計算機網路技術與設計

內容簡介

本書在介紹一般計算機網路基本原理基礎上，強調以下三個方面：首先，在以區域網路為主的計算機網路原理基礎上，增加了電子電氣類專業在實際工作中所用到的現場匯流排、嵌入式和無線移動等網路知識；其次，介紹了基本的網路編程知識，提供了部分程式原始碼；最後，注重學生實踐套用能力的培養，每章都編寫了實驗指導，強調了實踐性和實用性，與相關網路技術的基本原理結合緊密。全書分8章，介紹了網路體系結構，物理層，數據鏈路層，網路層，傳輸層，表示層(安全加密)，套用層，嵌入式技術、移動和物聯網等新的網路技術內容，每一章除了基礎內容外，還介紹了較多的網路新技術。本書可作為高等院校電氣與電子信息類本、專科專業的計算機網路或網路技術的教材，也可以作為其他專業學生、教師和網路技術人員的參考書。

前言

編寫本書的目的是使電氣與電子類專業學生在掌握一般計算機網路原理的基礎上，更注重對工業自動化監控網路、嵌入式網路和無線網路的知識掌握，引導學生進行網路設計和編程，培養學生的網路技術綜合實踐能力，使其成為高層次的面向網路技術設計的套用人才。
本書適用於課堂教學32～48學時，實驗學時16～24學時。
高等院校電氣與電子信息類專業的計算機網路課程一直延續計算機專業的“計算機網路”的教學內容和教材，但從理論和實踐中來看，所學的網路知識沒有體現出電氣與電子信息類的專業特點，與專業實踐是脫節的。通俗一點說，現有網路教材偏“軟”，對網路設計、編程和套用的介紹不夠，更多的是講一些網路原理和概念；而電氣與電子信息類專業對計算機網路知識的需求偏“硬”，不僅要掌握原理、設計和編程，更多的是套用於嵌入式網路、工業現場匯流排和無線通信等方面，而物理層和數據鏈路層協定的學習和套用對他們尤其重要（現有教材把重點放在了網路層和傳輸層）。例如在嵌入式系統中的計算機網路原理、設計和套用，一般要對OSI和TCP/IP體系結構進行精簡；現場匯流排適用於工業控制網路，不同於基於PC的區域網路技術；無線、移動和感測器網路也有別於區域網路技術；而嵌入、現場匯流排和無線移動越來越多地套用於信息系統，這些方面的套用應該是電氣與電子信息類專業學生未來在計算機網路方面主要從事的領域。現有的教材更適用於計算機專業學生，以講授區域網路和網際網路為核心內容。因此，特編寫本書以適應針對電氣與電子類專業的網路課程教學要求。
本書除了介紹網路技術外，還有不少篇幅引入了網路設計，目的是讓學生不但學習網路原理，還要掌握網路管理、調試和設計的能力。其主要特色如下：
嵌入式網路。嵌入式網路通信應時而生、迅速發展，成了嵌入式套用系統設計的關鍵性技術。本書在傳統計算機網路的基礎上重點增加了這部分內容，簡要介紹了一些嵌入式網路通信體系開發的硬體、軟體及通信的基礎知識，匯總了現在常見的有/無線通信形式及其實現，說明了嵌入式網路通信體系軟/硬體設計的核心思想。
協定編程。由於電氣與電子類專業沒有後續課程“網路編程”，因此在教程中增加了網路編程的內容。對於區域網路，增加以Socket技術為主的TCP/IP編程技術；對於現場匯流排，增加以數據鏈路層協定為主的通信編程。網路設計。除了對網路的“軟體編程”外，還增加了網路硬體電路設計內容。敘述軟/硬體設計實現的方法步驟，重點闡述了接口通信器件或模組的選擇與使用、基本配置，數據收發等底層驅動軟體的開發，通信協定的簡化與實現，應用程式的調用等。在內容安排上，精簡了區域網路和網際網路技術，突出嵌入、工業和無線套用的關鍵細節。例如，第2章介紹了工業控制網路中常用的光纖模組接口，據此可以了解工業控制光纖網路的基本設計；第3章介紹了工業現場匯流排常用的Modbus和CAN協定幀格式；第7章介紹了嵌入式Web網路技術；第8章介紹了ZigBee無線感測器網路。
實踐操作。每章的後面大都有幾個實驗指導，如第1章有兩個實驗，內容涵蓋網路原理、網路套用和網路管理幾個方面，實驗選題考慮融合當今網路工程的主流技術，適應基礎與驗證性、綜合和設計性兩種不同層次的要求。實驗指導共列出了22個實驗項目，可以選做，有的實驗內容比較簡單，可以在2學時的一次實驗中做兩個實驗項目。對於有一定編程難度的實驗給出了參考代碼，可將其作為原始碼加入編程項目，這些代碼已經過調試和驗證，可以直接使用。但有的嵌入式程式因CPU和開發工具軟體的不同，所定義的宏和接口函式會有所不同；PC/Windows平台也有可能因軟體版本不同會有所差別。
網路仿真。利用網路協定仿真軟體，輔助實驗教學系統，幫助理解計算機網路協定概念。通過網路協定仿真和分析工具，來模擬網路通信與實驗教學環境，特別是TCP/IP協定簇，可以完整地在網路仿真軟體上實現分析。通過實驗仿真，掌握網路程式設計、網路安全和故障性能分析等相關知識，實現對各種數據報的仿真傳送、捕獲解析和會話分析，直觀地看到網路協定的行為，將抽象的網路概念形象化，把枯燥的網路原理具體化，從而深入地理解和掌握網路協定的內部原理和運行機制。
加密安全。數據加密安全相關協定放在了TCP/IP體系結構的傳輸層（第5章）和套用層（第7章）之間，可以認為相當於OSI體系結構的表示層，解決了原來講述網路安全加密協定游離於網路體系結構外的問題，放在套用層前一章是為了強調加密安全對網路的重要性。
在本書的編寫過程中，參考了國內外計算機網路和現場匯流排相關領域的優秀教材，對於這些書籍的作者表示誠摯的感謝和敬意。

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