具体描述
《高职高专计算机任务驱动模式教材•计算机网络基础教程》是一本面向高职高专的计算机网络基础教材，其中的大部分内容以一种全新的实例化的方式较全面地介绍计算机网络的基本原理和技术。《高职高专计算机任务驱动模式教材•计算机网络基础教程》包括计算机网络原理和技术的介绍以及一些相关的实验内容。其中的原理和技术部分共7章，内容组织以TCP／IP体系结构为主线，按照协议层次上从低到高、网络范围上从小到大这样一个基本的逻辑顺序来讲述整个计算机网络体系。实验部分包括12个相对独立的实验内容，在技术程度上深浅结合，操作上力求现实、直观和有效。
数字洪流中的灯塔：现代社会基础设施的构建与维护 本书旨在深入剖析支撑我们数字生活的核心基础设施——现代通信网络。我们聚焦于如何从底层原理出发，系统地理解数据如何在全球范围内高效、可靠地传输。这不是一本关于特定设备操作手册的堆砌，而是一部关于网络思维范式建立的深度指南。 第一部分：基础架构的基石——物理层与数据链路层的深度探析 我们将从最基础的信号传输原理入手，揭示信息如何在物理介质中编码和解码。这部分内容将超越简单的“电信号”或“光信号”描述，深入探讨信道容量的物理极限、噪声对信号完整性的影响，以及不同传输介质（如双绞线、光纤、无线电波）的物理特性和适用场景。 信道编码与调制技术： 我们将详尽阐述如何通过复杂的编码和调制方案，将抽象的数据位流转化为适合物理传输的波形。这包括但不限于曼彻斯特编码在同步中的作用，ASK、FSK、PSK、QAM 等关键调制技术的数学原理，以及它们在提高频谱效率方面的权衡。理解这些，是理解后续所有网络性能的基础。 局域网的构建哲学： 数据链路层是网络可靠性的第一道防线。我们将重点剖析以太网（Ethernet）这一现代局域网的霸主，从其早期的冲突检测机制（CSMA/CD）到现代全双工环境下的增强。更重要的是，我们会深入研究帧结构的每一个字段的意义，以及差错检测机制（如CRC校验）的数学基础，确保数据在单段传输中的精确无误。 介质访问控制（MAC）的精妙设计： 对于共享介质环境，如何实现公平访问是一个核心挑战。我们将详细分析CSMA/CA在无线网络中的应用，以及交换机（Switch）的工作原理。这不是简单地介绍“交换机转发数据”，而是深入探究MAC地址表的学习、老化机制，生成树协议（STP）如何防止二层环路，以及VLAN如何在逻辑上隔离广播域的实现细节。 第二部分：互联世界的骨架——网络层与路由机制的复杂交织 网络层是实现“互联网”（Inter-net）这一概念的核心所在，它负责将数据包从源头送达目标网络的边界。本部分将聚焦于IP协议的精妙设计及其衍生出的复杂路由选择过程。 IPv4与IPv6的演进： 我们将对IPv4的地址空间限制、NAT（网络地址转换）作为临时解决方案的原理与局限性进行深入分析。随后，重点转向IPv6，探讨其巨大的地址空间、邻居发现协议（NDP）取代ARP的角色，以及流标签（Flow Label）在QoS保障中的潜力。 路由协议的“世界观”： 路由器间的协同工作依赖于路由协议。我们将把路由算法的理论与实践紧密结合。 1. 内部网关协议（IGP）： 详细剖析OSPF (开放最短路径优先) 的链路状态算法（Dijkstra算法的应用），理解区域（Area）划分的意义，以及邻接关系的建立过程。同时，对比EIGRP的混合路由特性。 2. 外部网关协议（EGP）： 深入研究BGP (边界网关协议)，这是互联网的“根协议”。我们将从其作为路径矢量协议的本质出发，解释AS（自治系统）的概念，详细解析路由选择过程中的各种路径属性（Path Attributes）及其权重计算，理解策略路由是如何在全球范围内实现的。 寻址与转发的艺术： 我们将探讨路由器内部数据包转发的加速技术，包括最长前缀匹配（Longest Prefix Match）的查找算法（如使用Trie树结构），以及策略路由（Policy-Based Routing, PBR）的实现机制。 第三部分：应用交付的保障——传输层与会话管理 传输层是用户应用与底层网络之间的桥梁，其核心任务是提供可靠的端到端数据传输服务。 TCP：面向连接的可靠性保障： 我们将系统梳理TCP协议的完整生命周期。这包括三次握手与四次挥手背后的状态机逻辑，滑动窗口机制如何实现流量控制，以及拥塞控制算法的演进（从Tahoe/Reno到CUBIC）。特别地，我们会深入分析快速重传（Fast Retransmit）和快速恢复（Fast Recovery）如何平衡可靠性和延迟。 UDP：高效的无连接选择： 讨论UDP的适用场景，并解析DNS (域名系统) 和SNMP (简单网络管理协议) 等应用为何选择UDP，及其在应用层需要自行实现的可靠性机制。 端口与复用： 深入理解端口号的意义，以及套接字（Socket）编程模型如何将网络功能映射到进程级别。 第四部分：服务构建与安全考量 网络技术不仅仅是协议的堆叠，更是服务交付和防御威胁的工程实践。 应用层协议的结构解析： 我们将细致解构最常见的应用层协议：HTTP/HTTPS 的请求/响应模型、方法、状态码的深层含义，以及TLS/SSL握手过程中公钥加密、数字证书和密钥交换的完整流程。理解这些，才能真正优化Web性能和安全性。 网络管理与性能优化： 探讨如何使用ICMP进行基本诊断，以及SNMP框架下的MIB结构和Agent/Manager通信模式。对于性能分析，我们将介绍NetFlow/sFlow的工作原理，以及如何通过分析延迟、抖动和丢包率来评估网络健康状况。 网络安全基础： 安全是现代网络不可分割的一部分。我们将从访问控制列表（ACL）的配置逻辑，到防火墙（状态检测与应用层网关）的工作模式进行讲解。重点会放在IPSec的两种模式（隧道与传输）及其AH/ESP协议的应用，以及VPN的实现原理，确保数据在不可信网络中的机密性和完整性。 本书力求提供一个全面、深度且注重实践细节的网络知识体系，帮助读者超越协议编号的记忆，真正掌握数据通信背后的工程智慧和设计哲学。
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