内容简介

本书是解放军陆军工程大学（原解放军理工大学）优秀教学成果，自1997年首次出版以来，曾于2002、2007和2012年分别出版了修订版。本次改版是在原有教材的基础上，根据教学大纲的要求以及数据通信和计算机网络的*新进展，进行了必要的调整、增补和修改，以适应当前教学的需要。 全书共12章。第1章是全书的概述。第2～4章较全面介绍数据通信基本知识、数据传输信道和数据传输技术。第5～9章重点介绍计算机网络的物理层、数据链路层（含局域网）、网络层、传输层和应用层。第10章介绍因特网的多媒体应用服务。第11章介绍无线网络。第12章介绍网络安全。各章均附有丰富的习题。附录A是部分习题参考答案，附录B是英文缩写词。为了便于教学、本书还提供可修改的电子课件。 本书的特点是概念清楚，论述严谨，内容充实，图文并茂。全书将数据通信和计算机网络两门课程融为一体，用通俗的语言阐述数据通信与计算机网络的基本概念和基本原理，同时也力求反映一些*新进展。 本书可作为高等学校（含军事院校）计算机、通信、自动化、机电等工科专业教材，对工程技术人员也有参考价值。

作者简介

杨心强，男，原解放军理工大学（现陆军工程大学）指挥自动化学院副教授，担任《计算机导论》、《计算机组成原理》、《计算机体系结构》、《计算机组成与汇编语言》、《分布式系统》、《指挥自动化系统》、《指挥所系统与设备》等课程的主讲教师。

目录

第1章 概述 1
1．1 数据通信概述 1
1．2 数据通信系统 2
1．2．1 数据通信系统的模型 2
1．2．2 数据通信系统的组成 3
1．2．3 数据通信系统的分类 4
1．2．4 数据通信系统的主要性能指标 4
1．3 数据通信网络 6
1．4 计算机网络概述 7
1．4．1 计算机网络的发展过程 7
1．4．2 因特网的组成 10
1．4．3 计算机网络的定义及类别 12
1．4．4 计算机网络的功能及应用 13
1．4．5 计算机网络的性能指标 14
1．5 计算机网络的体系结构和模型 17
1．5．1 层次型的体系结构 17
1．5．2 计算机网络的模型 19
1．5．3 若干重要概念 22
1．6 标准及其制定机构 26
1．6．1 标准 26
1．6．2 标准制定机构 26
1．7 发展趋势 28
1．7．1 泛在网络和泛在计算 28
1．7．2 新信息服务和信息工具 30
1．7．3 云计算和大数据 31
1．7．4 下一代网络 32
1．7．5 网络融合 33
习题1 33
第2章 数据通信基础知识 36
2．1 消息和信息、数据和信号 36
2．1．1 消息和信息 36
2．1．2 信号 37
2．1．3 数据 39
2．2 传输方式和传输速率 40
2．2．1 传输方式 40
2．2．2 传输速率 42
2．2．3 频带利用率 43
2．3 传输损伤和传输质量 44
2．3．1 传输损伤 44
2．3．2 传输质量 44
2．4 通信编码 48
习题2 50
第3章 数据传输信道 51
3．1 信道概述 51
3．1．1 信道概述 51
3．1．2 信道容量的计算 52
3．2 传输介质 54
3．2．1 导引型传输介质 54
3．2．2 非导引型传输介质 59
习题3 66
第4章 数据传输技术 68
4．1 模拟信号数字化传输技术 68
4．1．1 模拟信号的抽样 68
4．1．2 抽样模拟信号的量化 70
4．1．3 脉冲编码调制（PCM） 71
4．1．4 差分脉冲编码调制（DPCM） 73
4．1．5 自适应差分脉冲编码调制
（ADPCM） 73
4．2 数字基带传输技术 73
4．2．1 基带传输对信号的要求 74
4．2．2 基带信号的波形及其传输码型 74
4．3 数字频带传输技术 78
4．3．1 基本数字调制技术 79
4．3．2 正交幅度调制 87
4．3．3 幅相混合调制 87
4．3．4 正交频分复用调制 89
4．4 信道访问技术 89
4．4．1 轮询访问技术 90
4．4．2 争用访问技术 91
4．5 信道复用技术 94
4．5．1 频分复用 94
4．5．2 波分复用 95
4．5．3 时分复用 97
4．5．4 码分复用 99
4．6 同步控制技术 101
4．6．1 载波同步 101
4．6．2 位同步 102
4．6．3 群同步 103
4．6．4 网同步 104
4．7 数据交换技术 107
4．7．1 电路交换 107
4．7．2 报文交换 108
4．7．3 分组交换 108
4．8 差错控制技术 110
4．8．1 差错控制概述 110
4．8．2 差错检测 112
4．8．3 差错纠正 116
习题4 117
第5章 物理层 120
5．1 物理层概述 120
5．2 物理层接口特性 120
5．2．1 机械特性 121
5．2．2 电气特性 121
5．2．3 功能特性 122
5．2．4 规程特性 123
5．3 物理层的常用标准 124
5．3．1 EIA RS-232 124
5．3．2 EIA RS-449 127
5．3．3 RJ-45 128
5．4 数字传输系统 129
5．5 宽带接入技术 132
5．5．1 基于五/六类线的以太网接入技术 132
5．5．2 基于铜线的 xDSL技术 132
5．5．3 基于混合光纤/同轴电缆的
接入技术 134
5．5．4 光纤接入技术 136
习题5 137
第6章 数据链路层 138
6．1 数据链路层概述 138
6．2 点对点信道的3个基本问题 139
6．2．1 帧定界 139
6．2．2 透明传输 141
6．2．3 差错检测 142
6．3 点对点信道的数据链路层协议 142
6．3．1 PPP 和 PPPoE协议 142
6．3．2 PPP和PPPoE协议的帧格式 143
6．3．3 PPP 协议的状态图 144
6．4 广播信道的数据链路层 145
6．4．1 局域网概述 145
6．4．2 局域网的体系结构 147
6．4．3 IEEE 802 标准 148
6．5 使用广播信道的以太网 148
6．5．1 以太网概述 148
6．5．2 以太网的MAC子层 150
6．5．3 CSMA/CD协议 151
6．5．4 以太网的信道利用率 153
6．6 扩展的以太网 154
6．6．1 在物理层扩展以太网 155
6．6．2 在数据链路层扩展以太网 156
6．7 高速以太网 160
6．7．1 100Base-T以太网 160
6．7．2 吉比特以太网 160
6．7．3 10吉比特以太网 161
6．7．4 40/100吉比特以太网 162
习题6 162
第7章 网络层 165
7．1 网络层概述 165
7．1．1 虚拟互连网络 165
7．1．2 网络层提供的服务 166
7．2 网际协议IPV4 168
7．2．1 分类的IP地址 168
7．2．2 划分子网 171
7．2．3 无分类编址 174
7．2．4 地址解释和地址转换 176
7．2．5 IP数据报的格式 181
7．2．6 IP层的分组转发机制 185
7．3 因特网的路由选择协议 189
7．3．1 路由选择协议概述 189
7．3．2 内部网关协议 191
7．3．3 外部网关协议 197
7．3．4 路由选择的关键部件――路由器 198
7．4 网际控制报文协议ICMPV4 199
7．5 多协议标记交换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多播及其协议 207
7．6．1 IP多播概述 207
7．6．2 局域网IP多播 208
7．6．3 因特网IP多播协议 209
7．7 移动IP及其协议 211
7．7．1 移动IP概述 211
7．7．2 移动IP的基本原理 212
7．7．3 移动IP的几个问题 214
7．8 下一代因特网的网络层协议 215
7．8．1 网际协议IPv6 215
7．8．2 网际控制报文协议 ICMPv6 223
7．8．3 移动IPv6 224
习题7 225
第8章 传输层 230
8．1 传输层概述 230
8．1．1 传输层的基本功能 230
8．1．2 传输层的协议 231
8．1．3 传输层的服务 232
8．1．4 传输层的端口 232
8．2 用户数据报协议UDP 234
8．2．1 UDP概述 234
8．2．2 UDP报文的格式 234
8．3 传输控制协议TCP 236
8．3．1 TCP概述 236
8．3．2 TCP报文段的格式 237
8．3．3 TCP传输控制 239
8．3．4 TCP拥塞控制 249
8．3．5 TCP连接管理 255
习题8 260
第9章 应用层 264
9．1 应用层概述 264
9．2 域名系统 265
9．2．1 概述 265
9．2．2 因特网的域名结构 266
9．2．3 域名服务器 268
9．2．4 域名解析 269
9．3 万维网 271
9．3．1 概述 271
9．3．2 统一资源定位符 URL 272
9．3．3 超文本传送协议HTTP 273
9．3．4 超文本标记语言HTML 277
9．3．5 万维网的文档 279
9．3．6 万维网的信息检索 281
9．3．7 博客、微博和轻博 282
9．3．8 社交网站 283
9．4 电子邮件 285
9．4．1 概述 285
9．4．2 电子邮件的格式 286
9．4．3 简单邮件传送协议SMTP 287
9．4．4 邮件读取协议POP3和IMAP4 289
9．4．5 通用因特网邮件扩充协议MIME 289
9．4．6 基于万维网的电子邮件 292
9．5 动态主机配置协议DHCP 292
9．6 应用进程间的通信 294
9．6．1 系统调用 294
9．6．2 应用编程接口 295
习题9 296
第10章 因特网的多媒体应用服务 298
10．1 多媒体应用服务概述 298
10．1．1 多媒体信息的传输特性 298
10．1．2 音频/视频服务的分类 300
10．1．3 音频/视频信号的数字化和压缩 300
10．2 流式存储音频/视频 302
10．2．1 具有元文件的万维网服务器 302
10．2．2 媒体服务器 303
10．2．3 实时流式协议RTSP 304
10．3 实时交互音频/视频 305
10．3．1 IP电话的基本原理 305
10．3．2 IP电话的关键技术 306
10．3．3 IP 电话的信令标准 307
10．3．4 实时传输协议RTP 310
10．3．5 实时传输控制协议RTCP 312
10．4 服务质量的改进 314
10．4．1 服务质量概述 314
10．4．2 改进服务质量的几种机制 314
10．4．3 综合服务 317
10．4．4 区分服务 319
10．5 P2P的流媒体应用服务 321
10．5．1 P2P流媒体应用服务概述 321
10．5．2 使用P2P的几种应用软件 322
10．5．3 P2P分发文件的分析 324
习题10 325
第11章 无线网络 327
11．1 无线局域网 327
11．1．1 无线局域网概述 327
11．1．2 802．11 局域网物理层 330
11．1．3 802．11局域网的MAC层协议 331
11．1．4 802．11局域网的MAC帧 336
11．1．5 802．11 提供的服务 337
11．2 无线个域网 338
11．2．1 蓝牙技术 338
11．2．2 低速无线个域网 339
11．2．3 高速无线个域网 342
11．3 无线城域网 343
11．3．1 无线城域网概述 343
11．3．2 IEEE 802．16标准 344
11．4 其他无线网络 346
11．4．1 无线传感器网 346
11．4．2 无线网格网 347
11．5 蜂窝移动通信网 349
11．5．1 蜂窝移动通信概述 349
11．5．2 蜂窝移动通信系统 350
11．5．3 移动用户在蜂窝移动通信网中的
漫游通信 353






11．5．4 无线应用协议WAP 355
习题11 357
第12章 计算机网络的管理和安全 359
12．1 计算机网络的管理 359
12．1．1 网络管理概述 359
12．1．2 网络管理的一般模型 359
12．1．3 网络管理的体系结构 360
12．1．4 ISO的网络管理功能 361
12．2 简单网络管理协议SNMP 362
12．2．1 管理信息结构 363
12．2．2 管理信息库 365
12．2．3 SNMP报文和协议数据单元 366
12．3 计算机网络的安全 368
12．3．1 计算机网络面临的安全威胁 368
12．3．2 计算机网络的安全性需求 369
12．4 加密模型和密码体制 370
12．4．1 数据加密通信的模型 370
12．4．2 对称密钥密码体制 371
12．4．3 公开密钥密码体制 373
12．5 网络安全策略 374
12．5．1 密钥分配 374
12．5．2 鉴别 376
12．5．3 数字签名 378
12．5．4 防火墙与入侵检测 379
12．6 因特网的安全协议 382
12．6．1 网络层安全协议 382
12．6．2 传输层安全协议 385
12．6．3 应用层安全协议 387
习题12 389
附录A 部分习题参考答案 391
附录B 英文缩写词 407
参考文献 417

前言/序言

前 言

本教材是解放军陆军工程大学（原解放军理工大学）优秀教学成果，前四版（1998，2003，2007，2012）均按照中国计算机学会和全国高等学校计算机教育研究会（以下简称两会）编写的《计算机学科教学计划》之要求组织编写，被列入高等学校计算机专业规划教材，由两会推荐出版。

本教材讲授数据通信与计算机网络的基本原理和有关技术。这次改版对于较为成熟和稳定的内容基本上未作较大的修改。考虑到数据通信与计算机网络技术发展很快，在新版教材中删除或简化了比较陈旧的内容，同时增写了不少新的内容，对重点内容适当地增加了一些习题，以适应教学的要求。

本版教材在内容编排上较前版有所调整。全书共12章。

第1章概述，着重介绍因特网的发展过程，增写了因特网交换点IXP的概念，并在介绍云计算时增写了大数据。

第2章数据通信基础知识。

第3章数据传输信道，增写了塑料光纤和散射传输。

第4章数据传输技术，将脉冲编码调制技术一节改写成模拟信号数字化的传输技术。

第5～9章是按照计算机网络五层体系结构进行介绍的。

第5章物理层，将基于五类线以太网接入技术改写为基于五/六类线的以太网接入技术。

第6章数据链路层，增写了PPPoE协议和网络适配器，简化了在物理层扩展以太网，改写了在数据链路层扩展以太网。

第7章网络层，增写了多协议标记交换MPLS、移动IP及其协议和移动IPv6。

第8章传输层，改写了TCP拥塞控制，增写了主动队列管理AQM。

第9章应用层，增写了博客、微博、轻博和微信，取消了文件传送协议和远程登录协议TELNET，把多媒体应用服务一节单独成第10章。

第10章因特网的多媒体应用服务，增写了服务质量的改进和P2P的流媒体应用服务的内容。

第11章无线网络，增写了蜂窝移动通信网。

第12章计算机网络的管理和安全，取消了加密策略，改写了两种密码体制的密钥分配和防火墙的主要类型，还增写了入侵检测系统。

各章末均附有习题。书后还有两个附录，附录A是部分习题参考答案，附录B是英文缩写词。为了便于教学，本书提供的可修改电子课件，请读者在电子工业出版社华信教育资源网（http://www.hxedu.com.cn）注册下载。

本教材的参考学时为60～70学时。在课程学时数较少的情况下，可选用最基本的内容（在目录的相应章节前附有“*”号）。

本教材的第1～4、6～8、10～12章由杨心强编写，第5、9章由陈国友编写。最后由杨心强负责统稿和全书的定稿。

本教材的特点是概念清楚、论述严谨、内容充实、图文并茂。此书将数据通信和计算机网络两门课程融为一体，用通俗的语言，阐述了数据通信与计算机网络的基本概念和基本原理，同时也力求反映一些最新进展。

本教材可作为高等学校（含军事院校）计算机或通信以及其他有关专业的本科生教材，也可作为职业教育相关专业的参考教材，对从事数据通信和计算机网络工作的工程技术人员也有学习参考价值。

在本教材修改过程中，解放军陆军工程大学通信工程学院经文浩高工、王传风高工，原工信部第14研究所的杨玮、朱晔提出了许多宝贵的意见和建议，解放军陆军工程大学谢希仁教授提供了宝贵的资料。王丽辛高工为本书图稿的绘制给予了积极的支持和指导。对此，作者表示诚挚的谢意。

由于编者水平有限，书中难免还存在一些缺点和错误，恳请广大读者批评指正。

编者的电子邮件地址：yang_xinqiang@163.com（来信时务请注明真实姓名、单位、通信地址和联系电话、邮编）。

作者

于南京·解放军陆军工程大学