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出版者:

作者:庞丽萍

出品人:

页数:275

译者:

出版时间:2010-8

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787115232496

丛书系列:

图书标签:

• 操作系统
• 计算机科学
• 计算机系统
• 内核
• 进程管理
• 内存管理
• 文件系统
• 并发
• 同步
• 虚拟化

数字化时代的基石：现代网络架构与协议深度解析 本书聚焦于支撑我们日常数字生活的核心——现代网络的构建、运作机制及其前沿发展。它不是对操作系统内核的细致剖析，而是将视角投向了信息如何在全球范围内高效、安全地传输与交换的宏大图景。 引言：超越终端的连接世界 我们正生活在一个万物互联的时代。从智能手机的即时通讯到全球金融市场的毫秒级交易，从云计算的数据中心到物联网设备的传感器网络，这一切的基石是复杂而精妙的网络架构。本书旨在为读者构建一个关于现代网络世界的全景认知框架，深入探讨构成这个无形基础设施的关键技术、协议栈及其背后的设计哲学。我们不探讨进程管理、内存分配或文件系统，而是专注于数据包的生命周期、路由决策的艺术以及确保通信可靠性的机制。 第一部分：网络基础与物理层面的奥秘 本部分将从最基础的物理媒介和信号传输原理入手，为理解上层协议打下坚实的基础。 第一章：从比特到波：信号的物理本质 我们将详细考察不同传输介质的特性，包括铜缆（双绞线、同轴电缆）、光纤（单模与多模）以及无线电波。重点分析了信号衰减、噪声干扰（如串扰、EMI/RFI）如何影响数据速率和传输距离。本书将深入探讨数字信号的编码技术，如曼彻斯特编码、差分编码，以及它们在物理层如何确保接收方能够准确区分“0”和“1”。此外，对光通信中的波分复用（WDM）技术进行详尽的讲解，阐明其如何极大提升光纤骨干网的容量。 第二章：局域网的基石：介质访问控制（MAC）与以太网 本章是理解局域网（LAN）的必修课。我们将剖析IEEE 802.3标准，重点关注经典的CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）机制，并将其与现代全双工交换环境下的差异进行对比。更重要的是，本书将详尽解析第二层（数据链路层）的运作：MAC地址的结构、帧的格式、冲突域与广播域的概念。同时，对现代以太网的发展，如巨型帧（Jumbo Frames）和链路聚合（Link Aggregation Group, LAG），进行深入分析，解释它们如何提高局域网的吞吐量和冗余性。 第二部分：互联世界的骨架：网络层与路由算法 网络层是实现跨网络通信的核心，本部分将聚焦于IP协议及其复杂的路由机制。 第三章：IP协议族：全球寻址的逻辑 我们详尽解读IPv4的头部结构、分片与重组过程，并分析其地址耗尽问题。随后，本书将耗费大量篇幅介绍IPv6的地址结构（单播、任播、组播）、扩展头部设计及其对网络处理效率的影响。重点讨论ICMPv4/v6的作用，如何用于错误报告、网络诊断和路径发现（如`traceroute`的工作原理）。 第四章：动态路由的艺术：算法与协议 本章是本书的重点之一。我们将区分内部网关协议（IGP）和外部网关协议（EGP）。在IGP方面，深入解析距离矢量协议（如RIP的毒化反转机制）和链路状态协议（如OSPF的LSA类型、区域划分、DR/BDR选举）。在EGP方面，对BGP（边界网关协议）的结构、路径属性（AS Path, Local Preference, MED等）及其工作模式进行透彻的讲解，阐明BGP如何成为互联网全球路由决策的“指挥中心”。 第三部分：可靠通信的保障：传输层协议 数据包在穿越复杂的网络结构时，需要上层协议来保证数据流的正确性和有序性。 第五章：面向连接的可靠性：TCP的精妙设计 本书细致分析TCP的三次握手、四次挥手过程，并详细阐述其核心机制：序列号与确认号的机制、滑动窗口（发送窗口与接收窗口）如何实现流量控制。重点剖析拥塞控制算法的演进，从慢启动、拥塞避免到Tahoe, Reno, NewReno，乃至现代的CUBIC和BBR算法，解释它们如何动态地适应网络瓶颈。同时，讨论快速重传与快速恢复机制在保障高吞吐量中的作用。 第六章：无连接的效率：UDP与应用层映射 与TCP的复杂性相对，UDP（用户数据报协议）的简洁性使其在特定场景下成为首选。本章解释UDP的头部结构及其在DNS查询、VoIP流媒体传输中的应用。我们将探讨如何通过应用层协议（如QUIC）在UDP之上构建更高效、更灵活的可靠性与多路复用机制，以应对现代Web应用的需求。 第四部分：应用驱动的网络与安全深化 网络服务的最终目标是支撑应用，而安全是网络生存的必要前提。 第七章：应用层协议的构建：HTTP、DNS与邮件系统 深入解析HTTP/1.1、HTTP/2（头部压缩与多路复用）以及HTTP/3（基于QUIC）的协议特性和演变路径，理解它们如何影响Web性能。详尽讲解DNS的层级结构、递归查询与迭代查询流程、记录类型（A, CNAME, MX, TXT）及其缓存机制，这是解决“如何找到目标”的关键。此外，对SMTP、POP3和IMAP等邮件传输协议的机制进行概述。 第八章：网络安全：从边界防御到深度加密 本章侧重于数据在传输过程中的安全防护。重点分析SSL/TLS协议的工作流程，包括握手、密钥交换（如Diffie-Hellman或RSA）、证书验证链，以及对称加密在数据传输中的应用。我们将讨论防火墙（基于状态的检测）、入侵检测系统（IDS/IPS）的基本原理，并介绍VPN技术（IPsec和SSL VPN）如何构建安全的隧道。 结论：展望未来网络趋势 本书最后总结了网络技术的前沿发展方向，包括软件定义网络（SDN）如何通过控制平面与数据平面的分离来简化网络管理，网络功能虚拟化（NFV）如何提高资源利用率，以及5G/6G时代对网络切片、低延迟通信的全新要求。本书旨在提供一个全面、深入且实用的网络知识体系，使读者能够从底层协议到顶层应用，全面理解驱动信息社会运转的复杂系统。

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