前言


互联网已经极大地改变了人们的生产、生活方式。今天，人们根本无法想象回到一个没有网络，不能随时随地与朋友聊天、展示图片、观看视频或者在线购物的时代将会是什么样子。在计算机网络已经成为社会基础设施的这个时代，对计算机网络的理论、技术和应用的了解、学习和掌握成为人们的基本需求，计算机网络课程也成为高等学校IT类专业的核心专业基础课，以及理工类和经济管理类专业的必修课。
应用型本科人才培养强调实践性、应用性和技术性。应用型本科计算机网络教学的主要任务是讲授计算机网络的基本原理、相关技术与应用，在学生对计算机网络基本原理和协议掌握的基础上，提高学生的网络分析能力和工程应用能力，培养学生成为知识与能力并重的一专多能的复合型人才，实现理论、应用、技术三位一体的计算机网络教学。
作者从事应用型本科计算机网络教学近二十年，选用过多本国内教材，在教学过程中发现学生在学习过程中普遍感觉到计算机网络课程过于理论化，并不能真正地理解计算机网络课程中的理论知识的实际应用价值。因此，在讲授过程中，作者力图增加大量案例。在讲授各层协议原理时，利用协议分析软件捕获数据包，目的是让学生看到各层数据包结构，看到每一层的封装，加深学生对各层协议及网络原理的理解，培养学生的网络分析与纠错能力。在实践教学内容上，通过融入网络工程实例，培养学生网络工程的应用能力，实现理论、应用、技术三位一体的计算机网络教学。作者基于对应用型本科计算机网络的知识模块、教学目标、教学内容的理解，参照国内部分计算机网络经典教材，编写了本书。
本书主要内容如下。
第1 章是计算机网络概述。首先介绍计算机网络的定义、计算机网络的性能指标以及计算机网络的分类。接着介绍了互联网的概念、互联网的组成以及分组交换网的原理。最后讨论了计算机网络的几个性能指标。
第2章讨论了计算机网络协议、体系结构以及相关的基本概念。简要介绍了国际标准化组织和TCP/IP对计算机网络的分层结构。讨论了五层体系结构的基本功能，分析了数据在五层体系结构之间的传递过程。
第3章介绍了计算机网络通信的物理层。主要介绍了物理层的基本概念、数据通信的基础知识和各种传输介质，讨论了几种常用的宽带接入技术。介绍了双绞线RJ45头的制作方法和步骤。
第4章首先介绍数据链路层基础知识和需要解决的三个基本问题： 封装成帧、透明传输、差错检测。接着讲述两种类型的数据链路层，即点到点链路的数据链路层和广播信道的数据链路层。这两种数据链路层的通信机制不一样，使用协议也不一样： 点到点链路使用PPP；广播信道使用带冲突检测的载波侦听多路访问协议（CSMA/CD协议）。本章重点介绍了基于广播信道的以太网技术，包括以太网标准、以太网原理、虚拟局域网及以太网相关配置技术。
第5章主要介绍了IPv4和IPv6地址。针对IPv4，主要讲述了IPv4地址格式、子网掩码的作用、IPv4地址分类以及子网划分，还介绍了公网地址和私网地址；基于IPv6，讲述了IPv6地址结构、类型以及一些特殊的IPv6的地址。
第6章讲述了网络层。讲解网络层首先要理解虚拟网络的概念，因此首先介绍了虚拟网的概念。由于路由器是根据网络层首部转发数据包的，可见网络层首部各字段是为了实现网络层功能。除了讲解网络层首部，本章还讲解了TCP/IP协议栈网络层的四个协议： IP、ICMP、IGMP和ARP。
第7章讲述了路由选择。路由选择是网络层的一个重要功能，在本章的学习中既要理解路由选择的含义、功能及相关原理，又要掌握基本路由配置技术。本章主要讲述了路由器功能、路由选择概念、自治系统概念、静态路由及动态路由选择协议。为了更深入地理解相关概念和原理，基于思科路由器，本章还介绍了静态路由和动态路由的相关配置技术。
第8章讲解了TCP/IP运输层的两个协议TCP和UDP。首先讲述了传输层与应用层之间的关系、端口与服务之间的关系，根据它们之间的关系，进一步让学生明白设置防火墙实现网络安全的道理。运输层有 TCP和UDP两个协议，本章讲解了这两个协议的首部和功能，重点介绍了TCP如何实现可靠传输、流量控制、拥塞避免和连接管理。
第9章介绍了应用层。应用层定义了服务器和客户机之间如何交换信息、服务器和客户端之间进行哪些交互、命令的交互顺序，规定了信息的格式以及每个字段的意义。本章讲述了几种标准的应用层协议，由于不同的应用实现的功能不一样，如访问网站和收发电子邮件的实现功能不一样，因此需要不同的应用层协议。
第10章讲解了云计算。本章为网络技术的应用扩展。作为一种新兴的网络技术和商业计算模型，云计算是基于网络将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使用户能够借助网络按需获取计算力、存储空间和信息服务。云计算融合了大量的革新技术，它不仅是技术革新驱动商业模式变革的产物，也是用户需求驱动的结果。本章主要介绍了云计算的基本概念、云计算服务架构、云计算关键技术和国内外主流的云平台技术，目的是让读者对云平台有一个初步认识。
由于计算机网络知识和内容十分丰富，为便于读者理解基础的网络知识，本书力求与身边的计算机网络应用相联系，把计算机网络的原理、技术与应用融合在一起；通过捕获和分析协议包，使读者感受网络协议，理解网络协议的功能，感觉到计算机网络和网络协议不再抽象；在数据链路层、网络层及应用层引入相关网络技术，使读者真正体会网络的应用，目的是让读者从理论、技术与应用三方面理解计算机网络原理。
本书由山东交通学院王守强教授主笔，在编写过程中得到了山东交通学院信息科学与电气工程学院和齐鲁工业大学计算机学院的大力支持。齐鲁工业大学的唐为方编写了第1、2章，山东交通学院的史士英编写了第3章，王守强编写了第4～7章，山东交通学院的亓江涛编写了第8章，山东交通学院的杨光编写了第9章，齐鲁工业大学的王新刚编写了第10章。
由于作者水平有限，书中难免存在疏漏或不妥之处，恳请读者批评指正，并对阅读和使用本书的任课教师、学生和读者表示感谢。

作者2021年10月