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第1章　计算机网络技术的研究与发展1

1.1 ARPANET与分组交换技术1

1.1.1 ARPANET的研究背景2

1.1.2 ARPANET的基本设计思想4

1.1.3 ARPANET的发展过程6

1.1.4 ARPANET对推动网络技术发展的贡献7

1.2 TCP/IP协议与网络体系结构研究8

1.2.1 TCP/IP协议产生的背景8

1.2.2 TCP/IP协议的应用9

1.2.3 TCP/IP与OSI参考模型的比较9

1.3 Internet的发展10

1.3.1 NSFNET对Internet发展的影响10

1.3.2　Internet的形成12

1.3.3　Internet的高速发展13

1.3.4　Internet的结构与管理13

1.3.5　Internet 2和下一代互联网计划17

1.3.6　下一代网络18

1.4　Internet的应用与Web技术的发展19

1.4.1　Web技术对Internet应用发展的影响19

1.4.2　Web技术的产生与发展20

1.4.3　从人的认知规律来认识Web技术的特点22

1.4.4　Web技术的发展23

1.4.5　搜索引擎技术研究与发展23

1.4.6　P2P文件共享技术的发展27

1.4.7　播客、博客、网络即时通信与网络电视服务30

1.5 网络计算概念与技术的发展34

1.5.1 网络计算的基本概念34

1.5.2　多媒体网络的研究与应用34

1.5.3　网络并行计算的研究与应用35

1.5.4　存储区域网络的研究与应用37

1.6　QoS与服务质量工程的研究38

1.6.1　QoS的基本概念38

1.6.2　多媒体网络应用对数据通信的要求39

1.6.3 网络与服务质量不适应的解决思路40

1.7　光传输网、全光网与自动交换光网技术的研究与发展41

1.7.1　光网络技术研究的背景41

1.7.2　光波分复用技术的研究与发展42

1.7.3 自动交换光网络技术的研究与发展43

1.8　无线Ad hoc、无线传感器网络与无线网格网技术的研究与发展43

1.8.1　无线Ad hoc网络的基本概念43

1.8.2 无线分组网PRNET与Ad hoc网络的发展46

1.8.3　Ad hoc网络的主要应用领域47

1.8.4　无线传感器网络发展的背景48

1.8.5　无线传感器网络的特点49

1.8.6　无线传感器网络的应用前景50

1.8.7　无线网格网的发展51

1.9　网络安全的研究与发展52

1.9.1　网络安全的形势52

1.9.2　当前网络安全技术研究的热点问题53

参考文献57

第2章　广域网技术59

2.1　广域网技术的基本概念59

2.1.1　广域网技术的演变与发展59

2.1.2　广域网的主要特征61

2.2　广域网结构与OSI参考模型62

2.2.1　广域网组成与结构62

2.2.2　广域网结构与OSI参考模型62

2.2.3　广域网与分组交换技术64

2.3 X.25网66

2.3.1　X.25网的基本概念66

2.3.2　X.25协议的层次结构67

2.4　帧中继网68

2.4.1 帧中继技术发展的背景68

2.4.2　帧中继基本工作原理68

2.4.3　帧中继的虚拟租用线路服务方式68

2.5 宽带综合业务数字网B-ISDN69

2.5.1　综合业务数字网ISDN的基本概念69

2.5.2 从N-ISDN向B-ISDN的发展70

2.6 ATM网71

2.6.1 ATM的基本概念71

2.6.2 ATM的主要技术特点71

2.6.3 ATM基本工作原理72

2.6.4 ATM在广域网主干网中的应用73

2.7 同步光纤网SONET与同步数字体系SDH74

2.7.1 SONET与SDH的基本概念74

2.7.2 基本速率标准的制定75

2.7.3 SDH速率体系76

2.7.4 SONET网络体系结构与自愈环保护机制77

2.8 WDM光网络81

2.8.1　光网络发展的技术背景81

2.8.2　光传输网OTN81

参考文献83

第3章　局域网技术84

3.1 Ethernet与高速局域网技术的发展84

3.1.1 ALOHANET与介质访问控制方法84

3.1.2 Ethernet的产生与发展85

3.1.3　高速Ethernet技术的发展86

3.1.4　局域网参考模型与协议标准88

3.2　对Ethernet核心技术的理解90

3.2.1 ALOHANET与Ethernet90

3.2.2 CSMA/CD、Token Bus与Token Ring特点的比较90

3.3 Ethernet协议的实现94

3.3.1 Ethernet协议结构94

3.3.2 Ethernet发送与接收流程设计96

3.3.3 Ethernet帧结构100

3.3.4 Ethernet的MAC地址101

3.3.5 Ethernet网卡结构102

3.3.6 Ethernet物理层标准104

3.4 fast Ethernet107

3.4.1 fast Ethernet的基本特点107

3.4.2 fast Ethernet介质专用接口MII107

3.4.3 fast Ethernet的物理层标准108

3.4.4 100Base-T的4B/5B编码方法108

3.4.5　全双工与半双工工作模式109

3.4.6　10Mbps与100Mbps速率自动协商功能109

3.5 gigabit Ethernet111

3.5.1 gigabit Ethernet的基本特点111

3.5.2 gigabit Ethernet的物理层协议111

3.5.3 gigabit Ethernet对IEEE 802.3协议的调整112

3.5.4　吉比特介质专用接口GMII114

3.6 10Gbps Ethernet115

3.6.1 10Gbps Ethernet的主要特点115

3.6.2　10Gbps Ethernet的物理层协议116

3.6.3 10Gbps Ethernet对IEEE 802.3协议的调整117

3.7　交换式局域网120

3.7.1　局域网交换机与网桥的区别120

3.7.2　局域网交换机的工作原理121

3.7.3　局域网交换机的帧转发方式122

3.7.4　局域网交换机的结构124

3.7.5　局域网交换机的主要性能参数125

3.8　虚拟局域网127

3.8.1　虚拟局域网的基本概念128

3.8.2　虚拟局域网的实现技术128

3.8.3　虚拟局域网的组网方法128

3.8.4　虚拟局域网的优点130

3.9　无线局域网131

3.9.1　无线局域网的基本概念131

3.9.2　无线局域网技术与IEEE 802.11标准133

3.9.3　蓝牙技术与IEEE 802.15标准的发展144

3.9.4　无线个人区域网与IEEE 802.15.4标准146

参考文献156

第4章　城域网技术158

4.1　城域网的基本概念158

4.1.1　城域网发展的背景158

4.1.2　城域网概念的发展与演变158

4.1.3　宽带城域网业务范围160

4.1.4　宽带城域网技术的主要特征161

4.2　宽带城域网的结构162

4.2.1　宽带城域网的总体结构162

4.2.2　核心交换层的基本功能163

4.2.3　汇聚层的基本功能163

4.2.4　接入层的基本功能163

4.3　组建宽带城域网的基本原则164

4.3.1 宽带城域网的可运营性164

4.3.2　宽带城域网的可管理性164

4.3.3　宽带城域网的可盈利性165

4.3.4　宽带城域网的可扩展性165

4.4　宽带城域网的主要技术指标166

4.4.1 宽带城域网与传统局域网组建方法的区别166

4.4.2　宽带城域网主要的技术指标166

4.5　管理和运营宽带城域网的关键技术167

4.5.1　带宽管理167

4.5.2　服务质量QoS168

4.5.3　网络管理&168

4.5.4　用户管理168

4.5.5　多业务接入168

4.5.6　统计与计费169

4.5.7　IP地址的分配与地址转换169

4.5.8　网络安全169

4.6　构建宽带城域网的基本技术与方案169

4.6.1　基于SDH技术的城域网170

4.6.2　基于10Gbps Ethernet技术的宽带城域网172

4.6.3　基于RPR技术的城域网174

4.7　接入网技术176

4.7.1　接入网的基本概念176

4.7.2　宽带接入技术的基本类型178

4.7.3　数字用户线xDSL接入技术178

4.7.4　光纤同轴电缆混合网HFC的基本概念182

4.7.5　光纤接入技术185

4.7.6　宽带无线接入技术与IEEE 802.16标准187

参考文献189

第5章　IPv4协议191

5.1 IPv4协议的演变与发展191

5.2 IPv4协议的基本内容192

5.2.1 IPv4协议的主要特点192

5.2.2 IP分组格式193

5.3 IPv4地址198

5.3.1 IP地址概念与划分地址新技术的研究198

5.3.2　标准分类IP地址200

5.3.3　划分子网的三级地址结构202

5.3.4 无类域间路由CIDR技术204

5.3.5　专用IP地址与内部网络地址规划方法207

5.3.6 网络地址转换NAT技术208

5.4　路由选择算法与路由协议210

5.4.1　分组交付和路由选择的基本概念210

5.4.2 自治系统与Internet的路由选择协议214

5.4.3　内部网关协议IGP216

5.4.4　最短路径优先协议OSPF216

5.4.5　外部网关协议218

5.4.6　路由器与第三层交换技术219

5.5　Internet控制报文协议ICMP225

5.5.1　控制报文协议ICMP的作用与特点225

5.5.2　ICMP数据报格式与类型225

5.5.3　ICMP差错报告报文226

5.5.4　ICMP查询报文230

5.6 IP多播与Internet组管理协议IGMP233

5.6.1 IP多播的基本概念233

5.6.2 Internet组管理协议235

5.6.3　多播路由器与IP多播中的隧道技术235

5.7　服务质量236

5.7.1　QoS的基本概念236

5.7.2　资源预留协议RSVP239

5.7.3　区分服务DiffServ241

5.7.4　多协议标记交换246

5.8　地址解析协议ARP252

5.8.1　IP地址与物理地址的映射252

5.8.2　地址解析协议ARP分组格式253

5.8.3　反向地址解析协议RARP255

参考文献256

第6章　IPv6协议257

6.1 IPv6协议的基本概念257

6.1.1 IPv4协议的局限性257

6.1.2 IPv6的主要特征258

6.1.3 IPv6的基本术语260

6.2 IPv6地址263

6.2.1 IPv6地址表示方法263

6.2.2 IPv6地址类型264

6.2.3 主机IPv6地址与路由器IPv6地址269

6.2.4 IPv6地址与IPv4地址的比较270

6.2.5 IPv6接口标识符271

6.2.6　临时地址IPv6接口标识符273

6.2.7　将IPv6多播地址映射为Ethernet地址273

6.3 IPv6报头274

6.3.1 IPv6分组的结构与基本报头274

6.3.2 IPv6扩展报头282

6.4 ICMPv6协议291

6.4.1 ICMPv6协议的基本概念291

6.4.2 ICMPv6报文格式与类型292

6.4.3 ICMPv6差错报文293

6.4.4 ICMPv6诊断报文295

6.4.5　多播侦听发现MLD协议与多播组管理报文299

6.4.6　邻结点发现协议与ICMPv6信息报文303

6.5　邻结点发现过程311

6.5.1　概念主机数据结构311

6.5.2　地址解析312

6.5.3　邻结点不可到达检测314

6.5.4　重复地址检测316

6.5.5　路由器发现318

6.5.6　重定向功能的实现322

6.6　IPv6地址自动配置323

6.6.1　地址配置的基本概念323

6.6.2　IPv6地址自动配置324

6.6.3　无状态地址自动配置方法325

6.6.4　地址自动配置方法实例327

6.6.5　有状况地址自动配置方法331

6.7　IPv4向IPv6的过渡332

6.7.1　从IPv4向IPv6过渡的基本概念332

6.7.2　从IPv4向IPv6过渡的基本方法333

参考文献336

第7章　移动IP协议337

7.1　移动IP的基本概念337

7.1.1　移动IP问题的提出337

7.1.2　移动IP的设计目标与主要特征338

7.1.3　移动IP的结构与基本术语339

7.1.4　移动IP与相关层次协议的关系341

7.2　移动IPv4基本工作原理341

7.2.1　移动IPv4基本工作过程341

7.2.2　移动IPv4中移动结点和通信对端的基本操作345

7.3　移动IP的概念性数据结构346

7.3.1　绑定缓存346

7.3.2　绑定更新列表346

7.3.3　家乡代理列表346

7.4　移动IP的关键技术347

7.4.1　移动切换347

7.4.2　移动IP安全348

7.4.3　服务质量349

7.4.4　组播通信349

7.5　移动IPv6协议的基本概念350

7.5.1　移动IPv6与移动IPv4的比较350

7.5.2　移动IPv6的基本操作351

7.5.3　移动IPv6对基本IPv6协议的修改353

7.5.4　移动IPv6的通信类型354

参考文献361

第8章　TCP与UDP协议362

8.1 网络环境中分布式进程通信的基本概念362

8.1.1　单机系统中的进程通信方法362

8.1.2 网络环境中分布式进程通信的特点363

8.1.3　对进程间相互作用模式client/server的理解364

8.1.4　进程通信中client/server模式实现方法365

8.2　传输层的基本功能369

8.2.1　传输层的端-端通信369

8.2.2　传输层协议的基本功能369

8.2.3　传输服务与QoS371

8.3　用户报文协议372

8.3.1 UDP协议的主要RFC文档与特点372

8.3.2　UDP的基本工作过程373

8.3.3 UDP端口号375

8.3.4　UDP数据报格式376

8.3.5　UDP检验和的基本概念与计算示例377

8.4　传输控制协议TCP379

8.4.1 关于TCP协议的主要RFC文档379

8.4.2　TCP协议的主要特点380

8.4.3 TCP的端口号分配和socket地址382

8.4.4　TCP报文段格式382

8.4.5　TCP流量控制385

8.4.6　TCP差错控制387

8.4.7　TCP传输连接建立、维护与释放389

8.4.8　“状态”的概念与TCP状态转换图391

参考文献394

第9章 网络应用和应用层协议396

9.1　应用层协议的基本概念396

9.2　域名系统397

9.2.1 DNS的基本概念397

9.2.2　域名解析与地址解析的区别397

9.2.3 DNS研究的背景与设计目标397

9.2.4　DNS的实现399

9.2.5　域名数据库400

9.2.6　DNS技术发展与安全问题402

9.3　电子邮件系统404

9.3.1 关于电子邮件协议的主要RFC文档、标准草案与Internet标准404

9.3.2　Internet电子邮件系统设计的基本思路404

9.3.3 电子邮件体系结构与基本工作原理405

9.3.4　邮件报文交付的三个阶段407

9.3.5 SMTP协议407

9.3.6 MIME协议410

9.3.7 POP3与IMAP4协议411

9.4 FTP协议与服务412

9.4.1 关于FTP协议的主要RFC文档、标准草案与Internet标准412

9.4.2 FTP协议的主要特点412

9.4.3 TFTP协议413

9.5　WWW协议与服务413

9.5.1 关于WWW服务的主要RFC文档、标准草案与Internet标准413

9.5.2　WWW的特点414

9.5.3 HTTP协议要点414

9.5.4　客户、服务器的持续、非持续连接与协商方法419

9.5.5　HTML语言423

9.5.6　WWW浏览器425

参考文献428

第10章 无线Ad hoc网络、无线传感器网络与无线网格网429

10.1　无线Ad hoc网络的基本概念429

10.1.1 无线Ad hoc网络与无线传感器网络、无线网格网的关系429

10.1.2　无线Ad hoc网络协议的分层结构430

10.1.3　无线Ad hoc网络的特点431

10.2　无线Ad hoc网络关键技术的研究432

10.2.1　无线Ad hoc网络信道接入技术的研究433

10.2.2　无线Ad hoc网络路由协议的研究440

10.2.3　无线Ad hoc网络服务质量QoS技术的研究450

10.2.4　无线Ad hoc网络多播与广播技术的研究459

10.2.5　无线Ad hoc网络安全技术的研究464

10.3　无线传感器网络的体系结构470

10.3.1　无线传感器网络结构470

10.3.2　无线传感器结点结构471

10.3.3　无线传感器网络协议结构473

10.4　无线传感器网络关键技术研究474

10.4.1　无线传感器网络拓扑控制474

10.4.2　无线传感器网络MAC协议与功率控制方法481

10.4.3　无线传感器网络定位技术研究491

10.4.4　无线传感器网络的时间同步技术495

10.4.5　无线传感器网络数据融合技术499

10.4.6　无线传感器网络数据管理技术505

10.4.7　无线传感器网络嵌入式操作系统技术510

10.4.8　无线传感器网络安全技术511

10.5　无线网格网关键技术研究514

10.5.1　无线网格网发展的背景514

10.5.2　无线网格网的技术特点515

10.5.3　无线网格网的网络结构516

10.5.4　无线网格网关键技术的研究518

参考文献521

第11章 网络安全与网络管理技术的研究524

11.1　网络安全的基本概念524

11.1.1 网络安全领域中的一些观念问题524

11.1.2　网络安全技术研究内容的分类526

11.1.3　网络攻击的分类527

11.2　网络安全防护技术研究532

11.2.1　防火墙技术研究532

11.2.2　入侵检测技术研究539

11.2.3　安全审计技术546

11.2.4　网络防病毒技术研究548

11.2.5　计算机取证技术研究550

11.2.6　网络业务持续性规划技术研究553

11.3　密码技术在网络安全中的应用555

11.3.1　密码算法与密码体制的基本概念555

11.3.2　对称密码体系的基本概念555

11.3.3　公钥密码体系的基本概念556

11.3.4　消息验证与数字签名的研究559

11.3.5　公钥基础设施的研究563

11.3.6　信息隐藏的研究566

11.4　网络安全应用技术研究567

11.4.1 IP安全的研究567

11.4.2 VPN技术的研究571

11.4.3　电子邮件安全技术的研究572

11.4.4　Web安全技术的研究575

11.5　网络管理技术的研究577

11.5.1 网络管理的基本概念577

11.5.2　OSI管理功能域578

11.5.3　简单网络管理协议580

参考文献582

第12章 网络性能分析、网络模拟与开源工具包584

12.1 网络性能分析与模拟软件的基本概念584

12.1.1 网络性能分析与模拟软件发展的背景584

12.1.2 网络性能分析与模拟软件发展的基本情况585

12.2　网络性能定义与网络性能分析586

12.2.1　网络可用性586

12.2.2　网络响应时间586

12.2.3 网络利用率、吞吐率与网络带宽587

12.3　网络性能开源工具包587

12.3.1　网络流量观察工具587

12.3.2　网络性能测试工具590

12.3.3　应用程序性能测量工具599

12.3.4　Internet网络协议的仿真和建模软件604

12.4　NS网络模拟器604

12.4.1 网络仿真器与网络模拟器604

12.4.2　网络模拟器NS的设计目标604

12.4.3 网络模拟器NS的发展过程605

12.4.4　使用网络模拟器NS的基本方法606

12.5 网络模拟工具OPNET608

12.5.1 OPNET主要功能与特点608

12.5.2 OPNET网络环境609

12.5.3 OPNET基本工作原理610

参考文献612

词汇索引613

附录A　RFC文档625