現代計算機網絡原理與設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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isbn號碼:9787561208519

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• 計算機網絡
• 網絡原理
• 網絡設計
• 數據通信
• TCP/IP
• 網絡協議
• 網絡安全
• 計算機科學
• 信息技術
• 網絡工程

《數字之網：信息時代的信息傳輸基礎》 導言 我們生活在一個信息爆炸的時代，數據的流動如同血液般滋養著社會的各個角落。從智能手機上瞬息萬變的社交媒體動態，到支撐全球經濟運轉的金融交易係統，再到推動科學研究的分布式計算項目，這一切都離不開一個看不見的龐大網絡——信息傳輸網絡。本書《數字之網：信息時代的信息傳輸基礎》並非旨在深入探討現代計算機網絡的復雜架構或精妙的設計算法，而是將目光聚焦於構成這一切的基石：信息是如何被編碼、轉換、封裝、傳輸，並在目的地被重新解讀的。我們將深入剖析信息在物理介質上傳播的規律，理解不同傳輸方式的優劣，以及如何確保信息在漫長旅途中不失真、不丟失。 第一章：信息編碼與錶示 在數字世界裏，一切皆是信息。而信息的最小單位，便是比特（bit），非0即1。本章將帶領讀者穿越信息編碼的奇妙世界。我們將首先審視最基礎的二進製錶示法，理解為何這種二元邏輯能夠成為數字信息的核心。隨後，我們將探討更為豐富的編碼方案，例如ASCII碼，它如何將字符轉化為可計算的二進製序列，以及Unicode的齣現如何打破瞭語言的壁壘，使得全球信息得以互通。 我們還將涉足信息壓縮的藝術。為何文件大小可以減小？無損壓縮（如Huffman編碼、Lempel-Ziv算法）如何巧妙地利用數據的冗餘性，在不損失任何信息的前提下實現壓縮？有損壓縮（如JPEG、MP3）又在哪些場景下顯得尤為重要，又是如何通過犧牲部分信息來換取顯著的壓縮效率？理解這些編碼和壓縮技術，是理解信息在網絡中傳輸效率和存儲容量的關鍵。 此外，本章還將觸及數據校驗碼的基礎，例如奇偶校驗、循環冗餘校驗（CRC）。這些看似簡單的技術，卻是保障數據完整性的第一道防綫。它們如何在信息中嵌入額外的校驗位，以便在接收端檢測齣傳輸過程中可能齣現的錯誤，即使這些錯誤是我們尚未預料到的。 第二章：信號的物理本質與傳輸介質 信息要實現傳輸，必須將其轉化為物理信號。本章將深入探討信息的物理錶現形式以及承載這些信號的介質。我們將從電信號開始，理解電壓的高低如何代錶0和1，以及電信號在銅綫中的傳播特性。探討不同類型的銅綫，如雙絞綫（UTP、STP）和同軸電纜，它們在傳輸速率、抗乾擾能力和適用距離上的差異。 隨後，我們將目光轉嚮更為高速、廣域的傳輸方式——光信號。光縴通信以其驚人的傳輸帶寬和極低的損耗，成為瞭現代通信的主乾。本章將解釋光是如何被編碼到激光脈衝中的，以及光信號在光縴中如何通過全反射進行高效傳輸。我們將區分單模光縴和多模光縴，理解它們在工作原理和應用場景上的區彆。 我們還將簡要介紹無綫傳輸。從廣播信號到Wi-Fi，無綫電波、微波等電磁波如何攜帶信息穿越空氣。理解電磁波的頻率、波長與傳輸能力之間的關係，以及不同頻段的電磁波在傳輸特性上的側重點。 最後，本章將討論不同傳輸介質的物理限製，如信號衰減、噪聲乾擾、串擾以及帶寬限製。這些物理上的挑戰，直接影響著信息傳輸的速率、可靠性和傳輸距離，也促使我們不斷尋求更優化的編碼和調製技術。 第三章：調製與解調：信息與載波的舞蹈 數字信號是離散的，而物理傳輸介質通常更擅長傳輸連續的模擬信號。調製（Modulation）技術正是連接這兩者的橋梁。本章將詳細闡述調製的核心原理。我們將從最基礎的幅移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）開始，理解它們如何通過改變載波信號的幅度、頻率或相位來編碼數字信息。 隨後，我們將進入更復雜的調製技術，如正交幅度調製（QAM）。QAM如何通過結閤幅度和相位的變化，在一個載波上同時攜帶更多的信息比特，從而大幅提升頻譜利用率？我們將揭示QAM在現代通信係統中扮演的關鍵角色，從Wi-Fi到移動通信，無處不在。 當然，傳輸到目的地後，接收到的信號需要被還原成原始的數字信息，這便是解調（Demodulation）的過程。本章將深入解析各種解調器的原理，它們如何精確地從噪聲和失真的信號中提取齣調製載波的特徵，並將其還原為最初的數字比特流。 理解調製與解調，是理解數據如何在物理層上被有效地編碼和解碼，從而實現高速、可靠傳輸的關鍵。它就像一場精妙的舞蹈，將抽象的數字信息與具體的物理載波巧妙地融閤在一起。 第四章：數據鏈路層：在節點間可靠傳輸 當信息被編碼、調製並轉化為物理信號後，下一步便是在點對點的連接上實現可靠的傳輸。本章將聚焦於數據鏈路層（Data Link Layer），它扮演著在兩個直接相連的節點之間建立可靠通信的職責。 我們將首先探討幀（Frame）的概念，即數據鏈路層如何將上層傳遞下來的數據包分割成更小的、具有邊界的單元，並為每個幀添加頭部和尾部信息。這些信息包括源MAC地址、目標MAC地址，以及用於錯誤檢測的校驗序列。 糾錯和差錯控製機製是數據鏈路層的重要組成部分。本章將深入講解如何通過前述的校驗碼（如CRC）來檢測傳輸錯誤，以及如何通過迴退N幀（Go-Back-N）或選擇重傳（Selective Repeat）等滑動窗口協議來請求重傳丟失或損壞的幀，從而確保數據的完整性。 媒體訪問控製（MAC）是數據鏈路層處理共享傳輸介質的關鍵。對於總綫型網絡或無綫網絡，多個設備可能同時嘗試訪問介質。本章將介紹載波偵聽多路訪問/衝突檢測（CSMA/CD）和載波偵聽多路訪問/衝突避免（CSMA/CA）等協議，它們如何有效地管理對共享介質的訪問，最小化衝突的發生。 以太網（Ethernet）作為最廣泛使用的局域網技術，其幀格式、MAC地址解析協議（ARP）以及基本的衝突檢測機製，都將成為本章的重點分析對象。理解數據鏈路層，就是理解數據在局部網絡內部如何被“打包”和“有序遞送”。 第五章：網絡層：信息的全球尋址與路由 一旦信息突破瞭局部連接的限製，就需要一個更高級彆的機製來指引它穿越整個網絡，直至最終目的地。本章將深入探索網絡層（Network Layer），它負責實現端到端的尋址和數據包的路由。 IP地址（Internet Protocol Address）是網絡層最為核心的概念。本章將詳細解析IPv4和IPv6地址的結構、分配方式以及它們在網絡中的唯一標識作用。我們將探討子網劃分（subnetting）的原理，以及它如何有效地管理和利用IP地址空間。 路由（Routing）是網絡層最復雜的任務之一。本章將介紹靜態路由和動態路由的區彆。動態路由協議，如RIP、OSPF和BGP，它們如何通過交換路由信息，動態地構建和維護網絡中的最優路徑。我們將探討距離矢量路由和鏈路狀態路由這兩種主流的動態路由算法。 數據包（Packet）是網絡層傳輸的基本單元。本章將解析IP數據包的頭部結構，包括版本、頭部長度、服務類型、總長度、生存時間（TTL）以及源IP和目標IP地址等字段，理解這些字段如何指導數據包在網絡中穿梭。 路由器（Router）作為網絡層的重要設備，它們如何在網絡中接收、轉發和路由數據包，也將是本章的重點。理解網絡層，就是理解信息如何在茫茫網絡中找到自己的“傢”。 第六章：傳輸層：可靠與高效的端到端服務 網絡層提供瞭“盡力而為”的數據包傳輸服務，但很多應用需要更可靠、更高效的通信保障。本章將聚焦於傳輸層（Transport Layer），它在網絡層之上，為應用程序提供端到端的通信服務。 TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）是傳輸層的兩大核心協議。本章將詳細對比它們的設計理念和應用場景。TCP以其可靠性著稱，我們將深入分析TCP的三次握閤和四次揮手過程，理解它如何通過序列號、確認應答（ACK）、流量控製（滑動窗口）和擁塞控製等機製，保證數據的按序、無損傳輸。 UDP則以其速度和簡潔性為優勢，適用於對實時性要求高但對少量數據丟失不太敏感的應用，如在綫遊戲、流媒體和DNS查詢。本章將解釋UDP的頭部結構以及它為何能實現低延遲的通信。 端口號（Port Number）是傳輸層實現多路復用和分用（Multiplexing and Demultiplexing）的關鍵。本章將解釋端口號如何區分同一颱主機上運行的不同應用程序，以及服務器和客戶端如何通過端口號建立通信連接。 理解傳輸層，就是理解應用程序如何獲得可靠或高效的數據傳輸通道，是構建各種網絡應用的基礎。 第七章：應用層：信息交互的最終舞颱 當信息曆經重重關卡，抵達目的地，如何被應用程序理解和利用？本章將把目光投嚮應用層（Application Layer），它是用戶最直接接觸的網絡層。 本章將介紹一些最常見和基礎的應用層協議。HTTP（Hypertext Transfer Protocol）作為Web的基石，我們將剖析它的請求-響應模型，GET、POST等請求方法，以及狀態碼的含義，理解網頁是如何被獲取和展示的。 DNS（Domain Name System）作為互聯網的“電話簿”，它如何將易於記憶的域名解析成IP地址，是互聯網正常運作的關鍵。我們將探討DNS查詢的層次結構和遞歸查詢的過程。 電子郵件相關的協議，如SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）、POP3（Post Office Protocol version 3）和IMAP（Internet Message Access Protocol），它們分彆負責郵件的發送、接收和管理，我們將逐一解析它們的協同工作。 此外，本章還將簡要介紹其他重要的應用層協議，如FTP（File Transfer Protocol）用於文件傳輸，SSH（Secure Shell）用於安全遠程登錄等。 理解應用層，就是理解信息在網絡中如何被賦予實際的意義，並驅動著我們日常使用的各種網絡服務。 結語 《數字之網：信息時代的信息傳輸基礎》旨在提供一個清晰、深入的視角，來理解信息在現代社會中是如何被編碼、轉換、傳輸和解析的。我們從最基礎的比特齣發，逐步探索瞭編碼、信號、調製解調、數據鏈路、網絡層、傳輸層，直至最終的應用層。本書並非一本關於網絡設備配置或網絡安全策略的指南，而是緻力於揭示信息傳輸背後最核心、最普適的原理。掌握這些基礎，將有助於我們更深刻地理解數字世界的工作方式，並為進一步探索更復雜的網絡技術打下堅實的基礎。

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這本書的閱讀體驗非常具有挑戰性，但正是這種挑戰性，讓我感覺自己真正的“動腦筋”瞭。它不是那種讀完就能立刻應用的“速成秘籍”，它要求讀者具備一定的數學基礎和邏輯思維能力。在某些高級主題上，比如多播路由協議的復雜性或者網絡安全中的加密算法實現細節，作者沒有采取“一筆帶過”的態度，而是非常坦誠地展示瞭其背後的數學模型和計算過程。雖然初讀時需要放慢速度，甚至需要藉助外部工具進行驗證，但一旦攻剋下來，那種豁然開朗的感覺是無與倫比的。這本書的深度，使得它在同類書籍中顯得獨樹一幟。我甚至發現，一些業界頂尖的技術論壇上討論的熱點問題，這本書裏早有鋪墊和深入探討。它不僅僅是在描述“現在的”網絡，更是在培養讀者“預見未來”網絡問題的能力。對於那些追求技術深度、渴望成為領域專傢的讀者，這本書絕對是書架上不可或缺的重磅之作。

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與其他偏嚮特定廠商或特定技術棧的網絡書籍相比，《現代計算機網絡原理與設計》展現齣瞭一種宏大的、近乎“哲學”層麵的視角。它很少直接推薦某款産品，而是聚焦於網絡設計背後的基本約束、權衡取捨的藝術，以及如何在大規模分布式係統中保持一緻性和可靠性。例如，在討論數據中心網絡設計時，它沒有直接教你配置VXLAN，而是深入探討瞭東西嚮流量的挑戰、東西嚮與南北嚮流量的比例變化對傳統三層架構的衝擊，從而自然而然地引齣虛擬化技術的需求。這種由“為什麼”驅動的講解方式，極大地提升瞭讀者的設計思維上限。它教會你的不是一套固定流程，而是一套解決新問題的通用方法論。這本書更像是那位閱盡世間繁華的網絡大師，在嚮你傳授構建高效、健壯係統的底層智慧，而非僅僅是工具的使用說明書。讀完之後，你會覺得自己在看待整個互聯網基礎設施時，都有瞭一種更加深刻和批判性的眼光。

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說實話，我之前接觸過不少網絡書籍，很多都過於側重概念的堆砌，讀起來乾巴巴的，讀完後感覺知識點很零散，無法形成體係。然而，這本《現代計算機網絡原理與設計》完全不同。它的邏輯主綫非常清晰，從物理層到應用層，層層遞進，知識的關聯性極強。我最欣賞它在深入原理的同時，對工程實踐的關注度。比如在講解擁塞控製算法時，它不僅詳細分析瞭經典的TCP Tahoe/Reno，還引入瞭CUBIC、BBR等現代算法的變種及其在不同網絡環境下的適用性。這使得這本書不僅僅是一本“教科書”，更像是一本“實戰手冊”。我嘗試著按照書中的設計思路去模擬搭建一個小型企業網的拓撲結構，書中的架構圖和步驟指導簡直是教科書級彆的範本。作者在描述復雜技術時，會適時地加入一些比喻或者類比，讓那些抽象的概念變得可視化、易於理解。對於那些希望從“會配置”躍升到“懂設計”的工程師來說，這本書提供瞭堅實的理論基石和前瞻性的設計視野，實屬難得的寶藏。

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這本書的排版和視覺呈現，也為閱讀增色不少。作為一本技術類書籍，清晰的圖錶至關重要，而《現代計算機網絡原理與設計》在這方麵做得非常齣色。無論是協議流程圖、拓撲結構示意圖，還是時序圖，都采用瞭高對比度的色彩和簡潔的綫條，使得信息傳達效率極高。我經常發現，一些需要花費大量文字去解釋的復雜交互過程，通過書中的一張圖例就能瞬間明瞭。此外，書中對專業術語的標注和解釋也做得非常到位，幾乎沒有齣現讓人摸不著頭腦的生僻詞匯。它給人的感覺是，作者非常體貼讀者的學習過程，總是在你可能感到睏惑的地方，預先準備好瞭視覺輔助工具。這種對細節的關注，體現瞭齣版方和作者對高質量內容的堅持。這本書不僅是知識的載體，也是一份精美的技術參考資料，即便不是在學習狀態，翻閱查閱其中的網絡圖示也是一種享受。

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這本《現代計算機網絡原理與設計》的書籍，我拿在手裏的時候，首先就被它厚重的質感和封麵設計所吸引。我一直對網絡技術抱有濃厚的興趣，尤其是在這個萬物互聯的時代，對底層原理的深入瞭解顯得尤為重要。這本書的內容編排得非常係統和深入，從OSI七層模型的基礎概念講起，逐步過渡到TCP/IP協議棧的精髓。作者在講解復雜的路由協議，比如OSPF和BGP時，並沒有止步於理論的闡述，而是結閤瞭大量的實際案例和配置示例，這對於我這樣既想瞭解“是什麼”又想知道“怎麼做”的讀者來說，簡直是福音。特彆是關於SDN（軟件定義網絡）和網絡虛擬化的章節，作者的見解非常前沿，讓我對未來網絡的發展方嚮有瞭更清晰的認識。全書的行文風格嚴謹又不失生動，圖文並茂的解釋方式大大降低瞭學習的門檻。我尤其欣賞它在數據包處理流程上的細緻剖析，仿佛親手拆解瞭一個數據包，觀察它在不同層級的封裝與解封裝過程，這種沉浸式的學習體驗是其他很多教材難以給予的。閱讀這本書的過程，就像是跟隨一位經驗豐富的網絡架構師進行瞭一場精妙的思維漫步，收獲遠超我的預期。

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