計算機網路高級教程（第2版）

內容簡介

本書以計算機贈肯網路技術發展的三個階段——網際網路、移動網際網路與物聯網為主線，系統地討論計算機網路技術的研究與發展。

本書具有兩個主要特點：一是貼近技術發展前沿，系統地討論了網路技術研究的最新進展與當前研究的熱點，包括Mobile Internet、汗舟體IoT、NGI、P2P、WSN及相關研究；二是以能力培養為導向，形成以理論研究為特色的主教材《計算機網路高級教程（第2版）》，與以實踐能力培養為特色的配套教材《計算機網路高級軟體編程技術（第2版）》、《網路安全高級軟體編程技術》相結合的教材體系。從研究生網路課程教學體系設計的角度，作者希望通過學習《計算機網路高級教程》起到為研究生在網路領域的論文選題做好知識儲備的作用，學習《計算機網路高級軟體編程技術》、《網路安全高級軟體編程技術》起到為完成論文做好技術儲備的作用。

本書可作為計算機、軟體工程、信息安全及相關專業的碩士與博士研究生教材或參考資料，也可供信息技術領域的教師、高年級學生、工程技術人員與技術管理人員學習和研究時參考

圖書目錄

第1章計算機網路技術的研究與發展1

1.1計算機網路的發展歷程1

1.1.1從信息技術的角度看計算機網路的發展1

1.1.2從信息產業的角度看計算機網路的發展2

1.2從計算機網路到網際網路4

1.2.1ARPANET與分組交換技術研究的背景4

1.2.2ARPANET研究與發展8

1.2.3TCP/IP協定與網路體系結構研究14

1.2.4Internet的形成與發展抹主芝霉18

1.2.5Internet套用的發展26

1.2.6下一代網際網路的研究29

1.3從網際網路到移動網際網路32

1.3.1移付拔說動分組網與PRNET、SATNET、ALOHANET32

1.3.2WWAN、WMAN、WLAN、WPAN與WBAN的研究34

1.3.3移動IP協定的研究44

1.3.4移動通信網與3G/4G技術45

1.3.5移動網際網路套用的發展47

1.4從移動網際網路到物聯網49

1.4.1物聯網產生的背景49

1.4.2物聯網技術與套用的研究51

1.4.3物聯網與“智民棵殃慧地球”、雲計算、大數據52

1.5深入理解計算機網路的組成與結構54

1.5.1從計算機原理的角度認識計算機網路的組成與結構54

1.5.2從計算機作業系統的角度認識計算機網路軟體的組成與結構58

1.5.3從計算機外部設備設計方法的角度認識計算機網路組成與結構60

1.6網路安全技術62

1.6.1網路安全與現實社會的關係63

1.6.2物聯網網路安全與網際網路網路安全的關係65

1.6.3網路安全與密碼學的關係65

1.6.4網路空間與國家信息櫃敬踏安全戰略的關係66計算機網路高級教程(第2版)1.7網際網路發展成功的經驗與面臨的挑戰69

1.7.1預測網際網路發展的新摩爾定律69

1.7.2網際網路發展的成功經驗71

參考文獻74

第2章傳輸網技術75

2.1傳輸網的基本概念75

2.1.1支撐教學科研工作的計算機網路環境75

2.1.2傳輸網的結構模型77

2.1.3傳輸網技術的發展80

2.2廣域網技術研究與發展81

2.2.1廣域網的歸墊殼乘主要特徵81

2.2.2廣域網體系結構模型83

2.2.3廣域網技術演變的過程85

2.2.4從SONET/SDH到光傳輸網90

2.2.5光傳輸網技術的發展93

2.2.6光乙太網與廣域網96

2.2.7廣域網技術發展與TCP/IP協定的關係100

2.3城域網技術研究與發展101

2.3.1城域網概念的演變與發展101

2.3.2寬頻城域網的結構與層次劃分104

2.3.3城域乙太網與寬頻城域網107

2.3.4無線寬頻城域網WiMax與IEEE 802.16標準107

2.4區域網路技術研究與發展108

2.4.1區域網路技術發展過程108

2.4.2Ethernet技術研究與發展110

2.4.3高速Ethernet研究與發展111

2.4.4無線區域網路技術研究與發展115

2.5個人區域網研究與發展117

2.5.1PDN研究的背景117

2.5.2WPAN與IEEE 802.15.4協定標準117

2.5.3基於IPv6的低速無線個人區域網6LoWPAN標準119

2.5.4超寬頻UWB通信技術研究122

2.6人體區域網研究與發展124

2.6.1無線人體區域網與無線人體感測器網路的研究124

2.6.2無線人體感測器網路與IEEE 802.15.6標準124

2.6.3近場通信NFC技術研究127

2.73G/4G與M2M工作模式129

2.7.1移動通信網結構與基本工作原理129

2.7.2移動通信網3G/4G131

2.7.3M2M工作模式及套用133

2.7.4WMMP協定137

2.8傳輸網兩個融合的發展趨勢142

2.8.1計算機網路、廣播電視網與電信網的“三網融合”142

2.8.2區域網路、城域網與廣域網的“三網融合”143

參考文獻144

第3章IP協定與下一代Internet研究146

3.1網路層與IP協定的演變與發展146

3.1.1網路層基本概念146

3.1.2IP協定的主要特點146

3.1.3IP協定的演變與發展147

3.1.4IPv6協定的主要特點149

3.2IPv4與IPv6協定的基本內容152

3.2.1IPv4與IPv6報頭的比較152

3.2.2路由器對IPv4與IPv6報文轉發過程的比較162

3.2.3IPv4與IPv6地址比較166

3.2.4ICMPv4與ICMPv6協定的比較179

3.2.5IPv6地址的自動配置187

3.3路由技術的研究與發展189

3.3.1分組交付和路由選擇的基本概念189

3.3.2自治系統與路由選擇協定195

3.3.3路由信息協定RIPng的特點197

3.3.4最短路徑優先協定OSPFv3的特點199

3.3.5外部網關協定BGP4+的特點202

3.3.6路由、定址體系面臨的問題與未來的發展204

3.4QoSR與RSVP、DiffServ與MPLS205

3.4.1QoSR研究205

3.4.2RSVP協定與DiffServ協定207

3.4.3MPLS協定與MPLS VPN208

3.5IPv4向IPv6的過渡211

3.5.1雙IP層或雙協定棧211

3.5.2隧道技術212

3.6路由器技術的研究與發展214

3.6.1路由器的基本概念與發展趨勢214

3.6.2單匯流排單CPU結構的路由器224

3.6.3多匯流排多CPU結構的路由器225

3.6.4基於交換結構的路由器226

3.6.5高可擴展路由器與路由器集群結構229

3.7下一代網際網路體系結構的研究232

3.7.1下一代網際網路體系結構研究技術路線的分類232

3.7.2基於IPv6的全球下一代Internet試驗網研究233

3.7.3主動網路技術的研究237

3.7.4位置/身份分離與LISP協定的研究245

3.7.5軟體定義網路技術的研究247

3.7.6革命式新一代網際網路體系結構研究251

參考文獻253

第4章TCP與UDP協定256

4.1網路環境中分散式進程通信的基本概念256

4.1.1單機系統中的進程通信方法256

4.1.2網路環境中分散式進程通信的特點257

4.1.3對進程間相互作用的客戶/伺服器模式的理解258

4.1.4進程通信中客戶/伺服器模式的實現方法259

4.2傳輸層的基本功能263

4.2.1傳輸層的端端通信263

4.2.2傳輸層協定的基本功能266

4.2.3傳輸服務與服務質量268

4.3傳輸控制協定269

4.3.1TCP協定的主要特點269

4.3.2TCP的連線埠號分配和socket地址271

4.3.3TCP報文段格式272

4.3.4TCP流量控制274

4.3.5TCP差錯控制277

4.3.6TCP傳輸連線建立、維護與釋放279

4.3.7“狀態”的概念與TCP狀態轉換圖281

4.4用戶數據報協定284

4.4.1UDP協定的主要特點284

4.4.2UDP適用的範圍285

4.4.3UDP的基本工作過程286

4.4.4UDP連線埠號288

4.4.5用戶數據報的格式289

4.4.6UDP校驗和的基本概念與計算示例290

4.5實時傳輸協定RTP/RTCP292

4.5.1多媒體數據傳輸的特點292

4.5.2RTP協定296

4.5.3RTCP協定299

4.6容遲網技術的研究301

4.6.1DTN研究的背景301

4.6.2DTN體系結構302

4.6.3DTN協定體系模型與數據束協定303

4.6.4DTN在星際網路中的套用研究306

參考文獻309

第5章Internet套用層與套用層協定312

5.1Internet套用發展與套用層協定的分類312

5.1.1套用層與套用層協定的基本概念312

5.1.2套用層協定的分類313

5.2Internet基本網路套用與套用層協定315

5.2.1遠程登錄服務與Telnet協定315

5.2.2電子郵件服務與SMTP協定316

5.2.3檔案傳輸服務與FTP、TFTP協定318

5.3基於Web的網路套用322

5.3.1Web套用的基本概念322

5.3.2HTTP協定324

5.3.3超文本標記語言HTML327

5.3.4Web瀏覽器329

5.3.5搜尋引擎套用331

5.3.6內容分發網技術研究與套用335

5.4部落格、播客、網路電視與網路電話套用340

5.4.1部落格套用340

5.4.2播客套用342

5.4.3網路電視套用343

5.4.4IP電話、即時通信與SIP協定343

5.5域名系統350

5.5.1DNS研究的背景350

5.5.2DNS域名空間352

5.5.3域名伺服器353

5.5.4域名解析355

5.5.5域名系統性能最佳化357

5.6主機配置與動態主機配置協定358

5.6.1動態主機配置的基本概念358

5.6.2DHCP協定的基本內容359

5.7網路管理與SNMP協定362

5.7.1網路管理的基本概念362

5.7.2SNMP協定的基本內容365

參考文獻369

第6章P2P技術及套用372

6.1P2P的基本概念372

6.1.1P2P技術發展的背景372

6.1.2P2P的定義與主要技術特徵374

6.1.3C/S模式與P2P模式的比較377

6.1.4P2P網路分類379

6.1.5P2P套用的發展趨勢380

6.2集中式P2P網路381

6.2.1集中式P2P網路基本概念381

6.2.2Napster協定與工作流程分析383

6.2.3集中式P2P的優點與缺點386

6.3分散式非結構化P2P網路387

6.3.1分散式非結構化P2P網路的基本概念387

6.3.2分散式非結構化P2P網路協定與工作流程分析388

6.3.3小世界網路模型的基本概念393

6.4分散式結構化P2P網路396

6.4.1分散式結構化P2P網路的基本概念396

6.4.2DHT的基本概念397

6.5混合P2P網路402

6.5.1混合P2P網路的基本概念402

6.5.2混合P2P網路協定與工作流程分析403

6.6基於P2P的網路套用406

6.6.1P2P套用軟體的分類406

6.6.2P2P檔案共享軟體406

6.6.3P2P即時通信軟體409

6.6.4P2P流媒體軟體412

6.6.5P2P共享存儲軟體413

6.6.6P2P分散式計算軟體415

6.6.7P2P協同工作軟體416

6.6.8P2P搜尋軟體416

6.7P2P技術研究與套用的發展417

6.7.1P2P套用中存在的主要問題417

6.7.2P4P的基本概念419

參考文獻420

第7章移動網際網路與移動IP422

7.1移動網際網路的基本概念422

7.1.1移動網際網路的特點422

7.1.2移動接入設備的發展423

7.1.3無線傳輸網技術的發展424

7.1.4移動網際網路用戶規模的發展425

7.1.5移動網際網路服務功能的發展426

7.2移動IP的基本概念428

7.2.1移動IP問題的提出428

7.2.2移動IP的設計目標與主要特徵429

7.2.3移動IP的結構與基本術語429

7.3移動IPv4的基本工作原理432

7.3.1移動IPv4的基本工作過程432

7.3.2移動IPv4中移動節點和通信對端的基本操作436

7.3.3移動IP的概念性數據結構437

7.4移動IP的關鍵技術438

7.4.1移動切換438

7.4.2移動IP安全439

7.4.3服務質量440

7.4.4多播通信440

7.5移動IPv6協定的基本概念441

7.5.1移動IPv6與移動IPv4的比較441

7.5.2移動IPv6的基本操作442

7.5.3移動IPv6對基本IPv6協定的修改444

7.5.4移動IPv6的通信類型445

參考文獻452

第8章Ad hoc與WSN技術研究及套用454

8.1Ad hoc與WSN技術的發展454

8.1.1從PRNET到Ad hoc網路454

8.1.2從Ad hoc到WSN455

8.1.3從WSN到WSAN457

8.2Ad hoc網路458

8.2.1Ad hoc網路的特點與層次結構模型458

8.2.2Ad hoc信道接入與MAC協定研究460

8.2.3Ad hoc網路路由協定的研究465

8.2.4Ad hoc網路QoS技術的研究472

8.3WSN技術的研究與套用478

8.3.1WSN的主要特點與研究工作的進展478

8.3.2WSN部署與初始化技術489

8.3.3WSN信道訪問控制協定490

8.3.4WSN路由協定492

8.3.5WSN拓撲控制與功率控制技術499

8.3.6WSN定位技術502

8.3.7WSN時間同步技術505

8.3.8WSN數據融合技術509

8.3.9WSN作業系統與數據管理技術516

8.3.10WSN跨層設計方法523

8.4水下無線感測網路526

8.4.1水下無線感測器網路研究的背景與套用前景526

8.4.2水下無線感測器網路的特點528

8.4.3水下無線感測器網路節點的類型529

8.4.4水下無線感測器網路結構530

8.4.5AUV感測器網路531

8.4.6水下感測器網路技術研究533

8.5無線地下感測器網路541

8.5.1無線地下感測器網路研究的背景與套用前景541

8.5.2無線地下感測器網路的主要優點542

8.5.3無線地下感測器網路結構543

8.5.4地下無線通信信道的特點545

8.5.5無線地下感測器網路技術研究546

8.6無線多媒體感測器網路549

8.6.1無線多媒體感測器網路研究的背景與套用領域549

8.6.2無線多媒體感測器網路結構設計的基本思路551

8.6.3無線多媒體感測器網路研究面臨的挑戰552

8.6.4無線多媒體感測器網路技術研究553

8.7無線人體感測器網路研究563

8.7.1無線人體感測器網路研究的背景563

8.7.2智慧型遠程醫療系統中的無線人體感測器網路566

8.8無線感測器與執行器網路567

8.8.1無線感測器與執行器網路研究的背景568

8.8.2無線感測器與執行器網路的主要特點568

8.8.3無線感測器與執行器網路的執行機制569

8.8.4無線感測器與機器人網路的基本概念571

8.8.5無線感測器與執行器網路技術研究572

8.9納米無線感測器網路575

8.9.1納米感測器的研究與發展575

8.9.2無線納米感測器網路研究579

參考文獻580

第9章物聯網技術研究與套用594

9.1物聯網的基本概念594

9.1.1物聯網研究的背景594

9.1.2物聯網的主要技術特徵598

9.2物聯網體系結構研究604

9.2.1物聯網層次結構模型研究604

9.2.2物聯網感知層605

9.2.3物聯網網路層608

9.2.4物聯網套用層614

9.2.5物聯網跨層的共性服務616

9.3從計算機體系結構和計算機網路的角度認識物聯網的組成與結構619

9.3.1從計算機體系結構的角度認識基於RFID的物聯網套用

系統組成與結構619

9.3.2從計算機網路的角度認識基於WSN的物聯網套用系統組成

與結構623

9.4ONS概念、原理與實現技術626

9.4.1ONS的設計思路626

9.4.2提供ONS服務的EPC套用系統結構627

9.4.3EPC體系中物品信息的查詢過程628

9.4.4EPC體系與實體標記語言PML630

9.4.5EPC ONS系統的設計633

9.4.6支持物聯網套用系統的網路結構設計舉例636

9.5車載網VANET的研究與發展640

9.5.1VANET的基本概念640

9.5.2VANET的組成與結構646

9.5.3VANET的協定標準體系650

9.5.4VANET研究的發展652

參考文獻661

第10章網路安全技術研究與發展663

10.1網路安全技術研究的基本內容663

10.1.1網路安全研究的分類663

10.1.2網路攻擊的分類664

10.1.3網路安全發展的新動向669

10.2網路安全防護技術研究672

10.2.1防火牆技術研究672

10.2.2入侵檢測技術研究680

10.2.3安全審計技術研究688

10.2.4網路防病毒技術研究689

10.2.5計算機取證技術研究692

10.2.6網路業務持續性規劃技術研究694

10.3密碼技術在網路安全中的套用696

10.3.1密碼算法與密碼體制的基本概念697

10.3.2對稱密碼體系的基本概念697

10.3.3公鑰密碼體系的基本概念697

10.3.4訊息驗證與數字簽名的研究700

10.3.5公鑰基礎設施的研究705

10.3.6信息隱藏技術的研究708

10.4網路安全套用技術研究709

10.4.1IP安全的研究709

10.4.2VPN技術的研究713

10.4.3電子郵件安全技術的研究714

10.4.4Web安全技術的研究716

10.5Ad hoc網路安全技術的研究719

10.5.1Ad hoc網路安全的基本概念719

10.5.2Ad hoc網路安全的威脅719

10.5.3Ad hoc網路安全研究722

10.6WSN安全技術725

10.6.1WSN安全的基本概念725

10.6.2無線感測器網路安全技術研究進展728

10.7RFID套用系統網路安全技術研究729

10.7.1RFID套用系統網路安全的基本概念729

10.7.2對RFID套用系統的攻擊方法730

10.7.3基於RFID的隱私保護問題732

參考文獻734

附錄A辭彙表737

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