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1 计算机网络概述1

1.1 计算机网络的定义1

1.1.1 因特网的组成2

1.1.2 因特网的结构及服务2

1.1.3 计算机网络构成与数据传输方式3

1.1.4 计算机网络的接入方式和物理介质5

1.1.5 计算机网络的拓扑结构8

1.1.6 计算机网络的分类10

1.2 网络协议与网络体系结构11

1.2.1 网络协议11

1.2.2 网络体系结构12

1.3 网络协议体系结构的典型解决方案15

1.3.1 OSI/RM参考模型15

1.3.2 TCP/IP参考模型17

1.3.3 网络协议混合模型18

1.4 因特网发展历史19

习题120

2 物理层21

2.1 物理层的基本概念21

2.1.1 物理层的基本目标21

2.1.2 物理层的四个重要特性21

2.1.3 计算机网络与通信系统之间的关系22

2.2 物理层的协议内容22

2.3 数据通信的基本概念23

2.3.1 数据通信系统的模型23

2.3.2 数据通信系统的一些基本概念23

2.3.3 数据传输方式24

2.4 数据通信的基础理论26

2.4.1 傅立叶分析26

2.4.2 信号的频谱分析26

2.4.3 信道特性28

2.4.4 波特率和比特率28

2.4.5 奈奎斯特（Nyquist）定律29

2.4.6 香农公式29

2.5 编码与调制技术30

2.5.1 数字数据到模拟信号的调制／解调技术30

2.5.2 模拟数据到数字信号的编码技术33

2.5.3 数字数据到数字信号的编码技术34

2.6 信道复用技术38

2.6.1 频分多路复用技术38

2.6.2 时分多路复用技术40

2.6.3 波分多路复用技术41

2.6.4 码分复用技术41

2.6.5 常用数字载波标准42

2.7 传输介质45

2.7.1 双绞线46

2.7.2 同轴电缆47

2.7.3 光纤47

2.7.4 电磁波谱49

2.7.5 无线电波50

2.7.6 地面微波50

2.7.7 通信卫星51

2.7.8 红外线52

2.7.9 激光52

2.8 物理层常用接口标准52

2.8.1 EIA-232-E接口标准52

2.8.2 RS-449标准接口54

2.8.3 RS-485接口标准55

2.8.4 CAN接口标准56

2.8.5 PROFIBUS接口标准59

习题261

3 数据链路层63

3.1 数据链路层的基本概念63

3.1.1 数据链路层的工作环境63

3.1.2 数据链路层的服务64

3.1.3 数据链路层的实现64

3.2 成帧的基本技术65

3.2.1 字符计数成帧技术65

3.2.2 字符填充成帧技术66

3.2.3 位填充成帧技术67

3.2.4 物理层违例码成帧技术67

3.3 差错控制技术68

3.3.1 差错控制的基本概念68

3.3.2 奇偶校验技术69

3.3.3 海明编码技术70

3.3.4 CRC编码技术72

3.4 数据重传与流量控制技术73

3.4.1 停止／等待协议73

3.4.2 单工肯定应答／重传协议74

3.4.3 双工停止／等待协议75

3.4.4 连续ARQ协议77

3.4.5 选择重传ARQ协议78

3.4.6 滑动窗口协议79

3.5 链路和链路控制协议80

3.5.1 链路的类型80

3.5.2 点对点的数据链路协议80

3.5.3 多点访问的数据链路协议80

3.5.4 ALOHA协议81

3.5.5 CSMA协议83

3.5.6 带冲突检测的CSMA协议（CSMA/CD）85

3.5.7 带碰撞避免的CSMA协议（CSMA/CA）89

3.6 高级数据链路层协议HDLC89

3.6.1 HDLC协议概述89

3.6.2 HDLC协议的帧结构91

3.6.3 HDLC协议的数据交换过程93

3.7 PPP协议96

3.7.1 PPP协议概述96

3.7.2 PPP协议的帧结构96

3.7.3 PPP协议的工作过程97

习题399

4 有线局域网100

4.1 局域网概述100

4.1.1 局域网的定义100

4.1.2 局域网的特点100

4.1.3 局域网的拓扑结构和分类100

4.2 局域网的体系结构101

4.2.1 局域网的体系结构101

4.2.2 IEEE委员会802工作组的局域网协议概述103

4.3 IEEE 802.3标准及以太网104

4.4 传统以太网105

4.4.1 传统以太网概述105

4.4.2 IEEE 802.3标准的物理层及介质规范105

4.4.3 IEEE 802.3标准及传统以太网的工作原理106

4.4.4 IEEE 802.3帧格式107

4.4.5 IEEE 802.3标准的争用期与最小帧长110

4.5 快速以太网111

4.5.1 快速以太网概述111

4.5.2 快速以太网的体系结构111

4.5.3 快速以太网物理层技术规范113

4.5.4 快速以太网的MII接口114

4.5.5 快速以太网的协商机制114

4.6 千兆以太网115

4.6.1 千兆以太网概述115

4.6.2 千兆以太网的网络体系结构116

4.6.3 千兆以太网的物理层规范117

4.6.4 千兆以太网的介质无关接口119

4.6.5 千兆以太网的自动协商机制119

4.7 虚拟局域网119

4.7.1 虚拟局域网的概念119

4.7.2 虚拟局域网的工作原理120

4.7.3 虚拟局域网的划分121

4.7.4 虚拟局域网的帧格式121

4.7.5 虚拟局域网的优点122

4.8 IEEE 802.5协议及令牌环网122

4.8.1 令牌环网概述122

4.8.2 令牌环网工作原理122

4.8.3 IEEE 802.5标准123

4.9 IEEE 802.4协议及令牌总线网124

4.9.1 令牌总线网概述124

4.9.2 IEEE 802.4标准125

4.9.3 令牌总线网的非稳态操作过程126

4.10 逻辑链路控制LLC与IEEE 802.2标准129

4.10.1 逻辑链路控制子层概述129

4.10.2 IEEE 802.2标准的帧结构130

4.10.3 LLC服务访问点SAP和服务类型131

4.11 局域网的扩展132

4.11.1 局域网扩展概述132

4.11.2 在物理层协议上扩展局域网132

4.11.3 在数据链路层上扩展局域网134

4.11.4 在网络层上进行局域网互联139

4.12 工业以太网140

4.12.1 工业以太网概述140

4.12.2 工业以太网的要求141

4.12.3 工业以太网和工业实时以太网142

4.12.4 工业以太网的关键技术142

4.12.5 工业以太网控制网络模型143

4.12.6 工业实时以太网145

4.13 现场总线148

4.13.1 PROFIBUS现场总线148

4.13.2 CAN现场总线150

习题4154

5 无线网络156

5.1 无线网络概述156

5.2 无线局域网156

5.2.1 IEEE 802.11标准157

5.2.2 IEEE 802.11拓扑结构157

5.2.3 IEEE 802.11的网络体系结构158

5.2.4 IEEE 802.11标准的介质访问控制子层158

5.2.5 隐藏站问题和暴露站问题159

5.2.6 IEEE 802.11的MAC帧结构161

5.2.7 IEEE 802.11的MAC帧类型162

5.2.8 IEEE 802.11的物理层164

5.3 无线个域网167

5.3.1 蓝牙个域网技术167

5.3.2 ZigBee技术174

5.4 无线城域网WMAN178

5.4.1 无线城域网WMAN概述178

5.4.2 IEEE 802.16网络体系结构178

5.4.3 IEEE 802.16物理层协议180

5.4.4 IEEE 802.16的PMPMAC层协议182

5.4.5 IEEE 802.16的Mesh MAC层协议184

5.5 移动通信网络185

5.5.1 移动通信技术概述185

5.5.2 第三代移动通信系统185

5.5.3 移动通信系统的基本理论186

5.5.4 WCDMA系统188

5.5.5 CDMA2000 1X系统191

5.5.6 TD-SCDMA系统193

习题5194

6 网络层196

6.1 网络层的基本概念196

6.1.1 网络层的工作环境和功能196

6.1.2 网络层协议的内容197

6.2 通信子网的构建和设计198

6.2.1 虚电路通信子网198

6.2.2 数据报通信子网199

6.3 路由算法和路由选择协议199

6.3.1 路由算法的概念200

6.3.2 最短路径算法（Dijkstra）202

6.3.3 扩散法（flooding）203

6.3.4 距离向量算法204

6.3.5 链路状态选路算法206

6.3.6 L-S与D-V选路算法的比较208

6.4 因特网中的路由208

6.4.1 RIP路由协议210

6.4.2 OSPF路由协议210

6.4.3 BGP路由协议211

6.4.4 AS间路由协议和AS内部路由协议的比较212

6.5 路由器结构212

6.5.1 输入端口213

6.5.2 交换结构213

6.5.3 输出端口214

6.6 网际协议IPV4214

6.6.1 IPV4数据报格式215

6.6.2 IPV4数据报分片216

6.6.3 IPV4编址218

6.7 因特网控制报文协议ICMP224

6.7.1 ICMP报文的种类224

6.7.2 ICMP的应用举例226

6.8 网际协议IPV6227

6.8.1 IPV6数据报格式229

6.8.2 IPV6的扩展头部230

6.8.3 IPV6的地址空间232

6.8.4 从IPV4向IPV6过渡234

6.8.5 ICMPV6协议234

习题6235

7 传输层236

7.1 传输层协议概述236

7.1.1 传输层协议功能及内容237

7.1.2 传输层的寻址／编址技术237

7.1.3 连接建立和释放技术238

7.1.4 流量控制与缓存策略240

7.1.5 拥塞控制240

7.1.6 多路复用与多路分用241

7.1.7 崩溃恢复243

7.2 TCP协议243

7.2.1 TCP的流传递服务244

7.2.2 TCP段格式245

7.2.3 TCP连接246

7.2.4 TCP流量控制249

7.2.5 TCP协议的重传机制250

7.2.6 TCP拥塞控制252

7.3 UDP协议254

7.3.1 UDP报文段结构254

7.3.2 UDP的特点和应用255

习题7256

8 应用层257

8.1 概述257

8.2 网络应用体系结构258

8.3 DNS系统259

8.3.1 名字空间259

8.3.2 域名空间259

8.3.3 域名解析260

8.4 电子邮件262

8.4.1 用户代理263

8.4.2 报文传输代理263

8.4.3 报文访问代理265

8.4.4 基于WEB的电子邮件266

8.5 网络管理266

8.5.1 网络管理系统概述266

8.5.2 简单网络管理协议SNMP267

习题8268

9 LwIP及其网络编程应用实例269

9.1 LwIP介绍269

9.2 LwIP源码的文件组织269

9.3 LwIP的软件体系结构270

9.3.1 LwIP的协议层次270

9.3.2 LwIP的进程模型270

9.3.3 LwIP的函数调用关系271

9.4 LwIP的内存管理276

9.4.1 LwIP的包缓冲区pbuf276

9.4.2 LwIP的内存管理277

9.5 LwIP移植282

9.5.1 无RTOS时的移植282

9.5.2 LwIP在uC/OS-Ⅱ下的移植283

9.6 LwIP网络编程应用实例291

9.6.1 实验平台准备291

9.6.2 嵌入式WEB服务器的设计291

9.6.3 嵌入式WEB服务器的实现291

9.6.4 嵌入式WEB服务器功能扩展294

习题9295

附录A：红外遥控器解码系统设计296

附录B：抗干扰编码软件设计308

附录C：企业网络设计315

参考文献324