计算机网络原理
JI SUAN JI WANG LUO YUAN LI
前 言
计算机网络原理是高等教育自学考试计算机及应用专业(独立本科段)考试
计划中规定必考的课程,是为满足计算机及应用领域的人才培养需求而设置的专
业基础课。设置本课程的目的是使考生掌握计算机网络基本概念、基本原理、网
络体系结构/参考模型、典型网络协议与典型网络技术等基础知识,了解典型网
络应用及简单网络应用开发技术,为后续专业课学习储备必须的基础知识,奠定
坚实的理论基础。
本书参考的教材是全国高等教育自学考试指导委员会组编,李全龙编著,机
械工业出版社出版,《计算机网络原理》2018 年版。
考试方式为闭卷、笔试,考试时间为 150 分钟。考试题型一般有单项选择
题、填空题、简答题和综合题等。
本课程共分为 8 章,第 1 章是计算机网络整体概述,2-6 章是对五层参考模
型的分别讲解,第 7 章是无线与移动网络,第 8 章是网络安全。
第 1 章 计算机网络概述......................................................................................................................... 1
目录
1.1 计算机网络基本概念 ..............................................................................................................1
1.2 计算机网络结构........................................................................................................................5
1.3 数据交换技术............................................................................................................................6
1.4 计算机网络性能........................................................................................................................9
第 2 章 网络应用................................................................................................................................... 20
2.1 计算机网络应用体系结构.................................................................................................... 20
2.2 网络应用通信基本原理..........................................................................................................21
2.3 域名系统(DNS).................................................................................................................22
2.4 万维网应用..............................................................................................................................24
2.5 Internet 电子邮件.................................................................................................................. 31
2.6 FTP............................................................................................................................................35
2.7 P2P 应用.................................................................................................................................. 37
2.8 Socket 编程基础.....................................................................................................................37
第 3 章 传输层....................................................................................................................................... 44
3.1 传输层的基本服务..................................................................................................................44
3.2 传输层的复用与分解..............................................................................................................46
3.3 停-等协议与滑动窗口协议....................................................................................................48
3.4 用户数据报协议(UDP)..................................................................................................... 55
3.5 传输控制协议(TCP).......................................................................................................... 58
第 4 章 网络层....................................................................................................................................... 72
4.1 网络层服务..............................................................................................................................72
4.2 数据报网络与虚电路网络......................................................................................................73
4.3 网络互连与网络互连设备......................................................................................................76
4.4 网络层拥塞控制......................................................................................................................78
4.5 Internet 网络层...................................................................................................................... 80
4.6 路由算法与路由协议..............................................................................................................96
第 5 章 数据链路层与局域网............................................................................................................. 112
5.1 数据链路层服务....................................................................................................................112
5.2 差错控制................................................................................................................................113
5.3 多路访问控制协议................................................................................................................119
5.4 局域网....................................................................................................................................125
5.5 点对点链路协议....................................................................................................................134
第 6 章 物理层..................................................................................................................................... 145
6.1 数据链路层服务....................................................................................................................145
6.2 物理介质................................................................................................................................150
6.3 信道与信道容量....................................................................................................................154
6.4 基带传输................................................................................................................................158
6.5 频带传输................................................................................................................................165
6.6 物理层接口规程....................................................................................................................172
第 7 章 无线与移动网络..................................................................................................................... 180
7.1 无线网络................................................................................................................................180
7.2 移动网络................................................................................................................................183
7.3 无线局域网 IEEE 802.11.....................................................................................................189
7.4 蜂窝网络................................................................................................................................196
7.5 移动 IP 网络..........................................................................................................................201
7.6 其他典型无线网络简介........................................................................................................205
第 8 章 网络安全基础......................................................................................................................... 212
8.1 网络安全概述........................................................................................................................212
8.2 数据加密................................................................................................................................215
8.3 消息完整性与数字签名........................................................................................................223
8.4 身份认证................................................................................................................................230
8.5 秘钥分发中心与证书认证机构............................................................................................233
8.6 防火墙与入侵检测系统........................................................................................................237
8.7 网络安全协议........................................................................................................................241
【附录——模拟题 1】........................................................................................................................261
【附录——模拟题 2】........................................................................................................................282
第 1 章 计算机网络概述
计算机网络已经成为现代人类生活、工作、学习、娱乐等不可或缺的基础设施,将人类由“陆、海、
空、天”的物理空间带入到一个同等重要的网络虚拟空间。计算机网络正在与各行业进行全面的融合,“互
联网+X”已经成为人们生活的新常态。网络化也自然成为现代 IT 技术的重要特征以及未来发展方向之一,
近年来 IT 领域的创新与发展几乎都与网络相关。
本章将概括性地认识计算机网络,了解计算机网络相关概念、组成、体系结构等内容。
1.1 计算机网络基本概念
知识点一:计算机网络的定义
知识点描述:
名师讲解:考生需记忆关于计算机网络的相关描述,此处易出现填空题。理解记忆即可。
)
下列关于计算机网络的说法中错误的是(
A.计算机网络是互连的、自治的计算机的集合
B.最典型的分组交换设备是路由器和服务器
C.目前最大的、应用最广泛的计算机网络是 Internet
D.无论是传统的计算机还是新兴的智能设备,只要连接到 Internet 上,都称为主机或端系统
答案:B
解析:计算机网络是互连的、自治的计算机的集合。“自治”是指互连的计算机系统彼此独立,不
存在主从或者控制与被控制的关系;“互连”是指利用通信链路连接相互独立的计算机系统。
目前最大的、应用最广泛的计算机网络是 Internet 或称因特网。无论是传统的计算机还是新兴的智
能设备,只要连接到 Internet 上,都称为主机或端系统。ISP 网络由许多有线或无线通信链路互连
分组交换设备构成。分组交换设备可以实现数据分组的接收与转发,是构成 Internet 的重要基础,
存在多种形式,最典型的分组交换设备是路由器和交换机。故 B 错。
1
知识点二:协议的定义
知识点描述:
计算机网络中的实体在进行数据交换的过程中也必须遵循一些规则或约
定,这些规则或约定就是网络协议。
协议三
要素
01
语法
语法定义实体之间交换信息的格式与结构
02
语义
语义就是定义实体之间交换的信息中需要发送控制信息
03
时序
时序也称为同步,定义实体之间交换信息的顺序以及如何匹配或适应彼此的速度
名师讲解:此处理解记忆网络协议的定义和协议三要素,并区分三要素分别表示什么。语义表示要做什么,
语法表示要怎么做,时序表示做的顺序。属于高频考点。
网络协议中涉及用于协调与差错处理的控制信息的要素是()
A.语义 B. 语法 C. 定时 D. 编码
答案:A
解析:语义就是定义实体之间交换的信息中需要发送(或包含)哪些控制信息,这些信息的具体含
义,以及针对不同含义的控制信息,接收信息端应如何响应。另外,有的协议还需要进行差错检测,
这类协议通常会在协议信息中附加差错编码等控制信息。语义还需要定义彼此采用何种差错编码,
以及采取何种差错处理机制。
知识点三:计算机网络的功能
知识点描述:
计算机网络的功能是在不同主机之间实现快速的信息交换。核心功能是实现资源共享,包括:
硬件
软件
信息
通过计算机网络,一台
主机可以共享使用另一
台主机的硬件资源。
典型实例:云计算,云
存储
网络上的主机可以远程
访问、使用服务器计算机
上运行的各类大型软件,
如大型数据库系统。
典型实例:软件即服务
新闻阅读、信息检索等。
典型实例:计算机网络所
支持的信息交换
SaaS
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