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出版者:Mcgraw Hill Higher Education

作者:Forouzan

出品人:

页数:944

译者:

出版时间:2003-10-1

价格:150.0

装帧:Paperback

isbn号码:9780071232418

丛书系列:

图书标签:

• communications&networking
• 网络
• networking
• cs
• 2012
• 数据通信
• 计算机网络
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• TCP/IP
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《数字时代的拓扑与逻辑：现代信息传输系统的构建与演进》 导言：信息洪流中的基石 在信息技术飞速迭代的二十一世纪，数据的流动性已成为驱动社会进步的核心动力。从广域网的宏大架构到局域网的精细部署，从无线电波的优雅传播到光纤的极致速度，支撑这一切的，是一套复杂而精密的理论体系与工程实践。《数字时代的拓扑与逻辑》正是深入探讨这套体系的一部力作。它超越了单纯的协议堆栈描述，着眼于信息如何在物理世界与逻辑世界之间进行高效、可靠、安全的转换与传输。 本书的核心目标是为读者构建一个全面、深入且具有前瞻性的现代信息传输系统认知框架。我们不再满足于“网络是如何工作的”这种表层认知，而是深入探究“网络为何以这种方式设计”以及“在面对未来挑战时，它将如何演进”。 第一部分：传输介质的物理极限与优化（The Physical Foundation） 信息传输的起点永远是物理载体。本部分将彻底解构支撑现代通信的各种介质，并探讨如何突破其固有的物理限制。 第一章：电磁波谱的精细划分与频谱效率 无线通信的奥秘在于对电磁波谱的精确掌握与高效利用。本章详细分析了从低频到毫米波（mmWave）频段的特性差异、传播损耗模型（如自由空间路径损耗、阴影衰落、多径效应）。重点探讨了当前频谱资源日益紧张的背景下，如何通过扩频技术（如CDMA的演进）、正交频分复用（OFDM）等技术，实现频谱效率的最大化。我们将深入研究信道编码理论（如Turbo码和LDPC码）如何通过引入冗余来抵抗噪声，并在实际的4G/5G系统中找到它们精确的量化指标和应用场景。 第二章：光纤通信的非线性光学现象与超高带宽 光纤是现代骨干网的生命线。本章聚焦于光通信领域的尖端技术。我们不仅复习了光纤的基本衰减和色散特性，更将重点放在了非线性效应——如受激拉曼散射（SRS）和四波混频（FWM）——如何成为限制超长距离、超高速传输的瓶颈。为解决这些问题，本书详细阐述了光纤布拉格光栅（FBG）在色散补偿中的应用，以及相干检测技术如何通过对光波的相位、振幅和偏振进行全面调制，实现Tbps量级的单信道传输速率。 第三章：信号完整性与层间耦合效应 在高速电路板和短距离互连中，信号完整性（SI）成为关键。本章将从传输线理论出发，分析阻抗匹配、反射、串扰（Crosstalk）等问题。我们使用S参数（散射参数）来精确描述多端口网络，并探讨去嵌入、去嵌入和端口展开技术在设计高速背板和芯片封装时的应用，确保数据在离开物理层芯片之前，其波形能够保持可识别性。 第二部分：网络拓扑的演化与控制平面（Topology and Control Plane Dynamics） 信息传输的效率高度依赖于网络组织结构（拓扑）以及用于维护和路由的控制逻辑。 第四章：从中心辐射到全互联：拓扑结构的选择与度量 本章系统性地比较了总线型、环型、星型、网状（Mesh）等经典拓扑的优劣。重点分析了容错性、可扩展性与部署复杂性之间的权衡。在数据中心领域，我们深入研究了Clos网络架构的精妙之处，如何通过多级交换机构建高密度、低延迟的无阻塞（Non-blocking）结构，并引入了叶脊（Leaf-Spine）模型的具体实现参数。 第五章：分布式一致性与网络状态维护 现代网络依赖于分布式的状态同步。本章聚焦于控制平面协议的内在逻辑。我们详细剖析了链路状态路由协议（如OSPF的Dijkstra算法实现）中，如何通过SPF树的计算来确保全局最优路径。更进一步，我们探讨了BGP（边界网关协议）在处理AS间策略路由时的复杂性，以及路由反射器（Route Reflectors）如何解决大规模MP-BGP部署中的全互联需求，同时保证策略隔离。 第六章：软件定义网络（SDN）的核心范式转移 SDN代表了控制与转发平面的分离。本章将深入研究OpenFlow协议的规范性细节，解析控制器与转发设备之间的交互模型。我们不仅关注其带来的灵活性，更关注其在分布式控制器集群中如何解决一致性问题（CAP定理在控制平面中的体现），以及如何设计流表（Flow Tables）的下发与匹配机制，以最小化查找延迟。 第三部分：数据流的保证与安全框架（Flow Assurance and Security Frameworks） 信息的可靠传输必须伴随着性能保证和安全防护。 第七章：服务质量（QoS）的资源预留与拥塞管理 本章不再停留在抽象的“优先级”概念，而是深入研究实现QoS的工程技术。我们详述了整形（Shaping）和清理（Policing）在流量工程中的作用，以及加权公平排队（WFQ）和低延迟排队（LLQ）等调度算法如何在交换机的输出端口上实现资源竞争的有序解决。此外，本书还讨论了流量工程（Traffic Engineering）如何利用约束最短路径算法，确保关键业务流不发生拥塞。 第八章：数据完整性与纠错机制的理论深度 为对抗传输过程中的随机错误，错误检测与纠正至关重要。本章从信息论基础出发，解析了汉明码、循环冗余校验（CRC）的数学原理。对于要求极高可靠性的场景，我们将深入探讨自动重传请求（ARQ）机制的变体——如选择性重传（SR）和Go-Back-N——在确定性传输环境下的性能损耗与效益分析。 第九章：信息传输的信任边界与加密架构 在互联世界中，信任的构建是传输链的最后一道屏障。本章全面梳理了公钥基础设施（PKI）的工作流程，包括证书颁发机构（CA）、证书吊销列表（CRL）和在线证书状态协议（OCSP）。重点分析了IPsec隧道如何在网络层实现对数据包的完整性校验和保密封装，以及传输层安全（TLS/SSL）握手过程中，密钥交换算法（如Diffie-Hellman）的计算复杂性与前向保密性的实现。 结论：迈向量子与超低延迟的未来 本书最后展望了下一代传输系统的关键挑战：量子计算对现有加密体系的威胁，以及极端低延迟（如毫秒级甚至亚毫秒级延迟）在金融交易和远程操控领域的需求。我们将探讨后量子密码学的前沿研究方向，以及如何通过确定性网络（DetNet）技术来保证工业物联网中的时间敏感通信。 《数字时代的拓扑与逻辑》旨在提供一个跨越物理、链路、网络和传输层的全面视角，帮助读者从工程实践的层面理解并设计出适应未来海量、高速、安全数据流的通信基础设施。

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这本书，我得说，绝对是我近期阅读体验中的一道曙光。我一直在寻找一本能够清晰、系统地解释数据通信和网络领域基础知识的书籍，而《Data Communications and Networking》恰恰满足了我的所有期望，甚至超越了。我尤其欣赏作者在处理复杂概念时所展现出的精湛技巧。例如，关于OSI模型和TCP/IP协议栈的章节，它们并非简单地罗列各个层次的功能，而是通过生动的比喻和循序渐进的逻辑，将每一个层次的作用、它们之间的交互以及它们如何协同工作来完成数据传输的过程描绘得淋漓尽致。我常常在阅读过程中，脑海中会浮现出数据在网络中穿梭的动态画面，仿佛自己身临其境。书中对不同网络拓扑结构（如总线型、星型、环型、网状型）的讲解也同样详实，并且深入分析了每种结构的优缺点、适用场景以及潜在的网络瓶颈。这对于我理解和设计实际网络环境非常有帮助。

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我对书中关于路由协议的详尽阐述给予高度评价。它不仅仅是列举了RIP、OSPF、BGP等协议的名称，而是深入剖析了它们的工作原理、路由决策算法以及在不同网络环境中的适用性。例如，它清晰地解释了距离向量路由协议（如RIP）和链路状态路由协议（如OSPF）在更新路由信息方面的根本区别，以及它们各自的收敛时间和可能出现的“路由环路”问题。对于BGP（Border Gateway Protocol）的介绍，更是让我对互联网的全球路由机制有了前所未有的理解，了解到它是如何将来自不同自治系统（AS）的路由信息进行交换和计算，最终形成全球的路由表。

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最后，这本书让我对未来网络技术的发展趋势有了更深的思考。在讨论完现有的各种技术和协议之后，作者还展望了一些新兴领域，例如软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）。它简要地介绍了这些技术的核心思想，以及它们可能如何改变传统的网络架构和管理方式，为网络带来了更高的灵活性和可编程性。虽然这些部分篇幅不多，但它为我打开了新的视野，让我意识到网络技术并非一成不变，而是在不断地演进和革新。这本书不仅教会了我“是什么”和“为什么”，也让我开始思考“会是什么”。

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我不得不提的是，这本书在网络管理和故障排除方面提供了一些非常有用的见解。虽然它主要侧重于理论和基础知识，但其中穿插的对实际网络管理问题的讨论，让我感觉更加贴近现实。例如，关于网络监控工具（如SNMP）的介绍，以及如何利用这些工具来收集网络设备的性能数据，检测异常情况。书中还提供了一些关于诊断网络问题的通用方法和步骤，虽然没有深入到具体命令的层面，但它建立了一个清晰的逻辑框架，让我明白在面对网络故障时，应该从哪些方面着手进行分析和解决。

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这本书在网络性能优化方面的讨论也非常有价值。它不仅仅关注“如何让网络工作”，更关注“如何让网络工作得更好”。我从中学到了许多关于提高网络效率和可靠性的实用技巧。例如，关于拥塞控制的章节，它深入解析了TCP的慢启动、拥塞避免、快重传和快恢复等机制，让我理解了TCP是如何在网络拥塞时动态调整其传输速率，以避免网络崩溃。此外，书中对服务质量（Quality of Service, QoS）的探讨，也让我了解到如何通过优先级队列、流量整形等技术，来确保关键应用（如语音和视频）获得足够的带宽和较低的延迟，从而提升用户体验。

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让我感到惊喜的是，这本书在无线通信领域的内容也相当扎实。它详细介绍了各种无线技术，包括Wi-Fi（IEEE 802.11系列）、蓝牙以及蜂窝移动通信（如3G、4G、5G）。我尤其关注了关于Wi-Fi的章节，它解释了不同Wi-Fi标准之间的差异、信道分配、载波侦听多路访问/冲突避免（CSMA/CA）等关键机制，让我对无线网络的连接和数据传输有了更清晰的认识。此外，书中对移动IP的探讨，也让我理解了设备在不同网络之间漫游时，如何保持其IP地址的连续性，从而实现不间断的通信。这些内容对于理解当今日益普及的无线互联世界至关重要。

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这本书最让我印象深刻的一点是它对于网络协议细节的讲解。它并非止步于对协议名称的提及，而是深入到协议的工作机制、报文结构以及它们如何协调一致地完成通信任务。例如，关于IP协议（Internet Protocol）的讲解，我不仅学习了它的寻址机制和路由选择过程，还了解了IPv4和IPv6的区别以及各自的优劣。对于TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）的比较分析，更是让我清晰地认识到它们在可靠性、速度和应用场景上的差异。书中关于HTTP（Hypertext Transfer Protocol）、FTP（File Transfer Protocol）和SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）等应用层协议的介绍，也同样详尽，让我理解了这些协议如何支撑我们日常的互联网活动。

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我必须说，这本书在网络安全这一至关重要的主题上，并没有敷衍了事。它深入探讨了数据通信过程中可能遇到的各种安全威胁，从简单的截获到更复杂的拒绝服务攻击，再到各种恶意软件的传播机制。作者不仅列举了这些威胁，更重要的是，它详细阐述了相应的防御和缓解策略。无论是加密技术（如对称加密、非对称加密、哈希函数）的原理及其在数据传输中的应用，还是防火墙、入侵检测系统（IDS）和入侵防御系统（IPS）的工作方式，都讲解得非常透彻。我尤其喜欢关于数字签名和数字证书的部分，它帮助我理解了如何确保数据的完整性、真实性和不可否认性。通过这些章节，我不仅对网络安全有了更深入的认识，也更加理解了为何在构建和维护网络时，安全永远是第一位的考量。

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我对本书的图文并茂的风格非常欣赏。它并非枯燥的文字堆砌，而是运用了大量的图表、流程图和示例来说明复杂的概念。我尤其喜欢作者用来解释数据包在网络中传输过程的示意图，它们直观地展示了数据包经过路由器、交换机时的路径，以及在每一层协议中添加和移除头部信息的细节。这些图示不仅仅是装饰，更是理解数据通信原理的关键辅助。同时，书中穿插的案例研究和实际应用场景的描述，也让我能够更好地将所学的理论知识与现实世界中的网络应用联系起来，比如互联网是如何构建的，以及我们日常使用的各种网络服务是如何实现的。

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我可以说，《Data Communications and Networking》这本书对初学者极其友好，但同时又足够深入，能够满足有一定基础的读者的需求。我特别赞赏作者在解释各种技术术语和概念时，所采用的“从易到难”的教学方法。例如，在讲解物理层时，它从最基本的信号传输原理、编码技术（如曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码）开始，逐步过渡到不同的传输介质（如双绞线、同轴电缆、光纤）的特性和优劣。这种循序渐进的方式，让我能够扎实地建立起对网络底层运作的理解。即使是像网络延迟、吞吐量、带宽等概念，作者也通过清晰的图示和生动的例子，让我能够直观地把握其含义及其对网络性能的影响。

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