前言FOREWORD
如果将“分组交换”概念的提出与ARPANET的出现作为计算机网络技术发展起点，那么计算机网络技术已经经历了半个多世纪的发展历程。回顾网络技术与应用发展的历程，可以清晰地看到它是沿着“互联网—移动互联网—物联网”的轨迹，“由小到大”一步一步地发展、壮大，“由表及里”地渗透到社会的各行各业与各个领域。
作者记得1984年第一次在南开大学计算机系开设“计算机网络”课程时，计算机系一届的百名学生中只有7位学生选修了这门课程，人们对计算机网络都很陌生。30多年过去了，计算机网络最成功的应用——互联网——已经成为人们生活与工作环境的重要组成部分。互联网正在改变着人们的生活方式、工作方式与思维方式，也正在改变着世界经济与社会发展的进程。现在谈到计算机网络时,人们自然会联想到当前社会热议的几个关键词——“网络强国”“互联网+” 与“网络空间安全”。
作者在多年的网络教学与科研工作中，跟踪着网络技术研究与应用的发展，见证了计算机网络从互联网、移动互联网到物联网的高速发展过程。1995年作者参与研究并起草“天津市信息港工程规划纲要”，至今也是20年前的事了。在这20多年里，作者见证了我国互联网技术、社会信息化与信息产业的发展历程；在参与和主持城市信息化建设“九五”、“十五”与“十一五”发展规划的研究工作中，作者见证了我国互联网规模的快速增长与互联网概念逐渐被社会大众接受的过程，学会从宏观的角度去认识网络技术的发展，体会网络技术对信息产业与社会经济发展的重大影响。这些经历使得作者逐渐对计算机网络技术有了更加深刻、全面的认识。我国是网络应用的大国，但不是网络技术强国。要实现“网络强国”之梦，要通过“互联网+”的路径来推进我国经济发展模式的转型，要捍卫我国“网络空间安全”，就必须培养出大批的网络技术精英，大学计算机网络课程教学应该在培养网络技术高水平人才方面发挥重要的作用。
出于这样的认识，作者在修订《计算机网络》的第4版时，注意解决以下几个的问题。
第一，打牢网络理论与技术基础。
根据作者科研和教学工作体会，在第4版的写作中力求做到“结构清晰，环环相扣，逐步递进；语言流畅，图文并茂，易读易懂”。在知识结构的设计中，坚持每一章内容力求集中回答计算机网络中一些基本的问题。这些问题是：
第1章基本概念： 什么是计算机网络？
第2章物理层： 网络中比特流传输是如何实现的？
第3章数据链路层： 网络中数据传输的正确性是如何保证的？前言计算机网络（第4版）第4章介质访问子层： 最常用的Ethernet与WiFi的网络功能是如何实现的？
第5章网络层： 网络互联是如何实现的？
第6章传输层： 网络环境中分布式进程通信是如何实现的？
第7章应用层： 网络应用系统是如何设计与实现的？
第8章网络安全： 如何保证网络安全？
为了达到“打牢网络理论与技术基础”的目标，本书坚持加强“基础与方法论”的教学，在后续章节不断深化，并通过剖析常用的网络应用实例，对网络应用系统的设计方法进行总结，帮助读者渐进地、潜移默化地接受前人成熟的研究方法与成果，为进一步学习和研究网络技术奠定基础。
第二，贴近技术发展前沿。
计算机网络是当今计算机科学与技术学科中发展最为迅速的技术之一，也是计算机应用中一个空前活跃的领域。如果说广域网扩大了信息社会中资源共享的广度，城域网扩大了用户接入互联网的范围，局域网扩大了信息资源共享的深度，个人区域网与人体区域网增强了人类共享信息资源的灵活性，那么物联网就是在互联网技术的基础上，利用RFID和各种感知技术自动获取物理世界的信息，构建覆盖世界上人与人、人与物、物与物的各种智能信息系统。今后计算机与各种智能手机、PDA、传感器、射频标签(RFID)与移动智能终端设备都会连接到网络之中。
随着无线网络、互联网+、移动互联网与物联网技术与产业的发展，计算机网络教学也面临着一个快速变化的局面。计算机网络技术与知识更新的速度也会进一步加快，这就给从事计算机网络课程教学的教师提供了更大的发展空间，要求我们更快地改进网络课程的教学内容与方法。这是一个艰苦的过程。因为做“加法”的前提是要做好“减法”。增加新技术的内容比较容易，但是做“减法”时，删除过渡性技术与陈旧内容的过程的确很难。作者潜心研读了近年来国内外计算机网络的重要文献，并结合个人与科研团队的研究工作，认真探讨计算机网络知识体系中“变”与“不变”的关系，分析学生学习过程中“难点”和为什么会成为难点的问题。对相关章节的内容做出了适当取舍。
第三，以“系统观”的思路组织网络知识体系。
计算机专业学生需要更强调计算机系统能力的培养。计算机系统能力的核心是培养学生具有设计和构建以计算技术为核心、新的应用系统的能力，而网络知识是计算机系统能力的重要组成部分。因此，计算机专业学生系统能力的培养要将计算机与计算机网络视为一个有机的整体，引导学生用计算机组成原理、操作系统的基础知识，去理解计算机网络的基本工作原理，学会用软件编程的方法去实现网络功能，使得学生能够准确描述与构建出真实网络系统的模型，以及有效地构造网络系统的能力。本书在组织每一章、每一个知识点，以及习题、网络软件编程与硬件训练都力求做到这一点。在第7章“应用层”中，作者选取了代表性的Internet应用——Email、Web，尤其是FTP应用，从网络协议、软件编程与操作系统进程通信交互过程的角度，采用“系统观”的方法对前5章描述的计算机网络的概念、原理与实现方法进行了概括和总结。
第四，贯彻“以能力培养为导向”的教学理念。
“计算机网络”是一门应用性与实践性很强的课程。学生只有通过系统地训练，才有可能真正掌握和深入理解网络技术的基本理论与方法。教学团队在规划教材体系建设时，坚持“以能力培养为导向”的指导思想，经过20多年的努力，基本形成了由“1本主教材、4本辅助教材、1个电子教案和1个题库”构成的教材体系。与主教材配套的有《计算机网络教师用书》(第4版)、《计算机网络实验指导书》(第3版)、《计算机网络软件编程指导》、《计算机网络习题集与习题解析》(第2版)和“计算机网络题库”。
《计算机网络实验指导书》(第3版)编写了16个网络实验。该书作者总结了多年指导学生网络硬件实验课程的教学经验，参考了国际著名的网络公司的认证考试内容，设计了覆盖物理层到数据传输，从网络应用到网络安全的网络实验课题，实验内容覆盖了从基本的组网到网络设备配置，简单的网络环境编程到网络仿真的基本要求。每个实验给出了进一步掌握该实验内容的练习与思考题。实验所要求的设备相对比较简单，目前大多数学校都具备基本的实验要求。
《计算机网络软件编程指导》构思了13个网络软件编程题目。网络软件编程的选题考虑到不同层次网络协议的覆盖，同时将编程题目分为三个难度级，读者可以参考选题指导，根据不同的要求和不同的基础，有选择地、循序渐进地完成网络软件编程训练，配合主教材的学习，让学生“通过实际编程问题的训练，达到加深理解网络基本工作原理，掌握网络环境中软件编程方法，提高网络软件编程能力”的目的。
《计算机网络习题集与习题解析》(第2版)主要研究和参考了Cisco等重要网络设备制造商认证培训大纲与试题、计算机专业研究生入学统考大纲与试题、全国计算机等级考试(四级)网络工程师考试大纲与试题，并从网上收集了一些计算机、通信与软件产业人员的招聘考题，在系统地分析、比较的基础上，按照主教材的体系与教学要求，编写了习题解析与同步练习。该书的特点是： 教师可以使用或参考书中提供的习题作为课后练习；学生可以随着教学进度，自我检查知识掌握情况；可以作为计算机及相关专业学生准备参加计算机专业硕士研究生全国统考、求职考试的复习参考书。
《计算机网络教师用书》(第4版)具有三个特点： 一是对主教材的知识体系及每一章的知识点的结构均做出了分析，帮助任课教师对全局与局部内容的关系有准确地把握；二是作者根据多年的教学、科研积累，针对主教材各章节重要的知识点、难点，总结出300多道任课教师或学生曾经提出的问题，并逐一做出了解答；三是为了帮助教师组织好教学过程，教师用书将主教材每一章中较难的练习题都给出了解析，供任课教师参考。
按照主教材的体系，作者在“计算机网络题库”中收集、整理和补充了1000多道网络习题，并进行了详细的解析。
《计算机网络》的第1版于2003年出版，经过多年的努力，形成了比较完备的教学与教学资源体系。主教材于2007年修订出版了第2版；2011年修订出版了第3版。其中，第2版被评为普通高等教育“十一五”国家级规划教材；第3版被评为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材；第2版被评为2008年度“普通高等教育精品教材”。但是，作者自知“盛名之下，其实难符”。为了不辜负广大读者的期望，作者与团队成员多年来参照国内外知名大学教材，研究知名大学网络课程教学内容、教材与主要参考书、作业与实验，以及教学方法改革的动向；选择国际上最流行的教材为参照系，结合团队成员的科研与教学研究体会，使修订出版的《计算机网络》(第4版)在水平与质量上具有可比性。
教材的写作得到南开大学刘瑞挺教授、徐敬东教授、张建忠教授、吴英副教授、张玉副教授和许昱玮老师以及网络实验室很多学生的帮助。吴英副教授编著完成了书中的插图与习题，修改了第7章、第8章。刘立新老师帮助在网上查找了很多习题，作者在此表示感谢。同时，作者也非常感谢夫人牛秀卿教授，正是有她的理解和支持，才使作者能够安心研究和写作。
面对计算机网络技术的迅速更新和发展，要完成这样一个高标准的写作任务，作者感到压力很大。限于作者的学术水平，书中难免有错误与不妥之处，诚恳地希望读者批评指正。对于在使用前几版教材并提出过宝贵意见和建议的老师们深表感谢，也希望诸位继续关注和指教，共同为提高我国“计算机网络”课程的教学水平而努力。
吴功宜
2017年1月
