計算機網路系統方法

《計算機網路系統方法》是2009年機械工業出版社出版的圖書，作者是(美國)LarryL.Peterson。

基本介紹

• 書名： 計算機網路系統方法
• 作者：(美國)LarryL.Peterson
• ISBN：9787111251385
• 定價：65.00 元
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2009
• 開本：16

內容簡介

《計算機網路系統方法（原書第4版）》介紹計算機網路技術的基本概念和套用，內容翔實、論述嚴謹。《計算機網路系統方法（原書第4版）》採用“系統方法”來分析計算機網路，把網路看作一個由相互關聯的構造模組組成的系統，而不是嚴格地進行分層，介紹了很多網路中的新技術，包括對等網、IPv6、覆蓋網路、內容分發網路、MPLS與交換、無線與移動技術等，涉及大量的實際套用。《計算機網路系統方法（原書第4版）》還引入豐富的網際網路實例，說明實際網路的設計，更便於讀者理解。每章後面的習題有助於讀者掌握和複習知識要點。

作者簡介

彼得森（Peterson,L.L.），普林斯頓大學計算機科學系的主任和教授，他於1985年的設計與實現。Peterson教授還是普林斯頓大學PlanetLabConsortium的主管、NSF的GENI行動計畫規劃組的主席，以及ACM的特別會員。

BruceS.Davie擁有英國愛丁堡大學計算機科學博士學位，於1985年加入Cisco公司，並於1998年被授予Cisco特別會員榮譽稱號。他主持設計了MPL．S協定，並開發了其他重要的網際網路技術。Davie博士擁有近20年的網路與通信工程方面的經驗，在加入Cisco之前曾擔任貝爾通信研究公司的首席科學家。他還是IEEE的高級會員。

編輯推薦

《計算機網路系統方法(原書第4版)》是計算機網路方面的經典暢銷教科書，凝聚了兩位頂尖網路專家幾十年的理論研究、實踐經驗和大量第一手資料，自出版以來已經成為網路課程主流教材，被哈佛大學、史丹福大學、卡內基-梅隆大學、康奈爾大學、普林斯頓大學、威斯康星大學、普度大學、德克薩斯大學、芝加哥大學等眾多名校採用。

第4版秉承了前3版的特點，通過豐富的、基於實例的指導，來幫助讀者理解計算機網路及其構件。全書的重點在於“為什麼這樣設計網路”——不僅詳細敘述當今網路系統的組成，而且還闡述關鍵技術和協定如何在實際套用中發揮作用，從而解決具體的問題。

《計算機網路系統方法(原書第4版)》與傳統網路教材最大的不同在於，不是按照OSI層次機械地介紹計算機網路，而是採用“系統方法”，將網路看成是互動式的複雜系統。每章開頭都給出一些啟發式的問題，引導學生或專業人員用新學到的知識來解決實際問題；同時，在每章的最後還會補充一些新的工具和資源，幫助讀者鞏固和加深所學知識，全面理解複雜網路及其套用的工作原理和工作方式。

目錄

出版者的話

譯者序

序言

第1版序言

前言

第1章基礎

1.1套用

1.2需求

1.2.1連通性

1.2.2成本－效益合算的資源共享

1.2.3支持公共服務

1.3網路體系結構

1.3.1分層和協定

1.3.2OSI體系結構

OSI體系結構，意為開放式系統互聯。國際標準組織（國際標準化組織）制定了OSI模型。這個模型把網路通信的工作分為7層,分別是物理層,數據鏈路層,網路層,傳輸層,會話層,表示層和套用層。1至4層被認為是低層，這些層與數據移動密切相關。5至7層是高層，包含應用程式級的數據。每一層負責一項具體的工作，然後把數據傳送到下一層。

1.3.3網際網路體系結構

1.4實現網路軟體

1.4.1套用編程接口(套接字)

1.4.2套用實例

1.4.3協定實現的問題

1.5性能

1.5.1頻寬與時延

頻寬（band width）又叫頻寬，是指在固定的的時間可傳輸的資料數量，亦即在傳輸管道中可以傳遞數據的能力。在數字設備中，頻寬通常以bps表示，即每秒可傳輸之位數。在模擬設備中，頻寬通常以每秒傳送周期或赫茲 (Hz)來表示。

在通訊和網路領域，頻寬的含義又與上述定義存在差異，它指的是網路信號可使用的最高頻率與最低頻率之差、或者說是“頻帶的寬度”，也就是所謂的“Bandwidth”、“信道頻寬”——這也是最嚴謹的技術定義。

在100M乙太網之類的銅介質布線系統中，雙絞線的信道頻寬通常用MHz為單位，它指的是信噪比恆定的情況下允許的信道頻率範圍，不過，網路的信道頻寬與它的數據傳輸能力（單位Byte/s）存在一個穩定的基本關係。我們也可以用高速公路來作比喻：在高速路上，它所能承受的最大交通流量就相當於網路的數據運輸能力，而這條高速路允許形成的寬度就相當於網路的頻寬。顯然，頻寬越高、數據傳輸可利用的資源就越多，因而能達到越高的速度；除此之外，我們還可以通過改善信號質量和消除瓶頸效應實現更高的傳輸速度。

網路頻寬與數據傳輸能力的正比關係最早是由貝爾實驗室的工程師ClaudeShannon所發現，因此這一規律也被稱為Shannon定律。而通俗起見普遍也將網路的數據傳輸能力與“網路頻寬”完全等同起來，這樣“網路頻寬”表面上看與“匯流排頻寬”形成概念上的統一，但這兩者本質上就不是一個意思、相差甚遠。

1.5.2延遲和頻寬的乘積

1.5.3高速網路

1.5.4應用程式性能需求

1.6小結

第2章直接連線的網路

2.1網路構件

2.1.1節點

“節點”一概念被廣泛套用於許多領域。電力學中，節點是塔的若干部件的匯合點。機械工程學中，節點是在一對相嚙合的齒輪上，其兩節圓的切點。在網路拓撲學中，節點是網路任何支路的終端或網路中兩個或更多支路的互連公共點。生化工程中，代謝網路分流處的代謝產物稱為節點。在程式語言中，節點是XML檔案中有效而完整的結構的最小單元。在作圖軟體MAYA中，節點是最小的單位。每個節點都是一個屬性組。節點可以輸入，輸出，保存屬性。

2.1.2鏈路

所謂鏈路就是從一個節點到相鄰節點的一段物理線路，而中間沒有任何其他的交換節點。

補充：在進行數據通信時，兩個計算機之間的通信路逕往往要經過許多段這樣的鏈路。可見鏈路只是一條路徑的組成部分。

2.2編碼(NRZ、NRZI、Manchester、4BB)

用預先規定的方法將文字、數字或其他對象編成數碼，或將信息、數據轉換成規定的電脈衝信號。編碼在電子計算機、電視、遙控和通訊等方面廣泛使用。編碼是信息從一種形式或格式轉換為另一種形式的過程。解碼，是編碼的逆過程

在計算機硬體中，編碼（coding）是指用代碼來表示各組數據資料，使其成為可利用計算機進行處理和分析的信息。代碼是用來表示事物的記號，它可以用數字、字母、特殊的符號或它們之間的組合來表示

將數據轉換為代碼或編碼字元，並能譯為原數據形式。是計算機書寫指令的過程，程式設計中的一部分。在地圖自動製圖中，按一定規則用數字與字母表示地圖內容的過程，通過編碼，使計算機能識別地圖的各地理要素。

n位二進制數可以組合成2的n次方個不同的信息，給每個信息規定一個具體碼組，這種過程也叫編碼。

數字系統中常用的編碼有兩類，一類是二進制編碼，另一類是二—十進制編碼。

2.3組幀

2.3.1面向位元組的協定(PPP)

2.3.2面向比特的協定(HDLC)

2.3.3基於時鐘的組幀(SONET)

2.4差錯檢測

2.4.1二維奇偶校驗

2.4.2網際網路校驗和算法

2.4.3循環冗餘校驗

循環冗餘檢查（CRC）是一種數據傳輸檢錯功能，對數據進行多項式計算，並將得到的結果附在幀的後面，接收設備也執行類似的算法，以保證數據傳輸的正確性和完整性。若CRC校驗不通過，系統重複向硬碟複製數據，陷入死循環，導致複製過程無法完成。出現循環冗餘檢查錯誤的可能原因非常多，硬體軟體的故障都有可能。

循環冗餘檢查（Cyclical Redundancy Check），就是在每個數據塊（稱之為幀）中加入一個FCS（Frame CheckSequence，幀檢查序列）。FCS包含了幀的詳細信息，專門用於傳送/接收裝置比較幀的正確與否。如果數據有誤，則再次傳送。

循環冗餘檢查（CRC）是一種數據傳輸檢錯功能，對數據進行多項式計算，並將得到的結果附在幀的後面，接收設備也執行類似的算法，以保證數據傳輸的正確性和完整性。若CRC校驗不通過，系統重複向硬碟複製數據，陷入死循環，導致複製過程無法完成。

2.5可靠傳輸

2.5.1停止和等待

2.5.2滑動視窗

2.5.3並發邏輯信道

2.6乙太網(802.3)

2.6.1物理特性

2.6.2訪問協定

2.6.3乙太網的經驗

2.7環網(802.5，FDDI，RPR)

2.7.1令牌環介質訪問控制

2.7.2令牌環維護

2.7.3FDDI

2.7.4彈性分組環(802.17)

2.8無線網路

2.8.1藍牙(802.15.1)

2.8.2Wi-Fi(802.11)

2.8.3WiMAX(802.16)

2.8.4蜂窩電話技術

2.9小結

第3章分組交換

3.1交換和轉發

3.1.1數據報

Data gram

通過網路傳輸的數據的基本單元，包含一個報頭（header）和數據本身，其中報頭描述了數據的目的地以及和其它數據之間的關係。

完備的、獨立的數據實體，該實體攜帶要從源計算機傳遞到目的計算機的信息，該信息不依賴以前在源計算機和目的計算機以及傳輸網路間交換。

在數據報操作方式中，每個數據報自身攜帶有足夠的信息，它的傳送是被單獨處理的。整個數據報傳送過程中，不需要建立虛電路，網路節點為每個數據報作路由選擇，各數據報不能保證按順序到達目的節點，有些還可能會丟失。

數據報工作方式的特點

1、同一報文的不同分組可以由不同的傳輸路徑通過通信子網；

2、同一報文的不同分組到達目的結點時可能出現亂序、重複與丟失現象；

3、每一個分組在傳輸過程中都必須帶有目的地址與源地址；

4、數據報方式報文傳輸延遲較大，適用於突發性通信，不適用於長報文、會話式通信。

3.1.2虛電路交換

3.1.3源路由選擇

3.2網橋和區域網路交換機

3.2.1學習型網橋

3.2.2生成樹算法

3.2.3廣播和多播

3.2.4網橋的局限性

3.3信元交換(ATM)

3.3.1信元

3.3.2分段和重組

3.3.3虛路徑

3.3.4ATM的物理層

3.4實現和性能

3.4.1連線埠

3.4.2網狀結構

3.5小結

第4章網路互聯

4.1簡單的網路互聯(IP)

4.1.1什麼是網際網路

4.1.2服務模型

4.1.3全局地址

4.1.4IP中的數據報轉發

4.1.5地址轉換(ARP)

4.1.6主機配置(DHCP)

4.1.7差錯報告(ICMP)

4.1.8虛擬網路和隧道

4.2路由

4.2.1用圖表示網路

4.2.2距離向量(RIP)

4.2.3鏈路狀態(OSPF)

4.2.4度量標準

4.2.5移動主機的路由

4.2.6路由器實現

4.3全球網際網路

4.3.1劃分子網

4.3.2無類路由(CIDR)

4.3.3域間路由(BGP)

4.3.4路由區

4.3.5IP版本6(IPv6)

4.4多播

4.4.1多播地址

4.4.2多播路由(DVMRP，PIM，MSDP)

4.5多協定標記交換

4.5.1基於目的地的轉發

4.5.2顯式路由

4.5.3虛擬專用網和隧道

4.6小結

第5章端到端協定

5.1簡單的多路分解協定(UDP)

5.2可靠的位元組流(TCP)

5.2.1端到端的問題

5.2.2報文段格式

5.2.3連線的建立與終止

5.2.4滑動視窗再討論

5.2.5觸發傳輸

5.2.6自適應重傳

5.2.7記錄邊界

5.2.8TCP擴展

5.2.9其他設計選擇

5.3遠程過程調用

5.3.1RPC基礎

5.3.2RPC的實現(SunRPC和DCE)

5.4實時傳輸協定(RTP)

5.4.1需求

5.4.2RTP細節

5.4.3控制協定

5.5性能

5.6小結

第6章擁塞控制和資源分配

6.1資源分配中的問題

6.1.1網路模型

6.1.2分類法

6.1.3評價標準

6.2排隊規則

6.2.1FIFO

6.2.2公平排隊

6.3TCP擁塞控制

6.3.1加性增乘性減

6.3.2慢啟動

6.3.3快速重傳和快速恢復

6.4擁塞避免機制

6.4.1DECbit

6.4.2隨機早期檢測(RED)

6.4.3基於源的擁塞避免

6.5服務質量

6.5.1套用需求

6.5.2綜合服務(RSVP)

6.5.3區分服務(EF和AF)

6.5.4基於等式的擁塞控制

6.6小結

第7章端到端的數據

7.1表示格式化

7.1.1分類方法

7.1.2例子(XDR、ASN.1、NDR)

7.1.3標記語言(XML)

7.2數據壓縮

7.2.1無損壓縮算法

7.2.2圖像壓縮(JPEG)

7.2.3視頻壓縮(MPEG)

7.2.4在網上傳輸MPEG

7.2.5音頻壓縮(MP3)

7.3小結

第8章網路安全

8.1密碼工具

8.1.1密碼原理

8.1.2對稱密鑰密碼

8.1.3公鑰密碼

8.1.4認證碼

8.2密鑰預分發

8.2.1公鑰的預分配

8.2.2對稱密鑰的預分發

8.3認證協定

8.3.1原始性和實效性技術

8.3.2公鑰認證協定

8.3.3對稱密鑰認證協定

8.3.4Diffie-Hellman密鑰協商

8.4安全系統

8.4.1極好隱私(PGP)

8.4.2安全外殼(SSH)

8.4.3傳輸層安全(TLS、SSL、HTTPS)

8.4.4IP安全(IPsec)

8.4.5無線安全(802.11i)

8.5防火牆

8.6小結

第9章套用

9.1傳統套用

9.1.1電子郵件(SMTP、MIME、IMAP)

9.1.2全球資訊網(HTTP)

9.1.3域名服務(DNS)

9.1.4網路管理(SNMP)

9.2Web服務

9.2.1定製套用協定(WSDL，SOAP)

9.2.2一個通用的套用協定(REST)

9.3多媒體套用

9.3.1會話控制和呼叫控制(SDP、SIP、H.323)

9.3.2多媒體套用的資源分配

9.4覆蓋網路

9.4.1路由覆蓋

9.4.2對等網(Gnutella，BitTorrent)

9.4.3內容分發網路

9.5小結

術語

習題選答

參考文獻

……