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第1部分 计算机网络体系结构的发展 1

第1章 计算机网络与Internet 1

1．1引言 1

1．2 Internet的发展过程 1

1．3计算机网络技术的发展趋势 3

第2章 主动网络 6

2．1引言 6

2．2主动网络体系结构 7

2．3执行环境 8

2．3．1 ANTS和PAN 8

2．3．2 SmartPackets 10

2．3．3 SwitchWare 10

2．3．4其他相关工作 11

2．4节点操作系统 11

2．4．1节点操作系统接口定义 12

2．4．2节点操作系统实例1——Scout 15

2．4．3节点操作系统实例2——Janos 17

2．4．4节点操作系统实例3——AMP 19

2．4．5节点操作系统实例4——Router Plugins 20

2．5主动网络安全体系结构与主动节点安全机制 24

2．6主动网络应用 24

2．6．1主动网络支持的可靠组播 25

2．6．2主动拥塞控制 25

2．6．3可编程的任意播PAMcast 26

2．6．4多对一的通信Concast 27

2．7结论与进一步的研究工作 28

参考文献 29

第3章 移动和Ad Hoc网络 32

3．1引言 32

3．2移动IP介绍 33

3．2．1移动IPv4的功能实体 33

3．2．2移动IPv4的基本工作机制 34

3．2．3移动IPv4存在的问题 37

3．2．4移动IPv6 38

3．2．5微移动（Micro-mobility） 43

3．3移动环境中的组播问题 48

3．3．1移动环境中IP组播的概况 48

3．3．2移动组播协议研究现状 50

3．3．3移动环境中的可靠组播 59

3．4 Ad Hoc网络简介 63

3．4．1 Ad Hoc网络的基本特点 63

3．4．2 Ad Hoc网络的结构 66

3．4．3 Ad Hoc网络中的MAC层 67

3．4．4 Ad Hoc网络与Internet的互联 70

3．5 Ad Hoc网络中的路由技术 71

3．5．1 MANET中的单播路由 72

3．5．2 MANET的广播协议 79

3．5．3 MANET中的组播 80

3．6结论与进一步的研究工作 82

参考文献 83

第4章 应用层网络 89

4．1引言 89

4．2典型的覆盖网络系统 89

4．2．1弹性覆盖网络 89

4．2．2服务覆盖网络 92

4．2．3面向服务的互联网 93

4．2．4基于覆盖网络的QoS架构 94

4．2．5服务承载网 96

4．3应用层组播 97

4．3．1应用层组播分类 99

4．3．2基于mesh网的应用层组播策略 100

4．3．3基于树的应用层组播策略 105

4．3．4基于隐含组播转发拓扑结构的策略 110

4．3．5应用层组播协议的比较 116

4．4应用层网络中的路由问题研究 117

4．5结论与进一步的研究工作 120

参考文献 121

第5章 P2P系统原理 126

5．1引言 126

5．2 P2P技术的主要应用 128

5．3 P2P的组织结构 129

5．3．1 P2P与Overlay网络 129

5．3．2有结构的P2P网络 130

5．3．3无结构的P2P网络 142

5．4典型P2P系统分析 145

5．4．1 BitTorrent 145

5．4．2 EMule 147

5．4．3迅雷 149

5．4．4 PPLive 150

5．5 P2P流量管理 155

5．5．1 P2P的流量特征 156

5．5．2 P2P流量识别 162

5．5．3 P2P流量管理的手段 171

5．5．4 P2P流量综合管理方案 174

5．6 P2P系统中的信誉机制 180

5．6．1对等网络中信誉机制的基础 180

5．6．2信誉机制的目标和基本研究方向 180

5．6．3典型的信誉机制 181

5．7结论与进一步的研究工作 184

参考文献 186

第6章 下一代互联网研究进展 190

6．1引言 190

6．2下一代互联网及其主要技术挑战 190

6．2．1下一代互联网及其基本特征 190

6．2．2 IPv6和下一代互联网 191

6．2．3下一代互联网的主要技术挑战 192

6．2．4下一代互联网研究中的几个重要问题 194

6．3国外下一代互联网的主要研究进展 195

6．3．1全球IPv6下一代互联网大规模试验网不断发展 196

6．3．2 IPv6及其相关技术标准发展迅速 199

6．3．3互联网和下一代互联网的基础理论研究逐步受到人们的重视 200

6．3．4美国新的下一代互联网研究计划FIND和GENI 201

6．4我国下一代互联网研究进展 201

6．4．1我国下一代互联网研究及其试验网络 202

6．4．2参与国际下一代互联网研究 203

6．4．3攻关下一代互联网关键技术 204

6．4．4探索下一代互联网体系结构基础理论 204

6．5结论与进一步的研究工作 208

参考文献 209

第2部分 Internet的路由、拥塞控制和安全 211

第7章 Internet单播路由 211

7．1引言 211

7．2 Internet路由体系结构与路由算法 211

7．2．1 Internet结构特点 211

7．2．2 Internet的路由结构 212

7．2．3路由算法分类 215

7．3 Internet域内路由协议 218

7．3．1路由信息协议RIP 218

7．3．2最短路径优先协议OSPF 224

7．4 Internet域间路由协议BGP 236

7．4．1边界网关协议BGP协议简介 236

7．4．2 BGP中的策略路由 242

7．4．3 BGP路由收敛问题 245

7．4．4稳定路径问题 250

7．5单播服务质量路由 255

7．5．1网络模型和QoS度量 257

7．5．2服务质量路由概述 259

7．5．3单播QoSR算法 264

7．5．4算法有效性分析 270

7．5．5 QoS路由相关问题 273

7．6结论与进一步的研究工作 275

7．6．1本章内容总结 275

7．6．2未来的发展 277

参考文献 279

第8章 Internet组播 285

8．1引言 285

8．1．1 Internet结构 285

8．1．2组播简介 286

8．1．3 Internet组管理协议IGMP 287

8．1．4本章的组织 287

8．2组播路由问题 288

8．2．1网络模型 288

8．2．2组播路由问题的分类 288

8．3组播路由算法 291

8．3．1最短路径树算法 291

8．3．2最小生成树算法 291

8．3．3 Steiner树算法 291

8．3．4约束Steiner树算法 295

8．3．5最大带宽树算法 297

8．3．6其他算法 297

8．3．7组成员的动态变化对组播树的影响 297

8．3．8算法比较 298

8．4组播路由协议 299

8．4．1域内组播路由协议 300

8．4．2域间组播路由协议 307

8．4．3分析与比较 318

8．5可靠组播 323

8．5．1可靠组播的基本概念 323

8．5．2自动重传请求ARQ 324

8．5．3前向纠错FEC 327

8．5．4 ARQ和FEC组合法 328

8．5．5差错恢复 328

8．5．6可靠组播协议 330

8．6结论与进一步的研究工作 333

参考文献 335

第9章 拥塞控制 342

9．1引言 342

9．2基本概念 342

9．2．1拥塞和拥塞控制 342

9．2．2 Internet的网络模型 343

9．2．3 Internet中拥塞发生的原因 344

9．2．4 IP组播中的拥塞控制 345

9．3端到端拥塞控制算法研究 345

9．3．1端到端拥塞控制算法设计的困难 345

9．3．2端到端拥塞控制算法的评价方法 346

9．3．3端到端拥塞控制算法的研究概况 347

9．3．4拥塞控制的源算法 348

9．3．5拥塞控制的链路算法 350

9．4组播拥塞控制算法和协议 355

9．4．1组播拥塞控制协议的目标 355

9．4．2组播拥塞控制算法的分类 357

9．4．3组播拥塞控制协议 360

9．5结论与进一步的研究工作 365

参考文献 366

第10章 服务质量控制 371

10．1引言 371

10．2网络微积分 372

10．2．1介绍性的实例——整形器 372

10．2．2集成服务和服务曲线 375

10．2．3区分服务——聚集调度和适应性服务曲线 379

10．2．4预录视频的回放延迟 383

10．3集成服务与区分服务 384

10．3．1从Intserv到Diffserv的发展 385

10．3．2区分服务的体系结构 387

10．3．3 Diffserv的典型服务与技术 391

10．3．4 Diffserv与Intserv相结合的端到端QoS提供机制 394

10．3．5 Diffserv网络中的组播问题 398

10．3．6 DiffServ中带宽分配的公平性问题 400

10．4动态分组状态和可扩展的控制平面操作 402

10．4．1动态分组状态 403

10．4．2虚拟时钟参考系统 410

10．4．3可扩展的控制平面操作 414

10．5分组调度算法 416

10．5．1 IP分组调度机制 416

10．5．2常用的调度算法 417

10．5．3分组调度算法研究领域的一些最新进展 422

10．6结论与进一步的研究工作 422

参考文献 423

第11章 网络安全 432

11．1引言 432

11．2网络安全技术概述 432

11．2．1基本密码技术 433

11．2．2认证技术 434

11．2．3访问控制 435

11．2．4数据传输的完整性、保密性和数字签名 435

11．2．5网络安全管理 436

11．3 IPsec——IP层网络安全 438

11．3．1 IPsec协议体系结构 438

11．3．2 IPsec协议简介 439

11．3．3 IKE协议简介 447

11．3．4结论 455

11．4 DDoS攻击防范 455

11．4．1引言 455

11．4．2分布式拒绝服务攻击的基本方法 457

11．4．3现有的DDoS攻击的防范方案 461

11．4．4 Internet防火墙 469

11．4．5结论 471

11．5组播密钥管理 472

11．5．1组播密钥管理介绍 473

11．5．2组播密钥管理基本方案 475

11．5．3用于集中控制方式的逻辑密钥树 476

11．5．4对逻辑密钥树的几种改进 478

11．5．5用于分布式模式的逻辑密钥树 479

11．5．6分层分组式的组播密钥管理方案 482

11．6结论与进一步的研究工作 483

参考文献 484

第3部分 高性能路由器体系结构与关键技术 489

第12章 高性能路由器体系结构 489

12．1引言 489

12．2为什么需要高性能路由器 489

12．3路由器体系结构的发展 490

12．3．1单机集中式总线结构 491

12．3．2单机分布式总线结构 492

12．3．3单机分布式Crossbar结构 493

12．3．4多机互连的集群结构 494

12．4新一代路由器体系结构的关键问题 495

12．4．1内存速度和容量 495

12．4．2仲裁器 497

12．4．3服务质量控制 497

12．4．4内连网络（Interconnection Network） 497

12．4．5单缓冲路由器模型的性能 499

12．5路由器软硬件系统组成 500

12．5．1路由器基本结构单元 500

12．5．2路由器软件结构 501

12．6可扩展路由器模型 503

12．6．1路由器交换行为的抽象模型 503

12．6．2 Scout可扩展路由器 505

12．6．3 Click模块化路由器 506

12．6．4路由器插入程序（Router Plugins） 506

12．6．5可扩展路由器参考模型 507

12．7路由器高可用性 514

12．7．1路由器的高可用性需求 515

12．7．2高可用的软件与协议系统 516

12．8结论与进一步的研究工作 518

参考文献 518

第13章 路由查找算法 521

13．1引言 521

13．2 Internet地址结构的发展 521

13．2．1基于类的地址结构 521

13．2．2 CIDR的地址结构 522

13．2．3 IPv6的地址表示 522

13．3路由查找的有关定义 523

13．3．1基本术语 523

13．3．2最长地址前缀匹配的定义 523

13．3．3最长地址前缀匹配的实现难点 523

13．4路由查找算法分析 524

13．4．1路由查找算法的分类 524

13．4．2传统的路由查找算法 524

13．4．3路由查找新算法的研究 528

13．5路由查找算法的评价 541

13．5．1路由查找算法的评价标准 541

13．5．2路由查找算法的评价 542

13．6 结论与进一步的研究工作 545

参考文献 545

第14章 IP分组分类算法 548

14．1引言 548

14．2 IP分类问题 548

14．2．1相关术语 549

14．2．2 IP分类问题的定义 549

14．3 IP分类问题的解决方案 550

14．3．1解决方案评价原则 550

14．3．2 IP分类问题的解决方法的思想 550

14．4几个典型IP分类算法 551

14．4．1 RFC算法 551

14．4．2 Grid of Tries算法 552

14．4．3 Modular算法 555

14．4．4 Cross-Product算法 556

14．4．5元组空间查找算法 556

14．5算法评测 557

14．6结论与进一步的研究工作 559

参考文献 560

第15章 高性能路由器交换结构和调度算法 562

15．1引言 562

15．2交换内核（SwitchCore）的体系结构分析 562

15．3较早的研究成果 563

15．3．1输入和输出排队的比较 563

15．3．2解决链头阻塞 564

15．3．3早期的调度算法研究 565

15．3．4简单比较 566

15．4当前的主流算法及分析 567

15．4．1最大匹配类算法 567

15．4．2权重匹配算法 570

15．4．3稳定结合（配对） 572

15．4．4有加速比的算法研究 573

15．4．5组合输入输出排队与无加速比的算法 573

15．4．6确定型调度算法 574

15．5直连网络交换方式的研究 577

15．6结论与进一步的研究工作 581

参考文献 582