计算机网络的产生和发展在现代科学技术史上具有划时代的意义，因特网已经连通了全世界，其应用深入到人们工作和生活的方方面面。计算机网络教学越来越受到高度重视，计算机网络已成为大学理工科教学的一门必修课程。
作者多年在清华大学承担计算机网络、企业网络等方面教学、科研和实验室建设工作，在此基础上编写了《计算机网络》教材，于2003年出版第1版并且后续不断改版，其中，第2版被评为2006年北京高等教育精品教材；第3版列入清华大学计算机基础教育课程系列教材，其编写工作属于清华大学985项目计算机基础教学系列课程与实验室基地建设，该项目获北京市教育教学成果（高等教育）一等奖和高等教育国家级教学成果二等奖。
本书在前3版的基础上，进一步梳理了章节安排，精简了部分内容，增加了网络新技术，更加注重网络技术发展脉络的分析和深入浅出的讲解。
本书围绕计算机网络的运行机理、核心技术和重要应用组织内容。全书共分9章：
第1章介绍计算机网络的基本概念、发展历程和计算机网络的体系结构，使读者对计算机网络的基本概念有一个初步的认识，对计算机网络系统的总体层次结构和各层的功能有一个全局性的了解，迈进网络世界的大门。
第2章到第8章以物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层五层体系结构为主线，讲述计算机网络的基本原理和核心技术，这是目前国际上计算机网络教材章节安排的主流结构。其中第2、3章分别讲述五层体系结构的下两层（物理层和数据链路层）的各种通用技术；第4、5章分别介绍以太网和以WLAN为主的无线计算机网络，主要涉及五层体系结构的下两层技术，实际上是第2、3章的延续，是物理层和数据链路层技术的典型案例；第6～8章则分别讲述五层体系结构的上三层（网络层、传输层和应用层）的协议和技术，涵盖了基于TCP/IP体系结构的因特网的核心技术。
第9章介绍网络安全技术。随着网络经济时代的到来，网络安全是人们面对的巨大挑战。
本书注重讲述计算机网络的基本概念和原理。虽然网络技术发展迅速，各种技术层出不穷，但是其基本概念和原理是学习网络技术的最重要的知识点和基础。同时，本书也反映了计算机网络发展的新技术并跟踪技术飞速发展的潮流。
本书主要针对高等院校理工科专业本科生计算机网络课程的教学编写，也可作为其他类专业网络课的教材，还可以作为工程技术人员从事相关开发研究工作的参考资料。本书每章之后配有思考题，供复习思考本章重点内容。
教学中可以根据授课对象的专业需求和学时安排等具体情况，对本书内容进行筛选。为此，本书目录中没有标注的节和小节，建议作为基本授课内容，而标注的部分，可以不讲或少讲，以上建议仅供参考，教师可以根据具体情况自行决定。
本书的重要专业术语，依据全国科学技术名词审查委员会公布的《计算机科学技术名词（第二版）》（科学出版社，2002年）给出中文，并注明英文。
本书编写得到清华大学信息技术研究院院长、研究员吉吟东老师的热情帮助，吉老师对本书的结构安排和内容组织等提出了宝贵的建议，在此致以诚挚的谢意。
由于作者的学识和水平有限，加之计算机网络技术发展迅速，书中难免存在疏漏之处，期盼广大读者斧正。
作者
2019年春 于清华园
第1章概述1
1.1计算机网络的发展历程1
1.1.1计算机网络产生的背景1
1.1.2计算机网络的产生2
1.1.3计算机网络的快速发展4
1.1.4Internet时代6
1.1.5物联网的产生7
1.2计算机网络的基本概念8
1.2.1什么是计算机网络8
1.2.2计算机网络的分类9
1.2.3计算机网络的性能指标15
1.2.4计算机网络的数据交换方式16
1.3计算机网络体系结构18
1.3.1OSI体系结构18
1.3.2TCP/IP体系结构21
1.3.3五层体系结构21
1.4计算机网络的标准化24
1.4.1标准化组织24
1.4.2RFC文档25
思考题25
第2章物理层27
2.1数据通信系统的模型27
2.2频带传输技术29
2.2.1什么是频带传输29
2.2.2调制解调技术30
2.3基带传输技术31
2.3.1什么是基带传输31
2.3.2编码解码技术32
2.4信道复用技术35
2.4.1什么是信道复用35
2.4.2频分复用(FDM)36
2.4.3时分复用(TDM)和统计时分复用(STDM)36
2.4.4波分复用(WDM)37
2.4.5数字传输系统SDH/SONET38
2.5宽带接入技术42
2.5.1用户计算机接入Internet的方式42
2.5.2数字用户线xDSL43
2.5.3混合光纤同轴电缆网（HFC）45
2.5.4光纤接入FTTx47
2.6信道的传输性能49
2.6.1信道的带宽和信号的波特率49
2.6.2信道的极限传输能力50
2.7传输媒体51
2.7.1电磁波及其频谱51
2.7.2双绞线52
2.7.3同轴电缆52
2.7.4光纤53
2.7.5无线传输54
思考题56
第3章数据链路层58
3.1数据链路及其传输中的问题58
3.1.1数据链路及其功能58
3.1.2数据链路传输中需要解决的主要问题58
3.2帧同步和透明传输60
3.2.1帧同步60
3.2.2透明传输61
3.3差错检验62
3.3.1差错检验方法62
3.3.2循环冗余检验(CRC)63
3.4高级数据链路控制(HDLC)64
3.5点对点协议（PPP）65
3.5.1PPP及其帧格式65
3.5.2PPP运行状态图66
3.5.3PPP的身份认证67
思考题67
第4章以太网68
4.1IEEE 802 LAN体系结构68
4.1.1IEEE 802 LAN标准68
4.1.2IEEE 802 LAN参考模型69
4.1.3媒体接入控制子层70
4.1.4逻辑链路控制子层72
4.2以太网的媒体接入控制子层73
4.2.1以太网的前世今生73
4.2.2以太网媒体接入控制机制CSMA/CD75
4.2.3以太网冲突检测机制的必要条件77
4.2.4以太网帧格式79
4.2.5以太网的数据传输80
4.2.6以太网的信道利用率82
4.2.7以太网传输特点83
4.2.8全双工以太网84
4.3以太网的技术演进85
4.3.1CSMA/CD引发的以太网技术演进85
4.3.2传统以太网87
4.3.3100BaseT以太网91
4.3.4吉比特以太网95
4.3.510吉比特以太网98
4.3.640/100吉比特以太网101
4.3.7向太比特以太网迈进101
4.4交换式以太网102
4.4.1网桥102
4.4.2交换机104
4.4.3交换式以太网及其特点105
4.5虚拟局域网(VLAN)107
4.5.1VLAN及其特点107
4.5.2VLAN帧格式108
4.5.3VLAN内广播109
4.5.4VLAN间访问110
思考题112
第5章无线计算机网络114
5.1无线局域网(WLAN)114
5.1.1IEEE 802.11 WLAN114
5.1.2IEEE 802.11物理层标准116
5.1.3IEEE 802.11 MAC层帧和帧格式120
5.1.4IEEE 802.11 MAC层DCF122
5.1.5IEEE 802.11 MAC层PCF128
5.1.6WLAN管理129
5.2无线城域网（WMAN）131
5.2.1IEEE 802.16标准和WiMax131
5.2.2WiMax网络132
5.2.3IEEE 802.16 WMAN体系结构132
5.3无线个人区域网（WPAN）134
5.3.1蓝牙系统135
5.3.2ZigBee137
5.4无线人体区域网（WBAN）138
思考题139
第6章网络层140
6.1网络层的功能140
6.1.1网络层核心功能网络互联140
6.1.2网络互联的关键设备路由器141
6.1.3Internet网际层143
6.2网际协议(IP)144
6.2.1基本的IP地址分类二级IPv4地址144
6.2.2划分子网分类三级IPv4地址146
6.2.3构造超网无类别二级IPv4地址147
6.2.4IP数据报格式149
6.2.5IP数据报的分片与重组151
6.2.6IP数据报转发154
6.2.7IP数据报选项159
6.3地址解析协议(ARP)160
6.3.1IP数据报传输中的地址转换160
6.3.2ARP地址解析机制162
6.4因特网控制报文协议(ICMP)163
6.4.1ICMP及其报文格式163
6.4.2ICMP报文164
6.5路由选择协议166
6.5.1路由器的动态路由选择166
6.5.2路由信息协议(RIP)168
6.5.3开放最短路径优先协议(OSPF)172
6.5.4边界网关协议(BGP)178
6.6IP多播181
6.6.1IP多播和多播协议181
6.6.2因特网组管理协议（IGMP）183
6.6.3距离矢量多播路由选择协议(DVMRP)185
6.7下一代的网际协议IPv6188
6.7.1IPv6及其特点188
6.7.2IPv6地址189
6.7.3IPv6数据报格式191
6.7.4IPv4向IPv6过渡193
6.8IP主干网195
6.8.1IP over ATM196
6.8.2多协议标记交换（MPLS）200
6.8.3IP over SDH203
6.8.4IP over WDM203
思考题204
第7章传输层208
7.1传输层的功能208
7.2传输层端口209
7.2.1端口及其作用209
7.2.2端口类型210
7.3用户数据报协议(UDP)211
7.3.1UDP用户数据报211
7.3.2UDP伪报头211
7.3.3UDP的特点212
7.4传输控制协议(TCP)212
7.4.1可靠传输工作原理212
7.4.2TCP报文段217
7.4.3TCP连接管理221
7.4.4TCP差错控制224
7.4.5TCP流量控制228
7.4.6TCP拥塞控制231
7.5多媒体传输及其协议237
7.5.1多媒体传输的特点和问题237
7.5.2多媒体传输和播放系统238
7.5.3实时传输协议(RTP)240
7.5.4实时传输控制协议(RTCP)242
7.5.5实时流式协议(RTSP)243
思考题244
第8章应用层247
8.1网络应用进程的工作模式247
8.1.1C/S模式和P2P模式247
8.1.2C/S模式和P2P模式的比较248
8.2域名系统（DNS）249
8.2.1Internet域名结构249
8.2.2域名解析250
8.3文件传输协议254
8.3.1文件传输协议的工作机制254
8.3.2FTP访问控制255
8.4电子邮件256
8.4.1电子邮件相关标准256
8.4.2电子邮件系统257
8.4.3电子邮件的信息格式258
8.4.4简单的邮件传送协议(SMTP)261
8.4.5邮局协议POP3262
8.5万维网(WWW)262
8.5.1什么是万维网262
8.5.2万维网工作机制263
8.5.3统一资源定位符(URL)266
8.5.4超文本传输协议(HTTP)266
8.5.5静态Web文档268
8.5.6动态Web文档和活动Web文档271
8.5.7互联网上的社交媒体275
8.6动态主机配置协议(DHCP)278
8.6.1DHCP的功能278
8.6.2DHCP工作机制278
8.7SNMP网络管理系统280
8.7.1网络管理系统的功能280
8.7.2SNMP网络管理系统的结构及规范280
8.7.3简单网络管理协议(SNMP)282
8.7.4管理信息结构(SMI)285
8.7.5管理信息库(MIB)288
8.8网络应用程序设计290
8.8.1TCP/IP网络APISocket机制290
8.8.2Socket网络应用程序设计概要292
8.9P2P应用295
8.9.1MP3共享服务Napster 295
8.9.2文件共享服务BitTorrent296
思考题298
第9章网络安全301
9.1网络安全结构ISOSA301
9.2数据加密技术302
9.2.1密码学基础302
9.2.2对称密钥密码体制与公开密钥密码体制304
9.2.3对称密钥密码体制的经典算法DES305
9.2.4公开密钥密码体制的经典算法RSA310
9.3数字签名和报文摘要312
9.3.1数字签名312
9.3.2报文摘要313
9.4身份认证和密钥分配315
9.4.1什么是身份认证和密钥分配315
9.4.2基于对称密钥的身份认证和密钥分配315
9.4.3基于公钥的身份认证和公钥分配317
9.5Internet网络安全技术318
9.5.1网络层安全技术319
9.5.2传输层安全技术322
9.5.3应用层安全技术324
9.6虚拟专用网（VPN）326
9.6.1VPN及其类型326
9.6.2VPN隧道和隧道协议328
9.6.3L2TP VPN329
9.6.4IPSec VPN332
9.7防火墙和入侵检测系统334
9.7.1防火墙技术334
9.7.2防火墙系统335
9.7.3入侵检测系统（IDS）338
思考题340
参考文献342
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