具体描述
基本信息
书名:计算机网络实用教程
定价:26.00元
作者:黄铭晖
出版社:北京师范大学出版社
出版日期:2006-09-01
ISBN:9787303081738
字数:289000
页码:239
版次:1
装帧:平装
开本:
商品重量:0.341kg
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内容提要
随着信息化技术,特别是网络技术的迅猛发展和广泛渗透,教育领域发生了深刻的变革,教育理念、教育模式和教学方法发生了翻天覆地的变化。作为培养21世纪人才的教育环境——学校,必须站在社会发展的前沿,充分利用现代信息技术,特别是网络技术,构建适合创新人才培养的良好的信息化环境。
为保障计算机网络系统在学校教学中的正常运行,专业化的技术人员队伍是不可或缺的。《中小学教师教育技术能力标准(试行)》(技术人员)为中小学技术人员指明了努力的方向;而《北京市中小学技术支持人员能力标准》更为北京市的中小学从事信息技术的相关教师提出明确而契合本地区的要求,从而为开展北京市基础教育信息技术人员的培训活动提供更为清晰的依据。
根据《北京市中小学技术支持人员能力标准》的相关规定,相关从事信息技术教师应能掌握中小学教育信息化工作中所涉及的“Inter基础知识”、“数据传输及通信”、“网络协议”、“常见网络设备基本原理和应用”和“网络管理”等知识和技能。本书正是在此基础上编制而成的。全书共五章,章,Inter基础;第二章,数据传输与通信;第三章,网络体系结构;第四章,网络设备;第五章,网络管理。
本书并非一本计算机网络系统的专业丛书,更像是侧重于教育信息化工作中所实际接触相关网络实用知识的导论,本书涵盖网络知识跨度较大,如要深入研究其内容需要参考相关专业书籍。我们衷心地希望通过对这五章内容的学习能够掌握有关计算机网络的基本知识,在解决实际问题的时候可以起到指导作用,培养解决实际问题的能力,从而在日常工作中做到游刃有余。
目录
作者介绍
文摘
序言
《互联网基石:协议、架构与实践》 一、 导言 信息时代的浪潮席卷全球,互联网作为其核心驱动力,已深刻地改变了我们的生活、工作和学习方式。从早期的点对点通信到如今万物互联的宏大愿景,互联网的发展历程是一部技术革新与应用拓展的交响曲。理解互联网的运作原理,掌握其核心技术,不仅是计算机专业人士的必备技能,也日益成为各行各业从业者和普通用户理解数字世界、驾驭信息洪流的关键。 本书旨在深入浅出地剖析互联网的奥秘,从最基础的通信协议到复杂的网络架构,再到实际应用中的种种挑战与解决方案,为读者构建一个全面而清晰的互联网知识体系。我们不拘泥于某一本特定教材的章节安排,而是从互联网的整体视角出发,力求为读者呈现一个生动、深刻、易于理解的互联网全貌。本书的编写,汲取了多年来在计算机网络教学与研究中的宝贵经验,融合了业界最新动态与前沿技术,力求做到理论与实践相结合,系统性与前瞻性并重,帮助读者建立坚实的理论基础,并能灵活应用于实际的网络设计、部署、管理与故障排除中。 二、 核心组成:通信协议的语言 互联网之所以能够实现全球范围内的信息互联互通,关键在于其统一而高效的通信协议体系。本书将首先从这套“语言”入手,揭示互联网的基石是如何构建的。 TCP/IP 协议族:互联网的通用语言 IP 协议 (Internet Protocol):我们将详细讲解 IP 协议的两个主要版本,IPv4 和 IPv6。重点阐述 IP 地址的分配、路由寻址机制,以及数据包在网络中的传输过程。分析 IP 协议在数据传输中的可靠性与无连接性特点,以及由此带来的挑战,并探讨 NAT (Network Address Translation) 等技术在 IPv4 地址紧缺情况下的应对策略。对于 IPv6,我们将深入探讨其地址空间、改进的报头结构以及对移动性、安全性等方面带来的提升。 TCP 协议 (Transmission Control Protocol):作为面向连接的可靠传输协议,TCP 在互联网应用中扮演着至关重要的角色。我们将详述 TCP 的三次握手与四次挥手过程,剖析其如何通过序号、确认应答、重传机制、流量控制(滑动窗口)和拥塞控制(慢启动、拥塞避免、快重传、快恢复)等机制来保证数据的可靠传输。理解 TCP 的这些特性,对于优化网络应用性能、排查通信故障至关重要。 UDP 协议 (User Datagram Protocol):与 TCP 相对,UDP 是一种无连接的、不可靠的传输协议,但其传输效率高、开销小。我们将分析 UDP 适用于哪些场景,如 DNS 查询、流媒体传输、在线游戏等,并与 TCP 进行对比,帮助读者理解不同场景下协议选择的依据。 其他关键协议:除了 TCP 和 UDP,本书还将深入探讨一系列支撑互联网运行的关键协议,包括: HTTP/HTTPS (Hypertext Transfer Protocol / Secure):作为 Web 应用的核心协议,我们将详细解析 HTTP 请求与响应的构成,学习各种 HTTP 方法(GET, POST, PUT, DELETE 等)、状态码,以及 HTTPS 在 HTTP 基础上增加的 TLS/SSL 加密机制,理解其在保障 Web 安全方面的作用。 DNS (Domain Name System):域名解析系统是互联网的一大奇迹,它将我们易于记忆的域名转化为机器可识别的 IP 地址。本书将揭示 DNS 的层级结构、解析过程(递归查询与迭代查询)、各种记录类型(A, AAAA, CNAME, MX, NS 等),以及 DNS 的缓存机制。 ARP (Address Resolution Protocol):在局域网内,ARP 负责将 IP 地址映射到 MAC 地址,是实现本地通信的关键。我们将分析 ARP 的工作原理、广播机制以及其潜在的安全风险(ARP 欺骗)。 ICMP (Internet Control Message Protocol):ICMP 主要用于网络设备的诊断和错误报告,如 ping 和 traceroute 命令背后的工作原理。我们将分析 ICMP 的各种消息类型,以及它们在网络故障排查中的应用。 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol):DHCP 自动化了 IP 地址的分配过程,极大地简化了网络管理。本书将讲解 DHCP 的工作流程(Discover, Offer, Request, Acknowledge),以及其在网络规模化部署中的重要性。 三、 网络架构:分层模型与抽象 为了管理互联网的复杂性,工程师们采用了分层模型来组织和抽象网络功能。本书将详细介绍这些分层模型,帮助读者理解不同层级的功能及其交互方式。 OSI 参考模型与 TCP/IP 模型:我们将首先介绍经典的 OSI 七层参考模型,理解各层的职责:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。随后,重点讲解在实际中更广泛应用的 TCP/IP 四层模型(或五层模型,根据不同划分方式),对比其与 OSI 模型之间的异同,以及其在互联网设计中的优势。 数据封装与解封装:在数据跨越不同网络层时,会经历封装(在数据前添加相应层的报头)和解封装(移除相应层的报头)的过程。本书将通过图示和实例,清晰地展现数据在发送端从应用层到物理层的封装过程,以及在接收端从物理层到应用层的解封装过程,这是理解数据流动的核心。 网络设备的功能与层级:我们将分析不同网络设备(如集线器、交换机、路由器、防火墙)在各层模型中的作用。例如,交换机工作在数据链路层,根据 MAC 地址转发帧;路由器工作在网络层,根据 IP 地址进行选路。理解这些设备的功能,是组建和管理网络的关键。 四、 物理与数据链路层:连接的基础 在抽象的网络层之下,是实现设备间物理连接和本地数据传输的基础。 物理介质:本书将介绍各种常见的传输介质,包括双绞线(如 Cat5e, Cat6)、同轴电缆、光纤(单模光纤、多模光纤)以及无线介质(Wi-Fi、蜂窝网络)。分析它们在传输速率、传输距离、抗干扰能力等方面的特性差异,以及不同场景下的适用性。 数据链路层技术:我们将深入探讨数据链路层的主要技术,特别是以太网(Ethernet)的工作原理。讲解 MAC 地址(物理地址)的概念、帧的结构、CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 冲突检测机制(在早期的共享介质以太网中),以及交换机如何在数据链路层高效地转发数据帧。对于无线局域网(WLAN),我们将介绍 IEEE 802.11 系列标准,包括其介质访问控制方法(如 CSMA/CA)、安全机制(WEP, WPA, WPA2/3)等。 局域网(LAN)与广域网(WAN):区分 LAN 和 WAN 的概念,理解它们在范围、拓扑结构、传输介质和管理方式上的不同。介绍常见的 LAN 技术(如以太网)和 WAN 技术(如 MPLS, Frame Relay)。 五、 网络层与路由:通往世界的路径 网络层是互联网实现跨网络通信的核心,其主要职责是寻址和选路。 IP 寻址与子网划分:更深入地讲解 IP 地址的分类(A, B, C 类地址,以及私有 IP 地址)、子网掩码的概念,以及子网划分(Subnetting)技术如何将一个大的网络划分为更小的、易于管理的子网,提高 IP 地址利用率和网络性能。 路由协议:路由是互联网的灵魂。我们将详细介绍路由器的作用,以及它们如何通过路由协议来构建和维护路由表,实现数据包的转发。 内部网关协议 (IGP):讲解 RIP (Routing Information Protocol) 和 OSPF (Open Shortest Path First) 等 IGP 的工作原理,包括它们的距离矢量(RIP)和链路状态(OSPF)算法,以及各自的优缺点。 外部网关协议 (EGP):重点介绍 BGP (Border Gateway Protocol),它是支撑互联网骨干网路由的核心协议。分析 BGP 的路径矢量机制、AS (Autonomous System) 的概念,以及它如何实现跨 AS 之间的路由交换。 路由器的功能与设计:分析路由器的主要功能,包括数据包转发、路由选择、包过滤(ACLs)等。介绍不同类型的路由器,如核心路由器、边缘路由器,以及路由器硬件设计的关键因素。 六、 传输层与应用层:服务的提供者 传输层提供端到端的通信服务,而应用层则直接面向用户,提供各种网络应用。 端口号与套接字(Socket):讲解端口号的作用,如何区分同一台主机上的不同应用程序。介绍套接字(Socket)这一编程接口,它是应用程序进行网络通信的桥梁,理解套接字地址(IP 地址 + 端口号)的概念。 应用层协议的实例:除了前面提到的 HTTP/HTTPS, DNS, DHCP,我们将重点关注更多实际应用中的协议: FTP (File Transfer Protocol):文件传输协议,分析其控制连接与数据连接的工作方式。 SMTP, POP3, IMAP:电子邮件协议,理解它们在邮件发送与接收过程中的协同工作。 Telnet & SSH (Secure Shell):远程登录协议,对比 Telnet 的不安全性与 SSH 的加密安全性。 SNMP (Simple Network Management Protocol):网络管理协议,用于监控和管理网络设备。 VoIP (Voice over IP):IP 语音技术,涉及 RTP (Real-time Transport Protocol) 等协议。 七、 网络安全:防护的堡垒 互联网的普及伴随着安全挑战的日益严峻。本书将投入专门的篇幅探讨网络安全。 常见的网络威胁:病毒、蠕虫、木马、DDoS 攻击、SQL 注入、跨站脚本攻击(XSS)、中间人攻击等。 安全机制与技术: 防火墙 (Firewall):介绍不同类型的防火墙(包过滤、状态检测、代理防火墙)及其工作原理。 入侵检测/防御系统 (IDS/IPS):分析其工作模式和作用。 加密技术:对称加密、非对称加密、哈希函数,以及它们在 TLS/SSL、VPNs 中的应用。 身份认证与访问控制:介绍各种认证机制。 VPN (Virtual Private Network):理解 VPN 如何实现安全的远程访问和网络互联。 八、 网络性能与优化 高效的网络是用户体验的保障。我们将探讨网络性能相关的概念和优化手段。 网络延迟、带宽、吞吐量:清晰定义这些关键性能指标,并分析影响它们的因素。 网络拥塞控制:在传输层以及路由器层面,拥塞控制如何防止网络过载。 流量工程与 QoS (Quality of Service):讲解如何管理网络流量,优先保障关键应用的传输质量。 网络监控与故障排除:介绍常用的网络诊断工具(如 `ping`, `traceroute`, `netstat`, `wireshark`)及其应用场景,以及系统性的故障排查方法。 九、 新兴技术与未来展望 互联网技术日新月异,本书也将目光投向未来。 软件定义网络 (SDN):介绍 SDN 的核心理念——控制与转发分离,以及其带来的网络灵活性和可编程性。 网络功能虚拟化 (NFV):探讨如何将网络功能从专用硬件上解耦,实现软件化部署。 物联网(IoT):分析物联网对网络架构、协议和安全提出的新挑战与机遇。 5G 及未来通信技术:探讨其在带宽、延迟、连接数等方面带来的突破,以及对互联网应用的影响。 人工智能在网络中的应用:机器学习在网络优化、安全防护、故障预测等方面的潜力。 十、 结论 通过本书的深入学习,读者将能够构建一个立体、完整的计算机网络知识框架。从最底层的物理连接到最顶层的应用服务,从基础的通信协议到复杂的网络架构,从经典的理论模型到前沿的技术发展,我们力求呈现一个全面而深刻的互联网图景。掌握这些知识,不仅能帮助读者更好地理解信息时代的运行规则,更能为他们在未来的学习、工作和创新中打下坚实的基础,成为驾驭数字世界、驱动技术进步的栋梁。本书适合计算机科学、软件工程、通信工程等相关专业的学生,也欢迎所有对互联网技术感兴趣的读者深入探索。