內容簡介
本書主要介紹了數據通信與計算機網路的原理和方法，詳細討論了計算機網路與網路計算所涉及的信道、數位訊號傳輸、同步、差錯控制和多路復用等數據通信理論知識，以及網路體系結構、物理層、鏈路層、網路層、傳輸層和套用層等網路協定與技術，最後介紹了並行與分散式計算、雲計算和軟體定義網路SDN等網路新技術。本書內容系統全面，貫穿了計算機網路與網路計算所涉及的主要知識，並涵蓋了計算機網路發展的最新研究成果，力求使讀者通過本書的學習既可以掌握計算機網路的基礎理論和實用技術，也能夠了解本學科最新的發展方向。
目 錄
第一部分 數據通信
第1章 數據通信基礎 1
1.1 數據通信理論基礎 1
1.1.1 時域概念 1
1.1.2 頻域概念 2
1.1.3 傅立葉分析 3
1.1.4 字元的數據表示方法 3
1.1.5 有限頻寬信號 4
1.1.6 信道最大數據傳輸速率 4
1.2 數據傳輸的概念及分類 4
1.2.1 單工、半雙工和全雙工 5
1.2.2 異步傳輸和同步傳輸 5
1.2.3 串列傳輸和並行傳輸 7
1.3 交換技術 7
1.4 信息及度量 8
第2章 信道 9
2.1 引言 9
2.1.1 信道容量 9
2.1.2 信道的分類 10
2.2 傳輸損耗 10
2.2.1 衰減 11
2.2.2 噪聲 11
2.2.3 延遲失真 12
2.3 無線信道 12
2.3.1 無線電波和頻段劃分 12
2.3.2 衛星中繼信道 13
2.3.3 無線接力通信 15
2.4 有線信道 15
2.4.1 雙絞線 16
2.4.2 同軸電纜 16
2.4.3 光纖 17
第3章 數位訊號的基帶傳輸 19
3.1 數字基帶信號 19
3.1.1 差分碼 19
3.1.2 極性交替碼（AMI碼） 20
3.1.3 曼徹斯特碼 20
3.2 基帶信號的頻譜 20
3.3 基帶傳輸系統的組成 21
3.4 無碼間干擾的基帶傳輸 21
3.4.1 碼間干擾及其分析 21
3.4.2 無碼間干擾的傳輸特性 22
3.5 基帶傳輸系統性能分析 24
3.6 數據傳輸系統性能改進的幾個
措施 25
3.6.1 部分回響 25
3.6.2 時域均衡 27
3.6.3 數據加擾解擾 28
3.7 眼圖 29
第4章 數位訊號的頻帶傳輸 30
4.1 引言 30
4.2 數字頻率調製 31
4.2.1 2FSK調製 32
4.2.2 MFSK的調製 34
4.3 數字振幅調製 35
4.3.1 2ASK調製 35
4.3.2 MASK調製 37
4.3.3 其他振幅調製技術 38
4.4 數字相位調製 39
4.4.1 2PSK調製 39
4.4.2 2DPSK調製 41
4.4.3 多進制相移鍵控 42
第5章 同步技術 45
5.1 相關知識介紹 45
5.1.1 各種功能的同步 45
5.1.2 同步系統分類 46
5.2 載波同步技術 46
5.2.1 直接提取載波法 46
5.2.2 插入導頻法 48
5.2.3 載波同步的性能指標 49
5.3 碼元同步 49
5.3.1 自同步法 50
5.3.2 外同步法 51
5.3.3 碼元同步系統的性能指標 52
5.4 群同步 52
5.4.1 連貫式插入法 52
5.4.2 間歇式插入特殊碼字同步法 54
5.4.3 起止式同步法 55
第6章 差錯控制 56
6.1 差錯控制的基本概念及原理 56
6.1.1 差錯控制的基本概念 56
6.1.2 差錯控制的基本原理 60
6.2 簡單的差錯控制編碼 64
6.2.1 水平奇偶監督碼 64
6.2.2 奇偶監督碼 64
6.2.3 二維奇偶監督碼 65
6.3 漢明碼及線性分組碼 65
6.3.1 漢明碼 65
6.3.2 線性分組碼 67
6.4 卷積碼 69
6.4.1 卷積碼的基本概念 69
6.4.2 卷積碼的機率解碼 71
6.5 循環碼 72
6.5.1 循環碼的循環特性 72
6.5.2 循環碼的生成多項式和生成矩陣 73
6.5.3 循環碼的編碼方法 74
6.5.4 循環碼的解碼方法 75
第7章 多路復用技術 78
7.1 前言 78
7.2 時分多路復用 79
7.2.1 同步時分多路復用原理 79
7.2.2 PCM基群幀結構 80
7.2.3 PCM高次群 81
7.3 統計時分多路復用 82
7.3.1 統計時分復用原理 82
7.3.2 統計時分復用與同步時分復用的
比較 82
7.4 碼分多路復用 83
7.4.1 碼分多路復用系統原理 83
7.4.2 CDMA系統的特點 83
7.5 頻分多路復用 84
7.5.1 頻分多路復用原理 84
7.5.2 正交頻分多路復用（OFDM） 85
7.5.3 時分復用技術和頻分復用技術的
比較 86
7.6 密集波分復用 87
第二部分 網路協定
第8章 網路體系結構 88
8.1 計算機網路體系結構 88
8.2 傳統網路體系結構中的幾大原則 89
8.3 目前網路體系結構中存在的問題 90
8.4 下一代網路體系結構初探 92
8.5 本章小結 93
第9章 物理層 94
9.1 物理層協定 94
9.2 ATM 96
9.3 X.21 98
9.4 EIA-232-E 99
第10章 數據鏈路層與區域網路 100
10.1 鏈路層概述 100
10.1.1 鏈路層的簡單模型 100
10.1.2 鏈路層提供的服務 101
10.1.3 成幀/幀定界 102
10.1.4 差錯控制 103
10.1.5 流量控制 104
10.2 差錯檢測和糾正 105
10.3 鏈路層協定 106
10.3.1 停止等待協定 106
10.3.2 滑動視窗協定 107
10.3.3 高級數據鏈路控制協定 110
10.3.4 點到點協定PPP 111
10.4 區域網路 113
10.5 乙太網 114
10.5.1 概述 114
10.5.2 乙太網物理地址 115
10.5.3 乙太網幀結構 116
10.5.4 載波偵聽多路訪問協定
CSMA/CD 117
10.6 無線區域網路 119
10.6.1 802.11概述 119
10.6.2 802.11物理層 120
10.6.3 802.11 MAC層協定 121
10.6.4 802.11的MAC幀 124
10.7 鏈路層互連 125
10.7.1 網橋的工作原理 125
10.7.2 學習網橋 126
10.7.3 生成樹網橋 126
10.7.4 乙太網交換機 127
第11章 網路層 128
11.1 網路層概述 128
11.1.1 存儲轉發數據包交換 128
11.1.2 網路層提供的服務 128
11.1.3 虛電路和數據報 129
11.2 路由選擇算法 131
11.2.1 最佳化原則 131
11.2.2 最短路徑算法 132
11.2.3 距離矢量算法 133
11.2.4 鏈路狀態路由算法 134
11.3 路由選擇協定 136
11.3.1 網際網路路由 136
11.3.2 路由信息協定RIP 137
11.3.3 開放最短路徑優先協定
OSPF 137
11.3.4 邊界網關協定BGP 139
11.4 網路層協定 140
11.4.1 虛擬互連網路 140
11.4.2 IP位址 142
11.4.3 IPv4協定 145
11.4.4 地址解析協定ARP和逆地址
解析協定RARP 150
11.4.5 Internet控制報文協定ICMP 151
11.4.6 Internet組管理協定IGMP 152
11.4.7 IPv6協定 153
第12章 傳輸層 156
12.1 傳輸層概述 156
12.1.1 傳輸層提供的服務 156
12.1.2 定址與多路復用 157
12.1.3 傳輸層協定 158
12.2 用戶數據報協定UDP 158
12.2.1 UDP概述 158
12.2.2 UDP用戶數據報首部格式 159
12.3 傳輸控制協定TCP 160
12.3.1 TCP概述 160
12.3.2 TCP報文段首部格式 161
12.3.3 TCP連線建立與釋放 165
12.3.4 TCP連線的狀態模型 167
12.3.5 TCP可靠傳輸 170
12.3.6 TCP流量控制 173
12.3.7 TCP擁塞控制 176
第13章 套用層 182
13.1 概述 182
13.2 域名系統DNS 182
13.2.1 DNS概述 182
13.2.2 DNS體系結構 183
13.2.3 DNS關鍵概念 184
13.2.4 DNS報文格式 188
13.2.5 DNS工作原理 190
13.3 電子郵件 191
13.3.1 體系結構與服務 192
13.3.2 簡單電子郵件傳輸協定SMTP 193
13.3.3 郵件讀取協定POP3和IMAP 195
13.3.4 基於Web的電子郵件 196
13.4 全球資訊網WWW 197
13.4.1 概述 197
13.4.2 超文本傳輸協定HTTP 198
13.4.3 超文本標記語言HTML 201
13.5 簡單網路管理協定SNMP 202
13.5.1 SNMP概述 202
13.5.2 SNMP模型和架構 202
13.5.3 管理信息庫MIB 203
13.5.4 SNMP協定 204
13.5.5 SNMPv1、SNMPv2和
SNMPv3 205
13.6 本章小結 206
第三部分 網路計算技術
第14章 並行與分散式計算原理 207
14.1 計算的時代 207
14.2 並行與分散式計算的比較 207
14.3 並行計算基礎 208
14.3.1 什麼是並行處理 208
14.3.2 並行處理的硬體體系結構 209
14.3.3 可擴展的並行計算機體系結構 209
14.3.4 並行編程 212
14.3.5 並行算法 214
14.4 分散式計算 217
14.4.1 分散式系統 217
14.4.2 分散式計算的體系結構風格 223
14.4.3 典型分散式計算技術 229
第15章 雲計算 234
15.1 雲計算概述 234
15.1.1 雲計算簡介 234
15.1.2 雲計算套用 235
15.1.3 雲計算發展歷程 237
15.2 雲計算體系架構 238
15.2.1 基礎設施即服務 239
15.2.2 平台即服務 240
15.2.3 軟體即服務 241
15.2.4 服務管理層 242
15.2.5 用戶訪問接口層 242
15.3 雲的部署模式 243
15.3.1 公有雲 243
15.3.2 私有雲 244
15.3.3 混合雲 245
15.3.4 社區雲 246
15.4 雲計算關鍵技術 246
15.4.1 數據中心節能技術 246
15.4.2 虛擬化技術 247
15.4.3 並行編程技術 248
15.4.4 分散式存儲 249
15.4.5 服務質量保證機制 250
15.5 雲安全 251
15.5.1 雲計算所面臨的安全問題 251
15.5.2 雲計算安全架構 252
15.5.3 雲計算安全技術 254
15.6 資源管理 260
15.6.1 虛擬機放置最佳化算法 261
15.6.2 虛擬機資源分配算法 261
15.6.3 雲聯邦環境下的資源管理 264
15.7 雲平台 267
15.7.1 Amazon Web Services 268
15.7.2 Google AppEngine 272
15.7.3 Microsoft Azure 274
第16章 軟體定義網路 277
16.1 概述 277
16.1.1 SDN產生背景 277
16.1.2 SDN概念 278
16.1.3 SDN架構和核心技術 279
16.2 基於OpenFlow的SDN 280
16.2.1 OpenFlow協定概述 280
16.2.2 基於OpenFlow的SDN架構 281
16.2.3 OpenFlow規範 282
16.2.4 OpenFlow交換機和分類 287
16.2.5 OpenvSwitch 287
16.2.6 OpenFlow存在的問題 288
16.3 SDN控制器 289
16.3.1 概述 289
16.3.2 網路作業系統 290
16.3.3 控制器 291
16.4 SDN套用、現狀和挑戰 293
16.4.1 SDN套用 293
16.4.2 SDN現狀 295
16.4.3 SDN的挑戰與未來 296
16.5 本章小結 297
參考文獻 298
