数据通信与网络（原书第4版）

第一部分 概 述

第1章 绪论 2

1.1 数据通信 2

1.1.1 组成 3

1.1.2 数据表示 3

1.1.3 数据流 4

1.2 网络 5

1.2.1 分布式处理 5

1.2.2 网络准则 5

1.2.3 物理结构 5

1.2.4 网络模型 9

1.2.5 网络分类 9

1.2.6 网络互联：因特网 10

1.3 因特网 11

1.3.1 历史简介 11

1.3.2 因特网现状 12

1.4 协议和标准 13

1.4.1 协议 13

1.4.2 标准 13

1.4.3 标准化组织 14

1.4.4 因特网标准 14

推荐读物 15

本章小结 15

习题 16

第2章 网络模型 17

2.1 任务分层 17

2.1.1 发送方、接收方和载体 17

2.1.2 层次结构 18

2.2 OSI模型 18

2.2.1 层次化体系 19

2.2.2 对等过程 19

2.2.3 封装 20

2.3 OSI模型的各层功能 21

2.3.1 物理层 21

2.3.2 数据链路层 21

2.3.3 网络层 23

2.3.4 传输层 24

2.3.5 会话层 25

2.3.6 表示层 25

2.3.7 应用层 26

2.3.8 各层功能小结 27

2.4 TCP/IP协议族 27

2.4.1 物理层和数据链路层 28

2.4.2 网络层 28

2.4.3 传输层 29

2.4.4 应用层 29

2.5 寻址 29

2.5.1 物理地址 30

2.5.2 逻辑地址 31

2.5.3 端口地址 32

2.5.4 专用地址 33

推荐读物 33

本章小结 33

习题 34

第二部分 物理层和介质

第3章 数据和信号 37

3.1 模拟与数字 37

3.1.1 模拟数据与数字数据 37

3.1.2 模拟信号与数字信号 37

3.1.3 周期信号与非周期信号 38

3.2 周期模拟信号 38

3.2.1 正弦波 38

3.2.2 相位 41

3.2.3 波长 42

3.2.4 时域和频域 42

3.2.5 复合信号 43

3.2.6 带宽 45

3.3 数字信号 47

3.3.1 比特率 48

3.3.2 位长 48

3.3.3 数字信号是一种复合模拟信号 48

3.3.4 数字信号的传输 49

3.4 传输减损 54

3.4.1 衰减 54

3.4.2 失真 55

3.4.3 噪声 56

3.5 数据速率限制 57

3.5.1 无噪声通道：奈奎斯特比特率 57

3.5.2 噪声通道：香农容量定理 58

3.5.3 使用两种限制条件 59

3.6 性能 59

3.6.1 带宽 59

3.6.2 吞吐量 60

3.6.3 延迟 60

3.6.4 带宽与延迟的乘积 62

3.6.5 抖动 63

推荐读物 63

本章小结 63

习题 64

第4章 数字传输 67

4.1 数字到数字转换 67

4.1.1 线路编码 67

4.1.2 线路编码方案 70

4.1.3 块编码 76

4.1.4 扰动 78

4.2 模拟到数字转换 79

4.2.1 脉冲码调制（PCM） 79

4.2.2 Delta调制（DM） 85

4.3 传输模式 86

4.3.1 并行传输 87

4.3.2 串行传输 87

推荐读物 89

本章小结 89

习题 90

第5章 模拟传输 92

5.1 数字到模拟转换 92

5.1.1 数模转换问题 92

5.1.2 幅移键控 93

5.1.3 频移键控 95

5.1.4 相移键控 96

5.1.5 正交振幅调制 99

5.2 模拟信号调制 99

5.2.1 调幅 100

5.2.2 调频 100

5.2.3 调相 101

推荐读物 102

本章小结 102

习题 103

第6章 带宽利用 105

6.1 复用 105

6.1.1 频分复用 106

6.1.2 波分复用 109

6.1.3 同步时分复用 110

6.1.4 统计时分复用 117

6.2 扩频 118

6.2.1 跳频扩频（FHSS） 118

6.2.2 直接序列扩频 120

推荐读物 120

本章小结 120

习题 121

第7章 传输介质 124

7.1 有向介质 125

7.1.1 双绞线 125

7.1.2 同轴电缆 127

7.1.3 光缆 128

7.2 无线通信 132

7.2.1 无线电波 133

7.2.2 微波 133

7.2.3 红外波 134

推荐读物 135

本章小结 135

习题 135

第8章 交换 138

8.1 电路交换网络 138

8.1.1 三个阶段 140

8.1.2 效率 140

8.1.3 延迟 141

8.1.4 电话网中电路交换技术 141

8.2 数据报网络 141

8.2.1 路由表 142

8.2.2 效率 142

8.2.3 延迟 143

8.2.4 因特网中的数据报网 143

8.3 虚电路网络 143

8.3.1 编址 144

8.3.2 三个阶段 144

8.3.3 效率 146

8.3.4 虚电路网络延迟 146

8.3.5 广域网中电路交换技术 147

8.4 交换机结构 147

8.4.1 电路交换机结构 147

8.4.2 分组交换机结构 150

推荐读物 152

本章小结 153

习题 153

第9章 使用电话网和有线电视网进行

数据传输 156

9.1 电话网络 156

9.1.1 主要组成 156

9.1.2 LATA 157

9.1.3 信令 158

9.1.4 电话网络提供的业务 160

9.2 电话调制解调器 161

9.3 数字用户线路 163

9.3.1 ADSL 163

9.3.2 ADSL Lite 165

9.3.3 HDSL 166

9.3.4 SDSL 166

9.3.5 VDSL 166

9.3.6 总结 166

9.4 有线电视网 166

9.4.1 传统有线网络 166

9.4.2 光纤同轴电缆混合（HFC）

网络 167

9.5 有线电视网络用作数据传输 168

9.5.1 带宽 168

9.5.2 共享 169

9.5.3 CM与CMTS 169

9.5.4 数据传输方案：DOCSIS 170

推荐读物 170

本章小结 170

习题 171

第三部分 数据链路层

第10章 检错与纠错 174

10.1 引言 174

10.1.1 差错的类型 174

10.1.2 冗余 175

10.1.3 检错和纠错 175

10.1.4 前向纠错和重传 175

10.1.5 编码 175

10.1.6 模运算 176

10.2 块编码 176

10.2.1 差错检测 177

10.2.2 纠错 178

10.2.3 汉明距离 178

10.2.4 最小汉明距离 179

10.3 线性块编码 181

10.3.1 线性块编码的最小距离 181

10.3.2 一些线性块编码 181

10.4 循环编码 186

10.4.1 循环冗余校验 186

10.4.2 硬件实现 188

10.4.3 多项式 190

10.4.4 循环编码分析 192

10.4.5 循环编码的优点 195

10.4.6 其他循环编码 195

10.5 校验和 195

10.5.1 概念 195

10.5.2 反码 195

10.5.3 因特网校验和 196

推荐读物 198

本章小结 198

习题 198

第11章 数据链路控制 202

11.1 成帧 202

11.1.1 固定长度成帧 202

11.1.2 可变长度成帧 202

11.2 流量控制和差错控制 204

11.2.1 流量控制 204

11.2.2 差错控制 205

11.3 协议 205

11.4 无噪声通道 205

11.4.1 最简单的协议 205

11.4.2 停止等待协议 207

11.5 有噪声通道 209

11.5.1 停止等待自动重复请求 209

11.5.2 回退N帧自动重发请求 214

11.5.3 选择性重复ARQ 220

11.5.4 捎带 225

11.6 高级数据链路控制 226

11.6.1 配置和传输方式 226

11.6.2 帧 226

11.6.3 控制字段 227

11.7 点到点协议 231

11.7.1 成帧 231

11.7.2 传输阶段 232

11.7.3 多路复用 232

11.7.4 多链路PPP 236

推荐读物 237

本章小结 238

习题 238

第12章 多路访问 241

12.1 随机访问 241

12.1.1 ALOHA 242

12.1.2 载波侦听多路访问（CSMA） 246

12.1.3 带冲突检测的载波侦听多路

访问（CSMA/CD） 248

12.1.4 带冲突避免的载波侦听多

路访问（CSMA/CA） 251

12.2 受控访问 253

12.2.1 预约 253

12.2.2 轮询 253

12.2.3 令牌传递 254

12.3 通道化 255

12.3.1 频分多路访问（FDMA） 255

12.3.2 时分多路访问（TDMA） 256

12.3.3 码分多路访问（CDMA） 257

推荐读物 261

本章小结 261

习题 262

第13章 有线局域网：以太网 264

13.1 IEEE标准 264

13.1.1 数据链路层 264

13.1.2 物理层 265

13.2 标准以太网 265

13.2.1 MAC子层 266

13.2.2 物理层 269

13.3 标准的变化 271

13.3.1 桥接以太网 271

13.3.2 交换式以太网 272

13.3.3 全双工以太网 273

13.4 快速以太网 273

13.4.1 MAC子层 273

13.4.2 物理层 274

13.5 千兆以太网 275

13.5.1 MAC子层 276

13.5.2 全双工模式 276

13.5.3 物理层 276

13.5.4 10千兆以太网 278

推荐读物 279

本章小结 279

习题 279

第14章 无线局域网 281

14.1 IEEE 802.11 281

14.1.1 体系结构 281

14.1.2 MAC层 282

14.1.3 寻址机制 286

14.1.4 物理层 288

14.2 蓝牙 290

14.2.1 体系结构 290

14.2.2 蓝牙层 291

14.2.3 无线电层 291

14.2.4 基带层 291

14.2.5 L2CAP 294

14.2.6 其他上层 295

推荐读物 295

本章小结 295

习题 295

第15章 连接局域网、主干网和虚拟局

域网 297

15.1 连接设备 297

15.1.1 无源集线器 297

15.1.2 中继器 297

15.1.3 有源集线器 298

15.1.4 网桥 299

15.1.5 两层交换机 303

15.1.6 路由器 304

15.1.7 三层交换机 304

15.1.8 网关 304

15.2 主干网 304

15.2.1 总线型主干网 304

15.2.2 星型主干网 305

15.2.3 连接远程LAN 305

15.3 虚拟局域网 306

15.3.1 成员 307

15.3.2 配置 308

15.3.3 交换机间的通信 308

15.3.4 IEEE标准 309

推荐读物 309

本章小结 309

习题 310

第16章 无线WAN：移动电话和卫星

网络 311

16.1 移动电话 311

16.1.1 频率复用原理 311

16.1.2 传输 312

16.1.3 接收 312

16.1.4 漫游 312

16.1.5 第一代 312

16.1.6 第二代 313

16.1.7 第三代 317

16.2 卫星网络 318

16.2.1 轨道 319

16.2.2 覆盖区域 319

16.2.3 三种类型的人造卫星 319

推荐读物 324

本章小结 324

习题 324

第17章 广域网SONET/SDH 326

17.1 体系结构 326

17.1.1 信号 326

17.1.2 SONET设备 326

17.1.3 连接 327

17.2 SONET 层 328

17.2.1 路径层 328

17.2.2 线路层 328

17.2.3 段层 328

17.2.4 光子层 328

17.2.5 设备-层之间的关系 328

17.3 SONET帧 329

17.3.1 帧、字节和位传输 329

17.3.2 STS-1帧格式 330

17.3.3 开销总结 332

17.3.4 封装 332

17.4 STS多路复用 333

17.4.1 字节交替 334

17.4.2 重组信号 335

17.4.3 分插复用器 335

17.5 SONET 网络 336

17.5.1 线状网络 336

17.5.2 环状网络 337

17.5.3 网状网络 339

17.6 虚拟支路 339

推荐读物 340

本章小结 340

习题 341

第18章 虚电路网络：帧中继和ATM 342

18.1 帧中继 342

18.1.1 结构 343

18.1.2 帧中继层 344

18.1.3 扩展地址 345

18.1.4 FRAD 345

18.1.5 VOFR 345

18.1.6 LMI 345

18.1.7 拥塞控制和服务质量 345

18.2 ATM 346

18.2.1 设计目标 346

18.2.2 问题 346

18.2.3 结构 348

18.2.4 交换 349

18.2.5 ATM层 350

18.2.6 拥塞控制和服务质量 354

18.3 ATM局域网 354

18.3.1 ATM局域网体系结构 354

18.3.2 局域网仿真（LANE） 356

18.3.3 客户/服务器模型 356

18.3.4 具有客户/服务器的混合

体系结构 357

推荐读物 357

本章小结 358

习题 358

第四部分 网 络 层

第19章 逻辑寻址 362

19.1 IPv4地址 362

19.1.1 地址空间 362

19.1.2 标记法 363

19.1.3 分类寻址 364

19.1.4 无类寻址 366

19.1.5 网络地址转换（NAT） 372

19.2 IPv6地址 374

19.2.1 结构 374

19.2.2 地址空间 375

推荐读物 378

本章小结 378

习题 379

第20章 IP协议 382

20.1 网际互联 382

20.1.1 网络层需求 382

20.1.2 作为数据报网络的因特网 384

20.1.3 作为无连接网络的因特网 384

20.2 IPv4 384

20.2.1 数据报 385

20.2.2 分段 389

20.2.3 校验和 392

20.2.4 选项 392

20.3 IPv6 393

20.3.1 优点 394

20.3.2 分组格式 394

20.3.3 扩展头部 397

20.4 IPv4到IPv6的过渡 398

20.4.1 双协议栈 399

20.4.2 隧道技术 399

20.4.3 头部转换 399

推荐读物 400

本章小结 400

习题 401

第21章 地址映射、差错报告和多播 403

21.1 地址映射 403

21.1.1 逻辑地址到物理地址的映射：

ARP 404

21.1.2 物理地址映射到逻辑地址：

RARP、BOOTP和DHCP 408

21.2 ICMP 410

21.2.1 报文类型 410

21.2.2 报文格式 410

21.2.3 差错报告 411

21.2.4 查询 413

21.2.5 调试工具 414

21.3 IGMP 416

21.3.1 组管理 417

21.3.2 IGMP 报文 417

21.3.3 报文格式 417

21.3.4 IGMP操作 418

21.3.5 封装 420

21.3.6 Netstat应用程序 421

21.4 ICMPv6 422

21.4.1 差错报告 422

21.4.2 查询 423

推荐读物 423

本章小结 424

习题 425

第22章 传递、转发和路由选择 427

22.1 传递 427

22.2 转发 428

22.2.1 转发技术 428

22.2.2 转发过程 429

22.2.3 路由表 433

22.3 单播路由选择协议 435

22.3.1 优化原则 435

22.3.2 域内部和域间路由选择 435

22.3.3 距离向量路由选择 436

22.3.4 链路状态路由选择 440

22.3.5 路径向量路由选择 445

22.4 多播路由选择协议 448

22.4.1 单播、多播与广播 448

22.4.2 应用 450

22.4.3 多播路由选择 450

22.4.4 多播路由选择协议 452

推荐读物 459

本章小结 459

习题 460

第五部分 传 输 层

第23章 UDP、TCP和SCTP 464

23.1 进程到进程的传递 464

23.1.1 客户/服务器模式 464

23.1.2 复用与分离 466

23.1.3 无连接服务与面向连接的服务 466

23.1.4 可靠服务与不可靠服务 467

23.1.5 三种协议 467

23.2 用户数据报协议（UDP） 468

23.2.1 熟知端口号 468

23.2.2 用户数据报 469

23.2.3 校验和 469

23.2.4 UDP的操作 471

23.2.5 UDP的使用 472

23.3 TCP 472

23.3.1 TCP服务 472

23.3.2 TCP特点 475

23.3.3 段 476

23.3.4 TCP连接 478

23.3.5 流量控制 482

23.3.6 差错控制 483

23.3.7 拥塞控制 486

23.4 SCTP 486

23.4.1 SCTP服务 486

23.4.2 SCTP特性 487

23.4.3 分组格式 490

23.4.4 SCTP关联 491

23.4.5 流量控制 494

23.4.6 差错控制 496

23.4.7 拥塞控制 498

推荐读物 498

本章小结 498

习题 499

第24章 拥塞控制和服务质量 502

24.1 数据通信量 502

24.1.1 通信量描述符 502

24.1.2 通信量特征值 503

24.2 拥塞 503

24.3 拥塞控制 505

24.3.1 开环拥塞控制 505

24.3.2 闭环拥塞控制 506

24.4 两个示例 507

24.4.1 TCP中的拥塞控制 507

24.4.2 帧中继中的拥塞控制 510

24.5 服务质量 511

24.5.1 数据流特性 512

24.5.2 数据流类型 512

24.6 改进QoS的技术 512

24.6.1 调度 512

24.6.2 通信量整形 513

24.6.3 资源预留 515

24.6.4 许可控制 515

24.7 综合业务 515

24.7.1 信令 516

24.7.2 数据流规范 516

24.7.3 许可 516

24.7.4 业务类型 516

24.7.5 RSVP 516

24.7.6 综合业务所存在的问题 518

24.8 差分业务 518

24.9 交换网络中的QoS 520

24.9.1 帧中继中的QoS 520

24.9.2 ATM中的QoS 521

推荐读物 522

本章小结 522

习题 523

第六部分 应 用 层

第25章 域名系统 526

25.1 名字空间 526

25.1.1 平面名字空间 527

25.1.2 层次名字空间 527

25.2 域名空间 527

25.2.1 标号 527

25.2.2 域名 528

25.2.3 域 528

25.3 名字空间的分布 529

25.3.1 名字服务器的层次结构 529

25.3.2 区域 529

25.3.3 根服务器 530

25.3.4 主服务器和辅助服务器 530

25.4 因特网中的DNS 530

25.4.1 通用域 530

25.4.2 国家域 531

25.4.3 反向域 531

25.5 解析 532

25.5.1 解析程序 532

25.5.2 名字到地址的映射 532

25.5.3 地址到名字的映射 533

25.5.4 递归解析 533

25.5.5 迭代解析 533

25.5.6 高速缓存 533

25.6 DNS报文 534

25.7 记录的类型 535

25.7.1 询问记录 535

25.7.2 资源记录 535

25.8 注册机构 535

25.9 动态域名系统（DDNS） 535

25.10 封装 536

推荐读物 536

本章小结 536

习题 537

第26章 远程登录、电子邮件与文件

传输 539

26.1 远程登录 539

26.2 电子邮件 544

26.2.1 构架 544

26.2.2 用户代理 546

26.2.3 报文传输代理：SMTP 550

26.2.4 报文访问代理：POP和IMAP 552

26.2.5 基于Web的邮件 554

26.3 文件传输 554

26.3.1 文件传输协议(FTP) 554

26.3.2 匿名FTP 557

推荐读物 557

本章小结 558

习题 559

第27章 万维网与超文本传输协议 561

27.1 体系架构 561

27.1.1 客户（浏览器） 561

27.1.2 服务器 561

27.1.3 统一资源定位符 562

27.1.4 Cookies 562

27.2 Web文档 563

27.2.1 静态文档 563

27.2.2 动态文档 565

27.2.3 活动文档 566

27.3 超文本传输协议（HTTP） 567

27.3.1 HTTP事务 567

27.3.2 持续与非持续连接 572

27.3.3 代理服务器 572

推荐读物 572

本章小结 573

习题 574

第28章 网络管理 576

28.1 网络管理系统 576

28.1.1 配置管理 576

28.1.2 故障管理 577

28.1.3 性能管理 578

28.1.4 安全管理 578

28.1.5 计费管理 578

28.2 简单网络管理协议（SNMP） 578

28.2.1 概念 578

28.2.2 管理组件 579

28.2.3 管理信息结构 581

28.2.4 管理信息数据库（MIB） 585

28.2.5 字典排序 587

28.2.6 SNMP 588

28.2.7 报文 589

28.2.8 UDP端口 591

28.2.9 安全性 592

推荐读物 592

本章小结 593

习题 593

第29章 多媒体 595

29.1 音频与视频的数字化 595

29.1.1 音频数字化 595

29.1.2 视频数字化 596

29.2 音频和视频压缩 596

29.2.1 音频压缩 596

29.2.2 视频压缩 597

29.3 流式存储音频／视频 599

29.3.1 第一种方法：使用Web服务器 599

29.3.2 第二种方法：使用带有元

文件的Web服务器 600

29.3.3 第三种方法：使用媒体服务器 600

29.3.4 第四种方法：使用媒体服

务器和RTSP 601

29.4 流式实时音频／视频 602

29.5 实时交互式音频／视频 602

29.6 实时传输协议 605

29.6.1 RTP分组格式 605

29.6.2 UDP端口 606

29.7 实时传输控制协议 607

29.7.1 发送方报告 607

29.7.2 接收方报告 607

29.7.3 源描述报文 607

29.7.4 关闭报文 607

29.7.5 特定应用报文 607

29.7.6 UDP端口 607

29.8 IP语音 608

29.8.1 SIP 608

29.8.2 H.323 610

推荐读物 611

本章小结 611

习题 612

第七部分 网 络 安 全

第30章 密码学 615

30.1 引言 615

30.1.1 定义 615

30.1.2 两类 616

30.2 对称密钥密码学 617

30.2.1 传统加密算法 617

30.2.2 简单的现代加密算法 619

30.2.3 现代迭代加密 621

30.2.4 运算模式 624

30.3 非对称密钥密码学 627

30.3.1 RSA 627

30.3.2 Diffie-Hellman 加密系统 630

推荐读物 632

本章小结 633

习题 634

第31章 网络安全服务 636

31.1 网络安全服务种类 636

31.1.1 报文保密性 636

31.1.2 报文完整性 636

31.1.3 报文鉴别性 636

31.1.4 不可否认性 636

31.1.5 实体鉴别 636

31.2 报文保密性 636

31.2.1 对称密钥密码学的保密性 637

31.2.2 非对称密钥密码学的保密性 637

31.3 报文完整性 638

31.3.1 文档与指纹 638

31.3.2 报文与报文摘要 638

31.3.3 差异 638

31.3.4 创建和检验报文摘要 639

31.3.5 散列函数准则 639

31.3.6 散列算法：SHA-1 640

31.4 报文鉴别 641

31.5 数字签名 642

31.5.1 比较 642

31.5.2 需要密钥 643

31.5.3 过程 643

31.5.4 服务 644

31.5.5 签名方案 645

31.6 实体鉴别 645

31.6.1 口令 646

31.6.2 询问-应答 647

31.7 密钥管理 649

31.7.1 对称密钥的分发 649

31.7.2 公钥分发 652

推荐读物 655

本章小结 655

习题 656

第32章 因特网中的安全措施 658

32.1 IP层的安全：IPSec 658

32.1.1 两种方式 659

32.1.2 两种安全协议 661

32.1.3 安全关联 662

32.1.4 因特网密钥交换（IKE） 664

32.1.5 虚拟专用网 664

32.2 SSL/TLS 667

32.2.1 SSL服务 667

32.2.2 安全参数 668

32.2.3 会话与连接 669

32.2.4 四个协议 670

32.2.5 传输层安全 671

32.3 PGP 671

32.3.1 安全参数 672

32.3.2 服务 672

32.3.3 一种设想情形 672

32.3.4 PGP算法 673

32.3.5 密钥环 674

32.3.6 PGP证书 675

32.4 防火墙 676

32.4.1 分组过滤防火墙 677

32.4.2 代理防火墙 677

推荐读物 678

本章小结 678

习题 679

参考文献 681

缩略词 684

术语表 688

附录