正版 信息通信网络机务员指导教程(数据通信) 工业和信息化部教

第1 章 数据通信基础 ............................................................................................................... 1
1.1 数据通信概述............................................................................................................... 1
1.1.1 数据通信的基本概念 ........................................................................................ 1
1.1.2 数据通信系统的组成 ........................................................................................ 2
1.1.3 数据通信的传输媒体 ........................................................................................ 3
1.1.4 数据通信的技术指标 ........................................................................................ 5
1.2 数据编码技术............................................................................................................... 8
1.2.1 模拟信号数字化 ................................................................................................ 9
1.2.2 模拟数据编码 .................................................................................................. 10
1.2.3 数字数据编码 .................................................................................................. 12
1.2.4 数据传输方式 .................................................................................................. 13
1.3 信道复用技术............................................................................................................. 15
1.3.1 频分复用 .......................................................................................................... 15
1.3.2 波分复用 .......................................................................................................... 16
1.3.3 时分复用 .......................................................................................................... 17
1.3.4 码分复用 .......................................................................................................... 19
1.4 数据通信的交换方式 ................................................................................................. 20
1.4.1 电路交换 .......................................................................................................... 21
1.4.2 报文交换 .......................................................................................................... 22
1.4.3 分组交换 .......................................................................................................... 23
1.5 差错控制技术............................................................................................................. 27
1.5.1 差错控制方式 .................................................................................................. 28
1.5.2 差错控制编码 .................................................................................................. 29
第2 章 局域网 ......................................................................................................................... 31
2.1 局域网概述 ................................................................................................................ 31
2.2 传统以太网 ................................................................................................................ 33
2.2.1 以太网的工作原理 .......................................................................................... 34
2.2.2 以太网的扩展 .................................................................................................. 38
2.2.3 冗余回路与生成树协议 .................................................................................. 42
2.2.4 虚拟局域网 ...................................................................................................... 43
2.3 高速以太网 ................................................................................................................ 44
2.3.1 100BASE-T 以太网 ......................................................................................... 44
2.3.2 吉比特以太网 .................................................................................................. 45
2.3.3 10 吉比特以太网 ............................................................................................. 46
2.4 无线局域网 ................................................................................................................ 47
2.4.1 WLAN 概述 ..................................................................................................... 47
2.4.2 WLAN 组网方式 ............................................................................................. 48
2.4.3 CSMA/CA 协议 ............................................................................................... 49
第3 章 TCP/IP 核心协议 ....................................................................................................... 55
3.1 命名与寻址 ................................................................................................................ 56
3.1.1 IPv4 的编址 ..................................................................................................... 57
3.1.2 IPv4 地址与硬件地址 ..................................................................................... 62
3.2 网络层协议 ................................................................................................................ 64
3.2.1 IPv4 协议 ......................................................................................................... 64
3.2.2 IPv6 协议 ......................................................................................................... 67
3.2.3 ICMP ................................................................................................................ 71
3.2.4 IGMP ............................................................................................................... 72
3.3 传输层协议 ................................................................................................................ 78
3.3.1 UDP ................................................................................................................. 78
3.3.2 TCP .................................................................................................................. 79
第4 章 路由与交换 ................................................................................................................. 85
4.1 路由器的工作原理 ..................................................................................................... 85
4.1.1 路由器的内部结构 .......................................................................................... 86
4.1.2 IP 层转发分组的流程 ..................................................................................... 89
4.2 路由选择协议............................................................................................................. 90
4.2.1 分层次的路由 .................................................................................................. 91
4.2.2 单播路由协议 .................................................................................................. 92
4.2.3 多播路由协议 ................................................................................................ 137
4.3 多协议标签交换 ....................................................................................................... 147
4.3.1 MPLS 的组成 ................................................................................................ 148
4.3.2 标签分发协议 ................................................................................................ 150
4.3.3 标签交换过程 ................................................................................................ 154
4.3.4 MPLS 的应用问题 ........................................................................................ 156
4.4 虚拟专用网与NAT .................................................................................................. 157
4.4.1 虚拟专用拨号网 ............................................................................................ 159
4.4.2 VLAN 堆叠技术 ........................................................................................... 163
4.4.3 虚拟可扩展局域网 ........................................................................................ 165
4.4.4 MPLS L2VPN ................................................................................................ 171
4.4.5 MPLS L3VPN ................................................................................................ 177
4.4.6 网络地址转换 ................................................................................................ 181
4.5 QoS 技术 .................................................................................................................. 183
4.5.1 QoS 服务模型 ............................................................................................... 184
4.5.2 QoS 的实现 ................................................................................................... 185
第5 章 IP 网络业务 .............................................................................................................. 189
5.1 传统IP 业务 ............................................................................................................. 189
5.1.1 域名服务 ........................................................................................................ 189
5.1.2 万维网服务 .................................................................................................... 192
5.1.3 电子邮件服务 ................................................................................................ 195
5.1.4 文件传输服务 ................................................................................................ 197
5.1.5 远程登录服务 ................................................................................................ 198
5.2 VoIP 业务 .................................................................................................................. 199
5.2.1 VoIP 业务的基本原理 ................................................................................... 199
5.2.2 VoIP 的关键技术 ........................................................................................... 200
5.3 IPTV 业务 ................................................................................................................. 202
5.3.1 IPTV 系统的组成 .......................................................................................... 202
5.3.2 IPTV 的关键技术 .......................................................................................... 204
第6 章 FTTx 与PON 系统 .................................................................................................. 205
6.1 无源光网络接入技术 ............................................................................................... 206
6.1.1 PON 系统的基本原理 ................................................................................... 206
6.1.2 PON 系统的关键技术 ................................................................................... 208
6.1.3 PON 系统的保护机制 ................................................................................... 210
6.1.4 PON 技术的发展 ........................................................................................... 211
6.2 EPON 技术 ............................................................................................................... 211
6.2.1 EPON 的多点控制技术 ................................................................................ 212
6.2.2 EPON 的兼容性问题 .................................................................................... 213
6.2.3 EPON 的QoS 问题 ....................................................................................... 214
6.2.4 10G EPON ..................................................................................................... 215
6.3 GPON 技术 ............................................................................................................... 215
6.3.1 GPON 的协议栈 ............................................................................................ 216
6.3.2 GPON 技术的工作原理 ................................................................................ 217
6.3.3 10G GPON ..................................................................................................... 218
6.4 ODN 网络 ................................................................................................................. 219
6.4.1 光分路器 ........................................................................................................ 219
6.4.2 分光比的选择 ................................................................................................ 220
6.4.3 光通道损耗 .................................................................................................... 220
第7 章 宽带IP 城域网.......................................................................................................... 222
7.1 城域网网络结构 ....................................................................................................... 223
7.1.1 网络层次 ........................................................................................................ 223
7.1.2 网络组织 ........................................................................................................ 224
7.2 城域网路由策略 ....................................................................................................... 227
7.3 城域网用户接入控制 ............................................................................................... 228
7.3.1 AAA 简介 ...................................................................................................... 229
7.3.2 RADIUS 协议 ................................................................................................ 229
7.3.3 DHCP 协议 .................................................................................................... 231
7.3.4 PPPoE 接入认证 ........................................................................................... 231
7.3.5 IPoE 接入认证 ............................................................................................... 233
7.4 城域网IPv6 过渡技术 ............................................................................................. 237
7.4.1 双栈技术 ........................................................................................................ 238
7.4.2 协议翻译技术 ................................................................................................ 238
7.4.3 过渡技术的部署 ............................................................................................ 240
7.5 城域网新技术........................................................................................................... 241
7.5.1 SDN 技术 ....................................................................................................... 241
7.5.2 NFV 技术 ....................................................................................................... 243
7.5.3 vBRAS 部署 .................................................................................................. 244
第8 章 IP RAN ...................................................................................................................... 250
8.1 IP RAN 的基本概念 ................................................................................................. 251
8.2 IP RAN 的网络组成 ................................................................................................. 251
8.2.1 IP RAN 网络架构 .......................................................................................... 251
8.2.2 IP RAN 组网原则 .......................................................................................... 253
8.3 IP RAN 业务承载 ..................................................................................................... 257
8.3.1 基站业务的承载 ............................................................................................ 257
8.3.2 专线业务 ........................................................................................................ 260
第9 章 网络安全 ................................................................................................................... 263
9.1 网络安全的内涵 ....................................................................................................... 263
9.1.1 网络安全的基本定义 .................................................................................... 263
9.1.2 网络安全策略 ................................................................................................ 265
9.2 典型的攻击技术与防范 ........................................................................................... 266
9.2.1 信息探测 ........................................................................................................ 267
9.2.2 地址欺骗 ........................................................................................................ 267
9.2.3 口令攻击 ........................................................................................................ 269
9.2.4 拒绝服务攻击 ................................................................................................ 269
9.2.5 恶意代码攻击 ................................................................................................ 270
9.3 防火墙技术 .............................................................................................................. 271
9.3.1 防火墙关键技术 ............................................................................................ 271
9.3.2 访问控制与ACL ........................................................................................... 272
9.3.3 防火墙类型与原理 ........................................................................................ 274
9.4 入侵检测技术与安全审计 ....................................................................................... 277
9.4.1 入侵检测系统的模型与分类 ........................................................................ 277
9.4.2 入侵检测技术 ................................................................................................ 279
9.5 密码技术 .................................................................................................................. 281
9.5.1 对称密码体制 ................................................................................................ 282
9.5.2 公钥密码体制 ................................................................................................ 284
9.5.3 数字摘要 ........................................................................................................ 285
9.5.4 数字签名 ........................................................................................................ 285
9.6 TCP/IP 安全协议 ...................................................................................................... 286
9.6.1 IPSec .............................................................................................................. 287
9.6.2 SSL 和TLS .................................................................................................... 289
9.7 可用性保护技术 ....................................................................................................... 292
9.7.1 双向转发检测 ................................................................................................ 293
9.7.2 链路聚合技术 ................................................................................................ 296
9.7.3 快速重路由技术 ............................................................................................ 300
9.7.4 虚拟路由器冗余协议 .................................................................................... 303
第10 章 网络管理与维护 ..................................................................................................... 307
10.1 网络管理的基本概念 ............................................................................................. 307
10.1.1 网络管理的功能体系 .................................................................................. 308
10.1.2 网络管理的基本模型 .................................................................................. 310
10.2 简单网络管理协议 ................................................................................................. 311
10.2.1 SNMP 的组成结构 ...................................................................................... 311
10.2.3 SNMP 的实现机制 ...................................................................................... 315
10.3 网络故障处理 ......................................................................................................... 317
10.3.1 故障等级 ...................................................................................................... 317
10.3.2 故障处理原则 .............................................................................................. 317
10.3.3 故障处理流程 .............................................................................................. 318
第11 章 网络规划与设计 ..................................................................................................... 320
11.1 网络规划概述 ......................................................................................................... 320
11.1.1 基本定义 ...................................................................................................... 320
11.1.2 目的与规划步骤 .......................................................................................... 321
11.2 业务预测 ................................................................................................................. 322
11.2.1 业务预测的内容 .......................................................................................... 322
11.2.2 常用的预测方法 .......................................................................................... 325
11.2.3 预测结果的处理 .......................................................................................... 325
11.3 数据通信网络规划 ................................................................................................. 326
11.3.1 数据通信网络结构规划 .............................................................................. 326
11.3.2 数据通信网络建设 ...................................................................................... 329
11.3.3 数据通信网络规划实例 .............................................................................. 332
附录A ping 命令的格式及选项 ............................................................................................ 334
附录B finger 命令的格式及选项 ......................................................................................... 335
附录C traceroute 命令的格式及选项 ................................................................................. 336
附录D netstat 命令的格式及选项 ....................................................................................... 337
附录E arp 命令的格式及选项 ............................................................................................. 338
附录F route 命令的格式及选项 .......................................................................................... 339
附录G rcp 命令的格式及选项 ............................................................................................. 340
附录H rsh 和rexec 命令的选项 ......................................................................................... 341
参考文献 ................................................................................................................................... 342

工业和信息化教育与考试中心是经中央机构编制委员会办公室批准设置的事业单位,中心面向工业、通信业和信息化开展专业技术人员培养，是集教育培训、人才选拔和评价为一体的综合性专业人才服务机构。并承担教育部工业和信息化职业教育教学指导委员会（简称工信行指委）具体组织和业务实施工作。

本书围绕数据通信的基本概念和基础理论，以IP网络通信技术为主线，全面系统地介绍了数据通信的基本原理、关键技术和发展趋势。本书共分11章，内容包括数据通信的基本概念及发展概况，局域网技术原理，TCP/IP核心协议的工作方式，IP网络的路由与交换技术，IP网络业务，光纤宽带接入和城域网技术，网络安全的基本原理，网络管理与维护技术，以及网络规划与设计。本书可作为信息通信网络机务员（数据通信专业）职业技能培训和评价的教材，或高等院校通信、电子信息类专业及同等学历相近专业的教学参考书，也可作为相应专业的工程技术人员的工具书