1.教材基本信息
本教材适用于计算机及相关专业计算机网络课程的教学。学生应学习过大学计算机基础课程，具备计算机的相关基础知识，并具备查阅参考资料、文献和书面表达的能力。
学习完本教材后，学生能够掌握计算机网络体系的基本理论知识，能够理解TCP/IP协议体系中主要协议的原理及其相互关系，对网络通信的整个过程有比较深入的理解，为后续相关课程的学习打下基础。
本教材内容共分10章，依次为绪论、网络体系结构、应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层、局域网、广域网、无线网络和移动网络。本教材由东软教育科技集团、大连东软信息学院、广东东软信息学院和成都东软信息学院共同编写完成，由杨英鹏（东软教育科技集团）任主编，杨瑞良和邹瑞源老师任副主编。第1、2章由杨英鹏完成、第3章由王晓天完成，第4章由苗强完成，第5章由赵振国完成，第6章由邹瑞源完成，第7章由周富肯完成，第8章由靳海轶完成，第9章由宁多彪完成，第10章由赵荷完成。全教材由杨英鹏统稿, 杨瑞良老师、邹瑞源老师、朱红霞老师和蒋晶晶老师在教材的体系结构和教材审稿中给出了许多宝贵建议，在此表示感谢。
本教材有以下主要特点：
1.以TCP/IP协议体系为重点，自顶向下讲解网络体系结构，从应用层出发，层层向下剖析，直到物理层。这种方式能够从学生最熟悉的层次开始，在一开始就激发学生的学习热情，也符合认知规律。
2.理论与实践相结合，使用Ethereal软件和PacketTracer软件分析网络中的数据包，将抽象的网络形象化。
3.以项目为导向，通过各章的实践项目和课程的大项目，使学生掌握计算机网络体系结构的主要内容。
4.突出易用性和可读性，力求以平实、朴素的语言讲述网络原理，做到浅显易懂，图文并茂，适合初次学习计算机网络的学生。
由于作者水平有限，教材中缺点、错误或不妥之处在所难免，真诚希望使用本教材的老师和读者批评指正。作者的联系方式为yangyingpeng@neusoft.edu.cn。
2.教材的基本结构和内容组织
（1）教材基本结构
本教材共分10章，分为三部分。第一部分是项目导学，介绍课程项目的总体情况，提出问题，引导学生学习。第二部分是网络体系结构，以TCP/IP协议为重点，采用自顶向下的方式讲解了网络体系结构。第三部分是具体的网络技术，包含局域网、广域网、无线和移动网络。教材体系结构如下图所示：
（2）教材内容组织
第1章对计算机网络的一些基本概念做了介绍。
第2章讲解了网络协议、协议分层、OSI参考模型和TCP/IP参考模型。
第3章阐述TCP/IP体系中应用层的基本概念和相关协议的工作原理。
第4章讨论运输层的功能，重点分析了TCP协议和UDP协议。
第5章讲解了网络层的主要功能，包含IP协议、IP地址、IP子网、路由等内容。
第6章讲解数据链路层的主要功能及其实现技术。
第7章对物理层的概念和典型协议进行分析和讨论。
第8章讲解了局域网技术，重点讲解以太网技术、并对虚拟局域网、高速以太网和无线局域网技术做了介绍。
第9章讲解了广域网技术，介绍了帧中继、ATM等广域网技术。
第10章讲解了无线网络技术和移动IP。
附录A 介绍了Ethereal软件的安装和基本使用技巧。
附录B 对Packet Tracer的使用做了说明。
附录C对课程的本教学知识点、能力要求、学时分配、实践项目、课程考核等内容做了详细说明。
项目导学1
第1章绪论2
1.1计算机网络的概念2
1.2计算机网络的功能与应用2
1.3计算机网络的产生和发展3
1.3.120世纪50至60年代：计算机网络产生3
1.3.220世纪70至80年代：因特网和局域网发展时期5
1.3.320世纪90年代：因特网大发展时期6
1.3.421世纪：网络和信息化的社会7
1.4计算机网络的组成和结构9
1.5计算机网络的核心技术——分组交换10
1.5.1电路交换11
1.5.2报文交换12
1.5.3分组交换12
1.6计算机网络的主要性能指标16
1.6.1带宽16
1.6.2时延16
1.6.3时延带宽积17
1.7计算机网络的分类18
1.8计算机网络的拓扑结构18
1.9网络标准化20
1.9.1ITU20
1.9.2ISO21
1.9.3IEEE21
1.9.4与因特网相关的标准化组织21
1.10本章小结22
习题22
第2章网络体系结构26
2.1网络通信的复杂性26
2.2网络协议与协议分层27
2.2.1网络协议27
2.2.2协议分层27
2.2.3数据封装和传递29
2.2.4服务访问点30
2.2.5服务、协议和接口31
2.3计算机网络体系结构32
2.3.1OSI参考模型32
2.3.2TCP/IP模型34
2.3.3OSI参考模型和TCP/IP模型的比较35
2.4本教材的体系结构36
2.5本章小结37
实践环节设计37
习题38
第3章应用层41
3.1概述41
3.1.1应用进程和应用层协议42
3.1.2应用层的工作模型42
3.1.3应用进程的地址43
3.1.4URL44
3.2DNS——域名系统45
3.2.1域名和层次域名空间45
3.2.2域名服务器46
3.2.3域名解析过程48
3.2.4DNS缓存49
3.2.5DNS报文50
3.3WWW和HTTP协议55
3.3.1WWW55
3.3.2HTTP协议56
3.3.3HTTP报文59
3.3.4Web代理63
3.3.5Cookie64
3.3.6多点下载和断点续传65
3.4文件传输协议67
3.4.1控制连接和数据连接68
3.4.2主动模式和被动模式69
3.4.3FTP命令70
3.4.4FTP应答713.5电子邮件72
3.5.1电子邮件概述72
3.5.2电子邮件报文格式73
3.5.3SMTP协议74
3.5.4SMTP协议扩展77
3.5.5POP3协议81
3.5.6IMAP协议83
3.6DHCP84
3.6.1DHCP工作原理84
3.6.2DHCP报文86
3.6.3DHCP租用期92
3.6.4DHCP中继代理92
3.7本章小结93
实践环节设计93
习题95
第4章运输层99
4.1运输层的功能和服务99
4.1.1运输层提供的服务99
4.1.2运输层的功能100
4.1.3TCP/IP的运输层101
4.2应用进程寻址102
4.3UDP104
4.3.1概述104
4.3.2UDP数据报105
4.3.3UDP的差错检测106
4.4TCP108
4.4.1概述108
4.4.2TCP报文段109
4.4.3TCP数据传输过程112
4.4.4连接管理113
4.4.5数据的可靠性传输120
4.4.6重传定时器125
4.4.7流量控制127
4.4.8拥塞控制130
4.5本章小结133
实践环节设计133
习题134第5章网络层140
5.1网络层服务和功能140
5.2IP协议概述141
5.3IP地址142
5.3.1基本概念142
5.3.2IP地址的分类143
5.3.3特殊的IP地址145
5.4IP子网146
5.4.1IP子网划分147
5.4.2子网掩码148
5.5无分类编址CIDR151
5.5.1CIDR地址块152
5.5.2利用CIDR分配IP地址152
5.5.3超网154
5.6IP数据报156
5.6.1IP数据报格式156
5.6.2IP数据报分片与重组158
5.7IP数据报的发送159
5.7.1直接发送和间接发送159
5.7.2选路的基本原则160
5.7.3路由器160
5.7.4路由表161
5.7.5网关163
5.7.6IP数据报的发送过程164
5.8路由协议165
5.8.1自治系统和分层次路由166
5.8.2内部网关协议166
5.8.3外部网关协议171
5.9ICMP174
5.9.1ICMP报文格式175
5.9.2ICMP报文类型175
5.9.3Ping176
5.10NAT178
5.11IP组播和IGMP协议179
5.11.1IP组播179
5.11.2IGMP协议180
5.12IPv6182
5.12.1IPv6的产生背景182
5.12.2IPv6的特点183
5.12.3IPv6地址184
5.12.4IPv6分组187
5.13本章小结188
实践环节设计189
习题191
第6章数据链路层196
6.1数据链路层服务和功能196
6.1.1链路和数据链路198
6.1.2数据链路层的主要功能198
6.2成帧199
6.3流量控制202
6.3.1停止等待202
6.3.2滑动窗口204
6.4差错控制206
6.4.1检测差错206
6.4.2差错处理208
6.5ARQ协议208
6.5.1停等ARQ208
6.5.2连续ARQ209
6.5.3选择重传ARQ210
6.6数据链路层协议210
6.7HDLC协议211
6.7.1基本概念212
6.7.2帧格式213
6.7.3HDLC协议工作过程217
6.8PPP协议218
6.8.1PPP帧格式219
6.8.2LCP219
6.8.3认证协议221
6.8.4网络控制协议222
6.8.5PPP协议的工作过程223
6.9本章小结224
习题225
第7章物理层230
7.1物理层的服务和功能230
7.2数据通信基础231
7.2.1信息231
7.2.2数据231
7.2.3信号232
7.2.4信道和信道带宽234
7.2.5波特率和比特率235
7.3数据通信系统236
7.4数据表示和信号转换237
7.4.1数字—数字237
7.4.2数字—模拟238
7.4.3模拟—模拟239
7.4.4模拟—数字240
7.5数据传输241
7.5.1基带传输和宽带传输242
7.5.2并行传输和串行传输242
7.5.3单工、半双工和全双工传输244
7.6复用技术245
7.6.1频分复用245
7.6.2时分复用246
7.6.3波分复用247
7.6.4码分复用248
7.7传输介质249
7.8物理层标准252
7.9EIA232物理层接口标准253
7.10本章小结255
习题255
第8章局域网259
8.1概述259
8.1.1局域网的概念和特点259
8.1.2局域网的产生与发展260
8.1.3局域网的拓扑结构261
8.1.4局域网的体系结构263
8.2介质访问控制265
8.2.1介质共享技术265
8.2.2ALOHA协议265
8.2.3CSMA协议267
8.2.4令牌环介质控制方法267
8.2.5令牌总线介质控制方法268
8.3以太网原理269
8.3.1MAC地址270
8.3.2以太网的帧格式271
8.3.3以太网的工作原理273
8.3.4以太网的性能和提供的服务275
8.4地址映射和ARP276
8.4.1地址映射276
8.4.2ARP277
8.5高速以太网281
8.5.1百兆位以太网281
8.5.2千兆位以太网283
8.5.3万兆位以太网285
8.6组建以太网286
8.6.1网卡286
8.6.2通信介质287
8.6.3以太网连接方式289
8.6.4集线器和交换机290
8.7虚拟局域网293
8.7.1虚拟局域网的划分方法294
8.7.2虚拟局域网标准和帧格式295
8.7.3三层交换技术295
8.8本章小结296
实践环节设计296
习题297
第9章广域网301
9.1概述301
9.2广域网技术概述302
9.2.1专用线路303
9.2.2电路交换技术303
9.2.3分组交换技术304
9.2.4Internet接入304
9.3PSTN305
9.4ISDN306
9.4.1ISDN参考模型307
9.4.2ISDN接口308
9.4.3BISDN308
9.4.4ISDN的应用业务308
9.5帧中继310
9.5.1帧中继概述310
9.5.2帧中继帧格式311
9.6ATM313
9.6.1ATM原理313
9.6.2ATM协议参考模型314
9.6.3ATM信元格式315
9.7同步光纤网络/ 同步数字层级网络316
9.8DSL317
9.9本章小结318
习题318
第10章无线网络和移动网络321
10.1概述321
10.2802.11无线LAN322
10.2.1802.11 体系结构323
10.2.2802.11 MAC协议324
10.2.3802.11帧结构327
10.3蜂窝网络329
10.3.1蜂窝网络体系结构330
10.3.2蜂窝网络技术和标准331
10.3.3蜂窝网络中的移动性管理334
10.4蓝牙335
10.4.1概述335
10.4.2工作原理335
10.5CDMA336
10.5.1概述336
10.5.1工作原理337
10.6移动IP338
10.6.1概述338
10.6.2工作原理338
10.7本章小结340
习题340
附录AEthereal使用教程343
附录BPacket Tracer使用教程354
附录C学习知识要点及能力要点370
参考文献377
2016年6月，中国成为国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》的正式会员，这是中国工程教育国际化进程的重要里程碑。“回归工程”、培养学生的“大工程观”是当今国际工程教育的主流理念。《华盛顿协议》对毕业生提出的12条素质要求中，不仅要求工程知识、工程能力，还强调通用能力和品德伦理；在实践上，以学生为中心，以产出为导向，注重对目标达成的支撑及持续改进，与CDIO工程教育实质等效。
CDIO工程教育是近年来国际工程教育改革的最新成果，以“预期学习结果”集合来驱动课程内容、教学方法、教育文化的设计，重视营造工程教育文化，其注重工程能力培养和基于工程项目全生命周期的一体化设计思想，对于国内工程类和相关专业的建设具有重要的实施价值。
作为承载了教学改革思想的载体，融入CDIO工程教育理念的高品质教材，东软CDIO工程教育教材在注重理实结合的同时，也注重对学生八大能力的培养，即：技术知识与推理能力，开放式思维与创新，个人职业能力，沟通表达与团队合作，态度与习惯，责任，价值观，实践构思、设计、实现和运行对社会的贡献。
CDIO工程教育教材是 CDIO教育教学改革在教学实施过程中的集中体现，它不仅承载着课程和项目的教学内容，而且贯穿和体现了CDIO工程教育的理念、思想与方法，是在系统化理论的指导下，将知识、能力、素质培养进行一体化设计，有机融合在教材体系中。教材的编写以能力培养为主线，以案例教学为引导，以项目为载体，充分体现“做中学”和“学中做”的思想，具有以下优势：
（1）以能力培养为主线，培养学生专业知识学习能力和工程实践能力。
（2）以案例为驱动，在做案例的过程中学习新知识，充分体现了“做中学”。
（3）以项目为载体，基于工程化教育方法，按照分析、设计、实施、运行展开项目及知识点的讲解。
（4）围绕专业知识结构和能力体系设计教材，实现同一专业下不同教材紧密的关联性。
（5）内容编排循序渐进，符合人的认知规律。
（6）适应柔性化教学变革，构建一体化、立体化教学资源。
CDIO工程教育教材可供以应用型人才为培养目标的高等院校以及职业培训机构作为教材使用。
目前，CDIO工程教育教材的建设还处于探索阶段，是一项创造性的工作，尚需要通过改革的实践不断加以深化和持续改进，任重而道远。
