技能培养相结合的思路,使初学者在掌握计算机网络基本概念的基础上,能够比较容易地学习计算机网络应用的基本技能。为便于读者学习,作者编写了与本书配套的《计算机网络应用技术教程题解与实验指导》(第二版)。
本书可作为高等学校的教材,并可作为培训教材,同时也可满足从事计算机网络建设与应用的各类人员学习网络应用、网络系统集成技术与Internet技术的需要。书中每章均附有习题,便于教学。附录A中给出了习题答案。
现代科学技术的飞速发展,改变了世界,也改变了人类的生活。作为新世纪的大学生,应当站在时代发展的前列,掌握现代科学技术知识,调整自己的知识结构和能力结构,以适应社会发展的要求。新世纪需要具有丰富的现代科学知识,能够独立解决面临的任务,充满活力,有创新意识的新型人才。
掌握计算机知识和应用,无疑是培养新型人才的一个重要环节。计算机技术已深入到人类生活的各个角落,与其他学科紧密结合,成为推动各学科飞速发展的有力的催化剂。无论学什么专业的学生,都必须具备计算机的基础知识和应用能力。计算机既是现代科学技术的结晶,又是大众化的工具。学习计算机知识,不仅能够掌握有关的知识,而且能培养人们的信息素养。它是高等学校全面素质教育中极为重要的一部分。
高校计算机基础教育应当遵循的理念是: 面向应用需要;采用多种模式;启发自主学习;重视实践训练;加强创新意识;树立团队精神,培养信息素养。
计算机应用人才队伍由两部分人组成:一部分是计算机专业出身的计算机专业人才,他们是计算机应用人才队伍中的骨干力量;另一部分是各行各业中应用计算机的人员。这后一部分人一般并非计算机专业毕业,他们人数众多,既熟悉自己所从事的专业,又掌握计算机的应用知识,善于用计算机作为工具解决本领域中的任务。他们是计算机应用人才队伍中的基本力量。事实上,大部分应用软件都是由非计算机专业出身的计算机应用人员研制的。他们具有的这个优势是其他人难以代替的。从这个事实可以看到在非计算机专业中深入进行计算机教育的必要性。
非计算机专业中的计算机教育,无论目的、内容、教学体系、教材、教学方法等各方面都与计算机专业有很大的不同,绝不能照搬计算机专业的模式和做法。全国高等院校计算机基础教育研究会自1984年成立以来,始终不渝地探索高校计算机基础教育的特点和规律。2004年,全国高等院校计算机基础教育研究会与清华大学出版社共同推出了《中国高等院校计算机基础教育课程体系2004》(简称CFC2004),由清华大学出版社正式出版发行。
1988年起,我们根据教学实际的需要,组织编写了《计算机基础教育丛书》,邀请有丰富教学经验的专家、学者先后编写了多种教材,由清华大学出版社出版。丛书出版后,迅速受到广大高校师生的欢迎,对高等学校的计算机基础教育起了积极的推动作用。广大读者反映这套教材定位准确,内容丰富,通俗易懂,符合大学生的特点。
1999年,根据新世纪的需要,在原有基础上组织出版了《新世纪计算机基础教育丛书》。由于内容符合需要,质量较高,被许多高校选为教材。丛书总发行量突破了1000多万册,这在国内是罕见的。
最近,我们又对丛书做进一步的修订,根据发展的需要,增加了新的书目和内容。本丛书有以下特点:
(1) 内容新颖。根据21世纪的需要,重新确定丛书的内容,以符合计算机科学技术的发展和教学改革的要求。本丛书除保留了原丛书中经过实践考验且深受群众欢迎的优秀教材外,还编写了许多新的教材。在这些教材中反映了近年来迅速得到推广应用的一些计算机新技术,以后还将根据发展不断补充新的内容。
(2) 适合不同学校组织教学的需要。本丛书采用模块形式,提供了各种课程的教材,内容覆盖高校计算机基础教育的各个方面。既有供理工类专业用的,也有供文科和经济类专业用的;既有必修课的教材,也包括一些选修课的教材。各类学校都可以从中选择到合适的教材。
(3) 符合初学者的特点。本丛书针对初学者的特点,以应用为目的,以应用为出发点,强调实用性。本丛书的作者都是长期在第一线从事高校计算机基础教育的教师,对学生的基础、特点和认识规律有深入的研究,在教学实践中积累了丰富的经验。可以说,每一本教材都是他们长期教学经验的总结。在教材的写法上,既注意概念的严谨和清晰,又特别注意采用读者容易理解的方法阐明看似深奥难懂的问题,做到例题丰富,通俗易懂,便于自学。这一点是本丛书一个十分重要的特点。
(4) 采用多样化的形式。除了教材这一基本形式外,有些教材还配有习题解答和上机指导,并提供电子教案。
总之,本丛书的指导思想是内容新颖、概念清晰、实用性强、通俗易懂、教材配套。简单概括为:“新颖、清晰、实用、通俗、配套”。 我们经过多年实践形成的这一套行之有效的创作风格,相信会受到广大读者的欢迎。
本丛书多年来得到各方面人士的指导、支持和帮助,尤其是得到全国高等院校计算机基础教育研究会的各位专家和各高校的老师们的支持和帮助,我们在此表示由衷的感谢。
本丛书肯定有不足之处,竭诚希望得到广大读者的批评指正。
欢迎访问谭浩强网站: http: //www.tanhaoqiang.com
丛 书 主 编
全国高等院校计算机基础教育研究会会长
谭 浩 强
计算机网络是当今计算机科学与工程中迅速发展的新兴技术之一,也是计算机应用中一个空前活跃的领域。计算机网络是计算机技术与通信技术相互渗透、密切结合而形成的一门交叉学科。目前Internet技术发展迅速,全球性信息高速公路建设的浪潮正在兴起,网络技术已广泛应用于电子政务、电子商务、远程教学、远程医疗、通信、军事、科学研究、信息服务等领域。人们已经意识到:计算机网络正在改变着人们的工作方式与生活方式,网络与通信技术已成为影响一个国家与地区政治、经济、科学与文化发展的重要因素之一。计算机网络作为支持未来全球信息基础结构的主要技术之一,已经引起了全社会广泛的关注。我国信息技术与信息产业的发展,需要大量掌握计算机网络与通信技术的人才,因此网络技术已经成为广大学生必须学习的一门重要课程,是从事计算机应用与信息技术研究、应用的人员应该掌握的重要知识之一。
计算机网络作为一门交叉学科,涉及计算机技术与通信技术两个学科。计算机网络技术经过四十多年的发展,已经形成了自身比较完善的体系。目前该技术发展迅速,应用广泛,知识更新较快,用“日新月异”来描述一点也不显得过分。以Internet为代表的网络应用技术和以异步传输模式(ATM)为代表的高速网络技术,使得网络技术发展到了一个更高的阶段。为了适应计算机网络课程学习的要求,作者根据多年教学与科研实践的经验编写了本书。本书第一版出版后已被多所高等学校作为教材。本书第二版对第一版进行了修改与补充,修改了出现的错误和过时的数据,并增加了一些学生应该掌握的新内容。
作者结合自己多年从事计算机网络教学的经验,希望能为广大初学者奉献一本系统而不抽象、有理论而又能结合实际的教材和自学参考书。希望本书既能保持教学的系统性,又能反映当前网络技术发展的最新成果。在本书的结构设计与内容选择上,作者力求达到:结构层次清晰,能涵盖初学者需要掌握与了解的基本的计算机网络理论与应用的知识点;采用理论与应用技能培养相结合的方法,使初学者在掌握网络基本概念的基础上,能够比较容易地学习网络应用的基本技能;同时又能对网络技术中较为综合的技术与正在发展的技术有所了解。全书共分为三个主要部分。第一部分介绍计算机网络基础知识,第二部分介绍计算机网络应用知识,第三部分介绍计算机网络技术的发展。
第一部分共包括6章内容。第1章介绍计算机网络的基本概念,其中包括计算机网络的形成与发展、计算机网络的定义、拓扑构型与分类以及网络体系结构的基本概念。第2章介绍数据通信与广域网技术,其中包括数据通信的基本概念、基带传输与频带传输的概念、广域网中的数据交换技术以及ATM技术。第3章介绍局域网与城域网技术,其中包括局域网的技术特点与拓扑结构、共享介质局域网与交换局域网的工作原理、高速局域网与虚拟局域网的工作原理,以及城域网与接入网的基本概念。第4章介绍网络互连技术,其中包括网络互连的定义、类型与层次,以及典型网络互连设备的工作原理。第5章介绍网络操作系统,其中包括网络操作系统的概念,并对Windows NT Server与NetWare局域网操作系统以及UNIX与Linux操作系统进行了讨论。第6章介绍Internet技术,其中包括Internet的基本概念、管理组织与应用前景,并对Internet的通信协议、域名机制与基本服务功能以及电子商务应用进行了讨论。
第二部分共包括4章内容。第7章介绍局域网组网技术,其中包括局域网的传输介质、组网所需设备与基本组网方法,以及局域网结构化布线技术。第8章介绍典型局域网操作系统的使用,以目前社会上应用最为广泛的Windows 2000 Server为例,介绍了Windows 2000 Server的安装、用户账号与组的创建与管理、文件与目录服务的概念,以及网络打印的基本服务技能。第9章介绍Internet的接入方法,其中包括Internet基本接入方式,以及用户如何通过拨号上网与局域网接入的具体方法。第10章介绍Internet基本使用技能,其中包括如何使用IE浏览器,如何收发电子邮件,以及从Internet中下载文件与搜索信息的方法。
第三部分共包括两章内容。其中,第11章介绍网络系统集成的基本概念,包括作为信息化建设的关键技术的网络技术的应用前景、网络系统集成的概念与主要内容,以及如何构建企业内部网。第12章介绍网络管理与网络安全技术,包括网络管理技术、网络安全的基本概念、网络安全策略的设计、网络攻击检测与防范以及防火墙技术。
本书在编写过程中注意保持教学内容的系统性,以计算机网络基础知识与实际应用技能的培养为主线,对高速网络技术、网络系统集成、网络安全与网络管理等进行了介绍,力求能反映网络的最新发展成果。在本书编写过程中,作者主要参考了近年来最新的文献资料。在写作中,力求做到层次清楚、语言简洁流畅、内容丰富,既便于读者循序渐进地系统学习,又能使读者了解到网络技术新的发展。希望本书对读者掌握计算机网络应用技术有一定的帮助。
本书第1、2、3、4、5、6、7章由吴功宜执笔完成,第8、9、10、11、12章由吴英执笔完成。全书由吴功宜统编,书中的插图由吴英完成。
本书在编写过程中得到了谭浩强教授、刘瑞挺教授的关心与帮助,同时也得到了徐敬东教授、张建忠教授的许多帮助,在此谨表衷心感谢。
限于作者的学术水平,错误与不妥之处在所难免,敬请读者批评指正。
作者于南开大学
第一部分计算机网络基础知识
计算机网络概论11计算机网络的形成与发展1
1.1.1计算机网络发展阶段的划分1
1.1.2计算机网络的形成2
1.1.3网络体系结构与协议标准化的研究3
1.1.4Internet的应用与高速网络技术的发展4
1.2计算机网络的基本概念5
1.2.1计算机网络的定义5
1.2.2计算机网络的组成与结构5
1.3计算机网络的拓扑构型7
1.3.1计算机网络拓扑的定义7
1.3.2计算机网络拓扑的分类8
1.4计算机网络的分类8
1.4.1根据网络传输技术进行分类8
1.4.2根据网络的覆盖范围进行分类9
1.5网络体系结构的基本概念10
1.5.1网络体系结构与通信协议的概念10
1.5.2ISO/OSI参考模型13
1.5.3TCP/IP参考模型17
1.5.4一种建议的参考模型20
1.6本章总结20
习题21
数据通信与广域网技术2.1数据通信的基本概念23
2.1.1数据传输类型与通信方式25
2.1.2传输介质及主要特性29
2.1.3无线通信与卫星通信32
2.1.4数据编码技术37
2.2基带传输的基本概念42
2.2.1通信信道带宽对传输的影响42
2.2.2数据传输速率的定义43
2.3频带传输的基本概念44
2.3.1调制解调器的工作原理44
2.3.2调制解调器的类型46
2.4广域网中的数据交换技术47
2.4.1线路交换方式47
2.4.2存储转发交换方式48
2.4.3数据报方式49
2.4.4虚电路方式50
2.5ATM技术52
2.5.1ATM的基本概念52
2.5.2ATM的工作原理53
2.6差错控制方法56
2.6.1差错产生的原因与差错类型56
2.6.2误码率的定义57
2.6.3循环冗余编码工作原理57
2.6.4差错控制机制58
27本章总结60
习题61
局域网与城域网技术3.1局域网的技术特点63
3.2局域网的拓扑结构63
3.2.1总线型拓扑结构64
3.2.2环型拓扑结构64
3.2.3星型拓扑结构65
3.3IEEE 802参考模型与协议66
3.4共享介质局域网的工作原理67
3.4.1以太网的工作原理67
3.4.2令牌环与令牌总线的工作原理69
3.5高速局域网技术70
3.5.1高速局域网的研究方法70
3.5.2快速以太网72
3.5.3千兆以太网73
3.6交换式局域网技术74
3.6.1交换式局域网的基本结构74
3.6.2局域网交换机的工作原理75
3.7虚拟局域网技术76
3.7.1虚拟网络的概念76
3.7.2虚拟局域网的实现技术77
3.8无线局域网的工作原理79
3.8.1无线局域网的应用79
3.8.2无线局域网的主要类型81
3.8.3无线局域网标准IEEE 802.1183
3.9主要的城域网技术83
3.9.1城域网的基本概念83
3.9.2光纤分布式数据接口84
3.9.3接入网技术的发展85
3.10本章总结89
习题90
网络互连技术4.1网络互连的基本概念92
4.1.1网络互连的定义92
4.1.2网络互连的要求93
4.2网络互连的类型与层次94
4.2.1网络互连的类型94
4.2.2网络互连的层次95
4.3典型网络互连设备的工作原理96
4.3.1网桥的工作原理96
4.3.2路由器的工作原理99
4.3.3网关的工作原理101
44本章总结103
习题103
局域网操作系统5.1局域网操作系统的基本概念105
5.1.1局域网操作系统的定义105
5.1.2局域网操作系统的发展106
5.1.3局域网操作系统的基本功能108
5.2Windows NT操作系统110
5.2.1Windows NT的发展110
5.2.2Windows NT的特点110
5.2.3Windows 2000 Server操作系统112
5.3NetWare操作系统113
5.3.1NetWare操作系统的发展113
5.3.2NetWare操作系统的特点114
5.3.3IntranetWare操作系统116
5.4UNIX操作系统117
5.4.1UNIX操作系统的发展117
5.4.2UNIX操作系统的特点117
5.5Linux操作系统118
5.5.1Linux操作系统的发展118
5.5.2Linux操作系统的特点118
56本章总结119
习题119
Internet技术6.1Internet的基本概念121
6.1.1Internet的定义121
6.1.2Internet的基本结构121
6.1.3Internet的发展状况123
6.2Internet的管理组织124
6.2.1Internet的管理者124
6.2.2我国Internet的管理者124
6.3Internet的通信协议125
6.3.1TCP/IP协议125
6.3.2IP地址的概念125
6.3.3IP数据包传输127
6.4Internet的域名机制128
6.4.1域名的概念128
6.4.2我国的域名结构129
6.5Internet的基本服务功能130
6.5.1WWW服务130
6.5.2电子邮件服务133
6.5.3文件传输服务136
6.5.4远程登录服务138
6.5.5新闻与公告类服务139
6.6电子商务应用141
6.6.1电子商务的概念141
6.6.2电子商务的起源与发展143
6.6.3电子商务中的网络技术144
6.6.4电子商务系统结构145
6.7电子政务应用146
6.7.1电子政务的基本概念146
6.7.2电子政务的作用和意义147
6.8本章总结148
习题149
第二部分计算机网络应用知识
局域网组网技术7.1局域网使用的传输介质151
7.2局域网组网需要的设备152
7.2.1网卡152
7.2.2集线器154
7.2.3局域网交换机155
7.3局域网的组网方法157
7.3.1同轴电缆组网方法157
7.3.2双绞线组网方法158
7.3.3快速以太网组网方法159
7.3.4千兆以太网组网方法161
7.4局域网结构化布线技术162
7.4.1结构化布线的基本概念162
7.4.2结构化布线系统的应用环境164
7.4.3结构化布线系统的组成与安装166
7.5本章总结170
习题171
局域网操作系统的使用8.1Windows 2000 Server的安装172
8.1.1安装前的准备工作172
8.1.2安装Windows 2000 Server172
8.2用户账号的创建与管理176
8.2.1用户账号的概念176
8.2.2创建用户账号176
8.2.3管理用户账号179
8.3组的创建与管理184
8.3.1组的概念与内置的组184
8.3.2创建组186
8.3.3管理组188
8.4文件与服务190
8.4.1设置共享190
8.4.2设置本地使用权限194
8.4.3连接共享196
8.5设置网络打印服务197
8.5.1网络打印的概念197
8.5.2安装本地打印机198
8.5.3安装网络打印机201
8.5.4设置打印服务器属性204
8.5.5设置共享打印机属性204
86本章总结208
习题208
Internet的接入方法9.1Internet的基本接入方式210
9.1.1ISP的概念210
9.1.2通过电话网接入Internet212
9.1.3通过局域网接入Internet213
9.2拨号上网的具体接入方法214
9.2.1安装调制解调器驱动程序214
9.2.2设置调制解调器属性215
9.2.3安装TCP/IP协议216
9.2.4创建拨号连接217
9.2.5设置拨号连接属性218
9.2.6使用拨号连接219
9.3局域网接入的具体方法220
9.3.1安装网卡驱动程序220
9.3.2设置TCP/IP属性221
94本章总结223
习题223
Internet基本使用方法10.1使用Internet Explorer上网浏览225
10.1.1Internet Explorer简介225
10.1.2浏览Internet的基本方法226
10.1.3保存与打印主页229
10.1.4对浏览器进行配置231
10.1.5使用与管理收藏夹234
10.2使用Outlook Express收发电子邮件237
10.2.1Outlook Express简介237
10.2.2创建电子邮件账号238
10.2.3接收与阅读电子邮件241
10.2.4创建与发送电子邮件245
10.2.5使用与管理通讯簿246
10.3从Internet中下载文件248
10.3.1使用IE浏览器下载文件248
10.3.2Internet中的文件格式250
10.4在Internet中搜索信息250
10.4.1搜索引擎的概念250
10.4.2搜索引擎的使用方法251
10.5本章总结253
习题253
第三部分计算机网络技术的发展
网络系统集成技术11.1信息化建设的关键技术255
11.1.1网络在信息化建设中的作用255
11.1.2信息技术的主要内容255
11.2网络系统集成的基本概念257
11.2.1网络系统集成的发展257
11.2.2网络系统集成的重要性257
11.2.3网络系统集成的内容258
11.3如何构建企业内部网260
11.3.1传统的企业网结构260
11.3.2企业内部网的起源261
11.3.3企业内部网的基本结构262
114本章总结264
习题264
网络管理与网络安全技术12.1网络管理技术266
12.1.1网络管理的重要性266
12.1.2网络管理的基本概念266
12.1.3网络管理功能域268
12.1.4典型的网络管理软件272
12.2网络安全的基本概念273
12.2.1网络安全的重要性273
12.2.2网络安全的基本问题274
12.2.3网络安全服务的主要内容278
12.2.4网络安全标准279
12.3网络安全策略的设计280
12.3.1网络安全策略与网络用户的关系280
12.3.2制定网络安全策略的思想281
12.3.3网络资源的定义281
12.3.4网络使用与责任的定义282
12.3.5网络安全受到威胁时的行动方案283
12.4网络防火墙技术284
12.4.1防火墙的基本概念284
12.4.2防火墙的主要类型285
12.4.3典型的防火墙产品287
12.5本章总结288
习题288
附录A习题参考答案290
参考文献292