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第一部分 网络与互联网应用介绍 2

第1章 引言与概述 2

1.1计算机网络的成长 2

1.2为什么网络看上去复杂 2

1.3网络的5个关键方面 3

1.4互联网的公共与私有部分 5

1.5网络、互操作性与标准 7

1.6协议集与分层模型 7

1.7数据如何在层间传递 9

1.8头部与层 10

1.9国际标准化组织（ISO）与OSI七层参考模型 10

1.10本书其余部分的内容 11

1.11本章小结 12

练习 12

第2章 互联网发展趋势 13

2.1引言 13

2.2资源共享 13

2.3互联网的成长 13

2.4从资源共享到通信 15

2.5从文本到多媒体 16

2.6近期发展趋势 16

2.7从单个计算机到云计算 17

2.8本章小结 18

练习 18

第3章 互联网应用与网络编程 20

3.1引言 20

3.2两种基本的互联网通信模式 20

3.3面向连接的通信 21

3.4交互中的客户—服务器模型 22

3.5客户和服务器的特征 22

3.6服务器程序和服务器类计算机 23

3.7请求、响应和数据流方向 23

3.8多客户和多服务器 24

3.9服务器标识和标识分解 24

3.10并发服务器 25

3.11服务器间的循环依赖关系 25

3.12对等（Peer-To-Peer）交互 26

3.13网络编程和套接字API 27

3.14套接字、描述符和网络I/O 27

3.15 参数和套接字API 27

3.16客户和服务器的套接字调用 28

3.17客户和服务器共用的套接字函数 28

3.18仅供客户使用的connect函数 30

3.19仅供服务器使用的套接字函数 30

3.20采用消息模式的套接字函数 32

3.21其他套接字函数 33

3.22套接字、线程和继承性 33

3.23本章小结 34

练习 34

第4章 传统互联网应用 36

4.1引言 36

4.2应用层协议 36

4.3表示和传送 37

4.4 Web协议 37

4.5用HTML表示文档 38

4.6统一资源定位符和超链接 39

4.7用HTTP进行Web文档传送 40

4.8浏览器缓存 42

4.9浏览器结构 43

4.10文件传送协议（FTP） 43

4.11 FTP通信模式 44

4.12电子邮件 46

4.13简单邮件传送协议（SMTP） 47

4.14互联网服务提供商、邮件服务器和邮件访问 48

4.15邮件访问协议（POP、 IMAP） 49

4.16电子邮件表示标准（RFC2822，MIME） 49

4.17域名系统（DNS ） 50

4.18以服务名称开头的域名 52

4.19 DNS分层结构与服务器模型 53

4.20名字解析 54

4.21 DNS服务器中的缓存 54

4.22 DNS表项的类型 55

4.23别名与CNAME资源记录 56

4.24缩写与DNS 56

4.25国际化的域名 57

4.26可扩展表示（XML） 57

4.27本章小结 58

练习 59

第二部分 数据通信 61

第5章 数据通信概述 61

5.1引言 61

5.2数据通信的本质 61

5.3数据通信的动机和范围 62

5.4通信系统的概念组成 62

5.5数据通信的子问题 64

5.6本章小结 64

练习 64

第6章 信源与信号 65

6.1引言 65

6.2信源 65

6.3模拟与数字信号 65

6.4周期与非周期信号 66

6.5正弦波与信号特征 66

6.6复合信号 68

6.7复合信号与正弦函数的重要性 68

6.8时域与频域表示 68

6.9模拟信号的带宽 69

6.10数字信号与信号等级 70

6.11波特率与比特率 71

6.12将数字信号转换为模拟信号 71

6.13数字信号的带宽 72

6.14信号的同步与协定 72

6.15 线路编码 73

6.16计算机网络中使用的曼彻斯特编码 74

6.17将模拟信号转换为数字信号 75

6.18奈奎斯特定理与采样率 77

6.19奈奎斯特定理与电话系统传输 77

6.20非线性编码 77

6.21编码与数据压缩 78

6.22本章小结 78

练习 79

第7章 传输介质 80

7.1引言 80

7.2导向传输和非导向传输 80

7.3依据能量形式分类 80

7.4背景辐射和电噪声 81

7.5双绞线 81

7.6屏蔽：同轴电缆和屏蔽双绞线 82

7.7双绞线的类别 83

7.8使用光能的介质和光纤 84

7.9光纤类型和光传输 85

7.10光纤和铜线的对比 85

7.11红外线通信技术 86

7.12点到点激光通信 86

7.13电磁（无线电）通信 87

7.14信号传播 87

7.15卫星的类型 88

7.16地球同步轨道（GEO）卫星 88

7.17 GEO地球覆盖范围 89

7.18近地轨道（LEO）卫星和卫星集群 90

7.19介质类型之间的权衡 90

7.20测量传输介质 90

7.21噪声对通信的影响 91

7.22信道容量的重要性 91

7.23本章小结 92

练习 92

第8章 可靠性与信道编码 94

8.1引言 94

8.2传输差错的3个主要源头 94

8.3传输差错对数据的影响 95

8.4处理信道差错的两种策略 95

8.5分组码和卷积码 96

8.6分组差错编码举例：单奇偶校验 96

8.7分组码的数学原理与（n， k ）表示 97

8.8海明距离：编码强度的度量 98

8.9码簿中码字之间的海明距离 98

8.10差错检测与开销之间的权衡 99

8.11采用纵横奇偶校验的纠错 99

8.12用于互联网的16比特校验和 100

8.13循环冗余码（CRC） 101

8.14用硬件高效实现CRC 103

8.15自动重传（ARQ）机制 103

8.16本章小结 104

练习 104

第9章 传输模式 106

9.1引言 106

9.2传输模式分类 106

9.3并行传输 106

9.4串行传输 107

9.5传输顺序：比特与字节 108

9.6串行传输的时机 108

9.7异步传输 108

9.8 RS-232异步字符传输 109

9.9同步传输 110

9.10字节、块与帧 110

9.11等时传输 111

9.12单工、半双工与全双工传输 111

9.13 DCE和DTE设备 112

9.14本章小结 113

练习 113

第10章 调制与解调 114

10.1引言 114

10.2载波、频率和传播 114

10.3模拟调制方案 114

10.4振幅调制 115

10.5频率调制 115

10.6相移调制 116

10.7振幅调制与香农定理 116

10.8调制、数字输入和键控 116

10.9相移键控 117

10.10相移和星座图 118

10.11正交调幅 119

10.12调制解调器硬件 119

10.13光学和射频调制解调器 120

10.14拨号调制解调器 120

10.15应用于拨号的QAM 121

10.16 V.32和V.32bis拨号调制解调器 121

10.17本章小结 122

练习 122

第11章 复用与解复用（信道化） 123

11.1引言 123

11.2复用的概念 123

11.3复用的基本类型 124

11.4频分多路复用 124

11.5每个信道使用一个频率范围 126

11.6分层FDM 126

11.7波分多路复用 127

11.8时分多路复用 127

11.9同步TDM 128

11.10电话系统中TDM的组帧技术 128

11.11分级TDM 129

11.12同步TDM的问题：空闲时隙 130

11.13统计TDM 130

11.14反向多路复用 131

11.15码分多路复用 132

11.16本章小结 133

练习 133

第12章 接入与互连技术 135

12.1引言 135

12.2互联网接入技术：上行和下行 135

12.3窄带与宽带接入技术 136

12.4本地环路和ISDN 136

12.5数字用户线路技术 137

12.6本地环路特征和适配 138

12.7 ADSL的数据速率 138

12.8 ADSL安装和分离器 139

12.9电缆调制解调器技术 139

12.10电缆调制解调器的数据速率 140

12.11电缆调制解调器的安装 140

12.12光纤同轴混合 140

12.13采用光纤的接入技术 141

12.14头端和尾端调制解调器 142

12.15 无线接入技术 142

12.16互联网核心的大容量连接 142

12.17线路终端、DSU/CSU和NIU 143

12.18数字线路的电话标准 144

12.19 DS术语和数据速率 144

12.20最大容量线路（STS标准） 145

12.21光载波标准 145

12.22后缀C 145

12.23同步光网络（SONET） 146

12.24本章小结 147

练习 147

第三部分 分组交换与网络技术 150

第13章 局域网：分组、帧和拓扑 150

13.1引言 150

13.2电路交换与模拟通信 150

13.3分组交换 151

13.4局域和广域分组网络 152

13.5关于分组格式与标识的标准 153

13.6 IEEE 802模型和标准 153

13.7点到点和多路访问网络 155

13.8 LAN拓扑 155

13.9分组标识、解复用、MAC地址 156

13.10单播、广播与组播地址 157

13.11广播、组播与高效多点传递 158

13.12帧和组帧 158

13.13字节填充和比特填充 160

13.14本章小结 160

练习 161

第14章 IEEE MAC子层 162

14.1引言 162

14.2共享访问机制的分类 162

14.3静态和动态信道分配 163

14.4信道分配协议 163

14.5受控访问协议 164

14.6随机访问协议 166

14.7本章小结 170

练习 170

第15章 有线局域网技术（以太网和802.3） 171

15.1引言 171

15.2伟大的以太网 171

15.3以太网帧格式 171

15.4以太网帧类型字段与解复用 172

15.5 IEEE版本的以太网（802.3） 172

15.6局域网连接与网络接口卡 173

15.7以太网演进与粗缆网络布线 173

15.8细缆以太网布线 174

15.9双绞线以太网布线与集线器 174

15.10以太网的物理和逻辑拓扑 175

15.11楼宇布线 176

15.12以太网数据速率与电缆类型 176

15.13双绞线连接器与电缆 177

15.14本章小结 178

练习 178

第16章 无线网络技术 179

16.1引言 179

16.2无线网络的分类 179

16.3个人区域网（PAN） 179

16.4局域网和个人区域网使用的ISM无线频段 180

16.5无线局域网技术与Wi-Fi 180

16.6扩频技术 181

16.7其他无线局域网标准 181

16.8无线局域网架构 182

16.9重叠、关联和802.11帧格式 183

16.10接入点之间的协调 183

16.11竞争和无竞争访问 184

16.12无线城域网技术和WiMAX 185

16.13个人区域网技术和标准 186

16.14其他的短距离通信技术 187

16.15 无线广域网技术 188

16.16微型蜂窝单元 189

16.17蜂窝单元集群和频率重用 190

16.18蜂窝技术的发展 191

16.19 VSAT卫星技术 193

16.20 GPS卫星 194

16.21软件定义无线电和无线的未来 194

16.22本章小结 195

练习 195

第17章 中继器、网桥与交换机 197

17.1引言 197

17.2距离限制与局域网设计 197

17.3光纤调制解调器扩展 197

17.4中继器 198

17.5网桥与桥接 198

17.6学习型网桥与帧过滤 199

17.7为什么桥接能很好地工作 200

17.8分布式生成树 200

17.9交换与二层交换机 202

17.10 VLAN交换机 203

17.11多交换机与共享VLAN 203

17.12桥接的重要性 205

17.13本章小结 205

练习 205

第18章 广域网技术和动态路由 207

18.1引言 207

18.2大跨度与广域网 207

18.3传统广域网体系结构 207

18.4组建广域网 209

18.5存储转发模式 209

18.6广域网寻址 210

18.7基于下一跳的转发 211

18.8源独立性 212

18.9域网动态路由更新 213

18.10默认路由 214

18.11转发表的计算 215

18.12分布式路由计算 215

18.13最短路径和权值 218

18.14路由中的问题 219

18.15本章小结 219

练习 220

第19章 网络技术的过去和现在 221

19.1引言 221

19.2连接和接入技术 221

19.3局域网技术 222

19.4广域网技术 223

19.5本章小结 226

练习 226

第四部分 使用TCP/IP实现网络互联 228

第20章 网络互联：概念、体系结构与协议 228

20.1引言 228

20.2网络互联的动机 228

20.3普遍服务的概念 228

20.4异构世界的普遍服务 229

20.5网络互联 229

20.6使用路由器连接物理网络 229

20.7互联网体系结构 230

20.8内联网和互联网 230

20.9实现普遍服务 231

20.10虚拟网络 231

20.11网络互联协议 232

20.12 TCP/IP分层模型回顾 232

20.13主机、路由器与协议分层 233

20.14本章小结 233

练习 233

第21章 IP：互联网编址 235

21.1引言 235

21.2向IPv6的迁移 235

21.3沙漏模型与迁移的困难 235

21.4虚拟互联网的地址 236

21.5 IP编址方案 237

21.6 IP地址的层次结构 237

21.7 IPv4地址的原始类别 238

21.8 IPv4的点分十进制表示法 239

21.9地址分配的权威机构 239

21.10 IPv4子网与无类编址 240

21.11地址掩码 241

21.12 IPv4的CIDR表示形式 242

21.13一个CIDR的例子 242

21.14 CIDR形式的主机地址 244

21.15特殊的IPv4地址 244

21.16特殊IPv4地址总结 246

21.17 IPv4伯克利广播地址形式 246

21.18路由器与IPv4编址原则 246

21.19多宿主主机 247

21.20 IPv6多宿主与网络重编号 247

21.21 IPv6编址 248

21.22 IPv6的冒号十六进制表示法 249

21.23本章小结 250

练习 250

第22章 数据报转发 252

22.1引言 252

22.2无连接服务 252

22.3虚拟分组 252

22.4 IP数据报 253

22.5 IPv4数据报头部格式 254

22.6 IPv6数据报头部格式 255

22.7 IPv6基本头部格式 255

22.8转发IP数据报 256

22.9网络前缀提取与数据报转发 257

22.10最长前缀匹配 258

22.11目的地址与下一跳地址 258

22.12尽力而为传递 259

22.13 IP封装 259

22.14跨越互联网的传输 260

22.15 MTU与数据报分片 261

22.16 IPv6数据报分片 262

22.17 IP数据报片段重组 263

22.18收集数据报片段 264

22.19片段丢失的后果 264

22.20对IPv4片段进行分片 265

22.21本章小结 265

练习 266

第23章 支撑协议与技术 267

23.1引言 267

23.2地址解析 267

23.3 IPv4地址示例 268

23.4 IPv4地址解析协议（ARP） 268

23.5 ARP消息格式 269

23.6 ARP封装 270

23.7 ARP缓存与消息处理 271

23.8 概念性地址边界 272

23.9互联网控制消息协议（ICMP） 273

23.10 ICMP消息格式及封装 274

23.11 IPv6通过邻居发现实现地址绑定 274

23.12协议软件、参数与配置 274

23.13动态主机配置协议（DHCP） 275

23.14 DHCP协议的运行与优化 276

23.15 DHCP消息格式 276

23.16通过中继的间接DHCP服务器访问 278

23.17 IPv6自动配置 278

23.18网络地址翻译（NAT） 278

23.19 NAT运行与IPv4私有地址 279

23.20传输层NAT（NAPT） 280

23.21 NAT与服务器 281

23.22家用NAT软件与系统 282

23.23本章小结 282

练习 283

第24章 UDP：数据报传送服务 285

24.1引言 285

24.2传送协议与端到端通信 285

24.3用户数据报协议 285

24.4无连接模式 286

24.5面向消息的接口 286

24.6 UDP通信语义 287

24.7交互模式与组播传递 287

24.8基于协议端口号的端点识别 288

24.9 UDP数据报格式 288

24.10 UDP校验和与伪头部 289

24.11 UDP封装 290

24.12本章小结 290

练习 290

第25章 TCP：可靠传输服务 292

25.1引言 292

25.2传输控制协议 292

25.3 TCP向应用提供的服务 292

25.4端到端服务与虚连接 293

25.5传输协议使用的技术 294

25.6避免拥塞的技术 297

25.7协议设计的艺术 298

25.8 TCP处理丢包的技术 299

25.9适应性重传 300

25.10重传时间的比较 300

25.11缓冲区、流控制和窗口 301

25.12 TCP的三次握手 302

25.13 TCP拥塞控制 303

25.14 TCP拥塞控制的版本 304

25.15其他变种：SACK与ECN 304

25.16 TCP段格式 305

25.17本章小结 306

练习 306

第26章 互联网路由与路由协议 308

26.1引言 308

26.2静态路由与动态路由 308

26.3主机中的静态路由与默认路由 308

26.4动态路由与路由器 309

26.5全球互联网路由 310

26.6自治系统概念 310

26.7互联网路由协议的两种类型 311

26.8路由与数据流量 313

26.9边界网关协议（BGP） 313

26.10路由信息协议（RIP） 314

26.11 RIP分组格式 315

26.12开放最短路径优先协议（OSPF） 315

26.13 OSPF图的示例 316

26.14 OSPF区域 317

26.15中间系统-中间系统（IS-IS） 317

26.16组播路由 318

26.17本章小结 321

练习 321

第五部分 计算机网络的其他方面——网络性能、服务质量、安全、管理，以及新兴技术 324

第27章 网络性能（服务质量与区分服务） 324

27.1引言 324

27.2性能测量 324

27.3时延或延迟 324

27.4容量、吞吐率、有效吞吐率 325

27.5理解吞吐率与时延 326

27.6延迟抖动 327

27.7延迟与吞吐率的关系 328

27.8测量延迟、吞吐率与延迟抖动 329

27.9被动测量、小分组与NetFlow 330

27.10服务质量（QoS） 331

27.11细粒度与粗粒度QoS 332

27.12 QoS的实施 333

27.13互联网QoS技术 335

27.14本章小结 335

练习 336

第28章 多媒体与IP电话（VoIP） 338

28.1引言 338

28.2实时数据传输与尽力而为传递 338

28.3延迟播放与延迟抖动缓冲 338

28.4实时传输协议（RTP） 339

28.5 RTP封装 340

28.6 IP电话 341

28.7信令与VoIP信令标准 341

28.8 IP电话系统的组成 342

28.9协议和分层的概述 345

28.10 H.323的特征 345

28.11H.323分层 345

28.12 SIP的特征与方法 346

28.13一个SIP会话的例子 346

28.14电话号码映射与路由 347

28.15本章小结 348

练习 348

第29章 网络安全 350

29.1引言 350

29.2犯罪利用与攻击 350

29.3安全策略 352

29.4责任与控制 353

29.5安全技术 353

29.6哈希：完整性与认证机制 354

29.7访问控制与口令 354

29.8加密：基本的安全技术 355

29.9私钥加密 355

29.10公钥加密 356

29.11使用数字签名的认证 356

29.12密钥授权与数字证书 357

29.13防火墙 358

29.14基于分组过滤器实现的防火墙 359

29.15入侵检测系统 360

29.16内容扫描与深度包检测 361

29.17虚拟专用网络（VPN ） 362

29.18 VPN技术在远程办公的应用 363

29.19分组加密vs隧道 363

29.20安全技术 365

29.21本章小结 366

练习 367

第30章 网络管理（SNMP） 369

30.1引言 369

30.2管理一个内联网 369

30.3 FCAPS：工业界标准模型 369

30.4网络元素举例 371

30.5网络管理工具 372

30.6网络管理应用 373

30.7简单网络管理协议（SNMP） 373

30.8 SNMP的获取-储存模式 374

30.9 SNMP MIB与对象名字 375

30.10 MIB变量的种类 375

30.11对应数组的MIB变量 375

30.12本章小结 376

练习 377

第31章 软件定义网络（SDN） 378

31.1引言 378

31.2市场宣传与现实 378

31.3新方案的动机 378

31.4网络元素的概念构成 380

31.5控制平面模块与硬件接口 381

31.6新架构：软件定义网络 381

31.7未解决的问题 382

31.8共享控制器与网络连接 383

31.9 SDN通信 384

31.10 OpenFlow：控制器-网元通信协议 384

31.11交换机中的分类引擎 385

31.12 TCAM与高速分类 386

31.13跨越多个协议层的分类 387

31.14 TCAM规模与多模式需求 387

31.15 OpenFlow可指定的项目 388

31.16传统及扩展的IP转发 389

31.17采用二层MPLS的端到端路径 389

31.18动态规则创建与流控制 390

31.19流表的流水线模型 390

31.20 SDN对网络供应商的潜在影响 391

31.21本章小结 392

练习 392

第32章 物联网 393

32.1引言 393

32.2嵌入式系统 393

32.3选择一项网络技术 394

32.4能量收集 395

32.5低功耗无线通信 395

32.6网状拓扑 395

32.7 ZigBee联盟 396

32.8 802.15.4无线电与无线网状网络 396

32.9互联网连接与网状路由 397

32.10 ZigBee网状网络中的IPv6 398

32.11ZigBee的转发模式 398

32.12 ZigBee协议栈的其他协议 400

32.13本章小结 400

练习 400

第33章 网络技术及应用的发展趋势 402

33.1引言 402

33.2对可扩展互联网服务的需求 402

33.3内容缓存（Akamai） 402

33.4 Web负载均衡器 403

33.5服务器虚拟化 403

33.6对等通信 404

33.7分布式数据中心与复制 404

33.8通用表示（XML） 404

33.9社交网络 405

33.10移动性与无线网络 405

33.11数字视频 405

33.12更高速的接入和交换 405

33.13云计算 406

33.14覆盖网络 406

33.15中间件 407

33.16 IPv6的广泛部署 407

33.17本章小结 408

练习 408

附录 一套简化的应用编程接口 409