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出版者:McGraw-Hill Science/Engineering/Math

作者:Alberto Leon-Garcia

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-06-08

价格:USD 93.75

装帧:CD-ROM

isbn号码:9780072450491

丛书系列:

图书标签:

• 通信网络
• 数据通信
• 计算机网络
• 网络协议
• 网络技术
• 通信工程
• 电子工程
• 信息技术
• 网络安全
• 数字通信

《数字时代的网络与连接：原理、实践与未来趋势》 导言：重塑信息世界的基石 在当今高度互联的数字时代，网络不再是专业人士的专属领域，而是渗透到社会、经济和个人生活的方方面面。从智能手机上的即时通讯到支撑全球金融交易的复杂基础设施，网络技术是驱动现代文明运转的核心动力。然而，要真正驾驭和理解这个复杂系统，需要深入剖析其背后的理论基础、工程实践以及不断演进的未来方向。 本书旨在为读者构建一个全面、深入且实用的网络知识体系，探讨从物理层的数据传输到应用层服务的整个技术栈。我们不局限于单一的协议或技术，而是力求描绘一幅完整的网络图景，强调不同层次间的相互作用、设计权衡以及面对现实世界挑战时的解决方案。 第一部分：网络基础与架构（The Foundations） 本部分奠定了理解现代通信网络的基石，着重于网络设计的基本原则和结构化方法。 第一章：网络体系结构与分层模型 本章将详细解析构建复杂网络系统的核心思想——分层抽象。我们将深入探讨开放系统互连（OSI）模型的七层结构，并重点分析在实际部署中更为普遍和实用的TCP/IP协议栈。重点分析每一层的功能边界、服务提供与要求（Service Primitives），以及跨层依赖性如何影响系统的健壮性和可扩展性。我们将讨论为什么采用分层架构是应对网络规模爆炸式增长的必然选择，以及分层设计在故障隔离和技术迭代中的优势。 第二章：物理层与数据链路层：数据传输的基石 本章聚焦于数据的“搬运工”——物理层和数据链路层。我们将解析信号的物理特性（如带宽、噪声、调制解调技术），以及如何将比特流转换为可在物理介质上传输的信号。随后，我们将深入数据链路层，探讨介质访问控制（MAC）的挑战。重点分析以太网（Ethernet）的帧结构、CSMA/CD/CA协议的演变，以及局域网（LAN）技术（如交换机的工作原理，VLAN的配置与作用）如何实现高效的本地连接。此外，无线局域网（WLAN）中的IEEE 802.11标准及其在频谱共享方面的机制也将被详细审视。 第二章：网络层：逻辑寻址与路由选择 网络层的核心任务是实现主机间的“跨越式”通信，即路由。本章将深入探讨IP协议（IPv4和IPv6）的寻址机制，包括子网划分（Subnetting）和无类别域间路由（CIDR）的实际应用，以及网络地址转换（NAT）在IPv4地址枯竭问题中的作用。 路由算法是本章的重中之重。我们将对比内部网关协议（IGP），如距离向量算法（RIP）和链路状态算法（OSPF），解析它们在维护路由表一致性上的差异和优劣。此外，对外部网关协议（EGP），特别是边界网关协议（BGP）的深入分析是必不可少的，理解BGP如何作为互联网的“骨干协议”来管理自治系统（AS）间的策略路由和路径选择。 第二部分：传输与应用：连接的保障与服务的实现 本部分关注如何确保数据传输的可靠性，以及如何在此基础上构建用户可见的服务。 第三章：传输层：可靠性、控制与连接管理 传输层是网络应用与底层复杂性之间的缓冲器。我们将全面对比传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）的设计哲学。对于TCP，我们将详细剖析可靠性机制：序号、确认、超时重传以及滑动窗口机制如何保证数据的有序、无差错交付。流量控制（Flow Control）和拥塞控制（Congestion Control）是TCP的精髓，本章将详述慢启动（Slow Start）、拥塞避免（Congestion Avoidance）以及现代算法（如CUBIC、BBR）的工作原理及其对网络性能的影响。UDP的无连接特性及其在实时应用中的优势也将进行阐述。 第四章：应用层协议与服务 应用层是用户直接交互的界面。本章将覆盖一系列关键的应用协议，探究它们如何将底层的数据流转化为有意义的服务。我们将分析万维网（WWW）的核心——超文本传输协议（HTTP）的演进（HTTP/1.1, HTTP/2, HTTP/3/QUIC），重点讨论连接复用、头部压缩和多路复用带来的性能提升。邮件系统（SMTP, POP3, IMAP）的机制，域名系统（DNS）的分层查询和缓存策略，以及流媒体传输中的特定挑战与解决方案也将被涵盖。 第三部分：网络安全与未来展望 现代网络必须是安全的网络。本部分将讨论保障网络通信的必要技术，并展望下一代网络的演进方向。 第五章：网络安全基础与应用 网络安全不再是附加组件，而是内建需求。本章首先引入密码学基础，包括对称加密（AES）和非对称加密（RSA）的原理，以及哈希函数在数据完整性验证中的作用。我们将详细探讨公钥基础设施（PKI）和数字证书如何支撑信任的建立。在实际应用层面，本章会深入分析传输层安全协议（TLS/SSL）的握手过程，以及防火墙（Firewall）、入侵检测系统（IDS）和虚拟专用网络（VPN）在不同网络层级上提供的保护策略。 第六章：现代网络趋势与新兴技术 网络架构正在经历深刻的变革。本章将探讨塑造未来连接的关键技术。我们将分析软件定义网络（SDN）的核心概念——控制平面与数据平面的分离，以及其如何实现网络功能的集中化编程和自动化部署。网络功能虚拟化（NFV）的概念及其与SDN的协同效应也将被讨论。此外，对物联网（IoT）环境下的网络挑战（如资源受限设备、海量连接管理）以及5G/6G移动通信网络的技术突破（如边缘计算、网络切片）的探讨，将帮助读者理解网络技术如何应对未来的连接需求。 结语：集成化思维 理解网络，需要从比特到协议栈，再到应用场景的整体视角。本书的最终目标是培养读者将这些孤立的模块视为一个有机整体的能力，使读者能够批判性地评估现有网络设计，并预见未来技术融合所带来的无限可能。

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我不得不提一下这本书在处理新兴技术与经典理论平衡上的高明之处。很多教材要么过于沉溺于对经典协议的死抠，导致内容陈旧；要么就是盲目追逐热点，内容浮于表面。然而，这本书找到了一种绝佳的平衡点。在打下坚实的基础之后，它自然而然地将读者的目光引向了软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）等前沿领域。但请注意，它不是简单地介绍这些新名词，而是将它们置于传统网络架构的对比之下进行阐释。它清晰地揭示了SDN如何通过控制平面与数据平面的分离来解决传统网络僵化的问题，以及NFV如何利用虚拟化技术重塑网络服务的部署模式。这种“承前启后”的论述方式，让我感觉自己获得的知识是立体且具有前瞻性的，它不仅教会了我如何操作现有的“旧世界”，更重要的是，它为我如何参与构建“新世界”提供了清晰的理论工具和批判性视角。这本书真正做到了面向未来。

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这本书的出现，简直就像是为我这个网络工程的初学者打开了一扇新世界的大门。我之前对数据包如何在复杂的网络拓扑中穿梭，路由器和交换机背后的魔力总是一知半解，感觉像是隔着一层毛玻璃在看东西。但是，这本书的叙述方式非常直观，它没有一上来就抛出一大堆晦涩难懂的协议编号和公式。相反，它似乎非常懂得如何引导读者的思路，从最基本的物理层开始，一步步构建起我们现代互联网的宏伟蓝图。我特别欣赏它在解释诸如TCP/IP协议簇这种核心概念时的耐心。作者似乎总能找到最恰当的比喻，将那些抽象的逻辑流程具象化。比如，讲解三次握手时，那种你来我往的确认机制，读起来就像是在看一场精心编排的商务谈判，而不是冷冰冰的技术文档。阅读过程中，我甚至能清晰地在脑海中勾勒出数据流动的路径，那种“豁然开朗”的感觉，是其他同类教材难以给予的。对于那些希望真正理解“为什么”而不是仅仅停留在“是什么”的读者来说，这本书的深度和广度都是恰到好处的，它培养的不仅仅是记忆力，更是解决问题的思维框架。

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这本书的排版和图示设计，简直是业界良心。网络知识的难点往往在于其多维性和瞬时性，而文字描述在这方面总是有天然的局限。然而，这套教材在视觉传达上做得非常出色。它大量的流程图、时序图以及拓扑结构图，都不是那种随意拼凑的低质量示意图。每一张图都经过了深思熟虑，色彩的运用非常克制，重点突出，能够瞬间捕捉到文字中难以表达的动态过程。我记得有一次我被一个复杂的BGP路径选择机制搞得焦头烂额，翻阅了许多资料都不得要领。直到翻到这本书里关于路由属性比较顺序的那个树状图，我几乎是立刻就明白了其中的层级关系和优先级判定。这种“所见即所得”的学习体验，极大地降低了学习曲线的陡峭程度。对于自学者而言，一个清晰的视觉辅助工具，其价值可能超过一整章晦涩的文字论述，这本书在这点上是做到了极致的。

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这本书的叙事风格带着一种难以言喻的权威感，但这种权威感并非来自于傲慢的居高临下，而是源于作者对领域内历史演变和技术迭代的深刻洞察。它不仅仅是在介绍当前主流的技术标准，更重要的是，它会适当地穿插一些“历史的教训”——为什么某些早期的设计被淘汰了？早期的缺陷是如何引导出今天复杂的设计选择的？这种对“技术考古”的挖掘，让读者对技术的演进有了更深层次的尊重和理解。例如，在讨论IPv4地址耗尽问题时，作者没有简单地推崇IPv6，而是详尽分析了NAT（网络地址转换）在过去几十年中扮演的“权宜之计”的角色，以及它给网络应用带来的副作用。这种对技术演化路径的宏大叙事，使得我对整个通信网络的发展脉络有了清晰的认识，不再将现有技术视为理所当然的终点，而是理解为无数次妥协和创新的阶段性成果。

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说实话，我之前尝试过几本号称是“全面覆盖”的计算机网络教材，结果往往是内容堆砌，最后只记得一堆术语的碎片，缺乏连贯性。这本书完全避开了这种陷阱。它在内容组织上展现出一种高明的匠心。作者似乎在设计课程大纲时，就预设了一个典型的、有着实践经验的工程师的心路历程。当涉及到路由选择算法，比如Dijkstra算法在OSPF中的应用时，它不是简单地描述算法步骤，而是深入剖析了在面对大规模网络故障或动态变化时，这些算法是如何在效率和准确性之间做出权衡的。这种对工程实际的关注，使得理论不再是空中楼阁。特别是关于网络安全那一部分，作者并没有把它当作一个独立的附加章节，而是巧妙地将安全威胁的分析融入到每一层协议的讲解中。当你理解了数据如何在链路层被封装时，自然就会思考ARP欺骗的原理；当你理解了三次握手，也就明白了SYN Flood攻击的本质。这种深度融合的学习体验，极大地提升了我对网络健壮性的认知，让我从一个仅仅会配置设备的“操作员”，开始向一个能设计安全架构的“思考者”转变。

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