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出版者:电子工业出版社

作者:侯彤璞

出品人:

页数:208

译者:

出版时间:2001-9-1

价格:18.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787505368460

丛书系列:

图书标签:

• 上网教学
• 网络基础
• 电脑技能
• 信息技术
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• 操作技巧

穿梭数字迷宫：深度解析现代通信技术与网络构建艺术 一、 引言：从信息孤岛到互联世界的蜕变 我们正处在一个信息洪流前所未有地奔涌的时代。电话、电报的时代已成历史的注脚，取而代之的是一个由光纤、无线电波和复杂协议编织而成的全球性网络——互联网。然而，支撑这一切的，远不止是人们日常使用的浏览器或App。本书旨在深入剖析驱动现代通信的底层逻辑、架构演变以及构建与维护一个高效、安全网络环境所需掌握的全部专业知识。它不是面向初学者的“如何点击鼠标”指南，而是面向系统架构师、网络工程师以及对信息基础设施抱有深切探究欲望的读者的深度技术手册。 二、 基础理论的夯实：数字信号的生命周期 现代通信的基石在于如何将人类交流的模拟信号转化为机器可以理解的二进制数据，并在物理介质上传输。本书将详尽阐述信号处理的核心原理。 1. 信息的量化与编码： 我们将从香农-哈特利定理出发，探讨信息熵的本质，以及如何在噪声环境中最大限度地提高信道容量。重点解析了多种信源编码（如霍夫曼编码、算术编码）和信道编码（如循环冗余校验CRC、卷积码、Turbo码）的数学模型、优缺点及其在实际应用中的选型标准。对于脉冲编码调制（PCM）和差分脉冲编码调制（DPCM）在语音和视频传输中的具体实现细节，进行了数学推导和性能分析。 2. 物理层面的光电转换与传输： 跳脱出简单的“网线”概念，本书深入探讨了光纤通信的物理极限。内容涵盖单模与多模光纤的特性差异、传输损耗模型、色散管理技术（如色散补偿模块DCM）。对于无线电波部分，则详细阐述了电磁波的传播特性、瑞利衰落、多径效应，以及MIMO（多输入多输出）技术如何通过空间复用和分集增益突破传输瓶颈。 3. 调制与解调的艺术： 相移键控（PSK）、正交幅度调制（QAM）及其在高阶变种（如256-QAM, 1024-QAM）中的性能损耗与抗干扰能力进行了对比分析。更进一步，书中剖析了软件定义无线电（SDR）框架下，如何利用高速FPGA实现灵活的基带信号处理，以适应未来通信标准（如5G/6G）的快速迭代需求。 三、 网络架构的宏大叙事：从七层模型到SDN的演进 理解网络，必须从其结构化的分层模型开始。本书将OSI七层模型作为理论框架，但重点聚焦于数据包如何在这些层次间流转，以及现代网络设备如何高效处理这些数据。 1. 数据链路层与网络层核心： ARP协议的精妙设计、VLAN在局域网内的隔离与广播域控制机制，以及STP/RSTP在冗余链路管理中的陷阱与优化策略。在网络层，本书重点剖析了IPv4地址耗尽的历史背景和CIDR的引入，并对IPv6的地址结构、自动配置（SLAAC）及过渡技术（如6to4, Teredo）进行了详尽的实战演练。 2. 路由协议的精妙博弈： 静态路由的适用边界，到动态路由协议的复杂世界。内部网关协议（IGP）中，OSPFv3的状态机转换、链路状态数据库（LSDB）的同步机制、区域间和自治系统间的交互逻辑，将通过具体LSA类型和Router ID的选举过程进行深度解析。对于外部网关协议（EGP），BGP协议的路径属性（AS_PATH, Local Preference, MED）如何影响全局路由选择，以及路由反射器（Route Reflector）和联盟（Confederation）的部署策略，是本书的重点和难点所在。 3. 传输层与应用层的效率优化： TCP协议的“三握手”与“四次挥手”背后的状态机管理，拥塞控制算法（如Reno, CUBIC）的数学模型与内核参数调优（如窗口大小、延迟确认）。UDP虽然简单，但其在DNS、VoIP等场景下的应用，以及如何通过QUIC协议结合TLS和UDP实现更快的连接建立和流间隔离，是现代应用优化的关键方向。 四、 现代网络基础设施的构建与运维 脱离了理论的纸上谈兵，本书将视角转向构建高性能、高可靠的实际网络基础设施。 1. 交换与转发的高级技术： 深入探讨了二层和三层交换机的硬件架构，包括TCAM（三元内容可寻址存储器）如何实现高速查找，以及数据包在ASIC芯片上的转发路径。重点解析了MPLS（多协议标签交换）技术，包括LDP/RSVP-TE建立标签分发路径，以及基于标签交换路径（LSP）的流量工程（Traffic Engineering）实现，确保特定业务流量的低延迟路径。 2. 网络虚拟化与软件定义网络（SDN）： 传统网络配置的僵化性催生了SDN的革命。本书详细介绍了OpenFlow协议的控制平面与数据平面的分离机制，以及如何利用控制器（如ONOS, ODL）集中管理网络资源。更前沿地，对网络功能虚拟化（NFV）中的VNF部署、Hypervisor的选择及其对网络性能的影响进行了深入的性能基准测试分析。 3. 安全体系的深度防御： 网络安全不再是简单的防火墙。本书探讨了入侵检测系统（IDS/IPS）的签名匹配与异常行为分析机制，SSL/TLS握手过程中的密钥交换流程（如ECDHE算法），以及现代零信任（Zero Trust）架构中，如何通过细粒度的身份验证和微隔离技术，从根本上限制横向移动。对于DDoS攻击的防御，则涉及速率限制、黑洞路由的自动化触发机制。 五、 前沿技术展望与网络运维的自动化 本书的最终目标是培养能够驾驭未来网络的工程师。 1. 云原生网络与容器化： 探讨了Kubernetes（K8s）集群内部的网络模型（CNI），如Calico、Flannel的工作原理，以及Service Mesh（如Istio）如何管理服务间的加密通信和流量策略。 2. 网络运维的编程化： 传统CLI配置的低效性已被承认。我们将详细介绍使用Python（Netmiko, NAPALM）和Ansible进行设备配置的自动化，并深入讲解如何利用Telemetry（如gNMI）替代传统的SNMP，实现对网络状态的实时、细粒度监控和数据驱动的故障预测。 结语： 本书并非提供简单的操作步骤手册，而是致力于构建一个从底层物理传输到顶层逻辑架构的完整知识体系。通过对数学原理、协议细节、硬件限制和前沿架构的全面剖析，读者将具备设计、部署、优化和保护任何复杂现代通信网络的能力。它要求读者具备扎实的计算机科学基础，并准备好迎接一个持续高速迭代的技术挑战。

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