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第1章 数制基础和机器数运算1

1.1 数制概述2

1.1.1 常见数制类型及表示方法2

1.1.2 不同数制之间的对应关系4

1.2 不同数制间的相互转换5

1.2.1 非十进制数转换成十进制数5

1.2.2 十进制数转换成非十进制数6

1.2.3 非十进制数之间的相互转换10

1.3 机器数基础11

1.3.1 机器数的真值12

1.3.2 机器数的字长12

1.4 机器数的编码形式13

1.4.1 原码13

1.4.2 补码14

1.4.3 反码15

1.4.4 阶码16

1.4.5 移码16

1.5 机器数的分类17

1.5.1 定点数18

1.5.2 浮点数19

1.5.3 IEEE 754浮点数的分类20

1.5.4 IEEE 754浮点数的计算21

1.5.5 浮点数表示形式的转换22

1.6 二进制数的运算23

1.6.1 二进制数的算术运算23

1.6.2 补码的加/减法运算26

1.6.3 二进制数的逻辑运算28

1.7 浮点数的加/减法运算30

1.7.1 对阶30

1.7.2 尾数运算31

1.7.3 规格化处理31

1.7.4 舍入处理32

1.7.5 溢出处理33

1.8 信息编码33

1.8.1 西文编码34

1.8.2 中文编码35

1.9 课后自测题36

1.9.1 填空题36

1.9.2 选择题（可多选）37

1.9.3 计算题38

第2章 计算机网络概述40

2.1 计算机网络综述40

2.1.1 计算机网络的发展历史41

2.1.2 计算机网络的基本组成47

2.1.3 计算机网络的主要应用49

2.2 计算机网络的分类51

2.2.1 按网络所覆盖的地理范围分51

2.2.2 按网络管理模式分53

2.2.3 按传输方式分57

2.3 计算机网络拓扑结构59

2.3.1 网络拓扑结构相关基本概念59

2.3.2 星型拓扑结构60

2.3.3 环型拓扑结构64

2.3.4 总线型拓扑结构69

2.3.5 树型拓扑结构73

2.3.6 混合型拓扑结构74

2.3.7 网状拓扑结构76

2.3.8 无线局域网的两种拓扑结构78

2.4 课后自测题79

2.4.1 填空题79

2.4.2 选择题（可多选）80

第3章 计算机网络体系结构83

3.1 计算机网络体系结构发展历程83

3.2 OSI/RM体系结构87

3.2.1 OSI/RM的七层结构87

3.2.2 OSI/RM的层次划分原则89

3.3 TCP/IP协议体系结构89

3.3.1 TCP/IP体系结构层次90

3.3.2 OSI/RM和TCP/IP体系结构的比较91

3.3.3 局域网体系结构93

3.4 网络体系结构的设计考虑94

3.4.1 体系结构的设计考虑94

3.4.2 体系结构的层次划分考虑95

3.4.3 主机系统层96

3.4.4 体系结构分层的好处97

3.5 例说体系结构各层主要用途98

3.5.1 各层角色的类比98

3.5.2 各层主要作用的类比99

3.6 计算机网络通信原理102

3.6.1 计算机网络通信流程102

3.6.2 对等会话原理103

3.6.3 各层的数据传输单元104

3.6.4 协议封装和解封装105

3.7 网络体系结构中的通信协议107

3.7.1 理解计算机网络通信协议107

3.7.2 网络通信协议的三要素108

3.8 课后自测题109

3.8.1 填空题109

3.8.2 选择题（可多选）110

第4章 计算机网络通信基础113

4.1 数据通信系统基本模型113

4.2 信号传输系统分类114

4.2.1 基带与频带115

4.2.2 数字基带传输系统和数字频带传输系统115

4.2.3 宽带传输和宽带传输系统118

4.3 数据传输分类118

4.3.1 数据传输方式118

4.3.2 数据传输模式120

4.3.3 数据通信模式122

4.4 数据传输速率与信道带宽125

4.4.1 传输速率与信道带宽的基本概念125

4.4.2 数字信号不失真传输的最大传输速率限制126

4.4.3 模拟信号不失真还原的最小采样频率限制128

4.5 矩形脉冲数字信号基本波形129

4.5.1 单极性波形和双极性波形129

4.5.2 归零码和非归零码130

4.5.3 单极性归零码和双极性归零码131

4.6 数字基带信号传输码133

4.6.1 AMI码的编码原理134

4.6.2 CMI码的编码原理135

4.6.3 HDB3码的编码原理136

4.6.4 曼彻斯特码的编码原理137

4.6.5 差分曼彻斯特码的编码原理138

4.7 信号调制与解调140

4.7.1 调制与解调的关键术语140

4.7.2 2ASK调制原理142

4.7.3 2ASK解调原理143

4.7.4 2FSK调制原理145

4.7.5 2FSK解调原理147

4.7.6 2PSK调制与解调概述150

4.7.7 2APSK调制原理150

4.7.8 2APSK解调原理152

4.7.9 2DPSK调制原理153

4.7.10 2DPSK解调原理155

4.8 课后自测题157

4.8.1 填空题157

4.8.2 选择题（可多选）157

4.8.3 综合分析题161

第5章 物理层162

5.1 物理层基础162

5.1.1 物理层主要功能163

5.1.2 机械特性164

5.1.3 电气特性166

5.1.4 功能特性169

5.1.5 规程特性170

5.1.6 传输介质分类170

5.2 双绞线171

5.2.1 双绞线的分类171

5.2.2 双绞线连接器173

5.3 光缆175

5.3.1 光缆的组成175

5.3.2 光纤的分类176

5.3.3 光纤模块178

5.3.4 光纤连接器180

5.3.5 尾纤与跳纤182

5.4 串行电缆及连接器184

5.4.1 串行接口标准概述184

5.4.2 RS-232串行接口185

5.4.3 其他EIA标准接口189

5.4.4 X.21、X.24、X.36和EIA-530接口规范191

5.5 信道多路复用技术195

5.5.1 频分复用及其原理195

5.5.2 时分复用及其原理198

5.5.3 波分复用及其原理199

5.6 主要WLAN物理层规范201

5.6.1 WLAN物理层规范概述201

5.6.2 IEEE 802.11b规范主要特性202

5.6.3 IEEE 802.11a规范主要特性204

5.6.4 IEEE 802.11g规范主要特性207

5.6.5 IEEE 802.11n规范主要特性208

5.6.6 IEEE 802.11ac规范主要特性209

5.6.7 IEEE 802.11ad规范主要特性210

5.7 课后自测题211

5.7.1 填空题211

5.7.2 选择题（可多选）212

第6章 数据链路层215

6.1 数据链路层基础216

6.1.1 划分“数据链路层”的必要性216

6.1.2 数据链路层的结构218

6.2 数据链路层主要功能及实现原理221

6.2.1 数据链路层服务221

6.2.2 LLC子层服务原语223

6.2.3 数据链路管理226

6.2.4 数据帧封装与解封装226

6.2.5 帧组装与帧同步227

6.2.6 差错控制229

6.2.7 流量控制231

6.3 差错控制方案232

6.3.1 奇偶校验码检错方案232

6.3.2 循环冗余校验检错方案234

6.3.3 反馈检测法236

6.3.4 空闲重发请求方案237

6.3.5 连续重发请求的回退N帧策略239

6.3.6 连续重发请求的选择重发策略241

6.4 海明纠错码243

6.4.1 计算校验位数243

6.4.2 确定校验码位置243

6.4.3 确定校验码244

6.4.4 实现校验和纠错246

6.5 流量控制247

6.5.1 XON/XOFF流量控制方案247

6.5.2 滑动窗口机制248

6.6 面向字符的BSC同步传输协议251

6.6.1 BSC控制字符和数据块结构251

6.6.2 BSC协议数据透明传输原理253

6.7 面向比特的SDLC和HDLC同步传输协议254

6.7.1 HDLC链路结构和操作方式254

6.7.2 SDLC/HDLC帧结构256

6.7.3 SDLC/HDLC帧类型及其标识方法259

6.8 面向字符的PPP同步传输协议261

6.8.1 PPP简介261

6.8.2 PPP帧结构和透明传输原理262

6.8.3 PPP链路建立、使用和拆除流程264

6.8.4 PPP的PAP/CHAP身份认证265

6.9 数据链路层设备及二层交换原理268

6.9.1 计算机网卡268

6.9.2 网桥及广播域、冲突域271

6.9.3 二层交换机273

6.9.4 二层交换原理276

6.10 课后自测题278

6.10.1 填空题278

6.10.2 选择题（可多选）279

6.10.3 计算题283

第7章 介质访问控制子层284

7.1 MAC子层基础285

7.1.1 两种信道类型285

7.1.2 MAC子层概述287

7.2 CSMA介质访问控制原理288

7.2.1 非-坚持算法289

7.2.2 1-坚持算法290

7.2.3 p-坚持算法290

7.3 CSMA/CD介质访问控制原理292

7.3.1 CSMA/CD原理综述292

7.3.2 冲突检测原理293

7.3.3 冲突避让原理295

7.3.4 CSMA/CD的不足297

7.4 局域网标准及以太网帧格式297

7.4.1 IEEE 802系列局域网标准297

7.4.2 以太网帧格式综述299

7.4.3 LLC帧头部格式302

7.4.4 SNAP头部格式304

7.4.5 MAC帧格式306

7.4.6 VLAN及QinQ帧格式307

7.5 标准以太网规范及体系结构309

7.5.1 标准以太网规范309

7.5.2 标准以太网物理层结构310

7.6 快速以太网规范及体系结构312

7.6.1 快速以太网规范312

7.6.2 快速以太网物理层结构317

7.7 千兆以太网规范及体系结构318

7.7.1 千兆以太网规范318

7.7.2 1000Base-T以太网技术321

7.7.3 IEEE千兆以太网物理层结构323

7.8 万兆以太网规范及体系结构324

7.8.1 万兆以太网规范324

7.8.2 万兆以太网物理层结构327

7.9 WLAN网络架构及帧格式329

7.9.1 WLAN网络基本概念329

7.9.2 WLAN网络体系架构331

7.9.3 WLAN MAC帧格式332

7.9.4 CSMA/CA协议原理335

7.10 课后自测题339

7.10.1 填空题339

7.10.2 选择题（可多选）340

第8章 网络层344

8.1 网络层概述345

8.1.1 划分网络层的必要性345

8.1.2 网络层的主要作用346

8.2 网络层数据交换及相关技术348

8.2.1 线路交换原理348

8.2.2 存储一转发原理350

8.2.3 报文交换原理351

8.2.4 分组交换原理352

8.2.5 虚电路交换和数据报交换的比较356

8.3 IPv4和IPv6协议357

8.3.1 IP协议基本功能357

8.3.2 IPv4的不足358

8.3.3 IPv6的主要优势359

8.3.4 IPv6数据报头部格式361

8.3.5 IPv6数据报头部格式366

8.3.6 IPv6扩展报头368

8.3.7 IPv4数据报的封装与解封装369

8.3.8 IPv4数据报的分段与重组372

8.4 ARP协议374

8.4.1 ARP报文格式374

8.4.2 ARP映射表376

8.4.3 ARP地址解析原理377

8.4.4 免费ARP379

8.4.5 代理ARP380

8.4.6 逆向ARP382

8.5 ICMP协议383

8.5.1 ICMP报头格式383

8.5.2 ICMP消息类型385

8.5.3 常见的ICMP应用385

8.6 IPv6协议簇中的其他协议388

8.7 路由和路由算法390

8.7.1 路由的分类391

8.7.2 路由算法基础394

8.7.3 路由表基础397

8.7.4 路由协议优先级398

8.7.5 路由算法的设计目标和设计考虑399

8.7.6 深入理解路由与网关的区别401

8.8 主要路由算法解析405

8.8.1 最短路径路由算法405

8.8.2 扩散路由算法409

8.8.3 距离矢量路由算法410

8.8.4 链路状态路由算法414

8.9 网络拥塞控制方法和原理418

8.9.1 网络拥塞控制方法418

8.9.2 死锁及其预防421

8.10 三层交换机与三层交换423

8.10.1 三层交换机硬件结构424

8.10.2 三层交换原理425

8.10.3 三层交换示例426

8.11 课后自测题429

8.11.1 填空题429

8.11.2 选择题（可多选）430

第9章 IP地址和子网434

9.1 IPv4地址434

9.1.1 IPv4地址基本格式435

9.1.2 几个重要概念436

9.1.3 IPv4地址分类437

9.1.4 IPv4地址前缀表示形式441

9.1.5 公网/私网IPv4地址442

9.1.6 同种特殊的IPv4地址443

9.2 IPv4子网划分与聚合444

9.2.1 IPv4子网划分的意义444

9.2.2 VLSM子网划分的基本思想447

9.2.3 “全0子网”与“全1子网”448

9.2.4 广播地址的分类449

9.2.5 VLSM子网划分方法450

9.2.6 CIDR子网聚合的基本思想453

9.2.7 子网聚合方法及示例455

9.2.8 网络地址、广播地址和主机地址的考虑457

9.3 IPv6地址基础458

9.3.1 IPv6地址表示形式458

9.3.2 IPv6地址中的二进制与十六进制转换460

9.3.3 IPv6地址类型461

9.3.4 IPv6地址前缀表示形式461

9.4 IPv6单播地址462

9.4.1 IPv6全球单播地址462

9.4.2 IPv6本地单播地址464

9.4.3 内嵌IPv4地址的IPv6单播地址465

9.4.4 两种特殊的IPv6单播地址466

9.5 IPv6组播地址和任播地址466

9.5.1 IPv6组播地址466

9.5.2 IPv6任播地址467

9.5.3 IPv6主机和路由器地址468

9.6 课后自测题469

9.6.1 填空题469

9.6.2 选择题（可多选）469

第10章 传输层476

10.1 传输层基础477

10.1.1 划分传输层的必要性477

10.1.2 传输层的端到端传输服务479

10.1.3 传输层服务480

10.1.4 TSAP和TPDU482

10.1.5 传输连接建立阶段的主要TPDU485

10.1.6 数据传输阶段的主要TPDU487

10.1.7 传输连接释放阶段的TPDU490

10.1.8 传输服务原语491

10.2 传输层服务功能495

10.2.1 传输层寻址方案495

10.2.2 传输连接建立498

10.2.3 重复传输连接的解决方法499

10.2.4 数据传输502

10.2.5 传输连接释放502

10.2.6 流量控制504

10.2.7 多路复用507

10.2.8 崩溃恢复508

10.3 TCP协议基础508

10.3.1 TCP主要特性509

10.3.2 TCP数据段格式510

10.3.3 TCP套接字513

10.3.4 TCP端口516

10.3.5 TCP连接的有限状态机518

10.3.6 TCP传输连接的建立521

10.3.7 TCP传输连接的释放525

10.4 TCP的可靠传输机制527

10.4.1 TCP字节编号机制527

10.4.2 TCP正确接收确认机制528

10.4.3 TCP超时重传机制529

10.4.4 TCP选择确认机制531

10.5 TCP的流量控制532

10.5.1 TCP流量控制533

10.5.2 传输效率的考虑534

10.6 TCP的拥塞控制535

10.6.1 TCP拥塞控制概述536

10.6.2 TCP拥塞控制的慢启动方案538

10.6.3 TCP拥塞控制的拥塞避免方案539

10.6.4 TCP拥塞控制的快速重传/快速恢复方案540

10.7 UDP协议541

10.7.1 UDP协议概述542

10.7.2 UDP数据报头部格式542

10.8 课后自测题544

10.8.1 填空题544

10.8.2 选择题（可多选）545

第11章 应用层550

11.1 应用层概述551

11.1.1 应用层组件及典型应用服务551

11.1.2 应用层C/S服务模型552

11.2 Web服务基础553

11.2.1 Web服务模型553

11.2.2 万维网的全球统一标识554

11.2.3 万维网文档标记556

11.2.4 HTML文档类型558

11.2.5 HTML文档的“三超属性”559

11.2.6 HTTP服务访问基本流程560

11.2.7 HTTP的主要特性561

11.2.8 HTTP请求报文格式562

11.2.9 HTTP响应报文格式565

11.3 DNS服务567

11.3.1 DNS技术的引入背景567

11.3.2 DNS命名方案的设计思想569

11.3.3 DNS名称空间571

11.3.4 DNS名称服务器573

11.3.5 DNS报文格式577

11.3.6 DNS数据传输方式581

11.3.7 DNS递归解析原理582

11.3.8 DNS迭代解析原理585

11.4 DHCP服务587

11.4.1 BOOTP和DHCP简介587

11.4.2 DHCP服务的主要功能及应用环境588

11.4.3 DHCP报文及其格式590

11.4.4 DHCP服务IP地址自动分配原理593

11.4.5 DHCP服务IP地址租约更新原理600

11.4.6 DHCP中继代理服务600

11.5 电子邮件服务604

11.5.1 电子邮件系统的基本结构604

11.5.2 电子邮件消息格式606

11.5.3 SMTP请求命令和应答消息608

11.5.4 SMTP服务工作原理613

11.5.5 POP3请求命令及应答消息615

11.5.6 POP3服务工作原理618

11.5.7 IMAP4协议简介620

11.6 FTP服务621

11.6.1 FTP服务体系结构及传输方式621

11.6.2 FTP的两种工作模式622

11.6.3 FTP协议数据类型628

11.6.4 FTP协议格式控制630

11.6.5 FTP协议数据结构630

11.6.6 FTP协议传输模式631

11.6.7 FTP协议操作命令633

11.6.8 FTP协议响应码635

11.6.9 FTP协议身份验证637

11.7 SNMP服务638

11.7.1 SNMP协议的主要版本638

11.7.2 SNMP协议管理模型640

11.7.3 SNMPv1报文格式642

11.7.4 SNMPv2c报文格式645

11.7.5 SNMPv3报文格式647

11.7.6 SNMPv1和SNMPv2c实现机制649

11.7.7 SNMPv3实现机制651

11.8 课后自测题652

11.8.1 填空题652

11.8.2 选择题（可多选）653

附录 各章课后自测题参考答案659