《计算机网络》林爱武，张采芳，黄金刚等编著|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《计算机网络》

【作　者】林爱武，张采芳，黄金刚等编著

【丛书名】应用型本科信息大类专业“十三五”规划教材

【页 数】 280

【出版社】 武汉：华中科技大学出版社 , 2017.09

【ISBN号】978-7-5680-3148-6

【分 类】计算机网络-高等学校-教材

【参考文献】 林爱武，张采芳，黄金刚等编著. 计算机网络. 武汉：华中科技大学出版社, 2017.09.

图书封面：

图书目录：

《计算机网络》内容提要：

本书既注重基础知识，又强调实际应用，系统地介绍了计算机网络的基本概念、体系结构、各种网络协议及其应用。每章后面有对应实验，帮助读者快速掌握。本书分2篇共12章，基础篇包括计算机网络概述、IP地址与网络规划、TCPIP体系结构、以太网技术、路由协议基础、RIP协议与仿真，共6章；提高篇包括OSPF协议与仿真、ISIS协议与仿真、BGP协议与仿真、MPLS协议与仿真、IPSec协议与仿真、以及仿真工具、实验指导与模拟试卷，共6章。本书注重理论与实践相结合，理论部分通俗易懂，实践环节以具体应用为出发点，通过仿真软件展示实际效果，便于读者接受及理解。本书可作为高等院校信息类相关专业的计算机网络课程教材，同时也可作为广大科研人员及其他读者的自学资料。为了方便教学，本书还配有电子课件等教学资源包，任课教师和学生可以登录“我们爱读书”网（www.ibook4us.com），免费注册并浏览，或者发邮件至hustpeiit@163.com免费索取。

《计算机网络》内容试读

县础篇

Dart 1

公货希京经面炮到属

小计首机两格》第①章

计算机网络概述

21.1什么是计算机网络

交换机

网络(network)是由若干节点(node)和连接这些节点的链路(Iik)组成。网络中的节点可以是计算机、交换机、路由

Fa0/1,

双绞线

Fa0/24

双绞线

器等设备。以图1-1为例，一台计算机和服务器通过双绞线连接到一个交换机上，就构成一个简单的网络，这台计算机可

Fa0

Fa0

旦

以通过这个简单的网络从服务器下载数据。

网络和网络之间可以通过路由器连接起来，从而构成一

主机

服务器

个覆盖节点范围更大的网络，这就是互联网，如图1-2所示。

图1-1简单的网络

网络5

网络1

网络2

网络3

其他网络

网络4

图1-2互联网

世界上最大的互联网就是大家熟悉的Internet(因特网)。Internet是由l969年美国国

防部创建的ARPANET(阿帕网)网络向互联网发展而来的，目前连接其中的网络数以百万

计，分布全球各地，网络数量还在迅猛增长，使得世界正通过Internet变成一个地球村。在中国，Internet的营运主要是由中国电信、中国联通和中国移动等公司负责，我们称之为互联网服务提供者ISP(Internet service provider)。可以说，Internet就是全世界大大小小ISP共同组建的，Internet也可理解为“网络的网络”。

2

我们再来了解下当下时髦的物联网和“互联网+”。

顾名思义，物联网IOT(the internet of things.)就是物物相连的互联网。物联网通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展出来的一种网络。物联网广泛应用于网络的融合中，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

2015年3月5日，在十二届全国人民代表大会第三次会议上，李克强总理在政府工作报

告中首次提出了“互联网+”行动计划。2015年7月，国务院印发《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》。2015年10月29日，中国共产党第十八届中央委员会第五次全体会议指出：实施网络强国战略，实施“互联网+”行动计划，发展分享经济，实施国家大数据战略。“互联网+”提出的背景与思路，有点类似美国的工业互联网理念。通俗地说，“互联网+”就是“互联网十各个传统行业”，但这并不是简单的相加，而是利用信息通信技术以及互联网平台，让互联网与传统行业深度融合，创造出新的发展生态。“互联网+”代表一种新的社

机

会形态，即充分发挥互联网在社会资源配置中的优化和集成作用，将互联网的创新成果深度

网

融合于经济、社会各领域之中，以提升全社会的创新力和生产力，形成更广泛的以互联网为基础设施和实现工具的经济发展新形态。

述

“互联网+”行动计划将重点促进以云计算、物联网、大数据为代表的新一代信息技术与现代制造业、生产性服务业等的融合创新，发展壮大新兴业态，打造新的产业增长点，为大众创业、万众创新提供环境，为产业智能化提供支撑，增强新的经济发展动力，促进国民经济提质增效。

网络与我们生活息息相关，我们无法想象一个没有网络的世界会变成什么样。企业、单位和个人都需要组建网络或接入其他网络，那么，什么是计算机网络(computer network)呢？其实并没有一个统一的定义，一种说法是，计算机网络就是把分布在不同地理区域的计算机以及专门的外部设备通过通信线路互联成一个规模大、功能强的网络系统，使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享信息资源。因此，计算机网络的主要功能就是向用户提供连通和共享，具体介绍如下。

(1)连通性连通性就是计算机网络用户之间都可以交换信息，就如同这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。

(2)资源共享资源的内涵是很丰富的，既可以是硬件，也可以是软件或信息。网络的出现使资源共享变得很简单，就如同这些资源就在用户身边一样，交流的双方可以跨越空间的障碍，随时随地传递信息。在网络的驱动下，许多网络应用不断涌现，如电子邮件、即时通信、视频点播、电子商务、视频会议等。

(3)信息传输与集中处理这也是网络带来的好处。有了网络，配置较低的客户端就可以将待处理数据通过网络传递到高性能的服务器中，由服务器集中处理后再回送到客户端。

(4)负载均衡与分布处理假设一家知名公司为了支持全世界的用户访问该公司的网站，因此，它需要在全世界多个地方放置WWW(world wide web)服务器，并通过网络实现各服务器之间的同步。当不同区域的用户访问该公司网站时，网络利用一定的技术将该用户路由

到离他最近的WWW服务器，这样，通过网络既能满足所有用户看到的内容是相同的，又能实

现各网站服务器的负载均衡，还能节省用户的访问时间。当网络中的一台服务器出现异常

时，它不会影响其他地域的用户访问其他WWW服务器，从而减小了故障带来的影响范围。

计算机网络也是把双刃剑，它在带给我们便利的同时，也伴随产生了诸多负面效应。例如，有人利用计算机网络传播病毒、盗取信息、散布虚假信息，以及有些人沉溺网络不可自拔等。当然，全球性的信息共享、和谐共同发展是历史潮流，各个国家有关部门已经积极加强网络安全，净化网络环境，从而维护一个良好的网络世界。

1.2什么是网络协议

1.2.1网络协议的组成要素

什么是协议(protocol)？以发电报为例，收发双方需要事先约定好规则，比如报文的传

计算机网络》

输格式、什么样的码字表示启动、什么样的码字表示结束、出现错误怎么办等，我们把这种预先的约定就称为协议。有了协议，对方才能正确接收和解读报文。

在计算机网络出现之前，计算机都是独立工作的设备，彼此之间互不联系。而当计算机与通信技术结合后，使计算机之间的相互访问成为可能，这对计算机系统的组织方式产生了深远的影响，不同种类的计算机可以通过同种类型的通信协议相互通信，计算机网络随之产生

那么，什么是网络协议(network protocol)?它是为了使计算机网络中的不同设备能进行数据通信而预先制定的一整套通信双方相互了解和共同遵守的格式和约定。因此，网络协议是一系列规则和约定的规范性描述，定义了网络设备之间如何进行信息交换。网络协议是计算机网络的基础，只有遵从相应协议的网络设备之间才能够通信，它是约束各种网络互联设备的法律，如果一台设备不支持用于网络互联的协议，那么，它就不能与网络中的其他设备通信。

计算机网络起始于20世纪60年代，当时网络的概念主要是基于主机(host)架构的低速串行(serial)连接，提供应用程序执行、远程打印和数据服务等功能。当时，美国国防部资助建立了一个名为ARPANET的基于分组交换(packet switching)的网络，它就是今天

Internet的雏形，采用TCP/IP(transfer control protocol/,internet protocol)协议。到了七十年代，出现了以个人电脑为主的商业计算模式。个人电脑最初是独立的设备，由于商业计算的复杂性，客观要求大量终端设备协同操作，于是局域网LAN(local area network)产生了到了八十年代至九十年代，远程计算的需求不断增加，迫使计算机领域开发出了多种广域网络协议，包括TCP/IP、SNA、SPX/IPX、AppleTALK等，以满足不同计算方式下远程连接的需求，至此互联网蓬勃发展起来。

为了使不同体系结构的计算机网络能够互联，国际标准化组织IS0在20世纪80年代

制订了一个试图使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架，即著名的开放系统互连基本参考模型OSI/RM(open systems interconnection reference model)。但是，由于当时最大的互联网Internet已抢占先机，在全世界大规模覆盖且运行良好，再加上OSI/RM本身实

现过于复杂等缺点，导致OSI/RM只获得了一些理论研究成果，在市场化方面却失败了

TCP/IP协议与OSI参考模型有清晰的对应关系，覆盖了OSI参考模型的所有层次。

而TCP/IP应用层包含了OSI参考模型所有高层协议（即应用层、表示层、会话层）。相比较

而言，OSI参考模型是基于理论的，可作为一种参考标准。而TCP/IP协议是在互联网网络

不断的发展中建立的，结构比较简单，是基于实践的，有很高的信任度，因而成为Internet事实上的标准，几乎所有的操作系统都支持该协议。

理解和掌握TCP/IP协议的要点对理解计算机网络至关重要，本书后续会详细讲解，这

里仅简单形象地说明相关原理。例如，主机A想与主机B通信，主机A说，请问我可以利用

4

网络协议TCP/IP协议与你通信吗？主机B说，没问题，刚好我也懂TCP/P协议，我们就

用这种通信协议通信吧，这样二者就建立了联系。

一个网络协议主要由以下三个要素组成。

(1)语法：即数据与控制信息的结构或格式。语法定义了怎样进行通信，解决了通信双方“如何说”的问题。

(2)语义：即需要发出何种信息、完成何种动作以及做出何种应答。语义定义了通信双方要“说什么”的问题，比如规定通信双方要发出什么控制信息、执行什么动作、返回何种响应等。

(3)同步：即事件实现顺序的详细说明。同步含有时序的意思，定义了何时进行通信。

1.2.2实体、协议、服务与服务访问点

第

网络协议是分层的。实体(entity)表示任何可以发送或接收信息的硬件或软件进程，通常是一个特定的软件模块。协议是“水平的”，协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。上层使用下层所提供的服务必须

与下层交换一些命令，这些命令在OSI中被称为服务原语。服务是“垂直的”，即服务是由下

计

机

层向上层通过层间接口提供的。同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点SAP(service access point),如图1-3所示。

暴

服务用户

实体(n+1)

协议(n+1)

实体(n+1)

交换服务原语

交换服务原语

第n+1层

SAP

SAP

第n层

服务提供者

实体(n)

协议(n)

实体(n)

图13相邻两层之间的关系

1.2.3网络协议的标准化

标准化程度对一种技术的发展有着重要的影响，缺乏标准会导致多种私有技术相互竞争，互不兼容，给用户使用带来不便。所谓标准之争，既涉及技术问题，也涉及厂家经济利益等非技术问题。在计算机网络的发展过程中，有许多国际标准化组织为网络协议的标准化做出了重大贡献，使各个厂家生产的网络设备可以互联互通。

Internet标准的管理和开发主要是由国际性组织Internet协会ISOC(Internet society)下辖的Internet体系结构委员会IAB(Internet architecture board)负责，IAB下设Internet工程任务组IETF(Internet engineering task force)、Internet研究任务组IRTF(Internet research taskforce)、Internet号码分配机构IANA(Internet assigned numbers authority)等，是目前最具影响力的国际标准化组织之一

所有Internet标准都是面向公众的，以RFC(request for comments)的形式在因特网上

发表，任何人都可以免费从网上下载。RFC的意思就是“请求评论”。RFC文档按收到时间

的先后次序从小到大编号（即RFC××××),如果想成为网络方面的专家，RFC文档无疑

是最重要也是最经常用到的资料之一，它享有网络知识圣经的美誉。

N

注意：并非所有的RFC文档都是Internet标准，只有一小部分最后才能成为Internet标准。一个RFC文档在成为官方标准前一般至少要经历4个阶段：Internet草案(Internet draft)、建议标准(proposed standard),草案标准(draft standard)、Internet标准(Internet standard)。

1.3计算机网络性能评价与度量(QoS)

我们经常听到关键绩效指标KPI(key performance indicators)。KPI又称主要绩效指

计管机网络学

标、重要绩效指标、绩效评核指标等，是指衡量一项管理工作成效最重要的指标。KPI是

项数据化管理的工具，必须是客观、可衡量的绩效指标。对于计算机网络而言，服务质量

QoS(quality of service)是指一个网络利用各种技术，为指定的网络通信提供服务的能力。在ISP的日常维护中，会非常关心网络的QoS。QoS指标有带宽、延迟、抖动、误差率、丢失率等，下面分别进行介绍。

1.带宽(bandwidth)

在模拟信号系统里带宽又称为频宽，信号的带宽是指该信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。而在计算机网络里，带宽就是在单位时间内从网络中的某一点到另

一点所能通过的“最高数据率”。对于带宽的概念，比较形象的比喻就是道路，道路上的汽车就像物理链路上承载的数据信息。道路过窄，如果道路上车辆过多，就意味着可能会堵车；如果网络中数据流量过大，导致带宽不够用，同样也可能会发生拥塞现象。

带宽表示通信线路中所能传送数据的能力，即单位时间内能够在线路上传送的数据量，常用的单位是bit/s或bps(bit per second),即每秒多少比特。注意单位之间的换算关系：1kbit/s(千)=103bit/s、1Mbit/s(兆)=10bit/s、1Gbit/s(吉)=10bit/s、1Tbit/s(太)=102bit/s。

2.吞吐量(throughput)

吞吐量是指在没有帧丢失的情况下，设备能够接收或转发的最大数据速率。不要将吞吐量和带宽搞混，需要区分链路上的可用带宽（带宽）与实际链路中每秒所能传送的比特数(吞吐量)。当讨论通信链路的带宽时，一般是指链路上每秒所能传送的比特数，它取决于链路时钟速率和信道编码，如快速以太网的带宽是100Mbit/s。而吞吐量更能体现一个系统的性能，因为吞吐量受各种低效率因素的影响，一段带宽为100Mbit/s的链路连接的一对节点可能只达到20Mbit/s的吞吐量，这意味着，一个主机上的应用程序能够以20Mbit/s的速度向另外的一个主机发送数据。当然吞吐量很大程度上受到网络带宽的限制。

3.网络时延(delay)】

网络时延又称网络延迟或迟延。在网络信息传递中，网络时延是指把一位数据从一个网络节点传送到对端网络节点所需要的时间。网络时延主要由介质访问时延(accessdelay)、传播时延(propagation delay)、交换时延(switching delay)和列队时延(queuingdelay)组成。网络中产生时延的因素很多，既有硬件方面的，也有软件方面的原因。可能是网络设备本身的问题，可能是传输介质的问题，也可能是协议标准的问题等。

1)介质访问时延

介质访问时延是信息抵达机器网卡，由于机器繁忙不能进入传输介质而进行等待的时延。也就是该数据块从发送第一个比特到传输介质算起，到该数据块的最后一个比特发送完为止所需的时间。其计算公式如下：

介质访问时延=数据块长度(bit)

信道带宽(bit/s)

假定有一个长度为100MB的的数据块需要在带宽为100Mbit/s的信道上连续发送，其介质访问时延大约为100×10×8÷(100×10)=8s。注意：100MB的数据块准确来说，应该是100×220×8比特。

2)传播时延

传播时延是指数据在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。这是一个只要知道信息通过的信道路径就可以算出的时延，通常这种时延较小。传播时延的计算公式如下。

···试读结束···