本書共分5章,以計算機網絡的主要內容即計算機網絡基礎、局域網基礎、因特網基礎、因特網應用和網絡安全為基礎,通過對網絡中多個基本概念的剖析和常見應用的熟悉,除讓讀者掌握計算機網絡的主要內容外,還能讓讀者更好地了解和掌握其中包含的計算思維內涵。
叢書序
滿足社會(包括就業)需要的專業與創新型人才應有的計算機應用能力已成為合格的大學畢業生必須具備的素質。
文科類專業與信息技術的相互結合、交叉、滲透,是現代科學技術發展趨勢的重要方面,是不可忽視的新學科的一個生長點。加強文科類(包括文史哲法教類、經濟管理類與藝術類)專業的計算機教育,開設具有專業特色的計算機課程是培養能夠滿足信息化社會對文科類人才要求的重要舉措,是培養跨學科、復合型、應用型的文科通才的重要環節。
為了更好地指導文科類各專業的計算機教學工作,教育部高等教育司組織編寫的《高等學校文科類專業大學計算機教學要求》(下面簡稱《教學要求》)把大文科的本科計算機教學,按專業門類分為文史哲法教類、經濟管理類與藝術類等三個系列。大文科計算機教學的知識體系由計算機軟硬件基礎、辦公信息處理、多媒體技術、計算機網絡、數據庫技術、程序設計、美術與設計類計算機應用,以及音樂類計算機應用8個知識領域組成。知識領域分為若干知識單元,知識單元再分為若干知識點。
大文科各專業對計算機知識點的需求是相對穩定、相對有限的。由屬于一個或多個知識領域的知識點構成的課程則是不穩定、相對活躍、難以窮盡的。課程若按教學層次可分為計算機大公共課程(也就是大學計算機公共基礎課程)、計算機小公共課程和計算機背景專業課程三個層次。
第一層次的教學內容是文科各專業學生應知應會的。這些內容可為文科學生在與專業緊密結合的信息技術應用方面進一步深入學習打下基礎。這一層次的教學內容是對文科大學生信息素質培養的基本保證,起著基礎性與先導性的作用。
第二層次是在第一層次之上,為滿足同一系列某些專業的共同需要(包括與專業相結合而不是某個專業所特有的)而開設的計算機課程。其教學內容,或者在深度上超過第一層次的教學內容中的某一相應模塊,或者拓展到第一層次中沒有涉及的領域。這是滿足大文科不同專業對計算機應用需要的課程。這部分教學內容在更大程度上決定了學生在其專業中應用計算機解決問題的能力與水平。
第三層次,也就是使用計算機工具,以計算機軟、硬件為背景而開設的為某一專業所特有的課程。其教學內容就是專業課。如果沒有計算機作為工具支撐,這門課就開不起來。這部分教學內容顯示了學校開設特色專業的能力與水平。
清華大學出版社推出的面向高等院校大文科各類專業的大學計算機規劃教材,就是根據《教學要求》編寫而成的。它可以滿足大文科各類專業計算機各層次教學的基本需要。
對教材中的不足或錯誤之處,敬請同行和讀者批評指正。
盧湘鴻
于北京中關村科技園
盧湘鴻北京語言大學信息科學學院計算機科學與技術系教授、原教育部高等學校文科計算機基礎教學指導委員會副主任、秘書長,現任教育部高等學校文科計算機基礎教學指導分委員會顧問,全國高等院校計算機基礎教育研究會名譽常務理事、全國高等院校計算機基礎教育研究會文科專業委員會常務副主任兼秘書長。前言
計算機技術和網絡技術的飛速發展,對我們的學習、工作和生活的各個方面都產生了深遠的影響,也推動著各行各業的快速發展,由此,計算機教育的重要性也日益突顯,且隨著計算機技術的發展不斷調整著教學內容和形式。而計算思維一經提出,就引起了國內外眾多專家學者的極大關注,明確了計算機不僅是一種工具,而且還是一種獨特的分析問題和解決問題的思維方式,這對大學階段的計算機教育提出了新的改革思路要求和挑戰。由于學科特點的不同,文科大學生相對理工科大學生來說其邏輯推理能力較弱,但對人文類大學生進行計算思維的培養十分必要,將來他們與計算機科學工作者或其他專業人員合作以及進行重要任務的決策時,其計算思維的意識和運用顯得尤為重要。
本書是教育部課題“基于計算思維培養的人文類計算機系列課程及教材建設”的成果,旨在根據文科大學生的特點,以計算思維能力培養為目標重新確定計算機網絡課程的性質,課程內容中不僅在一些段落中將計算思維的概念顯式提出,且通過對計算思維表述體系的研究,將其深入淺出地融入網絡課程教學的各部分內容中,使人文類大學生從計算機網絡的學習應用過程中體會和領悟計算思維,進而培養計算思維的能力,并能在將來的學習和工作中加以靈活運用。
全書共分5章,第1章介紹計算機網絡基礎知識,第2章介紹局域網基礎知識,第3章介紹因特網基礎知識,第4章介紹因特網應用,第5章介紹網絡安全,每章均包含計算思維在相應內容中的分析和理解。在內容選擇方面,我們既側重介紹計算機網絡的基礎知識,又力圖反映網絡新技術和新發展,同時考慮到文科大學生的特點,盡量通過案例來闡述概念;另一方面,將計算機網絡中最能體現計算思維的若干概念和技術進行深入剖析,力圖讓文科大學生更好地理解和掌握計算思維的內涵。
本書由多名教學經驗豐富、多年來工作在計算機基礎教育第一線的老師編寫,其中第1章由張萍完成,第2章由陶燁完成,第3章和第5章由黃達明完成,第4章由張莉完成,全書由張莉統稿,金瑩和張潔參與了本書部分內容的策劃。
限于編者水平,書中難免有一些不當之處,敬請讀者批評指正。
編者
2014年5月
第1章計算機網絡基礎1
1.1計算機網絡給現代社會帶來
的變化3
1.2計算機網絡的基本概念6
1.2.1計算機網絡的組成6
1.2.2計算機網絡的類型7
1.2.3計算機網絡的功能9
1.2.4計算機網絡的性能指標10
1.3計算機網絡體系結構10
1.3.1網絡協議與網絡體系
結構10
1.3.2TCP/IP與因特網體系
結構13
1.4數據通信18
1.4.1數據通信系統的組成18
1.4.2調制解調技術與模擬
信號數字化技術24
1.4.3信道復用與多址接入
技術26
1.4.4交換技術31
1.4.5數據通信系統的性能
指標34
習題35
第2章局域網基礎36
2.1局域網概述36
2.1.1局域網的組成37
2.1.2局域網的標準與分類38
2.1.3局域網的典型應用40
2.2以太網43
2.2.1以太網概述43
2.2.2以太網分類45
2.3無線局域網51
2.3.1無線局域網概述51
2.3.2無線局域網協議53
2.3.3無線局域網體系58
2.4小型局域網組建方案60
2.4.1雙絞線直連法61
2.4.2使用無線網卡組網62
2.4.3星型網絡62
2.5局域網故障檢測64
2.5.1局域網故障概述64
2.5.2常用網絡故障檢測命令64
2.5.3常見網絡故障以及處理70
習題71
第3章因特網基礎73
3.1因特網和TCP/IP概述73
3.2傳輸層75
3.2.1傳輸層概述75
3.2.2TCP77
3.2.3UDP78
3.3網絡層79
3.3.1IP79
3.3.2IP地址80
3.3.3地址解析協議85
3.3.4路由器和路由協議87
3.3.5IPv694
3.4域名與域名系統96
3.4.1域名系統概述96
3.4.2域名結構97
3.4.3域名服務器和域名
數據庫98
3.4.4域名查詢過程99
3.4.5高速緩存102
3.4.6DNS設置103
3.5因特網接入及ISP服務104
3.5.1PSTN電話撥號接入104
3.5.2ADSL接入104
3.5.3光纖混合同軸接入
——Cable Modem接入106
3.5.4光纖接入技術107
3.5.5無線接入技術109
習題110
第4章因特網應用111
4.1因特網的應用模式111
4.1.1對等模式111
4.1.2客戶端/服務器模式112
4.2WWW瀏覽與網站建設113
4.2.1WWW瀏覽113
4.2.2網頁制作與網站建設127
4.3網絡通信132
4.3.1電子郵件傳送132
4.3.2遠程文件傳輸134
4.3.3網絡交流136
4.4電子商務與電子政務140
4.4.1電子商務140
4.4.2電子政務149
4.5間接訪問因特網153
4.5.1通過代理服務器訪問153
4.5.2通過VPN服務器訪問155
4.6遠程計算機管理156
4.6.1遠程桌面控制157
4.6.2遠程協助159
4.7物聯網159
4.7.1物聯網簡介159
4.7.2關鍵技術161
4.7.3情景案例161
4.7.4發展162
習題163
第5章網絡安全164
5.1網絡安全概述164
5.2網絡安全威脅166
5.2.1系統漏洞166
5.2.2惡意代碼168
5.2.3網絡攻擊174
5.3密碼學176
5.3.1密碼學基礎176
5.3.2對稱密鑰算法177
5.3.3公開密鑰算法178
5.3.4數字簽名179
5.4網絡防護180
5.4.1惡意代碼查殺180
5.4.2防火墻182
5.4.3入侵檢測184
5.5無線和移動互聯安全186
5.5.1無線安全187
5.5.2移動互聯安全190
5.6安全管理和應急響應191
5.7容災備份技術193
習題195
參考文獻196