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出版者:清华大学

作者:徐祥征

出品人:

页数:323

译者:

出版时间:2006-6

价格:27.50元

装帧:简裝本

isbn号码:9787302130161

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《深入解析：现代通信技术与网络架构》 概述 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，剖析现代通信技术及其构建的网络架构。我们将从基础的信号传输原理出发，逐步深入到复杂的网络协议栈、分布式系统设计以及前沿的网络安全与优化策略。本书的重点在于理解技术背后的逻辑、不同组件之间的协同作用，以及这些技术如何支撑起我们日常所依赖的数字世界。我们不局限于某一特定领域，而是力求展现通信与网络技术的宏观图景，帮助读者构建坚实的理论基础和前瞻性的技术视野。 第一章：信息传递的物理基石 本章将回顾信息传递的物理原理，这是理解一切后续网络技术的基础。我们将从电磁波的传播特性开始，探讨不同通信媒介（如光纤、铜线、无线电波）的优势与局限。内容将涵盖信号的调制与解调技术，如调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM），以及更先进的数字调制技术，例如正交频分复用（OFDM）。同时，我们也会触及信道的容量限制、噪声干扰以及错误检测与纠正的基本概念，为后续理解数据传输的效率和可靠性奠定基础。 第二章：数据链路层：可靠的局部通信 在物理层之上，数据链路层负责在相邻节点之间建立可靠的数据传输通道。本章将深入探讨数据链路层的核心功能，包括帧的封装与解析、物理地址（MAC地址）的分配与解析。我们将详细介绍常用的数据链路层协议，如Ethernet（以太网）的工作原理，包括CSMA/CD（带冲突检测的载umata/CD）的冲突解决机制，以及现代交换式以太网的改进。同时，也会涉及PPP（点对点协议）在广域网拨号连接中的应用。此外，本章还将讲解链路层中的错误检测机制，如循环冗余校验（CRC），以及简单的流量控制和错误恢复方法。 第三章：网络层：互联世界的导航者 网络层是实现跨越不同网络的通信的关键。本章将重点解析IP（Internet Protocol）协议，包括IPv4和IPv6的地址分配、子网划分以及路由选择的原理。我们将详细讲解IP数据包的结构，以及路由器在转发数据包时所扮演的角色。路由协议是网络层的心脏，本章将介绍静态路由和动态路由的区别，并深入分析如RIP（路由信息协议）、OSIME（内部网关路由选择协议）和BGP（边界网关协议）等典型路由协议的工作机制、路由表构建过程以及收敛原理。此外，还会探讨NAT（网络地址转换）在缓解IPv4地址枯竭问题中的作用。 第四章：传输层：端到端的服务质量 传输层为应用程序提供了可靠的端到端通信服务。本章将聚焦于TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）这两个核心协议。我们将详细分析TCP的三次握合与四次挥手过程，理解其如何实现可靠的数据传输，包括序列号、确认应答、超时重传和滑动窗口机制。同时，也会深入探讨TCP的拥塞控制算法，如慢启动、拥塞避免、快重传和快恢复，以及这些算法如何平衡网络吞吐量和稳定性。对于UDP，我们将阐述其无连接、尽力而为的特性，以及适合使用UDP的场景，例如DNS、DHCP和实时音视频通信。 第五章：应用层：为用户服务的丰富协议 应用层是用户直接交互的层次，提供了各种网络服务。本章将涵盖一系列重要的应用层协议，如HTTP/HTTPS（超文本传输协议/安全超文本传输协议）在Web浏览中的作用，DNS（域名系统）如何将域名解析为IP地址，DHCP（动态主机配置协议）如何自动分配IP地址，SMTP/POP3/IMAP（简单邮件传输协议/邮局协议/互联网消息访问协议）在电子邮件系统中的分工。我们还会探讨FTP（文件传输协议）和SSH（安全外壳协议）在文件传输和远程登录中的应用，以及WebSocket等更现代的通信协议。 第六章：网络设备：构建物理基础设施 理解网络设备是掌握网络架构的关键。本章将深入介绍路由器、交换机、集线器（Hub）等网络设备的硬件构成、工作原理和在网络中的作用。我们将详细解析交换机的工作原理，包括MAC地址表、VLAN（虚拟局域网）的划分与实现，以及STP（生成树协议）如何避免网络环路。对于路由器，我们将重点阐述其路由表查找过程、端口类型以及与不同网络的连接方式。同时，也会简要介绍防火墙、负载均衡器等安全和优化设备。 第七章：无线通信与移动网络 随着移动设备的普及，无线通信和移动网络成为现代通信的重要组成部分。本章将深入探讨Wi-Fi（无线保真）技术，包括不同的802.11标准（如a/b/g/n/ac/ax）及其演进，以及无线接入点的配置和安全。我们将详细介绍蜂窝移动通信技术，从2G（GSM）的电路交换到3G（WCDMA）、4G（LTE）的分组交换，再到5G（NR）的多接入技术、网络切片和低时延高可靠性特性。内容将涵盖基站、移动交换中心（MSC）以及移动IP等核心概念。 第八章：网络安全：守护数字世界的盾牌 网络安全是现代通信网络不可或缺的一部分。本章将系统性地介绍网络安全的基本概念、威胁模型和防御策略。我们将深入探讨常见的网络攻击方式，如DoS/DDoS攻击、SQL注入、跨站脚本（XSS）、中间人攻击等。在防御方面，我们将详细介绍防火墙的类型与配置、入侵检测/防御系统（IDS/IPS）、VPN（虚拟专用网络）的原理与应用、以及TLS/SSL（传输层安全/安全套接层）协议在保障通信安全中的作用。同时，也会涉及对称加密与非对称加密、数字签名和证书等密码学基础。 第九章：网络性能优化与故障排除 为了保证网络的高效稳定运行，性能优化与故障排除至关重要。本章将从多个维度探讨网络性能的衡量指标，如带宽、延迟、抖动和丢包率，并介绍各种测量工具和技术，如ping、traceroute、netstat和Wireshark。我们将深入讲解提高网络吞吐量和降低延迟的常用方法，包括QoS（服务质量）策略的应用、链路聚合、以及负载均衡技术的原理。在故障排除方面，我们将提供一套系统性的方法论，从现象分析到根源定位，并结合实际案例进行讲解。 第十章：分布式系统与云计算 现代网络支撑着庞大而复杂的分布式系统和云计算服务。本章将深入探讨分布式系统的基本原理，包括一致性模型、容错机制、以及 CAP 定理。我们将解析微服务架构、消息队列、分布式数据库等关键技术。同时，也会深入介绍云计算的概念，包括IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）和SaaS（软件即服务）的模式，以及常见的云平台架构和部署方式。本章将帮助读者理解如何在庞大的网络基础设施之上构建和管理高性能、高可用性的应用。 第十一章：软件定义网络（SDN）与网络功能虚拟化（NFV） SDN和NFV代表了网络架构的未来发展方向。本章将深入介绍SDN的核心理念，即“控制平面”与“数据平面”的分离，以及OpenFlow等南向接口协议。我们将解析SDN控制器如何实现对网络设备的集中式管理和编程。对于NFV，我们将探讨如何将传统的硬件网络功能（如防火墙、负载均衡器）虚拟化为软件，并在通用硬件上运行，从而提高网络的灵活性和可扩展性。本章将为读者揭示下一代网络架构的潜力。 第十二章：物联网（IoT）与边缘计算 物联网正在以前所未有的速度改变我们的生活和工作方式。本章将深入探讨物联网的架构、通信协议（如MQTT、CoAP）以及数据采集与管理。我们将分析不同类型的物联网设备及其应用场景，从智能家居到工业自动化。同时，本章还将重点介绍边缘计算的概念，它如何将计算和存储能力推向网络边缘，以减少延迟、提高响应速度，并为物联网设备提供更强大的支持。 结论 通过对本书内容的学习，读者将能够深刻理解现代通信技术和网络架构的方方面面。本书不仅提供了扎实的理论基础，更注重技术之间的关联和实际应用。我们鼓励读者将所学知识融会贯通，结合不断发展的技术趋势，构建更智能、更高效、更安全的数字世界。本书的目的是激发读者对通信与网络领域的兴趣，为他们在未来的学习和职业生涯中奠定坚实的基础。

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从一个注重实际操作和未来趋势的角度来看，这本书的价值在于它奠定了坚实的基础，但同时也敏锐地捕捉到了网络技术正在发生的一些微妙变化。作者在讨论现有协议时，总会不经意间点出它们在面对未来海量连接和低延迟需求时的局限性，这种前瞻性的思考是很多传统教材所缺乏的。例如，书中简要提及了MPLS在传统电信网中的应用，并对比了未来软件定义网络（SDN）的理念，这种横向的对比让读者能够更清晰地认识到技术迭代的必然性。这种“立足当下，展望未来”的叙事方式，极大地激发了我对后续深入学习的渴望。遗憾的是，当前技术热点如5G网络切片、边缘计算中的网络优化等话题，在书中提及的篇幅还略显不足，如果能用一个小章节专门探讨这些新兴技术如何利用或改造传统网络基础，这本书的实用性和时效性将得到进一步的提升。但即便如此，它作为构建整个网络思维模型的基石，其地位依然是不可替代的。

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这本书的语言风格是其一大亮点，它成功地避免了传统技术书籍那种枯燥乏味的说教腔调。作者的文字流畅自然，充满了引导性和启发性，读起来更像是一位经验丰富的工程师在旁边耳提面命，而不是冷冰冰的教材。特别是在讲解应用层协议如HTTP和DNS时，作者采用了大量的类比和生活化的例子，比如将DNS比作一本“巨型的电话簿”，将HTTP的请求响应模式比作一次“点餐服务”，这些生动的描述极大地降低了理解门槛。我发现自己几乎没有跳过任何一个段落，因为即便是看似次要的注释和旁白，也往往蕴含着作者多年教学的心得体会。不过，对于那些已经有一定网络基础的读者来说，可能前期关于物理层和介质的介绍会显得过于详尽，可以考虑增加一些“进阶读者快速通道”的提示或内容跳页指引，以提升阅读效率。总而言之，这是一本能让非专业人士也心生兴趣并坚持读完的优秀教材。

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翻开这本书，最直观的感受是其内容涵盖的广度令人印象深刻。它不仅仅是简单地罗列TCP/IP协议栈的各个层次，更是在每一层都深入挖掘了关键技术的实现原理。例如，在网络层部分，对路由选择算法的讲解，不仅停留在RIP和OSPF的基本概念，还巧妙地引入了BGP在互联网骨干网中的角色，拓宽了读者的视野。作者似乎非常注重理论与实践的平衡，书的后半部分集成了一些非常实用的实验指导，指导读者使用如Wireshark这样的专业工具进行抓包分析，这对于理解数据包的实际传输过程至关重要。我花了整整一个周末跟着书中的步骤搭建了一个简易的局域网环境，亲眼目睹了ARP请求和三次握手的过程，这种“眼见为实”的学习体验，远胜过死记硬背书本上的定义。唯一的不足或许是，对于某些前沿的网络安全概念，如网络攻击的防御机制，内容略显单薄，希望后续版本能增加相关章节，让读者能更全面地应对日益复杂的网络环境挑战。

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这本书的封面设计着实吸引人，深邃的蓝色调与跳跃的橙色线条交织，给人一种既专业又充满活力的感觉。内页的排版布局清晰合理，字体大小适中，阅读起来十分舒适。我特别欣赏作者在案例分析上的独到见解，每一个理论知识点都配有生动的实际应用场景，让我这个初学者能迅速抓住核心要点。比如在讲解子网划分时，书中提供的可视化流程图简直是救星，复杂的计算过程被拆解得井井有条，让人茅塞顿开。此外，书中对一些历史背景的穿插介绍，也让冰冷的专业术语变得有血有肉，仿佛能看到网络技术一步步发展壮大的历程。不过，我个人期望在数据链路层的一些底层协议细节上能有更深入的探讨，毕竟那是整个网络架构的基石，稍微有点意犹未尽的感觉。整体来说，作为一本入门级的教材，它成功地架起了一座从零基础到初步掌握网络基础的坚实桥梁，绝对值得推荐给所有计算机专业或相关领域的学生。

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我主要是在准备一次重要的职业认证考试时接触到这本教材的，它在知识体系的构建上展现出了极高的专业水准。作者的逻辑组织能力非常出色，章节之间的衔接犹如浑然天成，从物理层的比特流到应用层的消息交互，层层递进，构建了一个无懈可击的网络知识框架。尤其值得称赞的是，书中对“拥塞控制”和“流量控制”这两个核心难点的阐述，作者不仅详细解析了TCP Reno和NewReno的算法细节，还辅以了大量的数学模型和性能曲线图，这对于理解网络性能瓶颈的成因至关重要。我通过研读这些图表，彻底厘清了滑动窗口机制在保证可靠性和提升效率之间的精妙平衡。如果非要说有可以改进之处，可能是书中提供的习题集在难度上偏向于基础概念的巩固，对于准备高阶考试的读者，可能需要额外补充一些更具挑战性的综合应用题，特别是涉及跨协议交互的场景分析题，那样会更具实战价值。

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