计算机网络原理实验教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:295

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出版时间:2008-4

价格:36.00元

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isbn号码:9787111236832

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图书标签:

• 计算机网络
• 网络原理
• 实验教程
• 高等教育
• 计算机科学
• 网络技术
• 数据通信
• TCP/IP
• 网络编程
• 实验指导

穿越数据洪流：网络架构与协议深度探索 本书简介 本书旨在为读者构建一个坚实、全面的计算机网络理解框架，它超越了对基础概念的简单罗列，深入剖析了支撑现代信息社会的复杂网络架构、核心协议设计哲学以及实际部署中的关键技术。我们将目光投向网络世界的底层逻辑，探索数据如何在光纤、电缆和无线电波中高效、安全地流动。 第一部分：网络基石——从物理层到数据链路层的精细雕琢 本部分是理解整个网络体系的起点，专注于数据传输的物理媒介、信号编码以及如何在共享介质上实现可靠的帧传输。 1. 物理层：信息的载体与形态 我们首先探讨数据在物理世界中的表现形式。这不是一个枯燥的电磁波理论综述，而是聚焦于如何将数字比特流高效地转化为适合特定传输介质（如双绞线、光纤、微波）的模拟信号。内容将涵盖： 传输介质的物理特性与限制： 深入分析不同线缆的衰减、带宽限制和抗干扰能力，例如，光纤中色散和模间串扰的实际影响。 编码与调制技术： 详细解析曼彻斯特编码、差分编码等如何在无需额外时钟信号的情况下实现自同步。重点讨论了高阶调制技术（如QAM）在提高频谱效率方面的作用，以及这些技术如何直接影响局域网（LAN）的数据速率。 物理层设备的作用： 探讨集线器（Hub）的局限性，以及中继器在扩展物理信号范围中的关键作用，强调它们在现代网络中逐步被更智能设备替代的原因。 2. 数据链路层：帧的构建与介质访问控制（MAC）的艺术 数据链路层是网络稳定性的基石，它负责将来自网络层的数据封装成帧，并管理共享传输介质的访问权限。本章的核心在于理解“可靠性”在不可靠物理链路上的实现机制。 差错控制机制的比较： 我们不满足于CRC（循环冗余校验）公式的介绍，而是深入剖析奇偶校验、海明码等不同纠错和检错机制的适用场景和效率权衡。重点演示了如何利用多项式除法在硬件层面快速验证帧的完整性。 介质访问控制（MAC）协议的博弈： 这是本部分最具实践意义的环节。我们将详细解构经典的随机访问、轮询访问和表决访问策略。 CSMA/CD的精妙（以太网）： 深入分析碰撞检测的物理实现、退避算法（Exponential Backoff）的数学基础，以及为什么该机制在现代高带宽网络中效率急剧下降。 CSMA/CA的权衡（Wi-Fi）： 探讨隐藏终端问题和暴露终端问题，以及RTS/CTS握手流程如何解决这些矛盾，并评估其对网络延迟的影响。 局域网的架构： 深入剖析以太网帧的结构，理解MAC地址的全球唯一性分配体系以及ARP（地址解析协议）在实现IP地址到MAC地址映射中的关键作用，包括ARP欺骗的原理。 第二部分：网络核心——IP协议栈的寻址、路由与分片艺术 本部分聚焦于网络层，这是实现跨网络互联互通的“高速公路系统”。我们将重点放在IP协议的设计哲学和路由算法的复杂性上。 1. 网际协议（IP）：无连接服务的可靠性构建 IP协议的设计核心是“尽力而为”（Best-Effort），我们探讨工程师如何在这一不可靠的基础上，通过上层协议构建出可靠的通信。 IPv4的寻址与子网划分的实战： 详细解析CIDR（无类别域间路由）如何彻底改变了IP地址分配的格局。本书将提供大量的子网规划实例，指导读者如何高效地利用有限的IPv4地址空间，包括VLSM（可变长子网掩码）的部署策略。 IP数据报的生命周期： 追踪一个数据包从源主机到目的主机的完整旅程，重点分析IP头部中各项字段（如生存时间TTL、标识、标志位）在路由过程中的动态变化。 IP分片与重组的性能代价： 深入分析当数据包超过MTU时，分片（Fragmentation）是如何发生的，以及在网络中进行分片和在目的端进行重组所带来的额外处理开销和潜在的丢失风险。 2. 路由器的“大脑”：路由协议的演进与选择 路由器是网络架构的核心决策点。本章旨在揭示路由信息是如何收集、维护和传播的。 内部网关协议（IGP）的比较： 详细对比距离矢量协议（如RIPv2）和链路状态协议（如OSPF）。特别针对OSPF，我们将深入剖析Dijkstra算法在计算最短路径树（SPF Tree）中的具体应用步骤，以及区域（Area）划分对路由表大小和更新频率的优化作用。 外部网关协议（EGP）：BGP的复杂性： 重点分析BGP作为互联网骨干的粘合剂的作用。我们将解释BGP如何基于路径属性（Path Attributes）而非简单的跳数进行决策，包括AS_PATH, NEXT_HOP, LOCAL_PREF等关键属性的权重和作用顺序。 路由聚合与策略： 探讨路由策略配置（Route Policies）在企业边界路由器上的重要性，如何通过策略控制流量入口和出口，实现负载均衡和故障隔离。 第三部分：应用支撑——传输层协议的健壮性与端口管理 传输层负责端到端（Host-to-Host）的通信，提供了面向连接和无连接两种截然不同的服务模型。 1. 传输控制协议（TCP）：面向连接的完美平衡 TCP的健壮性来源于其复杂的状态机和反馈机制。本书将深度剖析这些机制背后的工程考量。 三次握手与四次挥手的细节： 不仅展示连接建立和断开的流程图，更重要的是解释为什么需要SYN-ACK和FIN-ACK，以及TIME_WAIT状态存在的必要性。 拥塞控制算法的迭代： 详细解析TCP Tahoe, Reno, NewReno到CUBIC等算法的演进历程。重点解析慢启动（Slow Start）的阈值调整、拥塞避免（Congestion Avoidance）的线性增长，以及快速重传/快速恢复（Fast Retransmit/Fast Recovery）在提升效率中的关键作用。 流量控制与滑动窗口： 解释接收方如何通过通告的“接收窗口”（Advertised Window）来告知发送方自身的缓冲区大小，以及“糊涂窗口综合征”（Silly Window Syndrome）及其解决方案（如Nagle算法）。 2. 用户数据报协议（UDP）与应用层接口 UDP的简单性是其优势，但应用开发者需要清楚地理解其“无状态”的含义。本节将讨论如何在使用UDP构建自定义应用（如DNS, SNMP）时，自行添加必要的可靠性机制。 端口号的意义： 阐述16位端口号如何与IP地址共同构成了套接字（Socket）的唯一标识，并列举常见的Well-Known端口及其功能。 应用层协议设计： 简要探讨HTTP, FTP, SMTP等常见应用层协议如何基于TCP/UDP之上，实现数据的语义化解释和高效交互。 第四部分：网络安全与未来趋势的展望 在理解了基本原理之后，本书的最后一部分将视野拓宽到网络环境下的安全挑战与新兴技术。 1. 网络安全基础：防御层的构建 防火墙技术： 深入对比包过滤防火墙、状态检测防火墙（Stateful Inspection）和应用层网关的工作原理。重点分析状态表（State Table）的维护和管理，及其对性能的影响。 VPN与隧道技术： 解释IPSec（AH/ESP协议）如何在网络层提供数据完整性、认证和加密，以及SSL/TLS（尽管常在应用层提及，但其隧道化特性与网络层安全息息相关）在远程接入中的优势。 2. 新一代网络架构的驱动力 IPv6的挑战与机遇： 详细对比IPv4和IPv6的头部差异，重点分析自动配置（SLAAC）和邻居发现协议（NDP）如何取代ARP，以及对路由表的结构性影响。 软件定义网络（SDN）的原理： 探讨控制平面与数据平面的分离如何通过OpenFlow等协议实现集中化的网络控制，以及这种架构对未来网络运维的变革潜力。 本书最终目标是培养读者分析和诊断复杂网络问题的能力，而非仅仅记忆协议字段。通过对这些核心机制的深入解构，读者将能够从底层原理出发，设计、优化和保护任何规模的网络基础设施。

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