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出版者:Addison Wesley

作者:James F. Kurose and Keith W. Ross

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2005

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780321269768

丛书系列:

图书标签:

• 计算机网络及应用
• 清华教材
• 计算机网络
• 网络原理
• TCP/IP
• 数据通信
• 网络安全
• 网络协议
• 路由与交换
• 网络编程
• 网络技术
• 计算机科学

好的，这是一本名为《计算机网络》的图书的详细简介，该简介内容完全围绕计算机网络的核心概念、技术和应用展开，旨在为读者提供一个全面而深入的学习路径，同时避免提及您指定的原书内容。 --- 《计算机网络：原理、架构与前沿应用》 内容提要 本书旨在为读者构建一个全面、深入且与时俱进的计算机网络知识体系。我们聚焦于网络通信的底层物理实现，穿梭于协议栈的每一层，解析数据如何在复杂的全球基础设施中高效、安全地传输。本书不仅详述了经典的网络理论和架构，更深入探讨了当前驱动互联网发展的关键技术，如软件定义网络（SDN）、网络功能虚拟化（NFV）以及面向未来的内容分发网络（CDN）和边缘计算的集成。本书的目标读者包括计算机科学专业的学生、网络工程师、系统架构师以及任何希望精通现代网络基础设施的专业人士。 第一部分：网络基础与物理层（L1）的基石 本部分奠定了理解所有后续高级概念的物理基础。我们将从比特的传输方式开始，解析数据如何在导线、光纤和无线电波中承载。 1.1 网络的演进与拓扑结构： 追溯从早期局域网（LAN）到全球互联网络（WAN）的发展历程。详细对比总线型、环型、星型和网状拓扑的优缺点，并分析它们在现代数据中心和广域网设计中的应用。 1.2 信号、调制与编码： 深入探讨数据如何在物理介质上传输。讲解数字信号与模拟信号的转换过程，包括基带传输与频带传输。重点解析各种行之有效的信道编码技术（如曼彻斯特编码、NRZ 编码）如何确保数据在噪声环境下的完整性。理解奈奎斯特定理和香农定理，它们是确定信道容量的理论极限。 1.3 传输介质与物理接口： 对比双绞线（UTP/STP）、光纤（单模与多模）和无线通信介质的性能差异。详细介绍常用的物理层接口标准，例如以太网物理层（如 10BASE-T, Gigabit Ethernet 的 MII/GMII 接口），以及光模块的类型和应用场景。 第二部分：数据链路层（L2）的寻址与接入控制 数据链路层是实现可靠的、点对点或多点接入的关键。本部分聚焦于帧的构造、差错控制以及共享介质的访问机制。 2.1 帧结构与差错检测/纠正： 详细分析数据帧的封装格式，重点解析比特差错的统计特性。系统讲解校验和（Checksum）、循环冗余校验（CRC）等差错检测算法的数学原理及其在数据链路层中的实现。引入前向纠错（FEC）的概念。 2.2 介质访问控制（MAC）： 阐述如何在共享信道中避免冲突。深入研究经典的 ALOHA 协议及其演变。详尽分析 CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）在传统以太网中的作用，以及 CSMA/CA（载波侦听多路访问/冲突避免）在无线网络中的关键地位。 2.3 局域网技术与交换机原理： 全面覆盖当前主流的局域网技术——以太网。剖析二层交换机的工作原理，包括 MAC 地址学习过程、转发决策逻辑、生成树协议（STP/RSTP）在防止环路中的核心作用，以及 VLAN 划分如何实现逻辑隔离和高效的广播域管理。 第三部分：网络层（L3）的路由选择与互联 网络层是互联网的“高速公路系统”，负责在源主机和目的主机之间实现数据报的跨网络传输。本部分是理解互联网架构的重中之重。 3.1 逻辑寻址与 IP 协议族： 深入剖析 IPv4 和 IPv6 的地址结构、子网划分（VLSM）和无类别域间路由（CIDR）技术，这些是现代网络地址规划的基础。详细解读 IP 数据报的格式、分片与重组机制。 3.2 路由协议的深度解析： 将路由协议分为内部网关协议（IGP）和外部网关协议（EGP）。 IGP： 详述链路状态协议（如 OSPF 的邻居建立、LSA 泛洪、SPF 算法的执行）和距离矢量协议（如 RIP 的毒化反转机制）。 EGP： 重点分析边界网关协议（BGP）——互联网的粘合剂。解析 BGP 的路径矢量特性、路由传播过程、路径属性（如 AS 路径、本地优先级）及其在实现企业级路由策略中的作用。 3.3 辅助性网络服务： 探讨网络地址转换（NAT）及其多种模式（静态、动态、端口地址转换 PAT）在 IPv4 地址短缺中的重要性。详细介绍动态主机配置协议（DHCP）的工作流程以及 ARP（地址解析协议）在 L2 和 L3 映射中的关键桥梁作用。 第四部分：传输层（L4）的端到端可靠性 传输层是应用程序与底层网络之间的桥梁，它负责在应用进程之间提供可靠、高效的通信服务。 4.1 UDP 与 TCP 协议的机制对比： 剖析面向无连接的 UDP 协议的结构和应用场景（如 DNS、VoIP）。随后，将核心精力投入到面向连接的 TCP 协议： 连接管理： 详述三次握手、四次挥手过程及其状态机的每一个细节。 可靠性机制： 深入理解滑动窗口协议、序列号、确认应答（ACK）和超时重传机制如何保证数据不丢失、不重复。 拥塞控制： 详细解析 TCP 拥塞控制的四大阶段——慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复的算法细节，以及它们如何动态适应网络状况。 4.2 端口寻址与应用映射： 解释端口号在多路复用中的作用，并梳理常用应用端口的分配标准（Well-known Ports）。 第五部分：应用层（L5-L7）的协议与服务 应用层定义了用户和应用程序直接交互的网络服务和协议。本部分将聚焦于互联网上最常见和最重要的应用协议。 5.1 万维网协议栈： 全面解析超文本传输协议（HTTP/1.1, HTTP/2, HTTP/3）。关注 HTTP 的请求/响应周期、幂等性、状态码的含义。深入探究 HTTP/2 的头部压缩和多路复用特性，以及基于 UDP 的 HTTP/3（QUIC）如何解决 TCP 的队头阻塞问题。 5.2 域名系统（DNS）： 解析 DNS 在现代互联网中的核心地位。详细描述递归查询与迭代查询的过程，根域名服务器、TLD 服务器和权威名称服务器的层次结构，以及 DNS 记录类型和缓存机制。 5.3 邮件传输协议： 比较简单邮件传输协议（SMTP）用于发送邮件，以及邮局协议（POP3）和互联网消息访问协议（IMAP）用于接收邮件的工作模式和差异。 5.4 安全与传输层加密： 介绍传输层安全协议（TLS/SSL）的工作原理，包括握手过程、证书链验证、以及如何通过非对称加密（RSA/ECC）和对称加密（AES）保证数据在传输过程中的机密性和完整性。 第六部分：现代网络架构与前沿趋势 本部分将视角提升到整个网络基础设施的层面，探讨如何通过创新架构提高网络的灵活性、效率和可编程性。 6.1 软件定义网络（SDN）的革命： 详细阐述 SDN 的核心思想——控制平面与数据平面的解耦。分析集中式控制器（如 OpenDaylight/ONOS）的作用，以及 OpenFlow 协议如何作为南北向接口实现对网络设备的精细控制。探讨 SDN 在流量工程和网络自动化中的潜力。 6.2 网络功能虚拟化（NFV）与云原生： 解释 NFV 如何将防火墙、负载均衡器等传统硬件设备转化为可在标准服务器上运行的虚拟网络功能（VNF）。讨论容器化技术（如 Docker 和 Kubernetes）对网络服务部署和管理范式的深远影响。 6.3 内容分发网络（CDN）与边缘计算： 深入研究 CDN 的工作原理，包括缓存策略、负载均衡和智能路由如何将用户请求导向最近、响应最快的资源节点，以优化最终用户体验。引入边缘计算（Edge Computing）的概念，探讨其在低延迟应用（如工业物联网、自动驾驶）中的网络需求和架构挑战。 6.4 网络安全纵深防御策略： 讨论网络层面的常见攻击（如 DoS/DDoS 攻击、中间人攻击）及其缓解技术。分析入侵检测系统（IDS）和入侵防御系统（IPS）在网络边界和内部区域的部署逻辑。 --- 本书特色 本书通过大量的网络抓包分析案例和模拟实验指导，将抽象的协议规范转化为可实际操作的工程实践。每章末尾的深入思考题旨在激发读者对网络设计做出权衡和决策的能力。本书的结构旨在确保读者不仅理解“是什么”，更深层次地掌握“为什么”和“如何做”，从而成为能够驾驭复杂现代网络的专家。

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当我合上这本书的最后一页时，我脑海中浮现的不是一堆代码片段或配置命令，而是整个数据包在互联网上飞速穿梭的动态画面。这本书最成功的地方，在于它成功地将静态的协议规范转化成了生动的“数据旅程”。它没有孤立地讲解ARP或ICMP，而是将它们嵌入到一个完整的“主机A向主机B发起HTTP请求”的场景中。你看着ARP解析出MAC地址，接着看IP层如何封装并选择下一跳，然后是TCP如何建立连接（三次握手），再到应用层的数据传输，最后在目标主机上逆向解析回原始请求。这种“端到端”的视角贯穿始终，极大地增强了对网络分层概念的理解深度。特别是作者在描述数据包在路由器中如何进行转发决策时，那种基于路由表查找、最长前缀匹配的逻辑推演，细致到让人感觉自己就是那个路由器CPU，正在高速处理传入的帧。对于那些在网络故障排查中感到迷茫的人来说，这本书简直是黑暗中的一盏明灯，因为它教你的不是“如何重启某个服务”，而是“数据包在哪里丢失了，以及为什么会丢失”。

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我必须强调这本书在“故障排查与性能优化”这一块的独到之处。许多网络书籍在讲完协议细节后就戛然而止，留给读者一个“那如果出错了怎么办？”的巨大空白。但这本书，似乎预料到了每一个工程师都会遇到的抓狂时刻。它不仅解释了为什么数据包会延迟，还深入分析了延迟的来源——是链路拥塞？是设备处理延迟？还是错误的MTU设置导致的IP分片重组开销？书中有一章节专门讲解了如何使用Wireshark进行深度包捕获分析，它展示的不仅仅是过滤器命令，更重要的是如何解读那些看似杂乱无章的十六进制数据流，并从中提取出关键的计时信息和控制字段的状态。对于优化高并发应用的网络性能，书里关于TCP窗口调整、延迟确认策略的讨论，提供了非常具体的、可量化的优化参数建议。读完它，你会发现，优化网络不再是靠猜测和重启，而是一门基于数据分析和协议理解的科学。这本书的实用性，绝对是五颗星。

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这本书的语言风格，怎么说呢，有点像一位经验丰富但略带幽默感的老教授在给你开小灶。它在技术深度上达到了一个令人敬佩的高度，但叙述的语调却始终保持着一种平易近人的姿态。让我印象最深的是它处理OSI七层模型与TCP/IP四层/五层模型冲突与融合的部分。很多教材在这一点上要么含糊其辞，要么强行“正名”，导致读者一头雾水。但这本书却坦然承认了历史的演进和现实的妥协，它清晰地梳理了在实际部署中，为什么我们依然需要理解OSI的边界划分，但同时又必须用TCP/IP的协议族结构来指导日常故障排查。书中甚至专门用了一章来讨论“网络抽象的陷阱”，告诫我们不要过度依赖高级API而忽略了底层数据包的真实旅程。这种对技术哲学层面的探讨，让这本书超越了一般的参考手册，更像是一部“网络工程师的自我修养”。我个人认为，对于那些准备考取高级网络认证或者正在设计复杂企业网络架构的专业人士，这本书提供的背景知识和批判性思维训练，是任何纯粹的配置指南都无法替代的财富。

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这本书绝对是近几年来我读过的技术书籍中的一股清流，它没有陷入那种过于晦涩的理论深渊，而是以一种非常务实、贴近工程实践的方式，将复杂的网络协议栈剖析得淋漓尽致。我尤其欣赏作者在介绍TCP拥塞控制算法时所采用的叙事手法。他们没有简单罗列Reno、Tahoe、CUBIC的公式，而是构建了一个虚拟的网络环境，让我们仿佛亲眼见证了数据包的丢失、确认、窗口的扩张与收缩。这种“情景教学”的方式，让那些原本枯燥的数学模型瞬间“活”了起来。举个例子，书中对BBR（Bottleneck Bandwidth and Round-trip propagation time）算法的阐述，简直是教科书级别的。它不仅解释了BBR如何通过测量带宽和RTT来动态调整发送速率，更深入探讨了它与传统基于丢包反馈机制的算法在超大规模数据中心环境下的性能差异和适用场景。读完这一部分，我立刻有种茅塞顿开的感觉，明白了为什么现代云服务提供商会倾向于采用这种基于模型预测的拥塞控制策略。全书的图示设计也极其出色，那些精心绘制的流程图和状态机图，复杂但不混乱，完美地补充了文字描述的不足，使得即使是初次接触这些概念的读者，也能快速建立起清晰的认知框架。对于希望从“会用”网络工具升级到“理解”网络本质的工程师来说，这本书的价值无可估量。

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这本书的难度曲线设计得非常巧妙，它不是那种一上来就用大量数学公式吓跑新手的入门书，也不是那种只关注最新技术热点的浅尝辄止的读物。它更像是一座精心搭建的知识阶梯。开篇部分非常友好，用简化的对比（比如类比物理世界的邮政系统）来介绍MAC地址和IP地址的本质区别，让非计算机科班出身的读者也能迅速跟上节奏。但是，当你进入到BGP（边界网关协议）和MPLS（多协议标签交换）章节时，它的深度瞬间提升到了业界顶尖水平。作者对BGP的选路属性、路径向量机制的讲解，严谨且全面，甚至涉及到了路由反射器和联盟（Confederations）的复杂配置考虑。这种平滑而有力的过渡，让读者在不知不觉中，已经从一个网络初学者，蜕变为了一个能够理解全球互联网骨干网工作原理的专家级思考者。它的价值在于，它为你打下了能够支撑未来十年技术迭代的坚实地基，而不是给你一件只能穿一季的新潮外套。

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