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出版者:清华大学出版社,培生教育出版集团

作者:DouglasE.Comer

出品人:

页数:687

译者:

出版时间:2002-3

价格:62.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787900641199

丛书系列:国际知名大学原版教材——信息技术学科与电气工程学科系列

图书标签:

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好的，以下是针对一本名为《计算机网络与因特网》的图书，但不包含其内容的图书简介。这份简介将聚焦于其他科技或学术领域，力求内容详实，风格自然。 --- 《量子计算原理与应用前沿：从薛定谔方程到容错算法的跨越》 第一部分：量子力学的基石与计算的范式革命 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探讨如何从微观世界的物理规律出发，构建出超越经典图灵机极限的全新计算范式——量子计算。我们不会涉足传统TCP/IP协议栈、路由选择或因特网架构的任何内容，而是专注于信息的物理实现与数学抽象的交汇点。 第一章：物理实在的量子描述 本章首先回顾了经典物理学的局限性，并引入量子力学的基本概念。我们将详细剖析态矢量和希尔伯特空间的数学结构，这是理解量子信息的基础。内容涵盖狄拉克符号（Bra-Ket Notation）的严格定义与运算规则，波函数的概率解释，以及海森堡不确定性原理在信息论层面的体现。重点讨论了量子系统的叠加态现象，并以二维量子比特（Qubit）为例，展示其相对于经典比特在信息承载能力上的本质区别。我们深入探讨了薛定谔方程在开放系统中的应用，特别是如何用林布兰德方程（Lindblad Master Equation）描述量子退相干（Decoherence）过程，这是当前实现稳定量子计算面临的最大挑战之一。退相干机制的深入理解，是衡量任何量子硬件平台可行性的关键指标。 第二章：量子逻辑门与量子电路设计 在确立了量子态的描述之后，本章转向对量子信息的操控。量子计算的核心在于一系列可逆的、酉（Unitary）变换，即量子逻辑门。我们将系统性地介绍单比特门，如泡利门（$X, Y, Z$）和哈达玛门（$H$），并详述它们在构建叠加态和纠缠态中的作用。 随后，我们着重分析多比特门，特别是受控非门（CNOT），作为构建通用量子计算所需的基础资源。读者将学习如何利用CNOT门来制备Bell态——最基本的纠缠态，并理解纠缠作为量子计算资源的重要性。本章还讨论了量子电路的优化问题，包括如何通过电路深度最小化和门集简化来对抗噪声。我们将分析如Toffoli门、Fredkin门等通用逻辑门的构造方法，并探讨在不同物理实现平台（如超导电路、离子阱、拓扑量子位）上，这些门的实际性能差异与设计考量。 第二部分：核心算法与信息理论的突破 本章群落将聚焦于展示量子计算如何实现对经典算法的指数级或多项式加速，这是其理论价值的直接体现。 第三章：量子并行性与核心算法探究 本章是全书的核心算法分析部分，完全避开了任何关于网络协议、数据传输或互联网服务的讨论。我们深入解析了标志性的量子算法： 1. Deutsch-Jozsa 算法： 作为第一个展示量子优越性的算法，我们详细分析其如何仅用一次查询即可区分恒定函数与平衡函数，并对比经典算法所需的多次查询。 2. Grover 搜索算法： 本章详细推导了Grover算法的迭代步骤，解释了其如何实现对无序数据库的平方加速。重点分析了振幅放大（Amplitude Amplification）的数学机制，并探讨了如何根据搜索空间的具体结构调整迭代次数。 3. Shor 分解算法： 这是量子计算在密码学领域最具颠覆性的应用。我们将详尽解释如何利用量子相位估计算法（QPE）来求解离散对数问题和整数因子分解问题。数学推导将集中在周期寻找（Period Finding）子程序的实现，而非任何数据加密标准（如RSA或AES）的运作方式。 第四章：量子模拟与新材料发现 除了针对特定数学问题的加速外，量子计算在模拟自然界方面的潜力同样巨大。本章探讨了如何使用量子计算机作为“量子模拟器”，来精确求解经典计算机无法处理的复杂物理和化学问题。 我们将详细介绍变分量子本征求解器（VQE），这是一种混合量子-经典算法，用于寻找分子或晶体的基态能量。内容包括哈密顿量的构建、Ansatz波函数的选择，以及经典优化器在参数空间中的搜索策略。此外，我们还覆盖了量子步进法（Quantum Phase Estimation for Hamiltonian Simulation）的理论框架，展示如何精确模拟时间演化过程，这对于新催化剂设计、高温超导材料的探索具有革命性意义。 第三部分：实现的技术挑战与容错机制 最后一部分将审视将理论蓝图转化为可行硬件所面临的工程难题，特别是如何在高噪声环境中维持计算的可靠性。 第五章：噪声模型与量子纠错码 实现大规模、通用量子计算的关键瓶颈在于错误率。本章系统地介绍了描述量子噪声的主要模型，如Bit-flip、Phase-flip错误，以及更通用的Pauli错误模型。我们不会涉及网络通信中的错误检测与纠正码（如CRC或FEC），而是专注于量子信息特有的量子纠错码（QEC）。 我们将深入探讨表面码（Surface Code）的设计原理，这是目前最有希望实现容错计算的方案之一。内容包括校验子（Syndrome）的提取、稳定子群的构造，以及如何通过局部操作来识别和修复逻辑量子位上的错误。本章还会简要介绍其他先进的QEC方案，如CSS码和拓扑量子纠错码，并分析实现逻辑门操作（如“鸟之跃”或“魔术态蒸馏”）所需的物理资源开销。 第六章：后摩尔时代的技术展望 本章展望了量子计算硬件的未来发展方向，并将其置于整个高性能计算生态中的位置。我们对比分析了当前的几大技术路线：超导电路（Transmon Qubits）、囚禁离子（Trapped Ions）、光子量子计算（Photonic Qubits）以及半导体量子点（Quantum Dots）。讨论的重点将放在可扩展性（Scalability）、相干时间（Coherence Time）和门保真度（Gate Fidelity）这三大核心性能指标上。 总结而言，本书完全致力于量子物理、抽象代数和信息论的交叉领域，为读者构建一个坚实的量子计算知识体系，为理解未来计算的物理极限提供理论工具。

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这本书的阅读体验非常流畅，排版和图示的质量高得惊人。通常技术书籍中的插图往往是晦涩难懂的方框和箭头堆砌，但在这本书里，每一个示意图似乎都经过了精心设计，旨在最大化信息传递的效率。以其对拥塞控制算法的阐述为例，作者使用了一组非常直观的流量曲线图，清晰地展示了TCP Reno、TCP NewReno以及BBR算法在不同丢包率环境下的窗口增长和收敛行为。光是看图，我就能大致理解不同算法的设计哲学和性能侧重。而且，作者在引用学术研究和工业标准时，非常注重平衡性，既保证了理论的严谨性，又避免了过多的晦涩符号干扰正常阅读。它就像一位耐心的导师，知道什么时候该停下来解释一个关键术语，什么时候该用一个比喻来巩固一个抽象的概念。对于那些依赖视觉辅助来理解复杂逻辑的读者来说，这本书的视觉设计是它能脱颖而出的重要原因。

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我花了很长时间才找到一本能够真正让我感受到技术演进脉络的书，而这本《计算机网络与因特网》绝对是其中的佼佼者。它的独特之处在于，它没有将互联网视为一个静止的、已完成的系统来介绍，而是将其描绘成一个不断进化的生态系统。书中花了相当大的篇幅来探讨过去十年间，移动互联网、云计算和物联网对传统网络架构带来的冲击与变革。例如，它对比分析了5G网络切片技术与传统虚拟专用网（VPN）在资源隔离和动态调度上的本质区别，这种前瞻性的视角让我意识到，学习网络知识绝不能只停留在80年代的经典理论上。更让我惊喜的是，作者在探讨安全问题时，没有局限于传统的防火墙和入侵检测系统，而是引入了零信任架构（Zero Trust Architecture）的概念，并详细阐述了其在微服务环境下的实现挑战。这种将历史、现状与未来趋势紧密结合的处理手法，使得整本书读起来充满了活力和现实意义，让人感觉手中的知识是“活的”，而不是躺在历史书中的陈旧教条。

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真正衡量一本技术书籍价值的，往往在于它对“为什么”的解释深度，而非仅仅“是什么”的罗列。这本书在这一点上做得极其出色。它没有满足于告诉我们HTTP/2如何通过多路复用提升性能，而是深入挖掘了HTTP/1.1的队头阻塞问题是如何从TCP层的特性中衍生出来的，以及HTTP/2的设计者是如何巧妙地将应用层的问题映射回传输层解决方案的。这种“追根溯源”的分析方法，极大地提升了读者的工程思维。此外，它对网络协议栈中各个层次的“哲学”讨论也十分精彩。比如，在介绍IP协议时，作者深入探讨了为什么IP设计选择“尽力而为”（Best Effort）的服务模型，而不是像早期X.25那样提供更可靠的虚电路服务，这种设计哲学背后的权衡——牺牲可靠性以换取极致的可扩展性和中立性——被解释得淋漓尽致，让我对整个互联网的基石有了更深层次的敬意和理解。

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我必须强调这本书的配套资源和学习引导是远超预期的。虽然我主要侧重于阅读文字内容，但随书附带的（或在线提供的）实验环境和代码示例，构成了其价值的另一半。作者似乎深知，计算机网络理论如果脱离实践就会变成僵死的知识。他提供的不仅仅是理论概念，更是一套可以亲手搭建和验证这些概念的工具箱。例如，书中关于网络地址转换（NAT）的讲解部分，不仅描述了SNAT和DNAT的工作原理，还提供了一套使用虚拟机和开源路由软件（如Quagga或FRR）来模拟一个小型NAT网关的步骤指南。这使得读者可以真正“玩转”这些协议，亲眼观察地址转换表是如何实时更新的。对于那些正在准备相关认证考试或者希望在工作中应用这些知识的专业人士来说，这种理论与实践的无缝对接，让这本书的实用价值飙升到了一个令人难以置信的高度，是真正的案头必备宝典。

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这本关于计算机网络和互联网的书籍，可以说是近年来我读到的最令人耳目一新的技术著作之一了。从内容组织来看，作者显然对这个领域有着深刻的理解和独到的见解。它不仅仅停留在对OSI七层模型或TCP/IP协议栈的机械罗列，而是以一种非常贴近实际应用场景的方式，逐步引导读者深入到网络的底层机制。比如，书中对路由选择算法的讲解，没有采用枯燥的公式推导，而是通过模拟一个复杂的企业网络拓扑，生动地展示了距离矢量和链路状态路由协议在实际决策过程中的差异和权衡。尤其值得称赞的是，它对软件定义网络（SDN）的介绍，不像很多教材那样点到为止，而是深入剖析了OpenFlow协议的工作原理，甚至还附带了一些基础的编程示例，这对于希望从理论走向实践的读者来说，无疑是极大的福音。读完前几章，我已经能够清晰地在大脑中构建起一个现代互联网数据包的完整生命周期图景，从MAC地址的解析到BGP路由的确定，每一步都清晰可见，不再是模糊不清的黑箱操作。这种由表及里、层层递进的叙述方式，极大地降低了初学者接触复杂概念的门槛。

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