计算机网络原理-赵建民.docx

1、 教 育 部 师 范 教 育 司 组 织 编 写 中 学 教 师 进 修 高 等 师 范 本 科 (专 科 起 点 )教 材 计 算 机 网 络 原 理赵 建 民 主编赵 建 民 罗 忠 朱 信 忠 编高 等 教 育 出 版 社内 容 提 要本 书 是 教 育 部 师 范 教 育 司 组 织 编 写 的 中 学 教 师 进 修 高 等 师 范 本 科 (专 科 起 点 )计 算 机 专 业 课 程 教 材 。全 书 共 分 为 5 个 部 分 。 分 别 是 计 算 机 网 络 概 论 、 计 算 机 网 络 数 据 通 信 基 础 、 计 算 机 网 络 体 系 结 构 、 计 算 机 局

2、域 网 、 计 算 机 网 络 应 用 技 术 。 全 书 叙 述 流 畅 ， 重 点 突 出， 难 点 讲 解 详 尽 ， 便 于 学 生 自 学 ， 也 便 于 教 师 教 学 。本 书 既 适 合 作 为 中 学 教 师 进 修 高 等 师 范 本 科 计 算 机 专 业 使 用 ， 也 适 合 继 续 教 育 及 成 人 教 育 和 自 学 使 用 。图 书 在 版 编 目 (CIP)数 据计 算 机 网 络 原 理 /赵 建 民 主 编 . 北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社 ， 2001.7中 学 教 师 进 修 高 等 师 范 本 科 （ 专 科 起 点 ） 教 材ISBN

3、7040097311I 计 II 赵 III 计 算 机 网 络 师 资 培 训 教 材 IV TP393中 国 版 本 图 书 馆 CIP 数 据 核 字 （ 2001） 第 26165 号计 算 机 网 络 原 理 赵 建 民 主 编 出 版 发 行 高 等 教 育 出 版 社社 址 北 京 市 东 城 区 沙 滩 后 街 55 号 邮 政 编 码 100009电 话 01064054588 传 真 01064014048网 址 http:/ http:/ 经 销 新 华 书 店 北 京 发 行 所印 刷开 本 787960 1/16 版 次 年 月 第 版印 张 17 印 次 年 月 第

4、 次 印 刷字 数 31 000 定 价 14.70 元本 书 如 有 缺 页 、 倒 页 、 脱 页 等 质 量 问 题 ， 请 到 所 购 图 书 销 售 部 门 联 系 调 换 。版 权 所 有 侵 权 必 究责 任 编 辑 柳 秀 丽 封 面 设 计 张 楠 版 式 设 计 史 新 薇 责 任 校 对 戈 捷 责 任 印 制前 言本 教 材 根 据 教 育 部 师 范 教 育 司 颁 发 的 “中 学 教 师 进 修 高 等 师 范 本 科 （ 专 科 起 点 ） 教 学 计 划 ”要 求 ， 由 教 育 部 师 范 教 育 司 组 织 编 写 。本 教 材 参 考 学 时 为 72

5、学 时 ， 其 主 要 内 容 包 括 ： 第 一 章 ， 介 绍 计 算 机 网 络 的 基 本 概 念 和 相 关 基 础 知 识 （ 8 学 时 ） ； 第 二 章， 介 绍 数 据 通 信 基 础 知 识 ， 对 数 字 通 信 原 理 等 也 作 了 简 单 的 介 绍 （ 16 学 时 ） ； 第 三 章 ， 以 OSI/RM 为 基 础 ， 系 统 地 介 绍 了 计 算 机 网 络 的 体 系 结 构 及 协 议 等 基 础 理 论 知 识 （ 18 学 时 ） ； 第 四 章 ， 介 绍 了 计 算 机 局 域 网 的 原 理 和 体 系 结 构 ， 在 此 基 础 上 介

6、绍 了 以 太 网 、 令 牌 环 网 等 局 域 网 的 组 网 方 法 及 操 作 系 统 （ 16 学 时 ） ； 第 五 章 ， 用 较 多 篇 幅 介 绍 了 目 前 比 较 流 行 的 Windows NT 的 原 理 、 安 装 、 管 理 与 使 用 方 法 ， 同 时 介 绍 了 Internet 的 原 理 与 使 用 以 及 学 校 所 关 心 的 校 园 网 （ 14 学 时 ） 。本 教 材 可 以 作 为 中 学 教 师 进 修 高 等 师 范 本 科 的 脱 产 、 业 余 及 函 授 学 员 的 计 算 机 网 络 原 理 课 程 教 材 ， 也 可 以 作 为

7、 大 专 及 本 科 院 校 和 各 类 网 络 学 习 班 的 教 材 或 自 学 参 考 书 。本 教 材 第 一 章 和 第 五 章 由 罗 忠 编 写 ， 第 二 章 和 第 三 章 由 朱 信 忠 编 写 ， 第 四 章 由 赵 建 民 编 写 。 全 书 由 赵 建 民 主 编 和 统 稿 。 本 教 材 由 国 防 科 技 大 学 倪 鹏 云 教 授 审 稿 ， 在 审 稿 过 程 中 倪 教 授 对 教 材 的 内 容 提 出 了 大 量 的 宝 贵 意 见 。 在 此 ， 表 示 衷 心 的 感 谢 。由 于 时 间 仓 促 和 水 平 所 限 ， 不 当 和 谬 误 之 处

8、 敬 请 各 位 专 家 和 读 者 指 正 。编 者 2000， 10目 录第 一 章 计 算 机 网 络 概 论 11.1 计 算 机 网 络 的 产 生 与 发 展 11.1.1 计 算 机 网 络 的 产 生 11.1.2 计 算 机 网 络 的 发 展 41.1.3 计 算 机 网 络 系 统 的发 展 趋 势 61.1.4 计 算 机 网 络 对 社 会信 息 化 发 展 的 影 响 81.1.5 我 国 计 算 机 网 络 的 发 展 101.2 计 算 机 网 络 的 组 成 141.2.1 网 络 节 点 141.2.2 网 络 构 型 141.2.3 计 算 机 网 络 系

9、 统 的 组 成 151.3 计 算 机 网 络 的 分 类 171.3.1 根 据 网 络 传 输 技 术进 行 分 类 171.3.2 根 据 网 络 的 覆 盖 范 围进 行 分 类 181.4 计 算 机 网 络 的 拓 扑 结 构 191.4.1 计 算 机 网 络 拓 扑 的 概 念 191.4.2 网 络 拓 扑 分 类 方 法 191.5 信 息 交 换 技 术 201.5.1 线 路 交 换 211.5.2 报 文 交 换 211.5.3 分 组 交 换 221.5.4 三 种 数 据 交 换 技 术的 比 较 231.5.5 其 他 数 据 交 换 技 术 241.6 本

10、章 小 结 25思 考 题 与 习 题 25第 二 章 计 算 机 网 络 数 据通 信 基 础 272.1 概 述 272.1.1 数 据 通 信 的 基 本 概 念 272.1.2 数 据 通 信 系 统 的主 要 质 量 指 标 332.1.3 带 宽 与 强 度 342.1.4 信 道 的 极 限 容 量 352.1.5 噪 声 和 传 输 损 害 372.2 数 据 周 制 与 编 码 382.2.1 数 字 数 据 的 数 字 信 号编码 382.2.2 数 字 数 据 的 模 拟 信 号周制 432.2.3 模 拟 数 据 的 数 字 信 号编码 482.2.4 模 拟 数 据

11、的 模 拟 信 号周制 542.3 多 路 复 用 技 术 562.3.1 共 亨 点 到 点 信 道 572.3.2 共 亨 广 播 信 道 582.3.3 频 分 多 路 复 用 CFDM） 582.3.4 时 分 多 路 复 用 CTDM） 612.3.5 统 计 时 分 多 路 复 用 CATDM） 632.3.6 集 线 器 和 时 分 交 换 机的 原 理 652.3.7 时 分 多 重 PCM 基 群 传 送 方 式 662.3.8 准 同 步 数 字 系 列 PDH672 曰 录2.3.9 同 步 数 字 系 列 SDH692.4 模 拟 传 输 系 统 与 数 字传 输 系

12、统 712.4.1 模 拟 通 信 传 输 系 统 的应 用 举 例 712.4.2 数 字 传 输 系 统应 用 举 例 752.5 异 步 与 同 步 通 信 772.5.1 数 据 传 输 方 式 772.5.2 DTE 和 DCE792.5.3 EIA-232-D/V.24接 口 标 准 792.5.4 虚 周 制 解 周 器 822.5.5 RS-449/V.35 的 信 号 定 义 822.5.6 X.21 建 议 书 842.6 周 制 解 周 器 852.6.1 智 能 周 制 解 周 器 852.6.2 周 制 解 周 器 常 用 AT命 令 集 872.7 数 据 传 输

13、介 质 902.7.1 双 绞 线 902.7.2 同 轴 电 缆 912.7.3 光 纤 922.7.4 无 线 电 短 波 通 信 952.7.5 地 面 微 波 接 力 通 信 952.7.6 红 外 线 和 激 光 962.7.7 卫 星 通 信 962.7.8 VSAT 卫 星 通 信 972.8 差 错 控 制 与 校 验 982.8.1 基 本 概 念 982.8.2 常 用 的 差 错 控 制 编 码 992.9 本 章 小 结 102思 考 题 与 习 题 102第 三 章 计 算 机 网 络 体 系 结 构 1043.1 网 络 体 系 结 构 概 述 1043.2 OSI

14、/RM 中 的 若 干 重 要 概 念 1063.2.1 协 议 和 服 务 的 区 别 及相 互 关 系 1063.2.2 服 务 访 问 点 SAP1063.2.3 数 据 单 元 1073.2.4 服 务 原 语 1083.2.5 OSI/RM 特 点 分 析 1093.3 物 理 层 1093.4 数 据 链 路 层 1103.4.1 数 据 链 路 层 的基 本 概 念 1103.4.2 具 有 最 简 单 流 量 控 制 的数 据 链 路 层 协 议 1113.4.3 实 用 的 停 止 等 待 协 议 1113.4.4 连 续 ARQ 协议 1133.4.5 滑 动 窗 口 协

15、议 1143.4.6 选 择 重 传 ARQ 协 议 1163.4.7 HDLC 的 产 生 背 景 及 一 般 概 念 1173.4.8 HDLC 的 帧 结 构 1193.5 网 络 层 1263.5.1 网 络 层 所 提 供 的 服 务 1263.5.2 路 由 选 择 算 法 与 协 议 1283.6 流 量 控 制 1363.6.1 流 量 控 制 的 基 本 概 念及 意 义 1363.6.2 按 级 进 行 流 量 控 制 1383.6.3 段 级 流 量 控 制 1383.6.4 入 口 到 出 口 级 流 量 控 制 1393.6.5 进 网 级 流 量 控 制 1403.

16、7 公 共 数 据 网 网 络协 议 一 一 X.251413.7.1 X.25 产 生 背 景 及 其层 次 结 构 1413.7.2 X.25 设 备 和 协 议 的曰 录 3工 作 原 理 1413.7.3 X.25 分 组 层 1423.8 传 输 层 1433.8.1 传 输 层 在 OSI/RM 中 的 作 用 1433.8.2 传 输 协 议 的 分 类 1443.8.3 传 输 服 务 1443.8.4 传 输 层 的 差 错 检 测 和恢 复 机 制 1453.9 传 输 控 制 协 议 TCP 1463.9.1 TCP/IP 基 本 概 念 1463.9.2 TCP 报 文

17、 段 格 式 1473.9.3 IP 分 组 格 式 1493.10 会 话 层 1513.10.1 会 话 层 的 基 本 概 念 1513.10.2 会 话 层 的 服 务 1533.10.3 会 话 层 的 协 议 机 制 1533.11 表 示 层 1533.11.1 表 示 层 的 基 本 概 念 1533.11.2 抽 象 语 法 记 法 ASN.1及 其 编 码 规 则 1553.12 应 用 层 1583.12.1 应 用 层 的 基 本 概 念 1583.12.2 具 有 公 共 应 用 功 能的 ASE 1603.12.3 报 文 处 理 系 统 MHS1633.12.4

18、文 件 传 送 、 存 取 和管理 FTAM1663.12.5 虚 拟 终 端 协 议 VT1673.12.6 曰 录 服 务 DS1683.12.7 作 业 传 送 与 操 作 JTM 1683.13 本 章 小 结 168思 考 题 与 习 题 169第 四 章 计 算 机 局 域 网 1704.1 局 域 网 概 述 1704.1.1 局 域 网 的 定 义 和 组 成 1704.1.2 局 域 网 的 分 类 1714.2 局 域 网 介 质 访 问 控 制 方 式 1724.2.1 载 波 侦 听 多 路 访 问 /冲 突检 测 法 1724.2.2 令 牌 环 访 问 控 制 方

19、式 1744.2.3 令 牌 总 线 访 问 控 制 方 式 1754.3 局 域 网 体 系 结 构 1764.3.1 局 域 网 参 考 模 型 1764.3.2 IEEE802 标准 1784.4 局 域 网 组 网 技 术 1794.4.1 以 太 网 (Ethernet)1794.4.2 快 速 以 太 网(100BASE-T)1814.4.3 千 兆 位 以 太 网 1834.4.4 令 牌 环 网 (Token-Ring)1884.4.5 FDDI 光 纤 环 网 1894.4.6 ATM 局 域 网 1914.5 局 域 网 操 作 系 统 1984.5.1 网 络 操 作 系

20、 统 概 述 1984.5.2 局 域 网 操 作 系 统 的 分 类 1984.5.3 局 域 网 操 作 系 统 的基 本 功 能 2014.5.4 几 种 典 型 的 局 域 网操 作 系 统 2024.6 本 章 小 结 203思 考 题 与 习 题 204第 五 章 计 算 机 网 络 应 用 技 术 2055.1 Windows NT 网 2055.1.1 Windows NT 简 介 2055.1.2 Windows NT 体 系 结 构 与 网 络 模 型 2055.1.3 Windows NT 4.0 的 安装 2085.1.4 网 络 基 本 管 理 功 能 2104 曰

21、录5.1.5 客 户 机 上 网 配 置 2275.2 网 络 互 连 2315.2.1 网 络 互 连 的 概 念 2315.2.2 网 络 互 连 设 备 2325.3 I!特 网 (Internet)2365.3.1 Internet 基 本 概 念 2365.3.2 Internet 的 组 成 2375.3.3 Internet 的 连 接 方 式 2385.3.4 Internet 地址 2415.3.5 Internet 网 络 基 本 服 务 2465.3.6 WWW(万 维 网 )2505.4 校 园 网 2535.4.1 校 园 网 概 述 2535.4.2 校 园 网 规

22、 划 原 则 2555.4.3 校 园 网 基 本 特 点 与基 本 构 架 2555.4.4 校 园 网 举 例 2575.5 本 章 小 结 258思 考 题 与 习 题 259“思 考 题 与 习 题 ”参 考 答 案 261参 考 文 献 262第 一 章 计 算 机 网 络 概 论本 章 学 习 目 标 及 重 点 、 难 点了 解 计 算 机 网 络 的 发 展 和 组 成 ； 熟 悉 计 算 机 网 络 的 分 类 和 拓 扑 结 构 ； 掌 握 三 种 数 据 交 换 技 术 ； 重 点 ： 计 算 机 网 络 的 拓 扑 结 构 和 信 息 交 换 技 术 ； 难 点 ： 计

23、 算 机 网 络 的 常 用 数 据 交 换 技 术 。1.1 计 算 机 网 络 的 产 生 与 发 展我 们 生 活 在 一 个 愈 来 愈 数 字 化 的 世 界 ， 计 算 机 在 不 知 不 觉 中 己 成 为 人 们 不 可 缺 少 的 伙 伴 ， 每 个 人 于 中 越 来 越 多 的 各 种 信 用 卡 即 是 最 好 的 证 明 。 今 天 ， 我 们 可 以 凭 一 张 信 用 卡 从 不 同 地 点 的 自 动 取 款 机 中 取 款 ： 足 不 出 户 就 能 看 到 世 界 各 地 的 报 刊 、 杂 志 ： 同 远 方 的 朋 友 通 过 电 子 邮 件 保 持 联

24、 系 ， 甚 至 还 可 以 从 计 算 机 屏 幕 上 看 到 他 们 亲 切 的 笑 容 ， 坐 在 计 算 机 旁 就 可 以 同 他 们 一 叙 离 别 之 情 ， 再 也 不 会 有 “遥 知 兄 弟 登 高 处 ， 遍 插 菜 英 少 一 人 ”之 叹 了 ， 这 样 的 例 子 不 胜 枚 举 。 人 类 凭 借 自 己 的 智 慧 发 明 了 计 算 机 和 计 算 机 网 络 ， 它 们 对 人 类 的 生 活 又 产 生 了 广 泛 的 和 深 远 的 影 响 。 计 算 机 网 络 使 不 同 肤 色 、 不 同 种 族 、 不 同 信 仰 的 人 们 拉 近 了 彼 此

25、 之 间 的 距 离 ， 于 是 地 球 一 一 这 颗 美 丽 的 蔚 蓝 色 星 球 ， 被 人 们 称 为 地 球 村 。现 代 计 算 机 网 络 系 统 的 发 展 ， 己 经 从 简 单 到 复 杂 、 从 单 一 到 综 合 ， 在 全 球 人 类 社 会 范 围 内 融 合 了 信 息 采 集 技 术 、 信 息 处 理 技 术 、 信 息 存 储 技 术 、 信 息 传 输 技 术 和 信 息 控 制 利 用 技 术 等 各 种 先 进 的 信 息 技 术 ， 而 且 还 将 继 续 不 断 的 融 入 各 种 新 发 展 的 信 息 技 术 。 计 算 机 网 络 绝 不

26、是 这 些 信 息 技 术 的 简 单 堆 积 ， 而 是 一 种 通 过 系 统 集 成 和 系 统 融 合 所 形 成 的 具 有 新 性 质 和 新 功 能 的 新 系 统 。 计 算 机 网 络 应 用 功 能 和 系 统 性 能 的 发 展 实 际 上 是 20 世 纪 各 种 先 进 信 息 技 术 发 展 的 综 合 和 集 中 体 现 ， 并 将 在 21 世 纪 的 网 络 时 代 中 ， 进 一 步 发 展 成 为 一 切 信 息 技 术 的 龙 头 和 核 心 。1.1.1 计 算 机 网 络 的 产 生计 算 机 网 络 是 计 算 机 技 术 和 通 信 技 术 相

27、互 结 合 、 相 互 渗 透 形 成 的 一 门 新 兴 学 科 。 计 算 机 技 术 与 通 信 技 术 的 相 互 结 合 主 要 有 两 个 方 面 ： 一 方 面 ， 通 信 网 络 为 计 算 机 之 间 的 数 据 传 递 和 交 换 提 供 了 必 要 的 于 段 ： 另 一 方 面 ， 数 字 计 算 机 技2 第一章 计算机网络概论术 的 发 展 渗 透 到 通 信 技 术 中 ， 又 提 高 了 通 信 网 络 的 各 种 性 能 。 虽 然 ， 计 算 机 网 络 仅 有 30 余 年 的 发 展 历 史 ， 但 发 展 速 度 很 快 。 计 算 机 网 络 的 产

28、 生 和 演 变 过 程 经 历 了 从 简 单 到 复 杂 、 从 低 级 到 高 级 、 从 单 机 系 统 到 多 机 系 统 的 发 展 过 程 ， 其 演 变 过 程 可 概 括 为 三 个 阶 段 ： 具 有 远 程 通 信 功 能 的 单 机 系 统 为 第 一 阶 段 ， 这 一 阶 段 己 具 备 了 计 算 机 网 络 的 雏 形 ： 具 有 远 程 通 信 功 能 的 多 机 系 统 为 第 二 阶 段 ， 这 一 阶 段 的 计 算 机 网 络 属 于 面 向 终 端 的 计 算 机 通 信 网 ： 以 资 源 共 享 为 目 的 的 计 算 机 与 计 算 机 互 连

29、 的 网 络 为 第 三 阶 段 ， 这 一 阶 段 的 计 算 机 网 络 才 是 今 天 意 义 上 的 计 算 机 网 络 。1. 具 有 远 程 通 信 功 能 的 单 机 系 统20 世 纪 50 年 代 后 期 ， 随 着 分 时 系 统 的 出 现 ， 产 生 了 具 有 远 程 通 信 功 能 的 单 机 系 统( 如 图 l.1 所 示) 。 其 基 本 思想 是 在 计 算 机 内 增 加 一 个 通 信 装 置 ， 使 主 机 具 备 通 信 功 能 、 将 远 地 用 户 的 输 入 输 出 装 置 通 过 通 信 线 路 与 计 算 机 的 通 信 装 置 相 连 。

30、 这 样 ， 用 户 就 可 以 在 远 地 的 终 端 上 键 入 自 己 的 程 序 和 数 据 ， 再 由 主 机 进 行 处 理 ， 处 理 结 果 通 过 主 机 的 通 信 装 置 ， 经 由 通 信 线 路 返 回 给 用 户 终 端 。主 机 系 统终端主机 通 信 设 备图 1.1 具 有 远 程 通 信 功 能 的 单 机 系 统这 种 系 统 称 为 具 有 远 程 通 信 功 能 的 单 机 系 统 ， 又 可 称 为 终 端 -计 算 机 网 络 ， 是 早 期 计 算 机 网 络 的 主 要 形 式 。 在 这 种 系 统 中 ， 终 端 设 备 与 计 算 机 之

31、 间 的 连 接 可 以 采 用 多 种 方 式 。 最 初 采 用 专 线 点 -点 方 式 ， 每 个 终 端 都 独 占 一 条 线 路 ， 这 种 方 式 的 缺 点 是 线 路 的 利 用 率 很 低 。 随 着 计 算 机 应 用 的 不 断 发 展 ， 要 求 与 主 机 系 统 相 连 的 终 端 越 来 越 多 ， 这 个 缺 点 就 越 发 明 显 ， 从 而 发 展 到 利 用 电 话 网 实 现 终 端 与 主 机 系 统 的 连 接 。2. 具 有 远 程 通 信 功 能 的 多 机 系 统具 有 远 程 终 端 的 单 机 系 统 ， 虽 然 大 大 提 高 了 计

32、 算 机 系 统 的 工 作 效 率 和 服 务 能 力 ， 但 随 着 进 一 步 的 发 展 ， 又 出 现 了 新 的 问 题 ， 主 要 表 现 在 两 个 方 面 ： 第 一 ， 主 机 的 负 担 加 重 。 当 时 计 算 机 的 性 能 还 比 较 低 ， 由 于 主 机 所 连 接 远 程 终 端 数 量 的 增 加 ， 主 机 既 要 进 行 数 据 处 理 ， 又 要 承 担 通 信 控 制 任 务 ， 使 得 主 机 不 堪 重 负 。 通 信 控 制 任 务 的 加 重 ， 势 必 降 低 了 处 理 数 据 的 速 度 ， 对 昂 贵 的 主 机 资 源 来 讲 ，

33、 显 然 是 一 种 浪 费 。 第 二 ， 当 时 的 每 个 远 程 终 端 多 用 专 线 与 主 机 相 连 ， 数 据 传 输 率 不 高 ， 线 路 的 利 用 率 比 较 低 ， 特 别 是 在 终 端 速 率 比 较 低 时 更 是 如 此 。 具 有 远 程 通 信 功 能 的 多 机 系 统 克 服 了 以 上 不 足 。1.1 计 算 机 网 络 的 产 生 与 发 展 3为 了 克 服 第 一 个 缺 点 ， 出 现 了 前 端 处 理 器 FEP(Front End Processor)。 在 主 机 前 设 置 一 台 通 信 处 理 机 ， 专 门 负 责 与 终 端 的 通 信 工 作 。 前 端 处 理 器 分 工 完 成 全 部 的 通 信 控 制 任 务 ， 而 让 主 机 专 门