內容簡介

本書是解放軍陸軍工程大學（原解放軍理工大學）優秀教學成果，自1997年首次齣版以來，曾於2002、2007和2012年分彆齣版瞭修訂版。本次改版是在原有教材的基礎上，根據教學大綱的要求以及數據通信和計算機網絡的*新進展，進行瞭必要的調整、增補和修改，以適應當前教學的需要。 全書共12章。第1章是全書的概述。第2～4章較全麵介紹數據通信基本知識、數據傳輸信道和數據傳輸技術。第5～9章重點介紹計算機網絡的物理層、數據鏈路層（含局域網）、網絡層、傳輸層和應用層。第10章介紹因特網的多媒體應用服務。第11章介紹無綫網絡。第12章介紹網絡安全。各章均附有豐富的習題。附錄A是部分習題參考答案，附錄B是英文縮寫詞。為瞭便於教學、本書還提供可修改的電子課件。 本書的特點是概念清楚，論述嚴謹，內容充實，圖文並茂。全書將數據通信和計算機網絡兩門課程融為一體，用通俗的語言闡述數據通信與計算機網絡的基本概念和基本原理，同時也力求反映一些*新進展。 本書可作為高等學校（含軍事院校）計算機、通信、自動化、機電等工科專業教材，對工程技術人員也有參考價值。

作者簡介

楊心強，男，原解放軍理工大學（現陸軍工程大學）指揮自動化學院副教授，擔任《計算機導論》、《計算機組成原理》、《計算機體係結構》、《計算機組成與匯編語言》、《分布式係統》、《指揮自動化係統》、《指揮所係統與設備》等課程的主講教師。

目錄

第1章 概述 1
1．1 數據通信概述 1
1．2 數據通信係統 2
1．2．1 數據通信係統的模型 2
1．2．2 數據通信係統的組成 3
1．2．3 數據通信係統的分類 4
1．2．4 數據通信係統的主要性能指標 4
1．3 數據通信網絡 6
1．4 計算機網絡概述 7
1．4．1 計算機網絡的發展過程 7
1．4．2 因特網的組成 10
1．4．3 計算機網絡的定義及類彆 12
1．4．4 計算機網絡的功能及應用 13
1．4．5 計算機網絡的性能指標 14
1．5 計算機網絡的體係結構和模型 17
1．5．1 層次型的體係結構 17
1．5．2 計算機網絡的模型 19
1．5．3 若乾重要概念 22
1．6 標準及其製定機構 26
1．6．1 標準 26
1．6．2 標準製定機構 26
1．7 發展趨勢 28
1．7．1 泛在網絡和泛在計算 28
1．7．2 新信息服務和信息工具 30
1．7．3 雲計算和大數據 31
1．7．4 下一代網絡 32
1．7．5 網絡融閤 33
習題1 33
第2章 數據通信基礎知識 36
2．1 消息和信息、數據和信號 36
2．1．1 消息和信息 36
2．1．2 信號 37
2．1．3 數據 39
2．2 傳輸方式和傳輸速率 40
2．2．1 傳輸方式 40
2．2．2 傳輸速率 42
2．2．3 頻帶利用率 43
2．3 傳輸損傷和傳輸質量 44
2．3．1 傳輸損傷 44
2．3．2 傳輸質量 44
2．4 通信編碼 48
習題2 50
第3章 數據傳輸信道 51
3．1 信道概述 51
3．1．1 信道概述 51
3．1．2 信道容量的計算 52
3．2 傳輸介質 54
3．2．1 導引型傳輸介質 54
3．2．2 非導引型傳輸介質 59
習題3 66
第4章 數據傳輸技術 68
4．1 模擬信號數字化傳輸技術 68
4．1．1 模擬信號的抽樣 68
4．1．2 抽樣模擬信號的量化 70
4．1．3 脈衝編碼調製（PCM） 71
4．1．4 差分脈衝編碼調製（DPCM） 73
4．1．5 自適應差分脈衝編碼調製
（ADPCM） 73
4．2 數字基帶傳輸技術 73
4．2．1 基帶傳輸對信號的要求 74
4．2．2 基帶信號的波形及其傳輸碼型 74
4．3 數字頻帶傳輸技術 78
4．3．1 基本數字調製技術 79
4．3．2 正交幅度調製 87
4．3．3 幅相混閤調製 87
4．3．4 正交頻分復用調製 89
4．4 信道訪問技術 89
4．4．1 輪詢訪問技術 90
4．4．2 爭用訪問技術 91
4．5 信道復用技術 94
4．5．1 頻分復用 94
4．5．2 波分復用 95
4．5．3 時分復用 97
4．5．4 碼分復用 99
4．6 同步控製技術 101
4．6．1 載波同步 101
4．6．2 位同步 102
4．6．3 群同步 103
4．6．4 網同步 104
4．7 數據交換技術 107
4．7．1 電路交換 107
4．7．2 報文交換 108
4．7．3 分組交換 108
4．8 差錯控製技術 110
4．8．1 差錯控製概述 110
4．8．2 差錯檢測 112
4．8．3 差錯糾正 116
習題4 117
第5章 物理層 120
5．1 物理層概述 120
5．2 物理層接口特性 120
5．2．1 機械特性 121
5．2．2 電氣特性 121
5．2．3 功能特性 122
5．2．4 規程特性 123
5．3 物理層的常用標準 124
5．3．1 EIA RS-232 124
5．3．2 EIA RS-449 127
5．3．3 RJ-45 128
5．4 數字傳輸係統 129
5．5 寬帶接入技術 132
5．5．1 基於五/六類綫的以太網接入技術 132
5．5．2 基於銅綫的 xDSL技術 132
5．5．3 基於混閤光縴/同軸電纜的
接入技術 134
5．5．4 光縴接入技術 136
習題5 137
第6章 數據鏈路層 138
6．1 數據鏈路層概述 138
6．2 點對點信道的3個基本問題 139
6．2．1 幀定界 139
6．2．2 透明傳輸 141
6．2．3 差錯檢測 142
6．3 點對點信道的數據鏈路層協議 142
6．3．1 PPP 和 PPPoE協議 142
6．3．2 PPP和PPPoE協議的幀格式 143
6．3．3 PPP 協議的狀態圖 144
6．4 廣播信道的數據鏈路層 145
6．4．1 局域網概述 145
6．4．2 局域網的體係結構 147
6．4．3 IEEE 802 標準 148
6．5 使用廣播信道的以太網 148
6．5．1 以太網概述 148
6．5．2 以太網的MAC子層 150
6．5．3 CSMA/CD協議 151
6．5．4 以太網的信道利用率 153
6．6 擴展的以太網 154
6．6．1 在物理層擴展以太網 155
6．6．2 在數據鏈路層擴展以太網 156
6．7 高速以太網 160
6．7．1 100Base-T以太網 160
6．7．2 吉比特以太網 160
6．7．3 10吉比特以太網 161
6．7．4 40/100吉比特以太網 162
習題6 162
第7章 網絡層 165
7．1 網絡層概述 165
7．1．1 虛擬互連網絡 165
7．1．2 網絡層提供的服務 166
7．2 網際協議IPV4 168
7．2．1 分類的IP地址 168
7．2．2 劃分子網 171
7．2．3 無分類編址 174
7．2．4 地址解釋和地址轉換 176
7．2．5 IP數據報的格式 181
7．2．6 IP層的分組轉發機製 185
7．3 因特網的路由選擇協議 189
7．3．1 路由選擇協議概述 189
7．3．2 內部網關協議 191
7．3．3 外部網關協議 197
7．3．4 路由選擇的關鍵部件――路由器 198
7．4 網際控製報文協議ICMPV4 199
7．5 多協議標記交換MPLS 202
7．5．1 MPLS概述 202
7．5．2 MPLS的基本原理 203
7．5．3 MPLS的首部和格式 206
7．6 IP多播及其協議 207
7．6．1 IP多播概述 207
7．6．2 局域網IP多播 208
7．6．3 因特網IP多播協議 209
7．7 移動IP及其協議 211
7．7．1 移動IP概述 211
7．7．2 移動IP的基本原理 212
7．7．3 移動IP的幾個問題 214
7．8 下一代因特網的網絡層協議 215
7．8．1 網際協議IPv6 215
7．8．2 網際控製報文協議 ICMPv6 223
7．8．3 移動IPv6 224
習題7 225
第8章 傳輸層 230
8．1 傳輸層概述 230
8．1．1 傳輸層的基本功能 230
8．1．2 傳輸層的協議 231
8．1．3 傳輸層的服務 232
8．1．4 傳輸層的端口 232
8．2 用戶數據報協議UDP 234
8．2．1 UDP概述 234
8．2．2 UDP報文的格式 234
8．3 傳輸控製協議TCP 236
8．3．1 TCP概述 236
8．3．2 TCP報文段的格式 237
8．3．3 TCP傳輸控製 239
8．3．4 TCP擁塞控製 249
8．3．5 TCP連接管理 255
習題8 260
第9章 應用層 264
9．1 應用層概述 264
9．2 域名係統 265
9．2．1 概述 265
9．2．2 因特網的域名結構 266
9．2．3 域名服務器 268
9．2．4 域名解析 269
9．3 萬維網 271
9．3．1 概述 271
9．3．2 統一資源定位符 URL 272
9．3．3 超文本傳送協議HTTP 273
9．3．4 超文本標記語言HTML 277
9．3．5 萬維網的文檔 279
9．3．6 萬維網的信息檢索 281
9．3．7 博客、微博和輕博 282
9．3．8 社交網站 283
9．4 電子郵件 285
9．4．1 概述 285
9．4．2 電子郵件的格式 286
9．4．3 簡單郵件傳送協議SMTP 287
9．4．4 郵件讀取協議POP3和IMAP4 289
9．4．5 通用因特網郵件擴充協議MIME 289
9．4．6 基於萬維網的電子郵件 292
9．5 動態主機配置協議DHCP 292
9．6 應用進程間的通信 294
9．6．1 係統調用 294
9．6．2 應用編程接口 295
習題9 296
第10章 因特網的多媒體應用服務 298
10．1 多媒體應用服務概述 298
10．1．1 多媒體信息的傳輸特性 298
10．1．2 音頻/視頻服務的分類 300
10．1．3 音頻/視頻信號的數字化和壓縮 300
10．2 流式存儲音頻/視頻 302
10．2．1 具有元文件的萬維網服務器 302
10．2．2 媒體服務器 303
10．2．3 實時流式協議RTSP 304
10．3 實時交互音頻/視頻 305
10．3．1 IP電話的基本原理 305
10．3．2 IP電話的關鍵技術 306
10．3．3 IP 電話的信令標準 307
10．3．4 實時傳輸協議RTP 310
10．3．5 實時傳輸控製協議RTCP 312
10．4 服務質量的改進 314
10．4．1 服務質量概述 314
10．4．2 改進服務質量的幾種機製 314
10．4．3 綜閤服務 317
10．4．4 區分服務 319
10．5 P2P的流媒體應用服務 321
10．5．1 P2P流媒體應用服務概述 321
10．5．2 使用P2P的幾種應用軟件 322
10．5．3 P2P分發文件的分析 324
習題10 325
第11章 無綫網絡 327
11．1 無綫局域網 327
11．1．1 無綫局域網概述 327
11．1．2 802．11 局域網物理層 330
11．1．3 802．11局域網的MAC層協議 331
11．1．4 802．11局域網的MAC幀 336
11．1．5 802．11 提供的服務 337
11．2 無綫個域網 338
11．2．1 藍牙技術 338
11．2．2 低速無綫個域網 339
11．2．3 高速無綫個域網 342
11．3 無綫城域網 343
11．3．1 無綫城域網概述 343
11．3．2 IEEE 802．16標準 344
11．4 其他無綫網絡 346
11．4．1 無綫傳感器網 346
11．4．2 無綫網格網 347
11．5 蜂窩移動通信網 349
11．5．1 蜂窩移動通信概述 349
11．5．2 蜂窩移動通信係統 350
11．5．3 移動用戶在蜂窩移動通信網中的
漫遊通信 353






11．5．4 無綫應用協議WAP 355
習題11 357
第12章 計算機網絡的管理和安全 359
12．1 計算機網絡的管理 359
12．1．1 網絡管理概述 359
12．1．2 網絡管理的一般模型 359
12．1．3 網絡管理的體係結構 360
12．1．4 ISO的網絡管理功能 361
12．2 簡單網絡管理協議SNMP 362
12．2．1 管理信息結構 363
12．2．2 管理信息庫 365
12．2．3 SNMP報文和協議數據單元 366
12．3 計算機網絡的安全 368
12．3．1 計算機網絡麵臨的安全威脅 368
12．3．2 計算機網絡的安全性需求 369
12．4 加密模型和密碼體製 370
12．4．1 數據加密通信的模型 370
12．4．2 對稱密鑰密碼體製 371
12．4．3 公開密鑰密碼體製 373
12．5 網絡安全策略 374
12．5．1 密鑰分配 374
12．5．2 鑒彆 376
12．5．3 數字簽名 378
12．5．4 防火牆與入侵檢測 379
12．6 因特網的安全協議 382
12．6．1 網絡層安全協議 382
12．6．2 傳輸層安全協議 385
12．6．3 應用層安全協議 387
習題12 389
附錄A 部分習題參考答案 391
附錄B 英文縮寫詞 407
參考文獻 417

前言/序言

前 言

本教材是解放軍陸軍工程大學（原解放軍理工大學）優秀教學成果，前四版（1998，2003，2007，2012）均按照中國計算機學會和全國高等學校計算機教育研究會（以下簡稱兩會）編寫的《計算機學科教學計劃》之要求組織編寫，被列入高等學校計算機專業規劃教材，由兩會推薦齣版。

本教材講授數據通信與計算機網絡的基本原理和有關技術。這次改版對於較為成熟和穩定的內容基本上未作較大的修改。考慮到數據通信與計算機網絡技術發展很快，在新版教材中刪除或簡化瞭比較陳舊的內容，同時增寫瞭不少新的內容，對重點內容適當地增加瞭一些習題，以適應教學的要求。

本版教材在內容編排上較前版有所調整。全書共12章。

第1章概述，著重介紹因特網的發展過程，增寫瞭因特網交換點IXP的概念，並在介紹雲計算時增寫瞭大數據。

第2章數據通信基礎知識。

第3章數據傳輸信道，增寫瞭塑料光縴和散射傳輸。

第4章數據傳輸技術，將脈衝編碼調製技術一節改寫成模擬信號數字化的傳輸技術。

第5～9章是按照計算機網絡五層體係結構進行介紹的。

第5章物理層，將基於五類綫以太網接入技術改寫為基於五/六類綫的以太網接入技術。

第6章數據鏈路層，增寫瞭PPPoE協議和網絡適配器，簡化瞭在物理層擴展以太網，改寫瞭在數據鏈路層擴展以太網。

第7章網絡層，增寫瞭多協議標記交換MPLS、移動IP及其協議和移動IPv6。

第8章傳輸層，改寫瞭TCP擁塞控製，增寫瞭主動隊列管理AQM。

第9章應用層，增寫瞭博客、微博、輕博和微信，取消瞭文件傳送協議和遠程登錄協議TELNET，把多媒體應用服務一節單獨成第10章。

第10章因特網的多媒體應用服務，增寫瞭服務質量的改進和P2P的流媒體應用服務的內容。

第11章無綫網絡，增寫瞭蜂窩移動通信網。

第12章計算機網絡的管理和安全，取消瞭加密策略，改寫瞭兩種密碼體製的密鑰分配和防火牆的主要類型，還增寫瞭入侵檢測係統。

各章末均附有習題。書後還有兩個附錄，附錄A是部分習題參考答案，附錄B是英文縮寫詞。為瞭便於教學，本書提供的可修改電子課件，請讀者在電子工業齣版社華信教育資源網（http://www.hxedu.com.cn）注冊下載。

本教材的參考學時為60～70學時。在課程學時數較少的情況下，可選用最基本的內容（在目錄的相應章節前附有“*”號）。

本教材的第1～4、6～8、10～12章由楊心強編寫，第5、9章由陳國友編寫。最後由楊心強負責統稿和全書的定稿。

本教材的特點是概念清楚、論述嚴謹、內容充實、圖文並茂。此書將數據通信和計算機網絡兩門課程融為一體，用通俗的語言，闡述瞭數據通信與計算機網絡的基本概念和基本原理，同時也力求反映一些最新進展。

本教材可作為高等學校（含軍事院校）計算機或通信以及其他有關專業的本科生教材，也可作為職業教育相關專業的參考教材，對從事數據通信和計算機網絡工作的工程技術人員也有學習參考價值。

在本教材修改過程中，解放軍陸軍工程大學通信工程學院經文浩高工、王傳風高工，原工信部第14研究所的楊瑋、硃曄提齣瞭許多寶貴的意見和建議，解放軍陸軍工程大學謝希仁教授提供瞭寶貴的資料。王麗辛高工為本書圖稿的繪製給予瞭積極的支持和指導。對此，作者錶示誠摯的謝意。

由於編者水平有限，書中難免還存在一些缺點和錯誤，懇請廣大讀者批評指正。

編者的電子郵件地址：yang_xinqiang@163.com（來信時務請注明真實姓名、單位、通信地址和聯係電話、郵編）。

作者

於南京·解放軍陸軍工程大學