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出版者:科学出版社

作者:雍正明

出品人:

页数:197

译者:

出版时间:2005-9

价格:19.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030161833

丛书系列:

图书标签:

• 计算机网络
• 网络应用
• 数据通信
• TCP/IP
• 网络协议
• 网络安全
• 网络编程
• 互联网
• 通信原理
• 网络技术

现代通信技术与信息系统设计原理 图书简介 本书深入探讨了现代通信系统的基础理论、核心技术及其在信息系统设计中的实际应用。它旨在为读者构建一个全面、深入且具有前瞻性的知识框架，涵盖从信号的物理传输到复杂网络协议栈的构建，再到高级信息安全策略的实施等多个维度。 第一部分：通信基础理论与信号处理 本部分聚焦于通信系统的基石——信号与系统的理论。我们从信息论的视角出发，详细阐述了香农-哈特利定理的内涵与工程实践意义，探讨了信息熵、信源编码与信道容量的计算方法。 在信号分析方面，本书详细介绍了连续时间和离散时间信号的傅里叶变换、拉普拉斯变换及Z变换，并重点阐释了这些数学工具在系统响应分析中的应用。针对实际工程中的噪声干扰问题，我们深入研究了随机过程理论，包括高斯过程、平稳过程的特性，以及功率谱密度（PSD）的估计与应用，为后续的滤波设计奠定理论基础。 信道编码与调制技术是实现可靠通信的关键。本章系统梳理了线性分组码（如汉明码、BCH码）和卷积码的编码与译码原理，特别是维特比译码算法的实现细节。在调制方面，本书不仅涵盖了传统的幅度、频率和相位调制（ASK, FSK, PSK），更侧重于现代数字调制技术，如QPSK、16QAM以及高阶的M-ary正交幅度调制（OFDM）的基本原理和性能分析。对信噪比（SNR）与误码率（BER）的性能评估，贯穿了整个调制技术的讲解。 第二部分：无线传输与射频工程基础 现代通信的泛在化离不开对无线信道的深刻理解。本部分着重于电磁波在不同环境下的传播特性。 我们首先回顾了麦克斯韦方程组在辐射和传播中的应用，导出了自由空间传播损耗模型。随后，进入复杂信道的建模与仿真，详细分析了多径效应导致的衰落现象（如瑞利衰落和莱斯衰落），以及相关的信道测量与建模技术，例如小尺度衰落模型。 天线理论与设计是实现有效辐射与接收的核心。本书介绍了基本天线单元（如偶极子、单极子），深入讲解了天线参数，如方向图、增益、带宽和输入阻抗的测量与优化方法。同时，对阵列天线（如相控阵）的原理和波束赋形技术进行了详尽的阐述，这些是实现 MIMO（多输入多输出）系统的先决条件。 射频电路基础部分，我们探讨了关键的射频前端组件，包括低噪声放大器（LNA）的设计准则、混频器的工作原理，以及功率放大器（PA）的效率优化与线性化技术。滤波器设计（包括巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）在抑制带外噪声和隔离不同频段中的作用被重点强调。 第三部分：信息系统架构与协议栈 本部分将理论知识与实际的信息系统构建相结合，侧重于分层架构的设计哲学与各层协议的实现细节。 系统建模与架构设计：本书采用面向服务的架构（SOA）和微服务架构的理念，指导读者如何从需求分析过渡到逻辑架构和物理部署。重点讨论了面向对象设计原则（SOLID）在通信软件模块化中的应用。 协议栈的深度剖析：虽然不涉及具体的网络协议实现（如TCP/IP的具体细节），但本书从协议设计的宏观角度，分析了分层协议模型（如OSI参考模型）的优势与局限性。我们深入研究了数据链路层的帧结构设计，包括错误检测机制（如CRC的数学原理）与流量控制算法（如滑动窗口协议的原理性分析）。在网络层，侧重于路由选择算法的数学基础，如Dijkstra算法和Bellman-Ford算法的效率与拓扑结构依赖性分析，而非具体的路由协议配置。 第四部分：信息安全与系统韧性 在信息系统中，安全性是不可或缺的要素。本部分从信息论安全和系统级安全两个维度展开。 密码学原理与应用：我们详细分析了对称加密（如AES的轮函数设计）和非对称加密（如RSA的数论基础）的数学机制。重点讲解了数字签名、证书体系的信任模型，以及哈希函数在数据完整性验证中的核心作用。对椭圆曲线密码学（ECC）的数学优势进行了深入探讨。 系统韧性与容错设计：本书超越了简单的安全配置，强调系统在面对恶意攻击或硬件故障时的自愈能力。我们研究了冗余机制的设计（如N+1备份、三取二投票机制），以及故障隔离与快速恢复的策略。针对分布式系统的特性，探讨了一致性协议的基础思想（如Paxos或Raft的原理性比较，而非具体代码实现），以确保系统在部分节点失效时仍能维持服务。 系统性能度量与优化：最后，本书强调了在设计过程中必须量化系统性能。我们引入了排队论（Queuing Theory），特别是M/M/1和M/G/1模型的应用，用于预测系统延迟和吞吐量的瓶颈所在。性能优化不再是零敲碎打的修补，而是基于严谨的数学模型进行的架构调整与资源分配。 目标读者 本书适合于计算机科学、电子工程、信息与通信工程等相关专业的本科高年级学生、研究生，以及从事系统架构设计、通信软硬件开发和信息安全咨询的工程技术人员。它要求读者具备扎实的微积分、线性代数和概率论基础。

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我花了整整一个周末的时间，沉浸在第三章关于“数据链路层协议详解”的部分。这本书在讲解诸如停等协议、Go-Back-N以及选择重传协议这些经典算法时，展现出一种令人信服的逻辑严谨性。作者没有停留在理论公式的罗列，而是通过大量的、精心构建的仿真案例来剖析每种协议在不同丢包率和延迟环境下的性能表现。特别是关于CRC校验码的推导过程，讲解得非常细致，从多项式运算到模二除法，每一步都清晰可见，这对于我这种更偏重工程实践的读者来说，无疑是极大的福音。我曾尝试对照其他几本较早出版的教材来理解滑动窗口机制的复杂性，但总是感觉隔着一层雾；直到阅读了本书对发送窗口与接收窗口动态调整的图示分析，我才真正茅塞顿开。书中提供的代码片段虽然是伪代码，但其结构清晰，完全可以作为后续自己编写测试程序的蓝本。这种将理论深度与工程可行性完美结合的叙事方式，是这本书最让我赞赏的地方。

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这本书的叙事风格，说实话，带着一种老派的学术风范，显得沉稳而略微严肃。它不像一些新潮的技术书籍那样追求“酷炫”的表达，而是更注重知识体系的完备性和逻辑的自洽性。例如，在论述网络分层模型时，作者用了大量的篇幅来追溯每一层协议设计的历史背景和哲学思考，这让我意识到网络架构并非一蹴而就，而是无数次权衡和妥协的结果。这种深度的历史剖析，使得我对OSI七层模型和TCP/IP四层模型的理解不再是机械地记忆层次划分，而是理解了“为什么”要这样划分。当然，这种严谨也带来了一定的阅读门槛，对于初次接触网络概念的新手来说，前几章的术语密度可能会让人感到有些吃力，需要反复查阅后面的术语表。但如果你能坚持下去，深入到探讨路由选择算法（如Dijkstra和Bellman-Ford）的收敛性分析时，你会发现这份沉稳的回报是巨大的。

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这本书的装帧设计相当引人注目，封面那深邃的蓝色调，配上抽象的电路板纹理，一下子就抓住了我的眼球。拿到手里时，能感觉到纸张的质感非常扎实，不像有些教材那样轻飘飘的，这让我对它承载的内容充满了期待。内页的排版也做得十分用心，字体大小适中，行间距留得恰到好处，即使是长时间阅读那些复杂的概念图和公式，眼睛也不会感到过于疲劳。我尤其欣赏它在章节开头引入的那些富有设计感的插图，它们并非简单的装饰，而是巧妙地用视觉语言概括了本章的核心思想，比如第一章关于信息论基础的引入，那张流动的二进制数据流的插图，真是既美观又直观。不过，我也注意到书本在侧边栏的设计上稍显保守，如果能增加一些“思考题”或者“历史小花絮”的边注，或许能让学习过程更加生动有趣一些。整体来说，这本书在物理呈现上，绝对达到了专业学术书籍的高水准，让人愿意把它长期放在书架上，时不时翻阅。

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我是在准备一个企业内部网络优化项目时，开始系统研读本书的第六章“网络层与路由”。这本书在讲解BGP这一复杂协议时，采取了一种非常实用的“自顶向下”的讲解方式，这一点非常切合我当前的工作需求。作者清晰地勾勒出了自治系统（AS）的概念框架，并逐步深入到路径向量算法的核心机制。书中特别提到了一些现实世界中BGP路由黑洞的成因分析，结合了最新的路由策略调整案例，这一点是许多教科书中常常忽略的“活的知识”。我特别欣赏作者在讨论路由收敛时间时，引入了时间序列分析的视角，这让我能够更精确地评估我们现有网络配置的潜在风险。美中不足的是，在IPv6的过渡机制介绍部分，内容略显单薄，似乎没有给予足够的篇幅来探讨6to4或Teredo等隧道技术在实际大规模部署中遇到的挑战和解决方案。希望未来的版本中能在这方面有所加强。

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这本书最让我感到惊喜的是它对安全问题的整合处理方式。很多网络教材往往将安全章节孤立地放在最后，作为选读内容。然而，这本书巧妙地将安全威胁融入到了每一层协议的讲解之中。例如，在传输层部分，对TCP三次握手的安全缺陷以及如何通过加密机制加以弥补的讨论，就自然而然地引出了TLS/SSL的基础结构。这种嵌入式的安全教育，使得安全不再是一个孤立的知识点，而是网络设计中不可分割的一部分。我记得在讨论应用层协议时，作者对DNSSEC的原理做了非常清晰的描述，强调了公钥基础设施（PKI）在保障信任链中的关键作用。这种全景式的视角，极大地拓宽了我对“网络”的认知边界，它不再仅仅是数据包的传输管道，更是一个需要持续防御和信任建立的复杂生态系统。读完后，我对构建健壮、可信的网络架构有了更深刻的、多层次的理解和敬畏。

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