计算机网络技术及应用

“十四五”高等职业教育计算机类新形态一体化系列教材

计算机网络技术及应用

（第二版）

卢晓丽丛佩丽崔艳清◎主编

闫坤豪赵同奎王鸿飞◎副主编

内容简介

本书从培养读者动手能力的需求出发，全面系统地介绍了计算机网络技术相关知识及其实际应用。全

书共分8章，内容包括计算机网络技术基础、数据通信基础、组建小型办公网络、组建中型企业网络、网

络安全与维护、广域网协议、网络领域发展新技术、Internet应用与接入技术。本书摒弃了传统教材理论性

过强的缺点，强调以能力培养为核心，突出理论与实践的紧密结合，在介绍实用性知识的同时，讲解必需

的理论基础；在坚持“适度、够用”的原则下，尽可能全面、系统地介绍计算机网络技术及应用所包含的

内容，保持知识的完整性和学习的循序渐进性，使教材本身自成体系；注重基本知识与基本技术的紧密结

合，力求通过网络实践反映计算机网络技术及应用知识的全貌。

本书实用性和可操作性较强，适合作为高等职业院校计算机专业学生的教材，也可作为有关计算机网

络知识培训的教材，还可以作为网络管理人员、网络工程技术人员和信息管理人员的参考用书。

图书在版编目（CIP）数据

计算机网络技术及应用/卢晓丽,丛佩丽,崔艳清主编.—北京：

中国铁道出版社有限公司，2022.8

“十四五”高等职业教育计算机类新形态一体化系列教材

ISBN978-7-113-29195-2

Ⅰ.①计…Ⅱ.①卢…②丛…③崔…Ⅲ.①计算机网络-高等

职业教育-教材Ⅳ.①TP393

中国版本图书馆CIP数据核字（2022）第095685号

书名：计算机网络技术及应用

作者：卢晓丽丛佩丽崔艳清

策划：翟玉峰 谢世博编辑部电话：（010）83525088

责任编辑：彭立辉

编辑助理：谢世博

封面设计：刘 颖

责任校对：孙 玫

责任印制：樊启鹏

出版发行：中国铁道出版社有限公司（100054，北京市西城区右安门西街8号）

网址：/51eds/

印刷：三河市国英印务有限公司

版次：2022年8月第1版2022年8月第1次印刷

开本：850mm×1168mm1/16印张：16.75字数：447千

书号：ISBN978-7-113-29195-2

定价：46.00元

版权所有 侵权必究

凡购买铁道版图书，如有印制质量问题，请与本社教材图书营销部联系调换。电话：（010）63550836

打击盗版举报电话：（010）63549461

前言

随着信息技术的飞速发展，计算机网络技术的应用已经渗透到社会生活的各个领域，网

络技术应用水平的高低已成为衡量一个国家或地区现代化水平的重要标志。构建网络、对网络

设备进行合理配置及相关应用，已经充分被人们所认识，被社会所承认。在众多类型的计算机

网络中，局域网技术的发展非常迅速，应用最为普遍，而高职计算机网络技术专业培养的目标

之一就是计算机网络组建与安全管理人才。

根据目前各高职高专院校计算机网络技术专业的课程设置情况，应构建系统化的课程体

系，由企业专家确定典型的教学案例，并提出各种与工程实践相关的技能要求，将这些意见和

建议融入课程教学，使教学环节和教学内容最大限度地与工程实践相结合。

本书以培养学生“懂网、组网、管网、用网”的能力为主线，按照由浅入深、循序渐进的教学规律，

制定了相应的教学内容。本书共分8章，第1章介绍计算机网络的概念、主要功能、分类、网络

体系结构、网络参考模型、网络标准化组织、局域网技术、局域网硬件设备及IP地址的有关知识；

第2章介绍数据通信的基本概念、数据通信方式、数据交换技术和多路复用的有关知识；第3章

讲解小型办公网络的组建与维护，包括交换机的工作原理、VLAN技术、企业办公无线局域网接入、

交换机端口安全技术及链路聚合技术；第4章讲解中型企业网络的组建与维护，包括路由器简介、

静态路由在中型企业网中的应用、动态路由在中型企业网中的应用、动态主机配置协议（DHCP）

和相关的实践练习等；第5章讲解网络安全与维护，包括利用防火墙保护网络安全、访问控制列

表的配置与应用、网络故障诊断与排除等；第6章介绍广域网协议，包括HDLC、PPP及帧中继

协议等；第7章介绍当今网络的新技术及今后的发展趋势，包括虚拟化技术、云计算、大数据、

物联网、三网融合等；第8章讲述了互联网各种服务的应用和互联网接入的各种方法。

本书由辽宁机电职业技术学院卢晓丽、丛佩丽，大连东软信息学院崔艳清任主编；宁夏

职业技术学院闫坤豪、赵同奎，漯河职业技术学院王鸿飞任副主编；长城宽带网络服务有限公

司张洪波、锐捷网络股份有限公司吴雷参与编写。编写分工：第1章、第4章由卢晓丽编写，

第2章由赵同奎编写，第3章、第5章由丛佩丽编写，第6章、第8章由闫坤豪编写，第7章

7.1节由崔艳清编写，7.2节及习题由王鸿飞编写，张洪波、吴雷提出了宝贵的编写意见。全

书由卢晓丽老师统阅定稿。

由于时间仓促，编者学术水平有限，书中难免存在疏漏和不足之处，恳请广大读者批评

指正，以便下次修订时完善。

邮箱地址：1054966093@；联系电话18241529011。

编者

2022年1月

目录

 第1章 计算机网络技术基础.................................................................................................1

1.1认识计算机网络....................................................................................................1

1.1.1计算机网络的概念........................................................................................1

1.1.2计算机网络的发展过程.................................................................................2

1.1.3计算机网络的分类........................................................................................2

1.1.4ISO/OSI-RM.................................................................................................4

1.1.5计算机网络技术标准...................................................................................10

1.2认识局域网.........................................................................................................11

1.2.1局域网的概念.............................................................................................11

1.2.2局域网的体系结构与标准............................................................................12

1.2.3有线与无线传输媒体...................................................................................13

1.2.4网络拓扑结构.............................................................................................17

1.3认识局域网的硬件设备........................................................................................20

1.3.1网络接口卡.................................................................................................20

1.3.2集线器........................................................................................................21

1.3.3交换机........................................................................................................22

1.3.4路由器........................................................................................................24

1.4IP地址...............................................................................................................26

1.4.1IPv4地址...................................................................................................26

1.4.2子网掩码....................................................................................................30

1.4.3特殊的IPv4地址........................................................................................31

1.4.4私有地址与公有地址...................................................................................32

1.4.5IPv6地址...................................................................................................33

1.5实践练习............................................................................................................40

1.5.1TCP/IP协议的安装和配置...........................................................................40

1.5.2IPv6地址的配置与应用...............................................................................44

小结.........................................................................................................................46

习题.........................................................................................................................46

 第2章 数据通信基础..........................................................................................................49

2.1数据通信的基本概念...........................................................................................49

2.1.1信息、数据和信号......................................................................................49

2.1.2数据通信系统的模型...................................................................................50

2.1.3数据通信中的主要性能指标.........................................................................52

计算机网络技术及应用

2.1.4数据通信过程中涉及的主要技术问题...........................................................53

2.2数据通信方式.....................................................................................................54

2.2.1并行传输....................................................................................................54

2.2.2串行传输....................................................................................................54

2.3数据交换技术.....................................................................................................55

2.3.1电路交换....................................................................................................56

2.3.2报文交换....................................................................................................57

2.3.3分组交换...................................................................................................57

2.3.4各种数据交换技术的性能比较....................................................................59

2.4多路复用技术.....................................................................................................59

2.4.1时分多路复用技术......................................................................................59

2.4.2频分多路复用技术......................................................................................60

2.4.3波分多路复用技术......................................................................................61

2.4.4码分多路复用技术......................................................................................61

2.5实践练习............................................................................................................62

双机互联网络的组建..............................................................................................62

小结.........................................................................................................................64

习题.........................................................................................................................64

 第3章 组建小型办公网络...................................................................................................66

3.1认识交换机.........................................................................................................66

3.1.1交换机的概念.............................................................................................66

3.1.2交换机的工作原理......................................................................................67

3.2VLAN技术在小型办公网络中的应用...................................................................69

3.2.1VLAN简介................................................................................................69

3.2.2VLAN的划分方法......................................................................................72

3.3企业办公无线局域网接入....................................................................................74

3.3.1无线局域网的技术标准................................................................................74

3.3.2无线网卡....................................................................................................75

3.3.3无线接入点.................................................................................................76

3.4交换机端口安全技术在小型办公网络中的应用.....................................................76

3.4.1端口—MAC地址表的形成..........................................................................76

3.4.2端口—MAC地址表的配置过程...................................................................78

3.5链路聚合技术在小型办公网络中的应用...............................................................78

3.5.1链路聚合的作用..........................................................................................78

3.5.2链路聚合的实现条件...................................................................................79

3.6核心设备在小型办公网络中的应用......................................................................80

3.6.1三层交换机的工作原理...............................................................................80

II

目录

3.6.2VLAN间路由.............................................................................................81

3.6.3SVI接口的作用..........................................................................................82

3.6.4三层交换机的路由接口...............................................................................83

3.7实践练习............................................................................................................83

3.7.1交换机的登录方式......................................................................................83

3.7.2VLAN的配置与应用..................................................................................86

3.7.3无线交换机的配置与应用...........................................................................88

3.7.4静态端口—MAC地址表的配置与应用........................................................95

3.7.5链路聚合的配置与应用..............................................................................96

3.7.6三层交换机的配置与应用...........................................................................98

3.7.7交换型以太网组网案例.............................................................................100

小结.......................................................................................................................104

习题.......................................................................................................................104

 第4章 组建中型企业网络.................................................................................................107

4.1认识路由器.......................................................................................................107

4.1.1路由器的概念...........................................................................................107

4.1.2路由器的启动过程....................................................................................108

4.1.3路由选择..................................................................................................110

4.2静态路由在中型企业网中的应用........................................................................112

4.2.1静态路由简介...........................................................................................112

4.2.2路由管理策略...........................................................................................113

4.2.3路由表的形成与数据包的转发...................................................................113

4.3动态路由在中型企业网中的应用........................................................................114

4.3.1RIP协议与距离矢量算法..........................................................................115

4.3.2RIP协议的配置........................................................................................118

4.3.3OSPF协议与链路状态算法.......................................................................120

4.4动态主机配置协议............................................................................................121

4.4.1DHCP的相关概念....................................................................................122

4.4.2DHCP服务器的工作原理..........................................................................122

4.4.3DHCP中继代理........................................................................................123

4.4.4配置DHCP服务器....................................................................................124

4.4.5手工地址绑定...........................................................................................126

4.4.6配置DHCP中继代理................................................................................127

4.5实践练习..........................................................................................................128

4.5.1路由器的登录方式....................................................................................128

4.5.2静态路由的配置与应用..............................................................................132

4.5.3动态路由的配置与应用..............................................................................137

III

计算机网络技术及应用

4.5.4DHCP配置案例........................................................................................141

4.5.5中型企业网组网案例.................................................................................145

小结.......................................................................................................................152

习题.......................................................................................................................153

 第5章 网络安全与维护....................................................................................................156

5.1利用防火墙保护网络安全..................................................................................156

5.1.1防火墙的分类...........................................................................................156

5.1.2防火墙的配置与应用.................................................................................158

5.2访问控制列表在企业网络安全中的应用.............................................................164

5.2.1标准ACL.................................................................................................165

5.2.2扩展ACL.................................................................................................167

5.2.3特殊ACL.................................................................................................168

5.3网络故障诊断与排除.........................................................................................169

5.3.1网络故障诊断概述....................................................................................169

5.3.2网络故障排除的模型.................................................................................169

5.3.3常用的硬件测试工具.................................................................................170

5.3.4常用的网络故障测试命令..........................................................................172

5.4实践练习..........................................................................................................176

5.4.1标准ACL的配置与应用............................................................................176

5.4.2扩展ACL的配置与应用............................................................................177

5.4.3特殊ACL的配置与应用............................................................................178

5.4.4计算机网络安全与维护.............................................................................179

小结.......................................................................................................................195

习题.......................................................................................................................195

 第6章 广域网协议............................................................................................................197

6.1认识广域网.......................................................................................................197

6.1.1广域网互联...............................................................................................198

6.1.2广域网的分类...........................................................................................198

6.1.3广域网设备...............................................................................................199

6.2高级数据链路控制协议.....................................................................................200

6.2.1HDLC协议概述........................................................................................200

6.2.2HDLC协议的操作方式.............................................................................201

6.2.3HDLC协议的帧格式.................................................................................202

6.3点对点协议.......................................................................................................203

6.3.1PPP协议的组成........................................................................................203

6.3.2PPP的帧格式...........................................................................................204

IV

目录

6.3.3PPP协议的配置案例.................................................................................205

6.4帧中继..............................................................................................................208

6.4.1帧中继的帧格式........................................................................................209

6.4.2帧中继的特性...........................................................................................209

6.4.3帧中继的应用...........................................................................................210

6.4.4数据链路连接标识....................................................................................210

6.4.5帧中继地址映射........................................................................................210

6.5实践练习..........................................................................................................211

帧中继协议的配置与应用.....................................................................................211

小结.......................................................................................................................212

习题.......................................................................................................................212

 第7章 网络领域发展新技术.............................................................................................213

7.1当前网络领域新技术.........................................................................................213

7.1.1虚拟化技术...............................................................................................213

7.1.2云计算......................................................................................................215

7.1.3大数据......................................................................................................218

7.1.4物联网......................................................................................................219

7.1.5IP多媒体子系统.......................................................................................221

7.1.6全光通信技术...........................................................................................223

7.1.7自动交换光网络........................................................................................226

7.1.8超宽带技术...............................................................................................231

7.1.9三网融合..................................................................................................232

7.2互联网+...........................................................................................................233

7.2.1“互联网+”的主要特征............................................................................234

7.2.2“互联网+”的实际应用............................................................................234

7.2.3“互联网+”的发展趋势............................................................................236

小结.......................................................................................................................238

习题.......................................................................................................................238

 第8章 Internet应用与接入技术.......................................................................................240

8.1认识Internet....................................................................................................240

8.1.1Internet的概念.........................................................................................240

8.1.2Internet的发展历史..................................................................................240

8.1.3Internet的应用领域.................................................................................241

8.2Internet的主要功能及服务................................................................................241

8.2.1万维网......................................................................................................241

8.2.2电子邮件..................................................................................................244

V

计算机网络技术及应用

8.2.3域名系统..................................................................................................245

8.2.4文件传输协议..........................................................................................250

8.2.5远程登录..................................................................................................253

8.2.6电子公告板...............................................................................................253

8.3Internet的接入技术..........................................................................................254

8.3.1Internet用户类型......................................................................................254

8.3.2专线接入与拨号接入方式..........................................................................254

8.3.3综合数字服务宽带网接入..........................................................................254

8.3.4Internet的宽带接入技术...........................................................................255

8.3.5无线接入技术...........................................................................................255

8.3.6光纤接入技术...........................................................................................255

小结.......................................................................................................................255

习题.......................................................................................................................256

参考文献..................................................................................................................................258

VI

第1章计算机网络技术基础

第1章

计算机网络技术基础

本章重点介绍计算机网络技术的基础内容，包括计算机网络的定义、发展、分类、网络拓扑

结构及网络参考模型，并对典型的局域网技术，包括局域网的体系结构与标准、有线与无线传输

媒体、网络拓扑结构等方面进行了讲解；同时，介绍了局域网中常用的一些网络设备，如网卡、

集线器、交换机和路由器的工作原理及应用，进而讲解IPv4地址的定义与分类、特殊的IP地址、

子网掩码与网络前缀、私有IP与公有IP；最后，介绍IPv6的相关技术，针对实际网络环境应用适

合IPv6地址的动态路由协议。

学习目标

•掌握计算机网络的定义、分类及拓扑结构。

•熟悉计算机网络的参考模型。

•理解以太网标准及介质访问控制技术。

•掌握局域网组建中网络设备类型及性能。

•了解计算机网络的产生与发展以及相关的技术标准。

•掌握IPv4地址的定义与分类、特殊的IP地址。

•掌握子网掩码的定义与应用。

•了解IPv6的相关技术，包括IPv6地址的表示方法、动态路由协议等。

 1.