計算機網(wǎng)絡（第6版）

目錄


第1章引言1
1.1使用計算機網(wǎng)絡1
1.1.1信息訪問2
1.1.2人人通信4
1.1.3電子商務4
1.1.4娛樂5
1.1.5物聯(lián)網(wǎng)5
1.2計算機網(wǎng)絡的類型6
1.2.1寬帶接入網(wǎng)絡6
1.2.2移動和無線接入網(wǎng)絡6
1.2.3數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡9
1.2.4傳輸網(wǎng)絡10
1.2.5企業(yè)網(wǎng)絡10
1.3網(wǎng)絡技術(shù): 從局部到全球12
1.3.1個域網(wǎng)12
1.3.2局域網(wǎng)12
1.3.3家庭網(wǎng)絡14
1.3.4城域網(wǎng)16
1.3.5廣域網(wǎng)17
1.3.6互聯(lián)網(wǎng)絡20
1.4網(wǎng)絡實例20
1.4.1Internet21
1.4.2移動網(wǎng)絡30
1.4.3無線網(wǎng)絡（WiFi）34
1.5網(wǎng)絡協(xié)議37
1.5.1設計目標37
1.5.2協(xié)議層次結(jié)構(gòu)39
1.5.3連接與可靠性42
1.5.4服務原語44
1.5.5服務和協(xié)議的關系46
1.6參考模型47
1.6.1OSI參考模型47
1.6.2TCP/IP參考模型48
1.6.3對OSI參考模型和協(xié)議的批評50
1.6.4對TCP/IP參考模型和協(xié)議的批評52
1.6.5本書使用的模型52
1.7標準化53
1.7.1標準化和開源53
1.7.2電信領域最有影響力的組織54
1.7.3國際標準領域最有影響力的組織56
1.7.4Internet標準領域最有影響力的組織57
1.8策略、法律和社會問題59
1.8.1在線言論59
1.8.2網(wǎng)絡中立性60
1.8.3安全61
1.8.4隱私62
1.8.5虛假信息63
1.9度量單位63
1.10本書其余部分的概要64
1.11本章總結(jié)65
習題66

第2章物理層70
2.1導向的傳輸介質(zhì)70
2.1.1永久存儲設備70
2.1.2雙絞線71
2.1.3同軸電纜72
2.1.4電力線73
2.1.5光纖74
2.2無線傳輸78
2.2.1電磁頻譜78
2.2.2跳頻擴頻80
2.2.3直接序列擴頻80
2.2.4超寬頻帶81
2.3頻譜用于傳輸81
2.3.1無線電傳輸81
2.3.2微波傳輸82
2.3.3紅外傳輸83
2.3.4光通信84
2.4從波形到比特85
2.4.1數(shù)據(jù)通信理論基礎85
2.4.2信道的最大數(shù)據(jù)速率88
2.4.3數(shù)字調(diào)制89
2.4.4多路復用95
2.5公共電話交換網(wǎng)絡101
2.5.1電話系統(tǒng)結(jié)構(gòu)102
2.5.2本地回路: 電話調(diào)制解調(diào)器、ADSL和光纖104
2.5.3中繼線和多路復用110
2.5.4交換115
2.6蜂窩網(wǎng)絡119
2.6.1公共的概念: 蜂窩、切換、尋呼119
2.6.2第一代（1G）技術(shù): 模擬語音121
2.6.3第二代移動電話（2G）: 數(shù)字語音122
2.6.4GSM: 全球移動通信系統(tǒng)123
2.6.5第三代（3G）技術(shù): 數(shù)字語音和數(shù)據(jù)126
2.6.6第四代（4G）技術(shù): 數(shù)據(jù)包交換129
2.6.7第五代（5G）技術(shù)130
2.7有線電視131
2.7.1共用天線電視131
2.7.2線纜上的寬帶Internet接入: HFC網(wǎng)絡132
2.7.3DOCSIS134
2.7.4DOCSIS網(wǎng)絡中的資源共享: 節(jié)點和迷你槽134
2.8通信衛(wèi)星136
2.8.1地球同步衛(wèi)星137
2.8.2中地球軌道衛(wèi)星140
2.8.3低地球軌道衛(wèi)星140
2.9不同接入網(wǎng)絡的比較142
2.9.1地面接入網(wǎng)絡: 有線電視、光纖和ADSL142
2.9.2衛(wèi)星與地面網(wǎng)絡144
2.10物理層上的政策145
2.10.1頻譜分配145
2.10.2蜂窩網(wǎng)絡147
2.10.3電話網(wǎng)絡148
2.11本章總結(jié)150
習題151

第3章數(shù)據(jù)鏈路層156
3.1數(shù)據(jù)鏈路層的設計問題156
3.1.1提供給網(wǎng)絡層的服務157
3.1.2成幀158
3.1.3錯誤控制161
3.1.4流量控制162
3.2錯誤檢測和糾正162
3.2.1糾錯碼164
3.2.2檢錯碼168
3.3基本數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議172
3.3.1初始的簡化假設172
3.3.2基本的傳輸和接收173
3.3.3簡單的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議175
3.4提高效率181
3.4.1目標: 雙向傳輸，多幀在途181
3.4.2全雙工、滑動窗口協(xié)議示例183
3.5數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議實例194
3.5.1SONET上的數(shù)據(jù)包194
3.5.2ADSL197
3.5.3DOCSIS199
3.6本章總結(jié)200
習題201

第4章介質(zhì)訪問控制子層205
4.1信道分配問題205
4.1.1靜態(tài)信道分配206
4.1.2動態(tài)信道分配的假設207
4.2多路訪問協(xié)議208
4.2.1ALOHA208
4.2.2載波偵聽多路訪問協(xié)議212
4.2.3無沖突協(xié)議214
4.2.4有限競爭協(xié)議217
4.2.5無線LAN協(xié)議220
4.3以太網(wǎng)222
4.3.1經(jīng)典以太網(wǎng)物理層222
4.3.2經(jīng)典以太網(wǎng)MAC子層協(xié)議224
4.3.3以太網(wǎng)性能227
4.3.4交換式以太網(wǎng)228
4.3.5快速以太網(wǎng)230
4.3.6千兆以太網(wǎng)232
4.3.7萬兆以太網(wǎng)235
4.3.840Gb/s和100Gb/s以太網(wǎng)236
4.3.9以太網(wǎng)回顧236
4.4無線LAN237
4.4.1IEEE 802.11體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議棧238
4.4.2IEEE 802.11物理層239
4.4.3IEEE 802.11 MAC子層協(xié)議241
4.4.4IEEE 802.11幀結(jié)構(gòu)246
4.4.5服務248
4.5藍牙249
4.5.1藍牙體系結(jié)構(gòu)250
4.5.2藍牙應用251
4.5.3藍牙協(xié)議棧251
4.5.4藍牙無線電層252
4.5.5藍牙鏈路控制層253
4.5.6藍牙幀結(jié)構(gòu)254
4.5.7藍牙5255
4.6DOCSIS255
4.6.1總體介紹255
4.6.2測距256
4.6.3信道帶寬分配256
4.7數(shù)據(jù)鏈路層交換257
4.7.1網(wǎng)橋的使用257
4.7.2學習網(wǎng)橋258
4.7.3生成樹網(wǎng)橋261
4.7.4中繼器、集線器、網(wǎng)橋、交換機、路由器和網(wǎng)關263
4.7.5虛擬LAN265
4.8本章總結(jié)270
習題271

第5章網(wǎng)絡層276
5.1網(wǎng)絡層的設計問題276
5.1.1存儲轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包交換276
5.1.2提供給傳輸層的服務277
5.1.3無連接服務的實現(xiàn)278
5.1.4面向連接服務的實現(xiàn)279
5.1.5數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡與虛電路網(wǎng)絡的比較280
5.2單個網(wǎng)絡中的路由算法281
5.2.1優(yōu)化原則283
5.2.2最短路徑算法283
5.2.3泛洪算法285
5.2.4距離向量路由算法287
5.2.5鏈路狀態(tài)路由算法290
5.2.6網(wǎng)絡內(nèi)部的層次路由算法294
5.2.7廣播路由算法295
5.2.8多播路由算法297
5.2.9任播路由算法299
5.3網(wǎng)絡層的流量管理300
5.3.1流量管理的必要性: 擁塞300
5.3.2流量管理的方法302
5.4服務質(zhì)量和應用QoE312
5.4.1應用需求312
5.4.2過度配置314
5.4.3數(shù)據(jù)包調(diào)度314
5.4.4綜合服務320
5.4.5區(qū)分服務322
5.5網(wǎng)絡互聯(lián)324
5.5.1網(wǎng)絡互聯(lián)概述324
5.5.2網(wǎng)絡如何不同325
5.5.3異構(gòu)網(wǎng)絡互聯(lián)326
5.5.4跨異構(gòu)網(wǎng)絡連接端點328
5.5.5互聯(lián)網(wǎng)絡路由329
5.5.6支持不同的數(shù)據(jù)包長度: 數(shù)據(jù)包分段330
5.6軟件定義網(wǎng)絡333
5.6.1概述333
5.6.2SDN控制平面: 邏輯上中心化的軟件控制334
5.6.3SDN數(shù)據(jù)平面: 可編程硬件336
5.6.4可編程的網(wǎng)絡測量337
5.7Internet的網(wǎng)絡層338
5.7.1IPv4協(xié)議340
5.7.2IP地址343
5.7.3IPv6協(xié)議353
5.7.4Internet控制協(xié)議361
5.7.5標簽交換和MPLS365
5.7.6OSPF——域內(nèi)路由協(xié)議368
5.7.7BGP——域間路由協(xié)議372
5.7.8Internet多播377
5.8網(wǎng)絡層上的政策378
5.8.1對等爭議378
5.8.2流量優(yōu)先級379
5.9本章總結(jié)380
習題380

第6章傳輸層386
6.1傳輸服務386
6.1.1提供給上層的服務386
6.1.2傳輸服務原語387
6.1.3Berkeley套接字390
6.1.4套接字編程實例: Internet文件服務器392
6.2傳輸協(xié)議的要素396
6.2.1尋址397
6.2.2連接建立399
6.2.3連接釋放403
6.2.4錯誤控制和流量控制407
6.2.5多路復用411
6.2.6崩潰恢復411
6.3擁塞控制413
6.3.1理想的帶寬分配413
6.3.2調(diào)整發(fā)送速率417
6.3.3無線問題419
6.4Internet傳輸協(xié)議: UDP421
6.4.1UDP概述421
6.4.2遠程過程調(diào)用423
6.4.3實時傳輸協(xié)議425
6.5Internet傳輸協(xié)議: TCP429
6.5.1TCP概述429
6.5.2TCP服務模型430
6.5.3TCP協(xié)議432
6.5.4TCP段的頭433
6.5.5TCP連接建立436
6.5.6TCP連接釋放437
6.5.7TCP連接管理模型437
6.5.8TCP滑動窗口439
6.5.9TCP計時器管理442
6.5.10TCP擁塞控制444
6.5.11TCP CUBIC452
6.6傳輸協(xié)議與擁塞控制453
6.6.1QUIC: 快速UDP互聯(lián)網(wǎng)連接453
6.6.2BBR: 基于瓶頸帶寬的擁塞控制453
6.6.3TCP的未來455
6.7性能問題455
6.7.1計算機網(wǎng)絡中的性能問題456
6.7.2網(wǎng)絡性能測量457
6.7.3測量接入網(wǎng)絡吞吐量457
6.7.4測量體驗質(zhì)量458
6.7.5針對快速網(wǎng)絡的主機設計458
6.7.6快速段處理461
6.7.7頭壓縮463
6.7.8長肥網(wǎng)絡的協(xié)議465
6.8本章總結(jié)468
習題469

第7章應用層473
7.1DNS——域名系統(tǒng)473
7.1.1歷史和概述473
7.1.2DNS查找過程474
7.1.3DNS名稱空間和層次結(jié)構(gòu)475
7.1.4DNS查詢和應答478
7.1.5名稱解析484
7.1.6DNS動手實驗485
7.1.7DNS隱私486
7.1.8關于名稱的爭論487
7.2電子郵件488
7.2.1體系結(jié)構(gòu)和服務489
7.2.2用戶代理490
7.2.3郵件格式492
7.2.4消息傳輸496
7.2.5最后投遞500
7.3萬維網(wǎng)502
7.3.1體系結(jié)構(gòu)概述503
7.3.2靜態(tài)Web對象510
7.3.3動態(tài)Web頁面和Web應用511
7.3.4HTTP和HTTPS514
7.3.5Web隱私523
7.4流式音視頻527
7.4.1數(shù)字音頻528
7.4.2數(shù)字視頻530
7.4.3對存儲的媒體進行流式傳輸532
7.4.4實時流式傳輸538
7.5內(nèi)容分發(fā)546
7.5.1內(nèi)容和Internet流量547
7.5.2服務器場和Web代理548
7.5.3內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡551
7.5.4對等網(wǎng)絡554
7.5.5Internet的演進559
7.6本章總結(jié)562
習題563

第8章網(wǎng)絡安全567
8.1網(wǎng)絡安全的基礎568
8.1.1基本安全原則569
8.1.2基本攻擊原則571
8.1.3從威脅到解決方案572
8.2一個攻擊的核心要素573
8.2.1偵察573
8.2.2嗅探和窺探575
8.2.3欺騙576
8.2.4破壞586
8.3防火墻和入侵檢測系統(tǒng)588
8.3.1防火墻589
8.3.2入侵檢測與防護591
8.4密碼學594
8.4.1密碼學簡介594
8.4.2兩個基本的密碼學原則596
8.4.3置換密碼598
8.4.4轉(zhuǎn)置密碼599
8.4.5一次性密鑰600
8.5對稱密鑰算法604
8.5.1DES——數(shù)據(jù)加密標準605
8.5.2AES——高級加密標準606
8.5.3密碼模式607
8.6公鑰算法610
8.6.1RSA611
8.6.2其他公鑰算法612
8.7數(shù)字簽名613
8.7.1對稱密鑰簽名614
8.7.2公鑰簽名615
8.7.3消息摘要616
8.7.4生日攻擊618
8.8公鑰管理620
8.8.1證書621
8.8.2X.509622
8.8.3公鑰基礎設施623
8.9認證協(xié)議625
8.9.1基于共享的秘密密鑰的認證626
8.9.2建立共享密鑰： DiffieHellman密鑰交換630
8.9.3使用密鑰分發(fā)中心的認證632
8.9.4使用Kerberos的認證634
8.9.5使用公鑰密碼學的認證636
8.10通信安全637
8.10.1IPSec637
8.10.2虛擬專用網(wǎng)絡641
8.10.3無線安全642
8.11電子郵件安全645
8.11.1PGP645
8.11.2S/MIME648
8.12Web安全649
8.12.1威脅649
8.12.2安全命名和DNSSEC650
8.12.3傳輸層安全652
8.12.4運行不可信的代碼655
8.13社會問題657
8.13.1機密通信及匿名通信657
8.13.2言論自由660
8.13.3版權(quán)663
8.14本章總結(jié)665
習題666

第9章閱讀清單和參考文獻673
9.1進一步閱讀的建議673
9.1.1概論與綜合論著673
9.1.2物理層675
9.1.3數(shù)據(jù)鏈路層675
9.1.4介質(zhì)訪問控制子層676
9.1.5網(wǎng)絡層676
9.1.6傳輸層677
9.1.7應用層678
9.1.8網(wǎng)絡安全679
9.2參考文獻680