计算机网络实验教程

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出版者:机械工业
作者:吴黎兵
出品人:
页数:238
译者:
出版时间:2007-9
价格:25.00元
装帧:
isbn号码:9787111220671
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机网络
  • 网络实验
  • 实验教程
  • 高等教育
  • 计算机科学
  • 网络原理
  • 数据通信
  • TCP/IP
  • 网络编程
  • 实践教学
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具体描述

本书是与《计算机网络教程》相配套的实验教程。书中实验注重应用能力和实际操作能力的培养,通过一些实验案例将“体验式学习”思想贯彻其中,可使网络学习者更好更快地掌握Internet应用、网线制作、构建中小型局域网、配置路由器和交换机等网络设备、架构和管理各种网络服务端、网页制作与开发、组建无线局域网、数据包的捕获与分析、网络管理、socket网络编程等知识。本书提供三套自测题,可帮助读者进一步巩固和加深对所学知识的理解和体会。

本书运用简洁易懂的描述和生动直观的实例对网络知识进行阐述,内容全面、实用性强、案例丰富,可作为高等院校“计算机网络”、“计算机网络实用技术”等课程的实验指导教材,也可作为网络工程师和计算机网络爱好者的参考书。

《现代通信系统设计与实现》 导言: 在信息爆炸的时代,通信技术是驱动社会进步的核心动力。从移动通信到物联网,从卫星链路到光纤骨干网,高效、可靠、安全的通信系统是现代社会正常运转的基石。然而,理论知识的深度与工程实践的广度之间往往存在鸿沟。本书旨在弥合这一差距,为读者提供一个全面、深入且高度工程化的视角,去理解、设计和实现下一代通信系统的关键技术。它不再局限于基础协议的罗列,而是聚焦于当前前沿领域的热点问题,如软件定义网络(SDN)、网络功能虚拟化(NFV)、大规模多输入多输出(Massive MIMO)以及认知无线电等,为有志于投身通信系统架构设计与实现工作的工程师和研究人员提供一本实用的参考手册。 第一部分:通信系统架构的演进与理论基础的深化 本部分将系统地回顾和剖析传统通信架构的局限性,并引入面向未来需求的全新设计范式。 第一章:从传统网络到云化基础设施 本章首先回顾了TCP/IP协议栈的经典模型,重点分析了在面对超大规模、多租户、低延迟需求时,传统基于硬件的路由和交换架构所面临的瓶颈。随后,我们深入探讨了网络功能虚拟化(NFV)的核心概念,包括VNF的封装、编排与管理(MANO框架)。我们将详细介绍如何使用OpenStack或Kubernetes作为基础云平台,来承载网络服务(如虚拟防火墙、虚拟路由器),并探讨性能优化策略,包括SR-IOV和DPDK等用户空间网络技术在加速数据包处理中的应用。 第二章:软件定义网络(SDN)的控制面解耦 SDN是现代网络变革的核心驱动力。本章将重点阐述SDN的逻辑结构——控制平面与数据平面的分离。我们将详细分析OpenFlow协议的报文结构、流表管理机制以及控制器与交换机之间的安全通信协议。更进一步,本章将超越基础的OpenFlow应用,探讨更高级的南向接口(如NETCONF/YANG)和北向API的设计原则。通过实际案例,展示如何利用Python编写定制化的网络应用,实现流量工程和故障快速恢复。 第三章:无线信道建模与高级调制编码技术 深入理解物理层是设计高效系统的基础。本章侧重于超越香农定理的工程实践。我们首先建立更贴合实际的衰落信道模型(如莱斯衰落、瑞利衰落),并讨论信道估计与跟踪的技术。随后,我们将详细介绍高级的编码技术,如低密度奇偶校验码(LDPC)和涡轮码(Turbo Codes)在现代通信标准(如5G NR)中的应用原理,以及它们在实现高可靠性传输中的编码增益分析。本章将通过MATLAB/Simulink环境下的仿真实例,直观展示不同调制格式(QPSK, 16QAM, 256QAM)在特定信噪比下的误码率性能。 第二部分:前沿无线系统的工程实现 本部分聚焦于大规模无线接入技术,这是未来频谱效率提升的关键所在。 第四章:大规模多输入多输出(Massive MIMO)的信号处理 Massive MIMO是5G及未来6G系统的标志性技术。本章将系统介绍其理论优势,即空间复用增益和阵列增益。我们将详细推导波束赋形(Beamforming)的数学模型,包括迫零(ZF)、最小均方误差(MMSE)预编码器的设计方法。重点将放在实际的数字射频(RF)链设计上,探讨基于全连接架构(Fully Connected)和混合预编码架构(Hybrid Precoding)的硬件复杂度与性能权衡。读者将学习如何基于实际的信道状态信息(CSI)进行高效的波束训练和反馈。 第五章:认知无线电与动态频谱接入 频谱资源稀缺性推动了认知无线电(CR)的发展。本章将详细阐述CR系统的三大核心功能:频谱感知、频谱管理和频谱共享。我们重点讨论高精度的能量检测、特征检测和盲检测算法,并对比这些感知方法的优劣。此外,本章还将深入探讨基于博弈论的动态频谱接入策略,例如如何设计机制允许次级用户在不干扰主用户的情况下共享频谱,并探讨认知网络中的信任与安全问题。 第六章:网络切片(Network Slicing)的资源隔离与编排 网络切片是实现垂直行业差异化服务(如eMBB, uRLLC, mMTC)的关键技术。本章将从端到端的角度解析切片的设计。我们将讨论如何在物理基础设施上,通过虚拟化技术实现逻辑上的资源隔离,包括计算、存储和网络资源的分配策略。本章将详细分析面向切片的资源调度算法,例如如何保障低延迟业务(uRLLC)的端到端时延满足性,同时兼顾高吞吐量业务(eMBB)的资源需求,并探讨切片生命周期管理中的自动化运维挑战。 第三部分:新兴领域与系统级安全 本部分关注新兴技术在通信系统中的集成,以及保障系统稳健运行的安全机制。 第七章:边缘计算(MEC)与低延迟服务部署 为了满足自动驾驶、工业互联网等对极低延迟的要求,计算能力正向网络边缘迁移。本章将系统介绍多接入边缘计算(MEC)的架构,包括MEC主机、平台管理和应用服务部署。我们将深入分析任务卸载(Task Offloading)的决策模型,包括基于时延、能耗和网络拥塞程度的优化算法。通过具体案例,演示如何将复杂的计算任务(如视频分析、AI推理)高效地分配到云端或边缘节点。 第八章:后量子密码学在通信安全中的应用 随着量子计算的威胁日益临近,现有公钥基础设施面临挑战。本章将介绍通信领域急需采纳的后量子密码学(PQC)算法,如基于格(Lattice-based)的密钥交换机制和数字签名方案。我们将分析这些新算法在资源受限的通信设备(如物联网终端)上的性能开销,并探讨如何在现有的TLS/SSL握手协议中安全、平滑地集成PQC算法,确保未来通信链路的长期安全性。 结论与展望 本书的最终目标是培养读者将前沿理论转化为可工作、可扩展的通信系统的能力。通过对SDN/NFV、Massive MIMO、MEC和PQC等关键技术的深入剖析和工程实践指导,读者将能够构建出面向5G及未来6G时代的高性能、高可靠性、高安全性的智能通信基础设施。本书内容覆盖了从物理层到应用层的广阔领域,是理论学习者向系统工程师转型的有力阶梯。

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读后感

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用户评价

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作为一个实践导向的工程师,我最看重的是书籍的实操价值和工具链的现代性。很遗憾,有些经典教材虽然理论扎实,但在工具和环境的选取上显得过于陈旧,让人感觉脱节。然而,这本书在这方面展现了令人惊喜的与时俱进。它所引用的实验环境配置、软件版本乃至命令行工具的使用,都紧密贴合当前行业的主流标准。具体来说,书中对于虚拟化和容器化技术在网络实验中的集成应用,介绍得非常细致且具有前瞻性,这极大地降低了搭建复杂实验环境的门槛。我特别欣赏其中对于“故障排除”这一环节的重视,它没有仅仅停留在“如何搭建成功”,而是用大量的篇幅深入探讨了常见故障的诊断思路和排查流程,这才是真正区分理论学习者和实战专家的关键。这种脚踏实地的讲解,让我感觉自己不是在操作一个脱离现实的“玩具”网络,而是在模拟一个真实、会出问题的生产环境,为未来的工作储备了宝贵的“免疫力”。

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这本书的排版设计真是让人眼前一亮,那种沉稳中带着一丝现代气息的风格,光是翻开第一页,就让人对接下来的阅读充满了期待。纸张的质感很舒服,不是那种廉价的、反光的材质,阅读起来眼睛很放松,即便是长时间盯着那些密密麻麻的公式和代码示例,也不会感到特别的疲劳。装帧也做得相当扎实,书脊的处理非常到位,即便是经常翻阅,也不担心会散架。封面设计上,那种抽象的、几何图形的组合,恰到好处地暗示了书中内容对系统性、逻辑性的探讨,但又没有落入俗套的“科技蓝”或者“代码绿”,而是用了一种比较克制的、偏向于深灰和少许亮色的点缀,显得专业又不失品位。尤其值得称赞的是,很多关键的概念图和拓扑结构图,印刷得非常清晰锐利,线条的粗细过渡自然,色彩的运用也极具匠心,使得那些复杂的网络架构图不再是令人望而生畏的迷宫,反而像一幅精心绘制的蓝图,让人能够迅速捕捉到核心的逻辑关联。这种对细节的关注,体现了出版方在书籍制作上的专业水准和对读者的尊重,让阅读过程本身就成为一种享受,而不是单纯的信息获取。

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我是一个对前沿技术怀有高度好奇心的学习者,我期望一本技术书籍能不仅仅是知识的堆砌,更应该像一位经验丰富的大师在与我进行深入的、平等的对话。这本书在这方面做得非常出色。它的叙事方式极其流畅自然,没有那种生硬的教科书腔调,作者似乎非常懂得如何将复杂的理论分解成易于消化的故事片段。比如,在讲解某些协议的演进历史时,作者不仅仅是罗列了时间线,而是巧妙地融入了当时技术背景下的权衡和取舍,让我们理解“为什么是这样设计”而非“它就是这样”。这种“带着思考去阅读”的体验,极大地激发了我的探究欲。而且,书中对概念的引入和深化层次分明,总能在最恰当的时机给出深入的解释,既满足了初学者的入门需求,也为资深人士提供了回顾和精炼的视角。它不只是告诉你“是什么”,更是在潜移默化中引导你形成一种结构化的、批判性的技术思维框架,这种思维层面的提升,远比记住几个术语更有价值。

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这本书带给我最大的惊喜,来自于它对“为什么”的深度挖掘,这种深度远超出了预期的范围。通常,技术书籍会详细说明“如何做”,但很少有人愿意花费笔墨去探讨那些已经被广泛接受的设计背后的历史必然性。这本书却不然,它在讲解诸如分层模型、拥塞控制算法等核心概念时,会穿插一些对早期技术局限性的描述,甚至引用了早期的RFC草案中的讨论片段。这种“回溯历史”的叙事手法,使得那些看似理所当然的标准,突然变得有血有肉,充满了妥协与智慧的结晶。它让我明白了,我们今天所依赖的网络架构,并非凭空出现的神谕,而是无数工程师在资源有限和需求不断变化的环境下,通过迭代、试错和智慧碰撞才达成的最佳平衡点。这种历史纵深感,极大地提升了对现有技术的敬畏心和理解的深度,让人不再只是一个工具的使用者,而是一个能够洞察其起源和未来趋势的思考者。

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这本书在内容组织上的逻辑性,简直是教科书级别的典范,特别是对于那些需要建立宏大知识体系的学习者而言。我发现,无论章节如何跳跃,从底层物理介质到应用层协议栈的任何一个模块,作者都能通过清晰的上下文连接将其纳入一个统一的框架下进行阐述。这种结构设计的好处在于,它极大地减少了学习过程中的“信息孤岛”现象。当我学习到高层应用协议时,如果对某个底层路由机制产生了疑问,书中总能快速地通过脚注或交叉引用,将我引导回相应的理论基础,而不会让我迷失方向。更重要的是,这种严谨的组织方式培养了一种“追根溯源”的习惯,迫使读者去理解每一个设计决策背后的必然性。相较于市面上那种碎片化、只罗列零散知识点的书籍,这本书更像一张经过精心绘制的、覆盖所有重要节点的思维导图,让学习者能够建立起清晰的知识层级结构,对整个领域的认知更加立体和稳固。

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