计算机网络（第4版 在线教学版）/21世纪大学本科计算机专业系列教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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吴功宜，吴英 著

图书标签:

• 计算机网络
• 网络原理
• 数据通信
• TCP/IP
• 计算机专业
• 教材
• 第四版
• 在线教学
• 21世纪大学
• 本科

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302468486

版次：4

商品编码：12068995

包装：平装

丛书名： 21世纪大学本科计算机专业系列教材

开本：16开

出版时间：2017-04-01

用纸：胶版纸

页数：450

字数：715000

正文语种：中文

编辑推荐

　　作者吴功宜在40年前大学毕业留校参加工作时，曾经向一位老先生请教如何教好一门课。老先生送给作者的一句话是：“你要给学生一勺水，那么你自己就需要准备一桶水”。多年的教学实践使作者深刻地体会到：要教好一门课，教师需要通过教学研究，深入理解课程的精髓，掌握教学规律；通过科研来提高自身的学术水平，提高理论联系实际的能力。有以上两点还不够，还需要在教学的过程中，不断地向学生学习，了解初学者对某些问题的认识过程与规律，搞懂初学者对哪些问题不容易掌握，以及为什么不容易掌握。
　　在规划教材体系建设时，注意到理论知识学习和实际能力培养的关系问题。主教材内容定位与网络技术发展的总体水平，力求做到知识体系设计合理，难易程度适中，配套教材齐全，能够适应我国不同地区、不同学校和专业网络课程教学的基本要求。经过十多年的努力，基本形成了由“一本主教材、四本辅助教材和一个电子教案”构成的教材体系，为计算机网络课程教学改革提供了一个良好的平台。
　　主教材《计算机网络（第4版）》的特点是：
　　*，打牢网络理论与技术基础。
　　在知识结构的设计中，坚持以支撑互联网、移动互联网与物联网发展的共性技术为主线，每一章内容力求集中回答其中一个基本的问题。
　　通过剖析常用的网络应用实例，对网络应用系统的设计与实现方法进行讨论，帮助读者渐进、潜移默化地接受前人成熟的研究方法与成果，为继续学习和研究网络技术奠定基础。
　　第二，贴近技术发展前沿。
　　计算机网络是当今计算机科学与技术学科中发展*为迅速的技术之一，也是计算机应用中一个空前活跃的领域。作者潜心研读了近年来国内外计算机网络的重要著作、文献，并结合个人与科研团队的研究工作，贴近技术发展前沿，探讨计算机网络知识体系中“变”与“不变”的关系，分析学生学习过程中“难点”和为什么会成为难点的问题,突出计算机专业的特点,对相关章节内容做出了适当地取舍,相对较多地增加了无线网络的份量,形成第4版的知识体系。
　　第三，以“系统观”的思路组织网络知识体系。
　　计算机专业学生需要更强调计算机系统能力的培养。计算机专业学生系统能力的核心是培养学生具有设计和构建以计算技术为核心、新的应用系统的能力，而网络知识是计算机系统能力的重要组成部分。因此，计算机专业学生系统能力的培养要将计算机与计算机网络看成一个有机的整体，引导学生用计算机组成原理、操作系统的基础知识，去理解计算机网络基本工作原理，学会用软件编程的方法去实现网络服务功能，使得学生能够准确描述与构建出真实网络应用系统的模型，以及有效地构造网络应用系统的能力。教程在组织每一章、每一个知识点，以及习题、网络软件编程与硬件训练，都力求做到这一点。
　　第四，贯彻“以能力培养为导向”的教学理念。
　　计算机网络是一门应用性与实践性很强的课程。学生只有通过系统地训练，才有可能真正掌握和深入理解网络技术的基本理论与方法。教学团队在规划教材体系建设时，坚持“以能力培养为导向”的指导思想，经过近二十年的努力，形成了由“一本主教材、四本辅助教材和一个电子教案”构成的教材体系。
　　清华大学出版社为《计算机网络（第4版）》在线教学版配套开发了丰富的在线教学资源，可以在清华大学出版社的在线教学平台上进行练习与测试，实现教学互动、智能学习。
　　本书可以供计算机、软件工程、信息安全、物联网工程、传感网技术、通信工程与电子信息等相关专业的本科与硕士研究生作为计算机网络课程的教材或教学参考书，也可以作为从事信息技术的工程技术人员与技术管理人员学习、研究网络技术的参考书。

内容简介

　　本书依据计算机网络技术发展的三条主线——互联网、无线网络与网络安全，系统地介绍网络的基本概念、网络体系结构、网络互联与分布式进程通信、Internet应用与网络安全技术；在系统讨论网络基本工作原理的同时，注重网络应用系统与网络应用软件设计、实现方法的学习；贴近技术发展的前沿，对当前研究与应用的热点——无线网络、移动互联网与物联网技术进行了系统的讨论。
　　本书结构清晰，章节内容环环相扣，逐步递进；语言流畅，图文并茂，易读易懂。教材体系建设坚持“理论学习和能力培养并重”的指导思想，形成了由“1本主教材、4本辅助教材、1个题库和1个电子教案”构成的教材体系，以适应不同学校与专业的需要。
　　本书第1版至第3版被评为普通高等教育“十一五”和“十二五”*规划教材，第2版被评为普通高等教育*精品教材。
　　本书适合作为计算机、软件工程、信息安全、物联网工程、通信工程与电子信息等相关专业的本科生与研究生的教材，也可以作为信息技术领域的工程技术人员与技术管理人员学习、研究网络技术的参考书。

作者简介

　　吴功宜，南开大学计算机与控制工程学院教授、博士生导师。长期从事互联网、物联网与信息安全方向的教学与研究工作。历任南开大学计算机系主任、研究生院常务副院长、信息技术科学学院院长。从1984年开始为本科生和研究生讲授“计算机网络”等课程，连续从事“计算机网络”课程教学30年；在计算机网络与信息安全方向招收和指导硕士、博士研究生；主持和参加完成计算机网络与信息安全方向的科研项目20余项，发表学术论文50余篇；参加编著和出版的教材、专著共30余部，其中《计算机网络》被评为教育部高等教育精品教材、教育部“十二五”高等教育本科*规划教材；《计算机网络高级教程（第2版）》、《计算机网络高级软件编程技术（第2版）》与《网络安全高级软件编程技术》为“十一五”国家重点图书、计算机科学与技术学科前沿丛书与研究生系列教材（中文版）；《物联网工程导论》为“十二五”国家重点图书、教育部“十二五”高等教育本科*规划教材；主持教育部考试中心《全国计算机等级考试（四级）网络工程师》大纲制定与教材编写任务。2000年获南开大学优秀教师特等奖；2003年获天津市“十五”立功奖章；2009年“以能力培养为导向的计算机网络教学体系建设”项目获天津市教学成果一等奖；享受国务院政府特殊津贴。

　　吴英，南开大学计算机与控制工程学院副教授、博士，硕士生导师。主要研究方向为计算机网络、物联网与网络存储，主持与参加科研项目8项，近年发表学术论文20余篇；编著与出版教材、译著共10部。多年来一直从事计算机网络、物联网导论与软件编程教学工作；曾获天津市教学成果一等奖1项。

目录

第1章计算机网络概论1
1.1计算机网络的形成与发展1
1.1.1计算机网络发展阶段的划分1
1.1.2计算机网络的形成与发展2
1.1.3Internet的高速发展10
1.1.4宽带城域网与三网融合技术的发展10
1.1.5物联网的形成与发展11
1.2计算机网络技术发展的三条主线12
1.2.1*条主线: 从ARPANET到Internet12
1.2.2第二条主线: 从无线分组网到无线自组网、无线传感器网络13
1.2.3第三条主线: 网络安全技术13
1.3计算机网络定义与分类14
1.3.1计算机网络定义14
1.3.2我们生活与工作的网络环境15
1.3.3广域网18
1.3.4城域网20
1.3.5局域网23
1.3.6个人区域网23
1.3.7人体区域网25
1.4计算机网络的组成与结构26
1.4.1早期计算机网络的组成与结构26
1.4.2ISP的层次结构26
1.4.3Internet的网络结构27
1.5计算机网络拓扑结构29
1.5.1计算机网络拓扑的定义29
1.5.2计算机网络拓扑的分类与特点29
1.6分组交换技术的基本概念30
1.6.1数据交换方式的分类30
1.6.2线路交换的特点31
1.6.3分组交换的特点32
1.6.4数据报方式与虚电路方式34
1.6.5分组交换网中的延时36
1.6.6面向连接服务与无连接服务40
1.7网络体系结构与网络协议42
1.7.1网络体系结构的基本概念42
1.7.2OSI参考模型46
1.7.3TCP/IP参考模型50
1.7.4OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较52
1.7.5网络与Internet协议标准化组织和管理机构53
1.7.6一种建议的参考模型55
小结56
习题56
第2章物理层58
2.1物理层与物理层协议的基本概念58
2.1.1物理层的基本服务功能58
2.1.2物理层协议的类型59
2.1.3物理层向数据链路层提供的服务60
2.2数据通信的基本概念61
2.2.1信息、数据与信号61
2.2.2数据通信方式62
2.2.3传输介质的主要类型与特性66
2.2.4数据编码分类73
2.3频带传输技术74
2.3.1频带传输的基本概念74
2.3.2模拟数据信号编码方法74
2.3.3波特率的定义75
2.4基带传输技术77
2.4.1基带传输的定义77
2.4.2数字数据编码方法77
2.4.3脉冲编码调制方法78
2.4.4比特率的定义80
2.4.5奈奎斯特准则与香农定理81
2.5多路复用技术81
2.5.1多路复用的基本概念81
2.5.2时分多路复用83
2.5.3频分多路复用84
2.5.4波分多路复用85
2.6同步光纤网与同步数字体系85
2.6.1SONET与SDH的基本概念85
2.6.2基本速率标准的制定86
2.6.3SDH速率体系86
2.7接入技术88
2.7.1接入技术的分类88
2.7.2ADSL接入技术89
2.7.3HFC接入技术91
2.7.4光纤接入技术93
2.7.5移动通信接入技术95
小结98
习题98
第3章数据链路层100
3.1差错产生的原因与差错控制方法100
3.1.1设计数据链路层的原因100
3.1.2差错产生的原因和差错类型101
3.1.3误码率的定义102
3.1.4检错码与纠错码102
3.1.5循环冗余编码工作原理102
3.1.6差错控制机制105
3.2数据链路层的基本概念106
3.2.1链路与数据链路106
3.2.2数据链路层的主要功能106
3.2.3数据链路层与网络层、物理层的关系107
3.3数据链路层协议的演变与发展109
3.3.1面向字符型数据链路层协议的特点109
3.3.2面向比特型数据链路层协议的特点112
3.4点�驳阈�议115
3.4.1PPP协议的主要特点115
3.4.2PPP协议帧结构116
3.4.3PPP协议工作过程117
小结120
习题120

精彩书摘

　　第3章数据链路层
　　本章将从差错产生的原因与差错控制方法入手，讨论基于点.点通信线路的数据链路层的基本概念与服务功能，以及典型的数据链路层协议。本章教学要求
　　理解: 数据传输过程中差错产生的原因与性质。
　　掌握: 误码率的定义与差错控制方法。
　　掌握: 数据链路层的基本概念。
　　了解: 数据链路层协议的分类方法。
　　掌握: 典型的数据链路层协议——PPP基本工作原理。
　　3.1差错产生的原因与差错控制方法[*4/5]3.1.1设计数据链路层的原因在讨论数据链路层的基本概念与协议前，需要讨论一个问题，那就是为什么要设计数据链路层？这个问题可以从以下三个方面来回答。
　　（1） 物理线路由传输介质与通信设备组成。在物理线路上传输数据信号是存在差错的。误码率是指二进制比特在数据传输过程中被传错的概率。在实际物理线路的传输过程中，人们需要进行大量测试，求出各种物理线路的平均误码率，或者给出某些特殊情况下的平均误码率。测试结果表明: 电话线路的传输速率在300～2400bps时，平均误码率在10-4～10-6之间；传输速率在4800～9600bps时，平均误码率在10-2～10-4之间。由于计算机网络对数据通信的要求是平均误码率必须低于10-9，因此普通电话线路不采取差错控制措施就不能满足计算机网络的要求。
　　（2） 设计数据链路层的主要目的是在有差错的物理线路的基础上，采取差错检测、差错控制与流量控制等方法，将有差错的物理线路改进成无差错的数据链路，向网络层提供高质量的数据传输服务。
　　（3） 从参考模型的角度来看，物理层以上的各层都有改善数据传输质量的责任，数据链路层是*重要的一层。
　　3.1.2差错产生的原因和差错类型
　　我们将通过物理线路传输之后接收数据与发送数据不一致的现象称为传输差错（简称差错）。差错的产生是不可避免的，我们的任务是分析差错产生的原因与类型，研究检查是否出现差错以及如何纠正差错的差错控制方法。
　　差错的产生过程如图3.1所示。其中，图3.1（a）表示的是数据通过通信信道的过程；图3.1（b）表示的是数据传输过程中噪声的影响。
　　图3.1差错的产生过程
　　数据链路层第 3 章计算机网络（第4版）当数据信号从发送端出发经过物理线路时，由于物理线路存在着噪声，因此数据信号通过物理线路传输到接收端时，接收信号必然是数据信号与噪声信号电平的叠加。在接收端接收电路在取样时对叠加后的信号进行判断，以确定数据的0、1值。如果噪声对信号叠加的结果在电平判决时引起错误，这时就会产生传输数据的错误。
　　物理线路的噪声分为两类: 热噪声和冲击噪声。其中，热噪声是由传输介质导体的电子热运动产生的。热噪声的特点是: 时刻存在，幅度较小，强度与频率无关，但是频谱很宽。热噪声是一种随机的噪声，由热噪声引起的差错是一种随机差错。
　　冲击噪声是由外界电磁干扰引起的。与热噪声相比，冲击噪声的幅度比较大，它是引起传输差错的主要原因。冲击噪声持续时间与数据传输中每比特的发送时间相比可能较长，因此冲击噪声引起的相邻多个数据位出错呈突发性。冲击噪声引起的传输差错是一种突发差错。引起突发差错比特位的长度称为突发长度。通信过程中产生的传输差错是由随机差错与突发差错共同构成的。
　　3.1.3误码率的定义
　　误码率是指二进制比特在数据传输系统中被传错的概率，它在数值上近似等于Pe = Ne/N。其中，N为传输的二进制比特总数，Ne为被传错的比特数。
　　在理解误码率的定义时，需要注意以下几个问题。
　　（1） 误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数。数据信号在物理线路传输过程中一定会因为噪声、干扰等原因出现错误，传输错误是正常并且是不可避免的，但是一定要控制在一个允许的范围内。
　　（2） 对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地说误码率越低越好，要根据实际传输要求提出误码率要求。在数据传输速率确定后，要求传输系统的误码率越低，则传输系统的设备就会越复杂，相应造价也就越高。
　　（3） 对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进制数，需要折合成二进制数来计算。
　　（4） 差错的出现具有随机性，在实际测量一个数据传输系统时，只有被测量的传输二进制位数越大，才会越接近真实的误码率值。
　　3.1.4检错码与纠错码
　　在计算机通信中，研究检测与纠正比特流传输错误的方法称为差错控制。差错控制的目的是减少物理线路的传输错误，目前还不可能做到检测和校正所有的差错。人们在设计差错控制方法时提出以下两种策略。
　　（1） *种策略是采用纠错码。纠错码为每个传输单元加上足够多的冗余信息，以便接收端能够发现，并能够自动纠正传输差错。
　　（2） 第二种策略采用检错码。检错码为每个传输单元加上一定的冗余信息，接收端可以根据这些冗余信息发现传输差错，但是不能确定是哪一位或哪些位出错，并且自己不能够自动纠正传输差错。
　　纠错码方法虽然有优越之处，但是实现起来困难，在一般的通信场合不易采用。检错码方法虽然需要通过重传机制达到纠错目的，但是工作原理简单，实现起来容易，因此得到了广泛的使用。
　　3.1.5循环冗余编码工作原理
　　常用的检错码主要有奇偶校验码和循环冗余编码。奇偶校验码是一种*常见的检错码，它分为垂直奇偶校验、水平奇偶校验与水平垂直奇偶校验（即方阵码）。奇偶校验方法简单，但检错能力差，一般只用于通信要求较低的环境。目前，循环冗余编码（cyclic redundancy code，CRC）是应用*广泛的检错码编码方法，它具有检错能力强与实现容易的特点。
　　1. CRC的基本工作原理
　　CRC检错方法的工作原理可以从发送端与接收端两个方面进行描述。
　　（1） 发送端将发送数据比特序列当作一个多项式f(x)，用双方预先约定的生成多项式G(x)去除，求得一个余数多项式R(x)。将余数多项式加到数据多项式之后，一起发送到接收端。
　　（2） 接收端用同样的生成多项式G(x)去除接收到的数据多项式f′(x），得到计算余数多项式R′(x)。如果计算余数多项式R′(x)与接收余数多项式R(x)相同，表示传输无差错；否则，表示传输有差错。出现差错，通知发送端重传数据，直至正确为止。
　　图3.2给出了CRC检错方法的工作原理示意图。
　　图3.2CRC校验工作原理示意图
　　CRC生成多项式G(x)由协议来规定，G(x)的结构及检错效果是经过严格的数学分析与实验后确定的。目前，已有多种生成多项式列入国际标准，例如:
　　CRC.12G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1
　　CRC.16G(x)=x16+x15+x2+1
　　CRC.CCITTG(x)=x16+x12+x5+1
　　CRC.32G(x)=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10
　　+x8+x7+x5+x4+x2+x+1
　　2. CRC校验的工作过程
　　CRC校验的工作过程如下。
　　（1） 发送端发送数据多项式f(x)·xk，其中k为生成多项式的*高幂值。对于二进制乘法来说，f(x)·xk的意义是将发送数据比特序列左移k位，用来放入余数。
　　（2） 将f(x)·xk除以生成多项式G（x），得f(x)·xk/G(x)=Q(x)+R(x)/G(x)其中，式中R(x)为余数多项式。
　　（3） 将f(x)·xk+R(x)作为整体，发送到接收端。
　　（4） 接收端对接收到的数据多项式f′(x)采用同样的运算，即f ′(x)·xk/G(x)=Q(x)+ R′(x)/G(x)求得计算余数多项式R′(x)。
　　（5） 如果计算余数多项式R′(x)等于接收余数多项式R(x)，表示发送过程中没有出现差错；如果计算余数多项式R′(x)不等于接收余数多项式R(x)，表示发送过程中出现了差错。
　　3. CRC检错方法的举例
　　实际的CRC校验码生成是采用二进制的模二算法（即减法不借位、加法不进位）计算出来的，这是一种异或操作。下面通过一些例子来进一步解释CRC的基本工作原理。
　　（1） 需要注意的问题
　　在用模二算法生成CRC校验码时，需要注意以下问题。
　　① 以CRC.12为例，G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1，可以写为
　　G(x)=1×x12+1×x11+0×x10+0×x9+0×x8+0×x7+0×x6+0×x5
　　+0×x4＋1×x3+1×x2+1×x+1×x0
　　尽管CRC.12的*高位是x12，k=12。而实际上用二进制表示时，它的位数N=13，也就是说用二进制表示G(x)应该是: 1100000001111。k=13－1=12。
　　② 如果在例子中给出生成多项式比特序列为11001，那么写成生成多项式应该为
　　G(x)=1×x4+1×x3+0×x2+0×x1+1×x0
　　生成多项式的N=5，k=5－1=4。
　　（2） 举例
　　下面举一个例子来具体说明CRC校验码的生成过程。
　　① 发送数据比特序列为110011（6比特）。
　　② 生成多项式比特序列为11001（N=5，k=4）。
　　③ 将发送数据比特序列乘以24，那么产生的乘积应为1100110000。
　　④ 将乘积用生成多项式比特序列去除，按模二算法求得余数比特序列为1001。
　　……

前言/序言

　　如果将“分组交换”概念的提出与ARPANET的出现作为计算机网络技术发展起点，那么计算机网络技术已经经历了半个多世纪的发展历程。回顾网络技术与应用发展的历程，可以清晰地看到它是沿着“互联网—移动互联网—物联网”的轨迹，“由小到大”一步一步地发展、壮大，“由表及里”地渗透到社会的各行各业与各个领域。
　　作者记得1984年*次在南开大学计算机系开设“计算机网络”课程时，计算机系一届的百名学生中只有7位学生选修了这门课程，人们对计算机网络都很陌生。30多年过去了，计算机网络*成功的应用——互联网——已经成为人们生活与工作环境的重要组成部分。互联网正在改变着人们的生活方式、工作方式与思维方式，也正在改变着世界经济与社会发展的进程。现在谈到计算机网络时,人们自然会联想到当前社会热议的几个关键词——“网络强国”“互联网+” 与“网络空间安全”。
　　作者在多年的网络教学与科研工作中，跟踪着网络技术研究与应用的发展，见证了计算机网络从互联网、移动互联网到物联网的高速发展过程。1995年作者参与研究并起草“天津市信息港工程规划纲要”，至今也是20年前的事了。在这20多年里，作者见证了我国互联网技术、社会信息化与信息产业的发展历程；在参与和主持城市信息化建设“九五”、“十五”与“十一五”发展规划的研究工作中，作者见证了我国互联网规模的快速增长与互联网概念逐渐被社会大众接受的过程，学会从宏观的角度去认识网络技术的发展，体会网络技术对信息产业与社会经济发展的重大影响。这些经历使得作者逐渐对计算机网络技术有了更加深刻、全面的认识。我国是网络应用的大国，但不是网络技术强国。要实现“网络强国”之梦，要通过“互联网+”的路径来推进我国经济发展模式的转型，要捍卫我国“网络空间安全”，就必须培养出大批的网络技术精英，大学计算机网络课程教学应该在培养网络技术高水平人才方面发挥重要的作用。
　　出于这样的认识，作者在修订《计算机网络》的第4版时，注意解决以下几个的问题。
　　*，打牢网络理论与技术基础。
　　根据作者科研和教学工作体会，在第4版的写作中力求做到“结构清晰，环环相扣，逐步递进；语言流畅，图文并茂，易读易懂”。在知识结构的设计中，坚持每一章内容力求集中回答计算机网络中一些基本的问题。这些问题是：
　　第1章基本概念： 什么是计算机网络？
　　第2章物理层： 网络中比特流传输是如何实现的？
　　第3章数据链路层： 网络中数据传输的正确性是如何保证的？前言计算机网络（第4版）第4章介质访问子层： *常用的Ethernet与Wi�睩i的网络功能是如何实现的？
　　第5章网络层： 网络互联是如何实现的？
　　第6章传输层： 网络环境中分布式进程通信是如何实现的？
　　第7章应用层： 网络应用系统是如何设计与实现的？
　　第8章网络安全： 如何保证网络安全？
　　为了达到“打牢网络理论与技术基础”的目标，本书坚持加强“基础与方法论”的教学，在后续章节不断深化，并通过剖析常用的网络应用实例，对网络应用系统的设计方法进行总结，帮助读者渐进地、潜移默化地接受前人成熟的研究方法与成果，为进一步学习和研究网络技术奠定基础。
　　第二，贴近技术发展前沿。
　　计算机网络是当今计算机科学与技术学科中发展*为迅速的技术之一，也是计算机应用中一个空前活跃的领域。如果说广域网扩大了信息社会中资源共享的广度，城域网扩大了用户接入互联网的范围，局域网扩大了信息资源共享的深度，个人区域网与人体区域网增强了人类共享信息资源的灵活性，那么物联网就是在互联网技术的基础上，利用RFID和各种感知技术自动获取物理世界的信息，构建覆盖世界上人与人、人与物、物与物的各种智能信息系统。今后计算机与各种智能手机、PDA、传感器、射频标签(RFID)与移动智能终端设备都会连接到网络之中。
　　随着无线网络、互联网+、移动互联网与物联网技术与产业的发展，计算机网络教学也面临着一个快速变化的局面。计算机网络技术与知识更新的速度也会进一步加快，这就给从事计算机网络课程教学的教师提供了更大的发展空间，要求我们更快地改进网络课程的教学内容与方法。这是一个艰苦的过程。因为做“加法”的前提是要做好“减法”。增加新技术的内容比较容易，但是做“减法”时，删除过渡性技术与陈旧内容的过程的确很难。作者潜心研读了近年来国内外计算机网络的重要文献，并结合个人与科研团队的研究工作，认真探讨计算机网络知识体系中“变”与“不变”的关系，分析学生学习过程中“难点”和为什么会成为难点的问题。对相关章节的内容做出了适当取舍。
　　第三，以“系统观”的思路组织网络知识体系。
　　计算机专业学生需要更强调计算机系统能力的培养。计算机系统能力的核心是培养学生具有设计和构建以计算技术为核心、新的应用系统的能力，而网络知识是计算机系统能力的重要组成部分。因此，计算机专业学生系统能力的培养要将计算机与计算机网络视为一个有机的整体，引导学生用计算机组成原理、操作系统的基础知识，去理解计算机网络的基本工作原理，学会用软件编程的方法去实现网络功能，使得学生能够准确描述与构建出真实网络系统的模型，以及有效地构造网络系统的能力。本书在组织每一章、每一个知识点，以及习题、网络软件编程与硬件训练都力求做到这一点。在第7章“应用层”中，作者选取了代表性的Internet应用——E�瞞ail、Web，尤其是FTP应用，从网络协议、软件编程与操作系统进程通信交互过程的角度，采用“系统观”的方法对前5章描述的计算机网络的概念、原理与实现方法进行了概括和总结。
　　第四，贯彻“以能力培养为导向”的教学理念。
　　“计算机网络”是一门应用性与实践性很强的课程。学生只有通过系统地训练，才有可能真正掌握和深入理解网络技术的基本理论与方法。教学团队在规划教材体系建设时，坚持“以能力培养为导向”的指导思想，经过20多年的努力，基本形成了由“1本主教材、4本辅助教材、1个电子教案和1个题库”构成的教材体系。与主教材配套的有《计算机网络教师用书》(第4版)、《计算机网络实验指导书》(第3版)、《计算机网络软件编程指导》、《计算机网络习题集与习题解析》(第2版)和“计算机网络题库”。
　　《计算机网络实验指导书》(第3版)编写了16个网络实验。该书作者总结了多年指导学生网络硬件实验课程的教学经验，参考了国际著名的网络公司的认证考试内容，设计了覆盖物理层到数据传输，从网络应用到网络安全的网络实验课题，实验内容覆盖了从基本的组网到网络设备配置，简单的网络环境编程到网络仿真的基本要求。每个实验给出了进一步掌握该实验内容的练习与思考题。实验所要求的设备相对比较简单，目前大多数学校都具备基本的实验要求。
　　《计算机网络软件编程指导》构思了13个网络软件编程题目。网络软件编程的选题考虑到不同层次网络协议的覆盖，同时将编程题目分为三个难度级，读者可以参考选题指导，根据不同的要求和不同的基础，有选择地、循序渐进地完成网络软件编程训练，配合主教材的学习，让学生“通过实际编程问题的训练，达到加深理解网络基本工作原理，掌握网络环境中软件编程方法，提高网络软件编程能力”的目的。
　　《计算机网络习题集与习题解析》(第2版)主要研究和参考了Cisco等重要网络设备制造商认证培训大纲与试题、计算机专业研究生入学统考大纲与试题、全国计算机等级考试(四级)网络工程师考试大纲与试题，并从网上收集了一些计算机、通信与软件产业人员的招聘考题，在系统地分析、比较的基础上，按照主教材的体系与教学要求，编写了习题解析与同步练习。该书的特点是： 教师可以使用或参考书中提供的习题作为课后练习；学生可以随着教学进度，自我检查知识掌握情况；可以作为计算机及相关专业学生准备参加计算机专业硕士研究生全国统考、求职考试的复习参考书。
　　《计算机网络教师用书》(第4版)具有三个特点： 一是对主教材的知识体系及每一章的知识点的结构均做出了分析，帮助任课教师对全局与局部内容的关系有准确地把握；二是作者根据多年的教学、科研积累，针对主教材各章节重要的知识点、难点，总结出300多道任课教师或学生曾经提出的问题，并逐一做出了解答；三是为了帮助教师组织好教学过程，教师用书将主教材每一章中较难的练习题都给出了解析，供任课教师参考。
　　按照主教材的体系，作者在“计算机网络题库”中收集、整理和补充了1000多道网络习题，并进行了详细的解析。
　　《计算机网络》的第1版于2003年出版，经过多年的努力，形成了比较完备的教学与教学资源体系。主教材于2007年修订出版了第2版；2011年修订出版了第3版。其中，第2版被评为普通高等教育“十一五”*规划教材；第3版被评为“十二五”普通高等教育本科*规划教材；第2版被评为2008年度“普通高等教育精品教材”。但是，作者自知“盛名之下，其实难符”。为了不辜负广大读者的期望，作者与团队成员多年来参照国内外知名大学教材，研究知名大学网络课程教学内容、教材与主要参考书、作业与实验，以及教学方法改革的动向；选择国际上*流行的教材为参照系，结合团队成员的科研与教学研究体会，使修订出版的《计算机网络》(第4版)在水平与质量上具有可比性。
　　教材的写作得到南开大学刘瑞挺教授、徐敬东教授、张建忠教授、吴英副教授、张玉副教授和许昱玮老师以及网络实验室很多学生的帮助。吴英副教授编著完成了书中的插图与习题，修改了第7章、第8章。刘立新老师帮助在网上查找了很多习题，作者在此表示感谢。同时，作者也非常感谢夫人牛秀卿教授，正是有她的理解和支持，才使作者能够安心研究和写作。
　　面对计算机网络技术的迅速更新和发展，要完成这样一个高标准的写作任务，作者感到压力很大。限于作者的学术水平，书中难免有错误与不妥之处，诚恳地希望读者批评指正。对于在使用前几版教材并提出过宝贵意见和建议的老师们深表感谢，也希望诸位继续关注和指教，共同为提高我国“计算机网络”课程的教学水平而努力。
　　吴功宜
　　2017年1月

《现代通信原理与实践》 书籍概述： 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代通信系统知识体系，从基础理论到实际应用，循序渐进地引导读者理解和掌握通信技术的精髓。我们致力于构建一个扎实的理论基础，同时强调理论与实践的紧密结合，帮助读者理解通信技术如何支撑起我们日益互联的世界。本书内容涵盖了通信系统的基本组成、信号的传输与接收、信息编码与调制、多址技术、网络结构以及新兴通信技术等关键领域。通过对这些内容的系统阐述，读者将能够对现代通信的运作机制有深刻的认识，并具备分析和解决通信领域实际问题的能力。 目标读者： 本书适合所有对现代通信技术感兴趣的读者，包括但不限于： 大学本科生： 特别是电子工程、通信工程、计算机科学、信息工程等相关专业的学生，本书可作为教材或参考书，帮助他们构建扎实的理论基础，为后续深入学习和研究打下坚实基础。 研究生及科研人员： 为深入研究通信理论、设计新型通信系统、解决前沿通信问题提供必要的理论支撑和参考。 通信行业从业者： 希望更新知识、巩固技能、了解行业最新动态的工程师、技术人员和管理人员。 对通信技术有浓厚兴趣的爱好者： 希望系统学习通信原理，了解智能手机、互联网、卫星通信等技术背后原理的个人。 内容亮点与特色： 1. 理论与实践并重： 本书不仅仅是枯燥的理论堆砌，而是将理论知识与实际应用场景紧密结合。通过丰富的实例分析、案例研究和概念辨析，帮助读者理解抽象的通信概念如何在现实世界中发挥作用。例如，在讲解信道编码时，我们会结合实际的纠错机制，分析其在数据传输中的重要性。 2. 体系化知识构建： 本书遵循通信系统从源端到接收端的逻辑顺序，逐层深入。首先介绍通信系统的基本框架和核心要素，然后深入讲解信号的产生、传输、接收以及信息处理的各个环节，最终触及网络结构和未来发展趋势。这种体系化的讲解方式，能够帮助读者建立清晰的知识脉络。 3. 前沿技术视角： 在基础理论讲解的同时，本书也积极引入和探讨当前通信领域的热点技术和发展方向，如5G、物联网通信、云计算与通信的融合等，让读者对通信技术的未来发展趋势有一个初步的了解。 4. 清晰的逻辑结构与图示辅助： 本书力求结构清晰，语言流畅。大量精心设计的图表、流程图和示意图，将复杂的概念可视化，极大地提升了学习效率和理解深度。每一个章节都围绕一个核心主题展开，逻辑严谨，易于跟随。 5. 注重基础概念的深入理解： 我们相信，扎实的基础是掌握复杂技术的前提。因此，本书在讲解如傅里叶变换、随机过程、香农信息论等核心理论时，会进行详细的推导和解释，确保读者能够真正理解其物理意义和数学原理，而非停留在公式的表面。 6. 引导式学习与思考： 书中穿插了大量的思考题、讨论题和课后练习，旨在鼓励读者主动思考、批判性地分析问题，并将所学知识应用于实际问题的解决。这些题目覆盖了从概念理解到综合应用等不同层次，有助于巩固和深化学习效果。 章节概要： 第一部分：通信系统基础 第一章：通信系统的基本组成与模型 介绍通信系统的基本概念、分类以及典型的系统模型。 分析通信系统的主要功能模块：信源、信宿、发送设备、接收设备、传输信道、中继设备等。 探讨通信系统的性能指标，如信息传输速率、传输效率、可靠性、实时性等。 理解信息论的基本思想，包括信息熵、互信息等概念。 第二章：信号与频谱分析 回顾和深入讲解信号的分类：模拟信号与数字信号，周期信号与非周期信号。 傅里叶级数与傅里叶变换在信号分析中的应用，理解信号的频谱特性。 介绍不同类型的信号，如窄带信号、宽带信号等，以及它们的特点。 学习理解信号在时域和频域的表示及其相互关系。 第三章：信道模型与噪声 介绍各种典型的通信信道模型，如加性高斯白噪声（AWGN）信道、衰落信道等。 深入分析噪声的来源、特性以及对通信系统性能的影响。 学习衡量信道质量的参数，如信噪比（SNR）、误码率（BER）等。 理解信号传输中可能遇到的衰减、失真、干扰等问题。 第二部分：信号传输与信息处理 第四章：基带信号传输 讲解线性调制技术，如调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）等，以及它们的原理、频谱和应用。 介绍非线性调制技术，如脉冲编码调制（PCM）的基本原理，包括采样、量化和编码。 学习脉冲幅度调制（PAM）、脉冲位置调制（PPM）、脉冲宽度调制（PWM）等。 探讨基带传输中的码间串扰问题以及限带整形技术。 第五章：带通信号传输——调制技术 深入讲解数字调制技术，包括幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）、正交幅度调制（QAM）等。 分析不同数字调制方式的性能特点、星座图以及频谱效率。 学习正交频分复用（OFDM）技术，理解其在多径衰落信道下的优势。 探讨联合概率与贝叶斯判决，实现最佳接收。 第六章：信道编码与差错控制 介绍信息论中的信源编码基本概念，如霍夫曼编码、算术编码等，以提高信息传输效率。 深入讲解差错控制编码的原理，包括线性分组码（如汉明码、循环码）和卷积码。 学习纠错和检错的基本思想，如校验和、循环冗余校验（CRC）等。 探讨解码技术，如最大似然译码、最小距离译码等。 第七章：信息源编码与数据压缩 介绍信源编码的基本概念和目标：去除信息源的统计相关性，提高传输效率。 讲解无损压缩技术，如霍夫曼编码、算术编码、Lempel-Ziv算法（LZ77/LZ78）等。 介绍有损压缩技术的基本原理，如变换编码（如DCT）、量化、熵编码等，并以JPEG、MPEG等标准为例进行说明。 探讨不同应用场景下数据压缩技术选择的考量。 第三部分：多址技术与网络结构 第八章：多址技术 介绍通信系统中资源共享的必要性，以及多址技术的分类。 深入讲解频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）等技术原理。 分析各种多址技术的优缺点、应用场景以及在现代通信系统（如蜂窝移动通信）中的实现。 探讨混合多址技术。 第九章：现代通信网络结构 介绍通信网络的层次化模型，如OSI七层模型和TCP/IP四层模型。 重点讲解数据链路层协议，如以太网（Ethernet）的帧格式、介质访问控制（MAC）机制。 介绍网络层协议，包括IP地址、路由选择原理、路由器工作方式。 分析传输层协议，如TCP和UDP的功能、特点及其在不同应用中的选择。 概述应用层协议，如HTTP、FTP、DNS等。 العاشر：移动通信系统 回顾移动通信技术的发展历程（1G、2G、3G、4G）。 深入讲解4G（LTE）和5G系统的关键技术，包括OFDM、MIMO、波束赋形、网络切片等。 分析蜂窝网络架构、切换机制、无线资源管理等。 探讨5G在增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）和超可靠低时延通信（uRLLC）等方面的应用。 第十一章：无线局域网与物联网通信 讲解IEEE 802.11系列标准，包括Wi-Fi的物理层和MAC层协议。 介绍无线局域网的安全机制，如WEP、WPA/WPA2/WPA3。 探讨物联网（IoT）通信的特点和挑战，如低功耗、低成本、海量连接。 介绍常见的物联网通信协议，如MQTT、CoAP、LoRa等，以及它们的适用场景。 分析低功耗广域网（LPWAN）技术。 第四部分：新兴技术与未来展望 第十二章：软件定义网络（SDN）与网络功能虚拟化（NFV） 介绍SDN的核心理念：控制与转发分离，集中式控制。 讲解SDN的架构，包括控制器、南向接口（如OpenFlow）、北向接口。 阐述NFV的概念，将网络功能从专用硬件转移到通用服务器上。 分析SDN和NFV如何协同工作，实现网络的灵活性、敏捷性和自动化。 探讨SDN和NFV在数据中心、运营商网络等领域的应用。 第十三章：云计算与通信的融合 探讨云计算的原理和架构，包括IaaS、PaaS、SaaS。 分析通信网络如何支持云计算服务，如高带宽、低延迟的网络连接。 介绍边缘计算的概念，将计算能力部署在网络边缘，靠近数据源。 探讨云计算和边缘计算在提升通信服务性能、降低时延、增强用户体验方面的作用。 分析云原生通信技术和架构。 第十四章：通信技术的未来趋势 展望下一代移动通信技术（6G）的研究方向，如太赫兹通信、人工智能在通信中的应用、全息通信等。 讨论人工智能（AI）和机器学习（ML）在通信系统中的应用，如智能信道估计、智能调度、网络优化等。 探索量子通信的原理及其潜在影响。 展望智能家居、车联网、智慧城市等应用场景对通信技术提出的新要求。 分析通信安全和隐私保护的挑战与对策。 结语： 《现代通信原理与实践》致力于为读者提供一条清晰的学习路径，从基础的信号处理到复杂的网络架构，再到前沿的技术发展。我们相信，通过对本书内容的系统学习和深入实践，读者将能够深刻理解现代通信的魅力，掌握应对未来挑战的关键技能，并在这个快速发展的通信时代中，成为一名优秀的参与者和创新者。无论您是初学者还是有一定基础的专业人士，本书都将是您宝贵的学习伙伴。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和设计也为我的阅读体验加分不少。清晰的章节划分，合理的字体大小，以及恰当的插图和表格，都使得阅读过程更加舒适。我能够很容易地找到自己想要回顾的内容，并且在阅读过程中，不会因为版面设计的问题而感到疲惫。总的来说，这本书不仅内容翔实、逻辑清晰，而且在呈现方式上也做得相当出色，是一本值得推荐的计算机网络入门和进阶读物。

评分☆☆☆☆☆

对于像我这样，在本科阶段就已经接触过一些计算机基础知识的读者来说，这本书的“21世纪大学本科计算机专业系列教材”的定位，意味着其内容的深度和广度都恰到好处。它既没有回避技术细节，也没有过于深入到让初学者望而却步的程度。作者在讲解一些前沿技术时，例如 SDN (软件定义网络) 和 NFV (网络功能虚拟化)，也能够将它们置于整个计算机网络发展的脉络中去讲解，让我感受到技术的发展趋势和未来方向。

评分☆☆☆☆☆

读这本书的过程，就像在和一位经验丰富的老教授进行一场深入的对话。他不会生硬地灌输知识，而是善于引导你思考，激发你的好奇心。我印象最深的是关于网络拥塞控制的部分。起初，我对这个概念感到一头雾水，觉得网络拥塞似乎是不可避免的。然而，通过作者的讲解，我才明白，网络拥塞控制是一个多么精妙的工程。它涉及到复杂的算法和策略，需要在保证数据传输效率的同时，尽量避免网络崩溃。书中详细介绍了慢启动、拥塞避免、快重传、快恢复等算法，并且通过大量的图示和实例，将这些算法的运作过程可视化。我甚至能想象出数据包在网络中拥挤不堪，然后又通过这些算法有序疏导的场景。这种抽象概念的具象化处理，让我在理解技术细节的同时，也领略到了工程师们解决实际问题的智慧。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是让我大开眼界，原本以为计算机网络只是个枯燥的技术堆砌，但读完之后，我发现它其实是一门艺术，一种思维方式。作者用一种非常直观且富有逻辑的方式，将那些抽象的概念一一剖析，让我得以窥见网络世界的奥秘。从底层的物理层，到应用层，每一个环节都像是精密的齿轮，咬合得天衣无缝。我特别喜欢作者在讲解TCP/IP协议栈时，那种层层递进的讲解方式。不是简单地罗列协议名称和功能，而是深入到每一层协议的设计思想，它解决了什么问题，又是如何与其他层进行交互的。比如，在介绍TCP的三次握手和四次挥手时，作者并没有止步于流程的描述，而是详细解释了为什么要这样设计，这样设计的优势在哪里，以及可能存在的风险和应对策略。这种“知其然，更知其所以然”的学习体验，是很多教材难以提供的。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的收获之一，便是对于网络设备工作原理的理解。从交换机到路由器，从集线器到网关，作者都以一种非常接地气的方式进行了介绍。我不再是仅仅知道它们的名字和功能，而是能够大致想象它们在网络中扮演的角色，以及它们是如何根据不同的协议和规则，转发数据包的。特别是关于路由器的路径选择机制，以及交换机如何维护MAC地址表，这些内容通过图文结合的讲解，变得生动形象。让我感觉，我仿佛能够“看到”数据包在网络中的每一次跳跃。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“在线教学版”的定位，确实体现在其内容的组织和呈现方式上。虽然我阅读的是纸质书，但我能感受到作者在力求让学习过程更加生动和互动。比如，书中会穿插一些“思考题”或者“实践环节”，虽然我并没有完全去做，但这些提示让我意识到，学习计算机网络不仅仅是死记硬背，更重要的是理解其背后的原理，并尝试将其应用于实际。作者在讲解一些复杂的概念时，还会引用一些现实生活中的类比，比如用邮局寄信来比喻数据包的传输过程，用交通拥堵来比喻网络拥塞。这些类比虽然简单，但却非常有效地帮助我建立起直观的理解。这种教学设计，对于初学者来说，无疑是一剂强心针，能够让他们更快地克服对技术的畏惧感。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对网络安全略感兴趣的读者，我在这本书中也找到了不少启发。虽然它并非一本专门的网络安全教材，但作者在讲解网络协议时，不可避免地会触及一些与安全相关的话题。例如，在介绍DNS解析时，作者提到了DNS欺骗的风险；在讲解SSL/TLS时，也简要说明了其在保障数据传输安全方面的作用。这些零散但重要的信息，为我理解网络攻击的原理和防御手段打下了基础。我相信，如果将这本书的知识融会贯通，再去深入学习专门的网络安全书籍，将会事半功倍。它提供了一个坚实的理论框架，让我在面对更复杂的安全问题时，不至于迷失方向。

评分☆☆☆☆☆

这本书的魅力在于，它不仅教会我“是什么”，更让我理解“为什么”。在学习HTTP协议时，作者并没有简单地列举HTTP的各种请求方法（GET, POST等）和状态码，而是深入剖析了HTTP作为一种应用层协议，是如何在TCP的基础上，为Web浏览和数据交互提供服务的。我理解了URL的组成，请求头和响应头的意义，以及cookie和session在维持用户状态方面的作用。更让我着迷的是，作者还探讨了HTTP/2和HTTP/3的演进，以及它们为了解决HTTP/1.1的性能瓶颈所做的努力。这种向前看的视角，让我意识到计算机网络技术并非一成不变，而是在不断地发展和优化。

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我最大的感受是作者对于知识的精炼和提炼能力。许多在其他教材中可能需要花费大量篇幅才能讲清楚的概念，在这本书中，被作者用简洁明了的语言和恰到好处的图示，便能让读者迅速掌握。比如，关于OSI模型和TCP/IP模型的对比，作者并没有进行枯燥的逐层对照，而是清晰地阐述了两者的历史演进，以及TCP/IP模型为何最终成为主流。这种“点到为止”的叙述方式，让我在有限的时间内，能够吸收更多的核心知识，并且不会被不必要的细节所干扰。

评分☆☆☆☆☆

我特别欣赏作者在讲解网络故障排除时所提供的一些思路和方法。虽然书中没有提供一套详尽的故障排除手册，但作者通过对常见网络问题的分析，引导读者去思考故障发生的可能原因，以及如何利用一些基本的网络命令（如ping, traceroute）来定位问题。这种“授人以鱼不如授人以渔”的教学理念，让我觉得非常有价值。它教会了我一种解决问题的思维方式，而不是仅仅提供一个固定的答案。