具体描述
本书详细介绍了计算机网络与Windows 2000组网的基本理论和实用技术，内容包括计算机网络概述、数据通信基础、网络体系结构和协议、广域网、局域网、综合布线系统、网络操作系统、Internet及其相关内容、网络互联、网站设计和配置技术、接入网技术、网络安全、网络管理、电子商务和电子政务、网络技术的发展等。
本书既适合作为高等院校计算机专业课程教材，也可作为高职高专计算机网络专业及相关专业的教材，同时也适合广大计算机网络爱好者自学参考。
深入解析现代通信技术：从理论基石到前沿实践 导言：信息时代的无形脉络 在当代社会，信息以前所未有的速度和广度流动，支撑这一切的正是错综复杂、却又高效运行的通信网络。本书并非聚焦于普及性的“计算机网络基础”，而是旨在为那些对通信技术有更深层次、更专业化需求的读者，构建一个扎实的、面向工程实践和未来发展的知识体系。我们将跳出基础概念的重复，直接深入到驱动现代信息系统的核心机制、协议栈的精妙设计，以及支撑万物互联的底层物理和逻辑架构。 本书的内容架构分为六个核心部分，力求提供一个既有严谨理论深度，又紧密结合行业前沿的全面视角。 --- 第一部分：物理层与数据链路层的底层逻辑重构 本部分将重新审视我们习以为常的“传输”过程，从电磁波的特性到数据在物理介质上的精确编码，进行深入分析。 1. 信号完整性与噪声抑制： 摒弃对基本调制方式的简单罗列，我们着重探讨高频信号在实际布线中的衰减、串扰（Crosstalk）和反射问题。内容涵盖信道容量的香农定理在非理想环境下的应用、均衡技术（如盲均衡和判决反馈均衡）的数学模型，以及先进的编码与调制技术（如OFDM、MIMO在有线/无线场景下的原理差异）。 2. 局域网高级访问控制与介质共享： 不满足于CSMA/CD或CSMA/CA的基础描述。本章详述以太网帧结构的演进（VLAN Tagging, Jumbo Frames），重点分析二层交换机的MAC地址学习机制的优化（如基于内容的寻址、硬件实现的速度优化）。在无线领域，我们深入研究802.11系列协议中隐藏终端问题的精细化解决方案，以及波束赋形（Beamforming）如何从理论走向实际部署，提升频谱效率。 3. 链路层可靠性与流量控制的工程实现： 探讨自动重传请求（ARQ）机制的性能瓶颈，特别是选择性重传（SR）和Go-Back-N（GBN）在延迟敏感型应用中的适用性分析。我们将分析现代光纤传输系统中的前向纠错（FEC）的编码复杂度与纠错能力之间的权衡。 --- 第二部分：网络层架构的深度解析与路由算法的迭代 网络层是信息世界的大动脉。本部分聚焦于IP协议族的设计哲学、复杂路由决策过程的优化，以及下一代网络协议的挑战。 1. IPv6的深度迁移挑战与过渡机制： 不仅罗列IPv6的地址结构，而是深入分析其在网络地址转换（NAT）缺失背景下的安全性和应用层适配问题。重点剖析6to4、Teredo等过渡隧道技术在复杂异构网络中的性能表现与安全漏洞。 2. 复杂路由协议的收敛性与稳定性分析： 详细拆解OSPF和IS-IS的链路状态数据库（LSDB）同步机制，并使用图论和优化理论分析其在大型网络中的LSA泛洪效率。对于BGP，我们将深入探讨路由反射器（Route Reflectors）和联盟（Confederations）的设计目的，以及如何通过路由策略语言（如BGP Policy Language）实现精细化的流量工程和路径选择，避免路由震荡。 3. 软件定义网络（SDN）的核心控制平面： 探讨OpenFlow协议的局限性与演进方向。重点分析集中式控制器与分布式控制平面之间的架构权衡，以及如何设计高效的流表（Flow Table）管理算法以应对高吞吐量交换机硬件的限制。 --- 第三部分：传输层面向性能的优化与拥塞控制的演进 传输层是保障服务质量（QoS）的关键。本部分将超越TCP的经典三次握手与慢启动模型，聚焦于现代网络环境下的性能调优。 1. TCP拥塞控制算法的实战对比： 对比分析CUBIC、BBR（Bottleneck Bandwidth and RTT）等现代拥塞控制算法的模型假设、瓶颈带宽探测机制及其在不同RTT和丢包率环境下的性能差异。我们将探讨如何根据应用类型（如流媒体、文件传输、实时交互）动态选择最优的拥塞控制算法。 2. 传输层协议的革新——QUIC的全面解析： 深入探讨基于UDP的QUIC协议如何实现“0-RTT恢复”、“连接迁移”以及内置的流间公平性机制。分析QUIC在TLS 1.3集成、多路复用中的优势，以及其在边缘计算和移动网络中的部署挑战。 3. 端口复用与应用层协议的交互设计： 探讨TCP/UDP端口在网络安全和应用隔离中的作用，以及现代应用如何利用HTTP/2或HTTP/3的多路复用特性，在单一端口上实现高并发连接，避免传统TCP连接的队头阻塞。 --- 第四部分：应用层协议栈的高效实现与安全强化 本部分关注应用层协议如何设计得更健壮、更高效，以及如何抵御应用层的攻击面。 1. 消息交换模式与序列化技术： 比较RESTful API、GraphQL以及gRPC（基于HTTP/2和Protocol Buffers）在数据传输效率、Schema演进和跨语言支持上的优劣。深入分析序列化/反序列化的性能开销在微服务架构中的影响。 2. 现代身份验证与授权机制的深度实现： 细致解析OAuth 2.0和OpenID Connect的授权流程，探讨JWT（JSON Web Token）的签名机制、生命周期管理和吊销策略。重点分析零信任架构（Zero Trust）中，如何利用微隔离和动态策略来强化应用间通信的安全。 3. DNS系统的可靠性、性能与安全扩展： 深入探讨DNSSEC的公钥基础设施如何保证域名的真实性。分析DNS over HTTPS (DoH) 和 DNS over TLS (DoT) 如何在保护用户隐私的同时，对网络监控和流量工程带来的影响。 --- 第五部分：网络功能虚拟化与云原生基础设施 本部分将视角转向网络基础设施的现代化转型，聚焦于如何利用软件定义的方式来部署和管理网络服务。 1. 虚拟化网络功能的原理与性能考量（NFV）： 详述DPDK、SR-IOV等技术如何绕过传统内核网络栈，实现接近线速的虚拟化数据包处理。分析NFV编排器（如MANO）在资源调度和故障恢复中的关键作用。 2. 容器化网络模型与服务网格（Service Mesh）： 深入剖析Kubernetes中的CNI插件（如Flannel, Calico）如何实现Pod间的网络连通性。重点解析Istio/Linkerd等服务网格如何利用Sidecar代理实现L7流量管理、精细化限流和mTLS（相互TLS）加密，将安全和可观测性从应用代码中剥离。 3. 网络可观测性（Observability）的前沿实践： 探讨分布式追踪（如Jaeger/Zipkin）、指标聚合（如Prometheus）和结构化日志在诊断复杂分布式系统网络延迟和错误路径中的应用，以及如何通过这些数据构建主动式的网络健康监控体系。 --- 第六部分：未来网络趋势与研究热点 本部分展望技术前沿，探讨当前研究领域中最具潜力的方向。 1. 6G愿景下的空天地一体化网络： 探讨太赫兹通信、可见光通信（VLC）的物理层挑战，以及非地面网络（NTN）与地面5G核心网融合时的协议适配和延迟管理难题。 2. 网络安全：攻击面扩展与防御策略的升级： 聚焦于供应链攻击在网络基础设施层面的体现，以及基于AI/ML的异常流量检测系统如何利用深度学习模型识别零日攻击特征，实现更快的响应闭环。 3. 量子计算对现有密码学体系的冲击与后量子密码学（PQC）： 介绍格基密码、哈希函数签名等PQC算法的原理，并探讨网络协议栈中密钥交换和数字签名模块的预量子化升级路径。 通过对这些深度和前沿主题的细致剖析，本书旨在培养读者从协议设计者、系统架构师的角度，去理解和构建下一代高性能、高可靠性的信息传输系统。
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