本书主要介绍了数据通信与计算机网络的原理和方法，详细讨论了计算机网络与网络计算所涉及的信道、数字信号传输、同步、差错控制和多路复用等数据通信理论知识，以及网络体系结构、物理层、链路层、网络层、传输层和应用层等网络协议与技术，最后介绍了并行与分布式计算、云计算和软件定义网络SDN等网络新技术。本书内容系统全面，贯穿了计算机网络与网络计算所涉及的主要知识，并涵盖了计算机网络发展的最新研究成果，力求使读者通过本书的学习既可以掌握计算机网络的基础理论和实用技术，也能够了解本学科最新的发展方向。

本书为教育部大学计算机课程改革项目成果，工业和信息化部所属高校联盟推荐教材，本书融入了并行与分布式计算、云计算和软件定义网络SDN等网络新技术

　　俞研，南京理工大学计算机学院副教授，主讲课程包括：信息安全技术及应用、网络操作系统等，曾获校级教学成果二等奖。

第一部分数据通信
　第1章数据通信基础1
　　1.1数据通信理论基础1
　　　1.1.1时域概念1
　　　1.1.2频域概念2
　　　1.1.3傅里叶分析3
　　　1.1.4字符的数据表示方法3
　　　1.1.5有限带宽信号4
　　　1.1.6信道最大数据传输速率4
　　　1.2数据传输的概念及分类4
　　　1.2.1单工、半双工和全双工5
　　　1.2.2异步传输和同步传输5
　　　1.2.3串行传输和并行传输7
　　　1.3交换技术7
　　　1.4信息及度量8 第一部分数据通信
　第1章数据通信基础1
　　1.1数据通信理论基础1
　　　1.1.1时域概念1
　　　1.1.2频域概念2
　　　1.1.3傅里叶分析3
　　　1.1.4字符的数据表示方法3
　　　1.1.5有限带宽信号4
　　　1.1.6信道最大数据传输速率4
　　　1.2数据传输的概念及分类4
　　　1.2.1单工、半双工和全双工5
　　　1.2.2异步传输和同步传输5
　　　1.2.3串行传输和并行传输7
　　　1.3交换技术7
　　　1.4信息及度量8
　第2章信道9
　　2.1引言9
　　　2.1.1信道容量9
　　　2.1.2信道的分类10
　　　2.2传输损耗10
　　　2.2.1衰减11
　　　2.2.2噪声11
　　　2.2.3延迟失真12
　　　2.3无线信道12
　　　2.3.1无线电波和频段划分12
　　　2.3.2卫星中继信道13
　　　2.3.3无线接力通信15
　　　2.4有线信道15
　　　2.4.1双绞线16
　　　2.4.2同轴电缆16
　　　2.4.3光纤17
　第3章数字信号的基带传输19
　　3.1数字基带信号19
　　　3.1.1差分码19
　　　3.1.2极性交替码（AMI码）20
　　　3.1.3曼彻斯特码20
　　　3.2基带信号的频谱20
　　　3.3基带传输系统的组成21
　　　3.4无码间干扰的基带传输21
　　　3.4.1码间干扰及其分析21
　　　3.4.2无码间干扰的传输特性22
　　　3.5基带传输系统性能分析24
　　　3.6数据传输系统性能改进的几个措施25
　　　3.6.1部分响应25
　　　3.6.2时域均衡27
　　　3.6.3数据加扰解扰28
　　　3.7眼图29
　第4章数字信号的频带传输30
　　　4.1引言30
　　　4.2数字频率调制31
　　　4.2.12FSK调制32
　　　4.2.2MFSK的调制34
　　　4.3数字振幅调制35
　　　4.3.12ASK调制35
　　　4.3.2MASK调制37
　　　4.3.3其他振幅调制技术38
　　　4.4数字相位调制39
　　　4.4.12PSK调制39
　　　4.4.22DPSK调制41
　　　4.4.3多进制相移键控42
　第5章同步技术45
　　5.1相关知识介绍45
　　　5.1.1各种功能的同步45
　　　5.1.2同步系统分类46
　　　5.2载波同步技术46
　　　5.2.1直接提取载波法46
　　　5.2.2插入导频法48
　　　5.2.3载波同步的性能指标49
　　　5.3码元同步49
　　　5.3.1自同步法50
　　　5.3.2外同步法51
　　　5.3.3码元同步系统的性能指标52
　　　5.4群同步52
　　　5.4.1连贯式插入法52
　　　5.4.2间歇式插入特殊码字同步法54
　　　5.4.3起止式同步法55
　第6章差错控制56
　　6.1差错控制的基本概念及原理56
　　　6.1.1差错控制的基本概念56
　　　6.1.2差错控制的基本原理60
　　　6.2简单的差错控制编码64
　　　6.2.1水平奇偶监督码64
　　　6.2.2奇偶监督码64
　　　6.2.3二维奇偶监督码65
　　　6.3汉明码及线性分组码65
　　　6.3.1汉明码65
　　　6.3.2线性分组码67
　　　6.4卷积码69
　　　6.4.1卷积码的基本概念69
　　　6.4.2卷积码的概率解码71
　　　6.5循环码72
　　　6.5.1循环码的循环特性72
　　　6.5.2循环码的生成多项式和生成矩阵73
　　　6.5.3循环码的编码方法74
　　　6.5.4循环码的解码方法75
　第7章多路复用技术78
　　7.1前言78
　　7.2时分多路复用79
　　　7.2.1同步时分多路复用原理79
　　　7.2.2PCM基群帧结构80
　　　7.2.3PCM高次群81
　　　7.3统计时分多路复用82
　　　7.3.1统计时分复用原理82
　　　7.3.2统计时分复用与同步时分复用的比较82
　　　7.4码分多路复用83
　　　7.4.1码分多路复用系统原理83
　　　7.4.2CDMA系统的特点83
　　　7.5频分多路复用84
　　　7.5.1频分多路复用原理84
　　　7.5.2正交频分多路复用（OFDM）85
　　　7.5.3时分复用技术和频分复用技术的比较86
　　　7.6密集波分复用87
第二部分网络协议
　第8章网络体系结构88
　　8.1计算机网络体系结构88
　　8.2传统网络体系结构中的几大原则89
　　8.3目前网络体系结构中存在的问题90
　　8.4下一代网络体系结构初探92
　　8.5本章小结93
　第9章物理层94
　　9.1物理层协议94
　　9.2ATM96
　　9.3X.2198
　　9.4EIA-232-E99
　第10章数据链路层与局域网100
　　10.1链路层概述100
　　　10.1.1链路层的简单模型100
　　　10.1.2链路层提供的服务101
　　　10.1.3成帧/帧定界102
　　　10.1.4差错控制103
　　　10.1.5流量控制104
　　　10.2差错检测和纠正105
　　　10.3链路层协议106
　　　10.3.1停止等待协议106
　　　10.3.2滑动窗口协议107
　　　10.3.3高级数据链路控制协议110
　　　10.3.4点到点协议PPP111
　　　10.4局域网113
　　　10.5以太网114
　　　10.5.1概述114
　　　10.5.2以太网物理地址115
　　　10.5.3以太网帧结构116
　　　10.5.4载波侦听多路访问协议CSMA/CD117
　　　10.6无线局域网119
　　　10.6.1802.11概述119
　　　10.6.2802.11物理层120
　　　10.6.3802.11MAC层协议121
　　　10.6.4802.11的MAC帧124
　　　10.7链路层互连125
　　　10.7.1网桥的工作原理125
　　　10.7.2学习网桥126
　　　10.7.3生成树网桥126
　　　10.7.4以太网交换机127
　第11章网络层128
　　11.1网络层概述128
　　　11.1.1存储转发数据包交换128
　　　11.1.2网络层提供的服务128
　　　11.1.3虚电路和数据报129
　　　11.2路由选择算法131
　　　11.2.1优化原则131
　　　11.2.2最短路径算法132
　　　11.2.3距离矢量算法133
　　　11.2.4链路状态路由算法134
　　　11.3路由选择协议136
　　　11.3.1互联网路由136
　　　11.3.2路由信息协议RIP137
　　　11.3.3开放最短路径优先协议OSPF137
　　　11.3.4边界网关协议BGP139
　　　11.4网络层协议140
　　　11.4.1虚拟互连网络140
　　　11.4.2IP地址142
　　　11.4.3IPv4协议145
　　　11.4.4地址解析协议ARP和逆地址解析协议RARP150
　　　11.4.5Internet控制报文协议ICMP151
　　　11.4.6Internet组管理协议IGMP152
　　　11.4.7IPv6协议153
　第12章传输层156
　　12.1传输层概述156
　　　12.1.1传输层提供的服务156
　　　12.1.2寻址与多路复用157
　　　12.1.3传输层协议158
　　　12.2用户数据报协议UDP158
　　　12.2.1UDP概述158
　　　12.2.2UDP用户数据报首部格式159
　　　12.3传输控制协议TCP160
　　　12.3.1TCP概述160
　　　12.3.2TCP报文段首部格式161
　　　12.3.3TCP连接建立与释放165
　　　12.3.4TCP连接的状态模型167
　　　12.3.5TCP可靠传输170
　　　12.3.6TCP流量控制173
　　　12.3.7TCP拥塞控制176
　第13章应用层182
　　13.1概述182
　　　13.2域名系统DNS182
　　　13.2.1DNS概述182
　　　13.2.2DNS体系结构183
　　　13.2.3DNS关键概念184
　　　13.2.4DNS报文格式188
　　　13.2.5DNS工作原理190
　　　13.3电子邮件191
　　　13.3.1体系结构与服务192
　　　13.3.2简单电子邮件传输协议SMTP193
　　　13.3.3邮件读取协议POP3和IMAP195
　　　13.3.4基于Web的电子邮件196
　　　13.4万维网WWW197
　　　13.4.1概述197
　　　13.4.2超文本传输协议HTTP198
　　　13.4.3超文本标记语言HTML201
　　　13.5简单网络管理协议SNMP202
　　　13.5.1SNMP概述202
　　　13.5.2SNMP模型和架构202
　　　13.5.3管理信息库MIB203
　　　13.5.4SNMP协议204
　　　13.5.5SNMPv1、SNMPv2和SNMPv3205
　　　13.6本章小结206……
第三部分网络计算技术

　　前言
　　通信与网络技术的飞速发展和广泛应用，使其在社会中的地位和作用越来越重要，社会的数字化、网络化和信息化已成为社会发展的潮流和核心。数据通信、计算机网络与网络计算技术正是支撑网络基础设施的关键和核心技术。
　　计算机网络与网络计算是一门涉及计算机科学、通信技术、网络技术等多学科和技术的综合性、多学科交叉的技术。
　　本书包含数据通信、网络协议和网络计算技术三部分。数据通信部分介绍了信道、数字信号传输、同步、差错控制和多路复用等数据通信理论知识，系统讨论了计算机网络所涉及的底层数据通信原理与方法；网络协议部分按照分层设计的原则，详细讨论了网络体系结构、物理层、数据链路层、网络层和应用层所涉及的协议与技术；网络计算技术部分则讨论了并行与分布式计算、云计算和软件定义网络等计算机网络发展的最新研究成果，为读者介绍了网络技术发展的潮流和趋势。
　　本书在介绍基本概念、原理和方法的同时，力求做到内容全面，既涵盖计算机网络所涉及的通信原理和网络分层体系结构，也能够反映网络技术的最新发展，强调了内容的递进性、关联性与逻辑性。
　　本书既可以作为高等学校相关专业本科生和研究生深入了解计算机网络与网络计算的专业书籍与教材，也可以作为从事数据通信与计算机网络工作的工程技术人员的参考读物。
　　本书是由俞研、徐雷、唐玲和陆一飞等作者在长期从事数据通信与计算机网络教学与科研工作的基础上编写而成，在此书的编写过程中，南京理工大学的张功萱教授、宋斌副教授、付安民副教授和苏钰、刘佳佳等提供了宝贵的建议和有效的帮助，张功萱教授对全文进行了审阅并给予了指导，电子工业出版社的谭海平、章海涛和任欢欢编辑也为本书的出版做了大量的工作，作者对他们表示由衷的谢意。本书在编写过程中参考了国内外的有关著作和文献，在此致以真诚的敬意和衷心的感谢。
　　由于编者水平所限，书中难免存在缺点和错误，殷切希望广大读者批评指正。
　　编者
　　2014年10月