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出版者:人民邮电出版社

作者:哈拉比

出品人:

页数:498

译者:

出版时间:2003-6

价格:60.0

装帧:平装

isbn号码:9787115112163

丛书系列:

图书标签:

• 计算机
• IT
• Design
• 互联网
• 路由
• 网络结构
• 数据通信
• 网络协议
• TCP/IP
• 网络工程
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• 网络设计

现代通信网络架构与协议深度解析 概述 本书旨在为网络工程师、系统架构师以及对现代通信网络底层机制有深入探究需求的读者，提供一套全面、系统且极具实践指导意义的知识体系。我们聚焦于互联网核心基础设施的构建原理、关键协议的运作逻辑及其在复杂网络环境中的性能优化策略。全书结构清晰，从物理层面的信号传输到应用层的服务交付，层层递进，力求剖析每一个技术环节背后的设计哲学与工程权衡。 第一部分：基础理论与物理层基石 本部分将为读者打下坚实的理论基础，深入探讨数据如何在物理介质上传输，以及构成现代网络通信的数学与概率模型。 第一章：信息论与编码基础 本章首先回顾香农的信息论核心概念，包括信源熵、信道容量与噪声对信息传输的限制。随后，我们将详细介绍信道编码技术，包括线性分组码（如汉明码、CRC校验）和卷积码，以及它们在纠错与检错机制中的实际应用。此外，还将探讨限失真信源编码（如霍夫曼编码和算术编码）在数据压缩中的关键作用，为后续的协议设计理解做好铺垫。 第二章：物理层介质与信号调变 深入分析不同传输介质（铜缆、光纤、无线电波）的物理特性及其对信号完整性的影响。重点阐述数字信号的调制技术，包括基带和带通调制，如ASK、FSK、PSK以及M-ary QAM。讨论信号失真、串扰、衰减和噪声（AWGN）对传输速率的制约，并介绍信号恢复与均衡技术在高速传输中的应用。 第三章：同步与多址接入技术 同步是可靠通信的前提。本章详细剖析位同步、帧同步的时钟恢复机制。在多用户共享信道场景下，接入控制至关重要。本章系统梳理了频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）的原理、优缺点及其在蜂窝通信系统中的演进。特别地，将详细解析现代局域网中使用的载波侦听多址接入（CSMA/CD）和载波侦听多址/避免冲突（CSMA/CA）的工作流程与性能瓶颈。 第二部分：数据链路层与局域网技术 本部分聚焦于相邻节点间可靠的数据传输机制，以及构成我们日常接入环境的局域网技术。 第四章：数据链路层协议栈与错误控制 探讨数据链路层（OSI第二层）的功能界定，包括成帧、差错检测与控制、流量控制。重点剖析停止等待协议、后退N帧协议（GBN）和选择重传协议（SR）的机制及其在可靠数据传输（RDT）中的实现细节与效率对比。 第五章：以太网标准与交换技术 以太网作为最主流的局域网技术，其演进历程和内部机制是理解现代网络的基础。本章将深入剖析IEEE 802.3标准，包括介质访问控制（MAC）子层的功能。详述冲突域和广播域的概念，并全面介绍二层交换机的工作原理，包括MAC地址的学习、转发、过滤机制，以及生成树协议（STP/RSTP/MSTP）如何确保无环路拓扑结构，实现冗余和快速收敛。 第六章：无线局域网（WLAN）原理 阐述IEEE 802.11系列标准（如802.11a/b/g/n/ac/ax）的核心技术。重点分析其与有线以太网在介质访问上的根本差异，即CSMA/CA。深入解析帧结构、隐藏终端问题、RTS/CTS握手机制。同时，探讨无线网络中的安全问题，介绍WEP、WPA/WPA2/WPA3的加密与认证流程。 第三部分：网络层核心：寻址、转发与路由基础 本部分是全书的技术核心，关注数据包如何在源主机与目的主机之间跨越多个网络到达目的地。 第七章：IPv4与寻址结构 详尽解读IPv4的头部结构、分片与重组机制。系统讲解IP地址的分类（A/B/C类）到无类别域间路由（CIDR）的演变，以及网络地址转换（NAT）在IPv4地址枯竭背景下的重要作用及其对端到端特性的影响。 第八章：数据报转发机制与ICMP 阐释主机和路由器如何基于目的IP地址进行数据报转发决策。深入剖析路由表结构、最长前缀匹配算法。详细介绍互联网控制消息协议（ICMP），包括Echo请求/回复（Ping）和目标不可达消息的用途，及其在网络诊断中的不可替代性。 第九章：路由信息协议（RIP）与开放最短路径优先（OSPF） 本章对比介绍两大类内部网关协议（IGP）。首先分析基于距离矢量算法的RIP，理解其限制（如计数到无穷大问题）。随后，系统阐述基于链路状态算法的OSPF，详述其数据结构（LSDB）、邻居发现过程、LSA类型及其在区域（Area）划分下的层次化设计，解释如何通过Dijkstra算法计算SPF树。 第十章：边界网关协议（BGP）基础 BGP是互联网的骨干协议。本章讲解外部网关协议（EGP）的必要性，深入解析BGP的路径矢量特性、状态机、消息类型。重点剖析BGP路径属性（AS-Path, Next-Hop, Local Preference等）及其对路由选择策略的影响，解释AS间的互联模型。 第四部分：传输层与应用层服务 本部分探讨面向连接与无连接的可靠数据传输机制，以及构建用户体验的各类关键应用协议。 第十一章：UDP与可靠性保障 分析用户数据报协议（UDP）的无连接、低延迟特性及其在DNS、VoIP等场景中的应用。随后，深入探讨如何在UDP之上构建可靠性服务，如RTP/RTCP的实时流媒体传输机制。 第十二章：传输控制协议（TCP）深度剖析 TCP是现代网络服务质量的基石。本章详细解析TCP的头部结构、三次握手与四次挥手过程，确保连接的建立与终止的可靠性。重点讨论流量控制（滑动窗口）和拥塞控制（慢启动、拥塞避免、快速重传与快速恢复）的算法细节及其在不同网络条件下的动态调整策略。 第十三章：域名系统（DNS）架构与解析过程 解析互联网的“电话簿”——DNS。介绍DNS的层级结构（根、TLD、权威/私有服务器），记录类型（A, AAAA, MX, CNAME, SOA等）。详细描述客户端从发起查询到接收最终响应的完整解析流程（迭代查询与递归查询）。 第十四章：网络应用协议栈 简要介绍应用层中的关键协议：HTTP（包括请求/响应机制、状态码、Cookie管理），SMTP/POP3/IMAP（邮件传输机制），以及SSH/Telnet（安全远程访问）。探讨这些协议在OSI模型中的位置及其与底层传输协议的绑定关系。 第五部分：网络安全与性能优化前沿 本部分侧重于当前网络运维中的关键议题：安全加固与性能提升。 第十五章：网络安全基础与协议增强 分析网络攻击的常见类型（DoS/DDoS、中间人攻击）。详细介绍传输层安全协议（TLS/SSL）的工作原理，包括握手过程、证书验证和对称加密的建立。讨论IPSec在网络层提供数据完整性和机密性的方案（AH和ESP）。 第十六章：面向未来的IPv6与过渡技术 介绍IPv6的地址结构、头部简化带来的效率提升，以及自动配置（SLAAC）。讨论当前网络向IPv6过渡所采用的技术，包括双栈部署、隧道技术（如6to4、Teredo）和协议翻译技术（NAT64/DNS64）。 第十七章：网络性能测量与故障诊断 介绍常用的网络性能指标（延迟、抖动、丢包率）及其测量工具（如Traceroute原理、NetFlow/sFlow）。讲解使用Wireshark等工具进行数据包捕获与分析，以及如何通过分析TCP窗口大小、重传次数来定位特定性能瓶颈的实践方法。 --- 本书特点： 本书结构严谨，内容涵盖了从底层物理信号到上层应用交互的完整网络技术栈。我们不仅讲解“是什么”，更注重剖析“为什么”和“如何做”，通过大量的图示和关键算法的描述，帮助读者构建起一个统一、深入、可操作的网络知识框架。理论与工程实践紧密结合，适合作为高校高级网络课程的教材，或工程领域人士的进阶参考手册。

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本书在中间部分引入了一个非常引人入胜的视角——路由信息的“熵”与“压缩”。作者巧妙地将信息论的概念引入到网络设计中，探讨了如何通过更精炼的汇总（Aggregation）策略来降低全球路由表的体积和更新频率。我特别喜欢他对“路由黑洞”这一概念的重新定义，不再仅仅局限于数据包迷失的物理状态，而是将其视为信息冗余度过高导致的“逻辑拥塞”。书中对IPv6过渡期的策略讨论，尤其是在站点之间引入新的路由策略时，如何平衡向后兼容性与前瞻性性能优化之间的张力，阐述得尤为精辟。它没有简单地呼吁大家迁移，而是提供了一套评估现有路由架构健康度的量化指标体系，让读者能够基于数据而不是感觉来判断何时、何地需要引入新的路由机制。这种严谨的数据驱动分析，使得全书的论述充满了说服力，让人感觉每一步决策背后都有扎实的逻辑支撑，而不是空中楼阁。

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最后一部分，主题回归到了对未来网络的期望与挑战，风格变得更加内省和前瞻性。作者在这里探讨了软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）对传统路由范式的颠覆性影响，但其关注点并非技术本身的性能提升，而是对传统路由工程师角色的冲击与转型。他强调，未来的网络构建者需要掌握的，将是如何利用高阶抽象层来编排底层资源，而不是仅仅关注L3转发的细节。书中对“意图驱动网络（Intent-Based Networking, IBN）”的描绘，生动地展示了工程师只需输入“目标状态”，系统便能自动计算出最优路由策略的未来蓝图。这种对“自动化边界”的深入思考，让我意识到，我们现在所学习的精确配置技巧，很可能在不久的将来，会变成更高层级自动化系统的输入参数。整本书以一种完美的弧线收尾，从历史起源，到当前实战，再到未来愿景，形成了一个完整且令人回味无穷的知识闭环。

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随后的章节，视角似乎又抬高了一个层次，开始探讨路由的“治理”与“信任”问题。这部分内容更像是对未来网络安全与自治体系的预言。作者对路由劫持（Route Hijacking）的防御机制进行了跨越式的总结，从传统的RIR-RPKI验证流程，到更前沿的基于区块链或去中心化身份网络的潜在应用，进行了大胆的设想。这种超越现有技术框架的探讨，虽然在工程实践上可能尚有距离，但极大地拓宽了读者的思维边界。我非常赞赏作者对“网络主权”这一概念的引入，即一个组织或国家如何通过控制其宣告的路由前缀来维护其在数据流中的地位。这种地缘政治和技术基础设施的结合分析，让我认识到路由不再仅仅是技术配置，它已经上升到了国家间信息流动控制的层面。阅读这部分，就像是在看一部网络世界的“权力的游戏”，充满了博弈与制衡的张力。

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接下来的章节内容，风格陡然一变，变得极具操作性和案例导向，仿佛从理论的云端猛地降落到布满灰尘的机房里。作者在这里展示了其作为资深网络工程师的“实战经验”，大量的真实故障案例被剖析得淋漓尽致。比如，某次影响全球数小时的路由黑洞事件，书中不仅还原了时间线，更重要的是，它通过详细的网络抓包分析（尽管只是文字描述，但清晰度极高），揭示了故障点是如何在多个路由域的边界地带被有意无意地“忽略”的。这种对“边界条件”的关注，是教科书里很少会深入探讨的。我对其中关于路由反射器（Route Reflector）的优化策略印象深刻，作者没有停留在标准配置上，而是探讨了在特定运营商网络中，为了应对设备冗余和策略耦合带来的延迟问题，如何通过调整RR的集群划分来达到性能上的微小但关键的提升。这种对细节的执着，对于任何需要维护大型企业级或运营商网络的人来说，都是无价之宝，它教会的不是“该怎么做”，而是“为什么别人不这么做”。

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这本书的开篇着实令人眼前一亮，作者并没有直接跳入枯燥的技术细节，而是用一种近乎散文诗的笔调描绘了数据包在广袤网络中穿梭的图景，仿佛在讲述一出史诗般的旅程。我花了很大篇幅去感受那种宏大叙事带来的震撼，它成功地将一个原本晦涩的底层技术，包装成了一场关于连接与秩序的哲学探讨。那种对网络拓扑结构美学的赞颂，以及对早年间设计者远见的深度剖析，让人在阅读时不断产生“原来如此”的顿悟感。特别是对早期BGP协议诞生背景的追溯，不仅仅是罗列事实，更是深入挖掘了当时工程师们面对爆炸性增长的网络规模时，那种既兴奋又焦虑的复杂心境。书中对不同路由策略在面对突发流量冲击时的表现进行了细致的对比分析，虽然没有直接列出大量的公式推导，但那种对“优雅降级”与“鲁棒性设计”的侧重，体现了作者深厚的工程哲学观。读完这部分，我感觉自己不再是单纯地学习协议栈，而是开始以一种“网络建筑师”的视角来审视整个互联网的骨架，体会那种在无限扩张中寻求稳定平衡的艺术。

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