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出版者:中国科学技术大学出版社

作者:万明秀

出品人:

页数:234

译者:

出版时间:2007-8

价格:24.00元

装帧:

isbn号码:9787312020803

丛书系列:

图书标签:

• 计算机网络
• 网络基础
• 数据通信
• TCP/IP
• 网络协议
• 网络原理
• 计算机科学
• 信息技术
• 网络工程
• 自考

跨越边界的连接：现代通信系统原理与实践 内容提要： 本书深入探讨了现代通信系统的核心理论、关键技术及其在实际工程中的应用，旨在为读者构建一个全面而深入的理解框架。内容涵盖了从信息论基础到复杂网络架构的演进历程，聚焦于信号的产生、传输、接收与解码的全过程。重点分析了当前主流的无线和有线通信技术，包括第五代移动通信（5G）的核心技术栈、光纤通信的物理层限制与突破，以及物联网（IoT）对低功耗广域网（LPWAN）提出的新要求。此外，本书还详述了网络协议栈的精妙设计，特别是传输层（TCP/UDP）的拥塞控制与可靠性保障机制，以及路由协议在构建大规模、自治网络中的决策逻辑。安全通信作为现代网络不可或缺的一环，本书也用专门章节剖析了公钥基础设施（PKI）、端到端加密（如TLS/SSL）的实现细节及其在抵御新型网络威胁中的作用。本书注重理论与实践的结合，穿插大量工程案例和性能分析模型，适合高等院校电子工程、计算机科学专业的学生，以及致力于通信系统设计、优化和运维的专业工程师阅读。 --- 第一部分：信息论与信号基础 本部分奠定了理解整个通信系统的理论基石。首先，对香农的信息论进行了严谨的阐述，不仅仅停留在公式层面，更侧重于信息熵、互信息与信道容量的物理意义。我们深入分析了信道编码的必要性，详述了线性分组码、卷积码（包括Viterbi译码算法）以及现代高性能的Turbo码和低密度奇偶校验码（LDPC）的原理与性能优势。 在信号处理方面，本书聚焦于通信系统中的关键环节。我们详细讲解了数字调制技术，从基础的幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）到更高效的正交幅度调制（QAM）和正交频分复用（OFDM）。特别地，针对多径效应和频率选择性衰落，我们系统地解析了OFDM技术如何通过循环前缀（CP）和快速傅里叶变换（FFT）机制，将复杂的频率选择性信道转化为多个平坦衰落子信道，极大地提升了频谱效率。 第二部分：有线与光通信技术 本部分深入探讨了骨干网络和接入网络中广泛使用的有线传输技术。在电缆传输领域，我们分析了双绞线（UTP/STP）在局域网（LAN）环境下的限制，以及如何通过先进的编码和均衡技术来提高传输速率，例如10GBASE-T标准背后的复杂数字信号处理（DSP）技术。 光纤通信是现代远距离通信的绝对核心。本书详细剖析了光纤的传输特性，包括色散（模式色散、材料色散、波导色散）和损耗的物理机制。随后，重点转向了高速光通信系统。我们讲解了相干光通信的原理，包括偏振复用（PDM）、高阶调制格式（如16QAM）以及本地振荡器在接收端的恢复技术。此外，对波分复用（WDM）技术进行了深入的案例分析，探讨了光纤放大器（EDFA）的增益平坦化技术及其在超大容量传输网络中的作用。 第三部分：无线移动通信系统演进 本部分追踪了蜂窝移动通信技术的发展脉络，并聚焦于当前和未来的关键技术。从2G的TDMA/CDMA到3G的WCDMA，再到4G LTE中MIMO（多输入多输出）系统的应用，我们强调了频谱效率的提升是如何通过多维度的技术创新实现的。 我们用大量篇幅剖析了5G系统的核心特性。这包括：大规模MIMO（Massive MIMO）中波束赋形（Beamforming）的原理、预编码矩阵的优化算法，以及如何通过空间复用显著提高小区吞吐量。此外，对毫米波（mmWave）频段的信道特性、路径损耗模型和大规模天线阵列的实际部署挑战进行了细致的分析。非正交多址接入（NOMA）作为一种潜力巨大的接入技术，其功率域和码域的资源分配策略也得到了详尽的讨论。 第四部分：网络架构与协议深度解析 本部分将视角从物理层提升至网络层及以上，探讨数据如何在复杂的异构网络中可靠、高效地流动。我们从互联网的诞生背景出发，详细解析了OSI和TCP/IP模型的每一层功能。 在网络层，我们不只是介绍路由器的基本功能，而是深入研究了链路状态路由（如OSPF）和距离矢量路由（如RIP）的算法细节，特别是BGP（边界网关协议）在AS间路由决策中的复杂属性和路径选择机制。 传输层是保证数据服务质量的关键。本书详细对比了TCP（传输控制协议）与UDP（用户数据报协议）的应用场景。对于TCP，我们着重分析了经典（如Tahoe/Reno）和现代（如CUBIC, BBR）拥塞控制算法的数学模型、窗口管理机制，以及如何应对高时延、高带宽（长胖管，Long Fat Network, LFN）环境下的性能瓶颈。 第五部分：新兴通信范式与网络安全 随着万物互联时代的到来，通信系统面临新的挑战。本部分讨论了物联网（IoT）通信的需求特点，分析了LoRaWAN、NB-IoT等LPWAN技术的功率效率、覆盖范围优化及其在能源受限设备中的应用。 在网络安全领域，本书强调了信息保障的重要性。内容涵盖了对称加密（AES）和非对称加密（RSA, ECC）的数学基础与实现流程。我们详细解析了数字证书的工作原理、PKI的架构设计，以及TLS/SSL握手过程中的密钥协商与认证流程，确保数据在传输路径上的完整性和机密性。此外，对DDoS攻击的识别与缓解策略，以及软件定义网络（SDN）中控制平面与数据平面分离带来的安全新机遇与新风险进行了前瞻性探讨。 --- 本书特色： 理论与工程并重： 每个关键概念都配有实际的性能曲线和工程案例，帮助读者将抽象的理论转化为可操作的工程知识。 前沿技术覆盖： 聚焦于5G、Massive MIMO、光相干通信和新型安全协议等行业热点。 数学严谨性： 确保所有分析均建立在坚实的数学基础之上，特别是信息论和随机过程的应用。 全面系统性： 贯穿物理层到应用层的完整通信链路，构建无缝的知识体系。 适用读者： 电子信息工程、通信工程、计算机工程专业本科高年级学生及研究生；通信设备研发工程师；网络架构师；致力于提升系统性能和安全性的技术人员。

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这本《计算机网络基础》读下来，感觉它在对现代通信的底层逻辑进行一次深入而又清晰的梳理。作者并没有仅仅停留在概念的堆砌上，而是用了大量的篇幅去剖析OSI七层模型和TCP/IP协议簇的运作机制。特别是对数据封装和解封装过程的描述，如同拆解一个复杂的机械装置，每一个数据包如何在网络中穿梭，每一层协议承担的职责，都讲解得丝丝入扣。我尤其欣赏书中对于“三次握手”和“四次挥手”的图示化解释，即便是初次接触网络协议的人，也能迅速抓住其核心思想——如何建立和维护可靠的连接。书中对IP地址划分和子网掩码的讲解也极为实用，让我明白了为什么在不同的网络环境中，设备能够互相识别和通信。它不像很多教科书那样枯燥，而是通过大量的实际案例和比喻，将抽象的网络概念具象化，读完之后，我对局域网内部的通信流程、路由器的选路决策，都有了一个非常坚实的理论基础。这不仅仅是一本介绍基础的书，更像是一本帮助你建立网络思维模型的工具书，对于任何想进入IT行业或者只是对网络技术好奇的人来说，都是一个极好的起点。

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我必须承认，我对网络编程和系统管理员的工作都非常感兴趣，因此对这类书籍的要求会比较苛刻。这本《计算机网络基础》在深度和广度的平衡上做得非常出色。它不仅涵盖了我们日常接触到的绝大多数核心协议，对于一些高级但关键的概念，比如“多播（Multicast）”和“任播（Anycast）”的实现机制，也做了细致的剖析。这使得这本书的适用范围超越了入门级别，能够支撑起向更高阶网络技术迈进的需要。特别是关于网络地址转换（NAT）的章节，它清晰地阐述了内网设备如何共享公网IP的复杂过程，以及这给网络通信带来的潜在问题。这些深入到骨髓的细节处理，显示了作者在网络架构领域深厚的积累。我读完后最大的感受是，我不再是被动地使用网络，而是开始理解网络是如何“被建造”起来的。这本书提供的知识体系是完整且自洽的，是任何希望在数据通信领域深耕的读者不可多得的宝藏。

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这本书的结构编排堪称教科书级别的典范，尤其在内容递进的逻辑性上做得非常到位。它首先搭建了一个清晰的框架，然后层层深入，从物理层开始，稳健地向上构建起整个网络体系的认知大厦。我特别喜欢它在介绍应用层协议时，并没有简单地介绍HTTP是什么，而是花了好大力气去解析HTTP请求和响应的报文结构，以及状态码的意义。这对于我们日常进行Web开发或者调试网络问题时，提供了极其宝贵的视角。当我尝试去理解为什么一个网站加载缓慢时，这本书让我能迅速定位到可能是DNS解析耗时过长，或者服务器在应用层处理请求的时间过久，而不是一味地归咎于“网络不好”。此外，书中对“网络安全基础”的引入也恰到好处，它没有过度渲染威胁，而是以一种预防性的姿态，介绍了端口扫描、简单的加密原理等知识，让你在学习如何构建网络的同时，也懂得如何保护它。整体而言，这是一部结构严谨、逻辑清晰，并且注重理论与实践结合的优秀教材。

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说实话，我对技术书籍的耐心有限，但这本书的叙事方式非常吸引人。它不像一本冰冷的说明书，更像是一位经验丰富的老工程师在向你传授他的“看家本领”。书中对以太网的介质访问控制（MAC层）的讲解，简直是艺术品。它没有用晦涩的数学公式把你绕晕，而是巧妙地引入了“CSMA/CD”的概念，让你一下子明白在共享介质环境中，冲突是如何被检测和避免的。再者，书中对“路由选择”的阐述，也充满了智慧。它不仅仅罗列了RIP、OSPF这些路由协议的特点，更深入地探讨了它们各自在不同网络规模下的适用性和局限性，这体现了作者对网络工程实践的深刻理解。我印象最深的是关于“拥塞控制”的那一章，它用生动的语言描述了网络“堵车”时的情景，以及TCP是如何通过窗口机制进行自我调节，保障数据传输效率的。这本书的价值在于，它让你不仅知道“是什么”，更明白了“为什么是这样”，这种对底层原理的尊重和透彻解析，是许多泛泛而谈的书籍所不具备的。

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作为一名非科班出身的从业者，我之前对网络知识一直感到非常头疼，总觉得那些协议地址和二进制转换让人望而却步。然而，这本《计算机网络基础》彻底改变了我的看法。它的语言风格非常平易近人，甚至带着一丝幽默感。例如，在解释什么是“端口号”时，作者将它比喻成大型公寓楼里的具体房门号码，一下子就让这个抽象的概念变得可触摸。这种寓教于乐的风格贯穿始终，让我在学习过程中保持了很高的阅读兴趣。更重要的是，书中对“故障排查”的指导非常实用。它没有提供标准化的流程图，而是给出了一套“思考路径”：当网络不通时，应该先用`ping`检查哪一层，再用`tracert`（或`traceroute`）查看路径，通过这种由浅入深、层层递进的排查思路，有效地将理论知识转化为了解决实际问题的能力。这本书真正做到了“授人以渔”，让我学会了如何系统性地分析和解决网络连接中的各种疑难杂症。

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