正版图书 通信与计算机网络 张毅 段洁 武俊 清华大学出版社 通信 网络 计算机网络 计算机通信 现代通信

张毅，重庆邮电大学教授、硕士生导师，国家级精品课程、国家级精品资源共享课程、国家级一流课程负责人，重庆市教学名师、重庆市教书育人楷模、重庆市优秀教师。长期从事交换原理与通信网络的教学和科研工作，讲授“现代交换原理”“现代通信网络”“通信网络体系与协议”等课程。获国家级教学成果奖1项，重庆市教学成果奖4项。出版通信领域教材4部。
段洁，重庆邮电大学副教授、硕士生导师。长期从事网络技术的教学和科研工作，讲授“现代通信网络”“通信网理论”“高级网络协议”等课程。近5年发表SCI源刊论文近10篇。主持国家自然科学基金项目1项。
武俊，重庆邮电大学副教授。长期从事通信网络系统和工程方向教学和科研工作，讲授“信息网络技术”“通信网课程设计”等课程。参与多项国家及省部级科研及教学项目，获国家和省部级教学荣誉和教学成果奖项数次，参编教材2部。

（1） 通信网络与计算机网络融为一体。以往“由电子技术构建的通信网络”已经转变到“由IT技术构建的通信网络”，融合计算机网络与通信网络，增强教学适应性。
（2） 用5W1F法构建知识架构。采用5W1F（Who、When、Where、Why、What、Framework）方法挖掘知识之间的关系，梳理技术背后的设计思想，帮助读者形成本课程完整的知识体系结构。
（3） 分析式讲解。回溯技术设计的思考过程和分析过程，从前人那里学习设计思路，达到举一反三、触类旁通、灵活应用的效果。
（4） 知识归类，把握全局。把同类的、分散在多个地方的知识点归类到一起，梳理知识之间的关系，便于整体把握。
（5） 强化知识链接。对前后关联的知识给予适度的说明或提示，厘清前后知识之间的关系（如前因后果关系、同类关系等）。
（6） 融合基础实验。各章设计有对应的实验，帮助学生消化教学内容，为课程后续实验打下基础。
（7） 新形态教材。配套教学大纲、考试大纲、PPT课件、教学视频、习题等丰富资源。
（8） 配套78个视频。包括知识点讲解、实验演示、设计案例等资源，便于翻转课堂和自主学习。
（9） 配套48道思考题。促进深度思考、建立网络架构。

第1篇 通信网络基础
第1章 通信基础 ……………………………………………………………………… 3
1.1 通信中的基本概念 ……………………………………………………………… 4
1.2 通信系统的基本模型 …………………………………………………………… 7
1.3 模拟信号数字化 ………………………………………………………………… 8
1.4 编码 ……………………………………………………………………………… 9
1.5 通信的传输 …………………………………………………………………… 11
1.5.1 基带传输与频带传输 ………………………………………………… 11
1.5.2 串行传输与并行传输 ………………………………………………… 13
1.5.3 异步传输与同步传输 ………………………………………………… 14
1.5.4 通信方式 ……………………………………………………………… 15
1.6 调制 …………………………………………………………………………… 17
1.7 信道的复用 …………………………………………………………………… 18
1.8 信道容量与传输极限 ………………………………………………………… 19【本章实验】…………………………………………………………………………… 21
【本章小结】…………………………………………………………………………… 21
【知识对接】…………………………………………………………………………… 21
【扩展阅读】…………………………………………………………………………… 21
【思考题】……………………………………………………………………………… 21 【习题】………………………………………………………………………………… 22
第2章 通信网络的产生与发展 ……………………………………………………… 23
2.1 通信发展大事记 ……………………………………………………………… 24
2.2 通信网络的产生与发展 ……………………………………………………… 25
2.2.1 电话的产生 …………………………………………………………… 25
2.2.2 交换机的产生 ………………………………………………………… 26
2.2.3 通信网络的形成 ……………………………………………………… 27
2.2.4 通信网络的组成结构 ………………………………………………… 28
2.3 网络交换技术的发展 ………………………………………………………… 28
2.3.1 电路交换时代 ………………………………………………………… 28
2.3.2 分组化时代 …………………………………………………………… 34
2.4 计算机网络的产生与发展 …………………………………………………… 35


【本章实验】…………………………………………………………………………… 38
【本章小结】…………………………………………………………………………… 38
【知识对接】…………………………………………………………………………… 39
【扩展阅读】…………………………………………………………………………… 39
【思考题】……………………………………………………………………………… 39
【习题】………………………………………………………………………………… 39
第3章 网络基础 ……………………………………………………………………… 40
3.1 网络概述 ……………………………………………………………………… 41
3.1.1 网络分类 ……………………………………………………………… 41
3.1.2 网络拓扑结构 ………………………………………………………… 43
3.1.3 网络编址 ……………………………………………………………… 45
3.2 网络性能指标 ………………………………………………………………… 48
3.3 信息交换方式 ………………………………………………………………… 52
3.3.1 电路交换方式 ………………………………………………………… 52
3.3.2 报文交换方式 ………………………………………………………… 55
3.3.3 分组交换方式 ………………………………………………………… 56
3.3.4 交换方式对比分析 …………………………………………………… 66
3.4 通信协议 ……………………………………………………………………… 67
3.4.1 协议概述 ……………………………………………………………… 67
3.4.2 协议四要件 …………………………………………………………… 68
3.4.3 协议的常用字段 ……………………………………………………… 71
3.5 网络的分层模型 ……………………………………………………………… 72
3.5.1 为什么要分层 ………………………………………………………… 72
3.5.2 分层所引申的概念 …………………………………………………… 73
3.5.3 OSI与 TCP模型 ……………………………………………………… 77
3.5.4 各层的数据单元与核心目标 ………………………………………… 78
3.5.5 分层模型下节点间的通信过程 ……………………………………… 81 3.5.6 分层思想的讨论 ……………………………………………………… 83
【本章实验】…………………………………………………………………………… 84
【本章小结】…………………………………………………………………………… 84
【知识对接】…………………………………………………………………………… 85
【扩展阅读】…………………………………………………………………………… 85
Ⅵ


【思考题】……………………………………………………………………………… 85
【习题】………………………………………………………………………………… 85
第2篇 计算机网络
第4章 物理层 ………………………………………………………………………… 89
4.1 物理层下的基础环境 ………………………………………………………… 90
4.2 物理层的作用与功能 ………………………………………………………… 91
4.3 物理层的特性 ………………………………………………………………… 91
4.4 传输介质 ……………………………………………………………………… 93
4.4.1 导向性传输介质 ……………………………………………………… 94
4.4.2 非导向性传输介质 …………………………………………………… 97
4.4.3 传输介质的权衡选择 ……………………………………………… 100
4.5 物理层的典型设备 …………………………………………………………… 100
4.5.1 中继器 ……………………………………………………………… 100
4.5.2 集线器 ……………………………………………………………… 101【本章实验】 ………………………………………………………………………… 101
【本章小结】 ………………………………………………………………………… 102
【知识对接】 ………………………………………………………………………… 102
【扩展阅读】 ………………………………………………………………………… 102
【思考题】 …………………………………………………………………………… 102 【习题】 ……………………………………………………………………………… 103
第5章 数据链路层 …………………………………………………………………… 104
5.1 数据链路层的作用与功能 …………………………………………………… 105
5.1.1 帧定界和透明传输 ………………………………………………… 107
5.1.2 差错检测 …………………………………………………………… 111
5.1.3 可靠传输 …………………………………………………………… 113
5.1.4 流量控制 …………………………………………………………… 118
5.1.5 数据链路层的实现 ………………………………………………… 119
5.2 点对点信道中的协议 ………………………………………………………… 120
5.2.1 SDLC和 HDLC协议 ………………………………………………… 121
5.2.2 PPP传输协议 ……………………………………………………… 122
5.3 广播信道的链路接入协议 …………………………………………………… 127
Ⅶ




5.3.1 MAC地址 …………………………………………………………… 127
5.3.2 介质争用 …………………………………………………………… 129
5.3.3 ALOHA 与 CSMA …………………………………………………… 131
5.3.4 CSMA/CD介质访问控制原理 ……………………………………… 132
5.3.5 CSMA/CA 介质访问控制原理 ……………………………………… 135
5.4 局域网标准及以太网帧格式 ………………………………………………… 140
5.4.1 IEEE802系列局域网标准 ………………………………………… 140
5.4.2 以太网帧格式 ……………………………………………………… 140
5.4.3 以太网的分类 ……………………………………………………… 142
5.5 构建交换式局域网 …………………………………………………………… 143
5.5.1 网卡 ………………………………………………………………… 143
5.5.2 交换机 ……………………………………………………………… 144
5.5.3 二层交换原理 ……………………………………………………… 146
5.5.4 环路检测及处理 …………………………………………………… 148
5.6 VLAN 技术 …………………………………………………………………… 149
5.6.1 VLAN应用的目的 …………………………………………………… 149
5.6.2 VLAN的划分方式 …………………………………………………… 150
5.6.3 VLAN交换机端口类型 ……………………………………………… 150 5.6.4 IEEE802.1q帧格式 ………………………………………………… 151
【本章实验】 ………………………………………………………………………… 152
【本章小结】 ………………………………………………………………………… 152
【知识对接】 ………………………………………………………………………… 153
【扩展阅读】 ………………………………………………………………………… 153
【思考题】 …………………………………………………………………………… 153
【习题】 ……………………………………………………………………………… 154
第6章 网络层 ………………………………………………………………………… 155
6.1 网络层的作用与功能 ………………………………………………………… 156
6.1.1 网络层的作用 ……………………………………………………… 156
6.1.2 网络层提供的服务功能 …………………………………………… 157
6.2 IP地址 ………………………………………………………………………… 158
6.2.1 IPv4地址规划设计 ………………………………………………… 158 6.2.2 固定的分类IP地址 ………………………………………………… 160
Ⅷ




6.2.3 子网IP地址 ………………………………………………………… 162
6.2.4 无分类IP地址 ……………………………………………………… 168
6.2.5 专用网地址与 NAT ………………………………………………… 175
6.2.6 IPv6地址 …………………………………………………………… 177
6.3 面向无连接的IP协议 ……………………………………………………… 181
6.3.1 IP协议的目标 ……………………………………………………… 181
6.3.2 IPv4数据包格式 …………………………………………………… 182
6.3.3 IPv6数据包格式 …………………………………………………… 187
6.3.4 从IPv4向IPv6过渡………………………………………………… 190
6.4 ARP与ICMP ………………………………………………………………… 192
6.4.1 ARP ………………………………………………………………… 192
6.4.2 ICMP ………………………………………………………………… 195
6.5 路由与路由协议 ……………………………………………………………… 200
6.5.1 路由协议的基本概念 ……………………………………………… 200
6.5.2 RIP…………………………………………………………………… 203
6.5.3 OSPF协议 …………………………………………………………… 209
6.5.4 IS-IS协议 …………………………………………………………… 214
6.5.5 BGP ………………………………………………………………… 216
6.6 网络层设备 …………………………………………………………………… 220
6.6.1 路由器的功能 ……………………………………………………… 220
6.6.2 路由器的结构 ……………………………………………………… 220
6.6.3 三层交换机 ………………………………………………………… 222
6.7 网络层数据包通信流程 ……………………………………………………… 224
6.8* 虚拟专用网 ………………………………………………………………… 231
6.9* 面向连接的 MPLS ………………………………………………………… 233
6.9.1 MPLS的目标 ………………………………………………………… 233
6.9.2 MPLS工作原理 ……………………………………………………… 233 6.9.3 MPLS的应用 ………………………………………………………… 236
【本章实验】 ………………………………………………………………………… 237
【本章小结】 ………………………………………………………………………… 237
【知识对接】 ………………………………………………………………………… 238
【扩展阅读】 ………………………………………………………………………… 238
Ⅸ


【思考题】 …………………………………………………………………………… 239
【习题】 ……………………………………………………………………………… 239
第7章 传输层 ………………………………………………………………………… 242
7.1 传输层的作用与功能 ………………………………………………………… 243
7.1.1 传输层的作用 ……………………………………………………… 243
7.1.2 传输层的协议 ……………………………………………………… 244
7.2 传输层端口 …………………………………………………………………… 245
7.2.1 传输层端口概念 …………………………………………………… 245
7.2.2 传输层常用端口 …………………………………………………… 245
7.3 UDP …………………………………………………………………………… 246
7.3.1 UDP的目标与特点 ………………………………………………… 246
7.3.2 UDP数据报格式 …………………………………………………… 247
7.3.3 UDP的伪首部与校验和 …………………………………………… 248
7.3.4 UDP的应用 ………………………………………………………… 249
7.4 TCP …………………………………………………………………………… 249
7.4.1 TCP的目标与特点 ………………………………………………… 249
7.4.2 TCP实现可靠传输的措施 ………………………………………… 250
7.4.3 TCP报文段格式 …………………………………………………… 251
7.4.4 TCP的连接管理 …………………………………………………… 254
7.4.5 TCP的差错控制 …………………………………………………… 259
7.4.6 TCP的流量控制 …………………………………………………… 261
7.4.7 TCP的拥塞控制 …………………………………………………… 265
7.5 SCTP协议 …………………………………………………………………… 270
7.5.1 SCTP的目的 ………………………………………………………… 271
7.5.2 SCTP的主要术语 …………………………………………………… 271
7.5.3 SCTP的特点 ………………………………………………………… 273
7.5.4 SCTP的主要措施 …………………………………………………… 275
7.5.5 SCTP分组结构 ……………………………………………………… 276 7.5.6 SCTP的基本通信流程 ……………………………………………… 279
【本章实验】 ………………………………………………………………………… 282
【本章小结】 ………………………………………………………………………… 282
【知识对接】 ………………………………………………………………………… 282
Ⅹ


【扩展阅读】 ………………………………………………………………………… 283
【思考题】 …………………………………………………………………………… 283
【习题】 ……………………………………………………………………………… 283
第8章 应用层 ………………………………………………………………………… 285
8.1 应用层的作用 ………………………………………………………………… 286
8.1.1 应用层协议原理 …………………………………………………… 286
8.1.2 应用层的服务模式 ………………………………………………… 287
8.2 DNS服务 ……………………………………………………………………… 288
8.2.1 引入背景 …………………………………………………………… 288
8.2.2 DNS域名空间 ……………………………………………………… 288
8.2.3 DNS服务器 ………………………………………………………… 289
8.2.4 DNS域名解析方式 ………………………………………………… 291
8.2.5 DNS缓存 …………………………………………………………… 292
8.3 Web服务 ……………………………………………………………………… 292
8.3.1 Web服务模型 ……………………………………………………… 292
8.3.2 超文本标记语言 …………………………………………………… 293
8.3.3 万维网的全球统一标识 …………………………………………… 294
8.3.4 HTTP传输 Web文档 ……………………………………………… 295
8.3.5 HTTP的主要特征 …………………………………………………… 295
8.3.6 HTTP的缺陷及改进 ………………………………………………… 296
8.3.7 提升 Web服务效率 ………………………………………………… 296
8.4 DHCP服务 …………………………………………………………………… 297
8.4.1 DHCP的引入 ………………………………………………………… 297
8.4.2 DHCP服务的主要功能和好处……………………………………… 297
8.4.3 DHCP报文…………………………………………………………… 298
8.4.4 DHCP服务工作过程 ………………………………………………… 299
8.4.5 DHCP中继代理服务 ………………………………………………… 300
8.5 探究浏览网页应用的全过程 ………………………………………………… 301 【本章实验】 ………………………………………………………………………… 304
【本章小结】 ………………………………………………………………………… 304 【知识对接】 ………………………………………………………………………… 305
【扩展阅读】 ………………………………………………………………………… 305
Ⅺ


【思考题】 …………………………………………………………………………… 305
【习题】 ……………………………………………………………………………… 305
第3篇 现代通信网
第9章 现代通信网结构 ……………………………………………………………… 309
9.1 通信网络组成结构 …………………………………………………………… 310
9.2 驻地网 ………………………………………………………………………… 313
9.2.1 驻地网的概念 ……………………………………………………… 313
9.2.2 驻地网的组网方式 ………………………………………………… 313
9.3 接入网 ………………………………………………………………………… 315
9.3.1 接入网的发展和技术类型 ………………………………………… 316
9.3.2 有线接入技术 ……………………………………………………… 316
9.3.3 无线接入技术 ……………………………………………………… 319
9.4 核心网 ………………………………………………………………………… 326
9.4.1 核心网的作用及发展 ……………………………………………… 326
9.4.2 核心网结构 ………………………………………………………… 327
9.5 核心网技术———IMS ………………………………………………………… 333
9.5.1 IMS网络结构 ……………………………………………………… 333
9.5.2 IMS的网元设备 …………………………………………………… 334
9.5.3 IMS的特点 ………………………………………………………… 337
9.5.4 IMS典型协议 ……………………………………………………… 338
9.5.5 SIP协议 ……………………………………………………………… 339
9.5.6 IMS通信流程 ……………………………………………………… 344
9.6 承载网 ………………………………………………………………………… 347
9.6.1 承载网的结构 ……………………………………………………… 347
9.6.2 承载网的传输技术 ………………………………………………… 348
9.7 骨干网 ………………………………………………………………………… 349
9.7.1 定义 ………………………………………………………………… 349
9.7.2 PSTN时代的骨干网 ………………………………………………… 349 9.7.3 数据网络时代的骨干网 …………………………………………… 350
【本章小结】 ………………………………………………………………………… 350
【知识对接】 ………………………………………………………………………… 351
Ⅻ




【扩展阅读】 ………………………………………………………………………… 351
【思考题】 …………………………………………………………………………… 351 【习题】 ……………………………………………………………………………… 351
第10章 主流网络技术 ……………………………………………………………… 352
10.1 NFV ………………………………………………………………………… 353
10.2 SDN ………………………………………………………………………… 356
10.3 物联网技术 ………………………………………………………………… 359
10.3.1 物联网的概念 …………………………………………………… 359
10.3.2 物联网的体系结构 ……………………………………………… 360
10.4 5G 移动通信系统 ………………………………………………………… 361
10.5 6G 移动通信系统 ………………………………………………………… 370
10.6 网络新方向 ………………………………………………………………… 371 【本章小结】………………………………………………………………………… 375
【知识对接】………………………………………………………………………… 376
【扩展阅读】………………………………………………………………………… 376
【思考题】…………………………………………………………………………… 376 【习题】……………………………………………………………………………… 376
参考文献 ………………………………………………………………………………… 377