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第一部分 基本概念 3

第1章 分组交换网络 3

1.1 数据网络中的基本概念 3

1.1.1 分组交换和电路交换 4

1.1.2 消息、包和帧 4

1.1.3 因特网 5

1.1.4 ISP和因特网网络组件 6

1.2 分组交换网络的类型 8

1.2.1 无连接的网络 9

1.2.2 面向连接的网络 10

1.3 包的大小和最佳包长度 10

1.4 总结 12

1.5 练习 12

第2章 网络协议基础 15

2.1 TCP/IP 5层模型 15

2.2 OSI 7层模型 17

2.3 因特网协议和寻址 17

2.3.1 IP包 18

2.3.2 IP地址方案 19

2.2.3 子网寻址和掩码 19

2.3.4 无类别域间路由（CIDR） 21

2.3.5 包的分片和重组 22

2.3.6 因特网控制消息协议（ICMP） 22

2.3.7 IP版本6（IPv6） 23

2.4 等大小包模型：ATM 24

2.4.1 ATM协议结构 26

2.4.2 ATM信元结构 27

2.5 总结 29

2.6 练习 29

第3章 网络设备 31

3.1 多路复用器 31

3.1.1 频分复用 31

3.1.2 波分复用 32

3.1.3 时分复用 32

3.2 调制解调器和因特网访问设备 36

3.2.1 线性编码方法 36

3.2.2 数字调制技术 37

3.2.3 数字用户线路调制解调器 39

3.2.4 电缆调制解调器 40

3.3 交换和路由设备 41

3.3.1 中继器、集线器和网桥 41

3.3.2 路由器和更高层的交换机 42

3.4 路由器结构 42

3.4.1 输入端口处理器 43

3.4.2 交换结构 45

3.4.3 交换控制器 46

3.4.4 输出端口处理器 46

3.5 总结 47

3.6 练习 48

第4章 数据链路与传输 50

4.1 数据链路 50

4.2 有线链路与传输 51

4.2.1 双绞线链路 51

4.2.2 同轴电缆 52

4.2.3 光纤 52

4.3 无线链路与传输 52

4.3.1 天线的选择 53

4.3.2 无线信道 53

4.3.3 无线信道的容量限制 55

4.3.4 信道编码 55

4.3.5 平坦衰落的对抗策略 56

4.3.6 码间干扰的对抗策略 56

4.3.7 正交频分复用（OFDM） 57

4.4 链路上的信道访问方法 58

4.4.1 频分多址 58

4.4.2 时分多址 58

4.4.3 码分多址 59

4.4.4 空分多址 60

4.4.5 混合多址技术 61

4.5 差错检测与纠正 61

4.5.1 差错检测方法 62

4.5.2 循环冗余校验算法 62

4.6 链路层的流量控制 66

4.6.1 停止等待流量控制 66

4.6.2 滑动窗流量控制 67

4.7 总结 69

4.8 练习 69

第5章 局域网和局域网网络 71

5.1 局域网与基本拓扑 71

5.2 局域网协议 72

5.2.1 逻辑链路控制 73

5.2.2 媒体访问控制 73

5.3 MAC地址和IP地址 73

5.3.1 地址解析协议 74

5.3.2 反向地址解析协议 75

5.4 MAC协议的分类 75

5.5 竞争访问MAC 75

5.5.1 载波侦听多路访问 76

5.5.2 以太网LAN:IEEE 802.3标准 79

5.6 轮询访问MAC 80

5.6.1 令牌环访问协议 80

5.6.2 令牌环：IEEE 802.5标准 81

5.7 LAN网络 81

5.7.1 中继器、集线器和网桥的使用 81

5.7.2 第2、3层的交换机 86

5.8 总结 87

5.9 练习 88

第6章 无线网络和移动IP 90

6.1 无线网络的基础架构 90

6.2 无线局域网技术 91

6.2.1 红外局域网 92

6.2.2 扩频局域网 93

6.2.3 窄带RF局域网 93

6.2.4 Home RF和蓝牙 93

6.3 IEEE 802.11无线标准 93

6.3.1 802.11物理层 95

6.3.2 802.11 MAC层 96

6.3.3 WiFi技术和802.11 98

6.4 蜂窝网 99

6.4.1 连接 100

6.4.2 频率复用 102

6.4.3 本地切换和越区切换 104

6.4.4 移动性管理 105

6.4.5 蜂窝系统的历史 107

6.4.6 无线移动CDMA 108

6.5 移动IP 108

6.5.1 IP地址和移动代理 109

6.5.2 代理发现阶段 110

6.5.3 注册 110

6.5.4 移动IP路由 111

6.5.5 安全 114

6.6 无线网格网 114

6.6.1 WiMAX技术和IEEE 802.16 114

6.2.2 网格网（mesh network）的应用 115

6.6.3 WMN的物理层和MAC层 117

6.7 总结 117

6.8 习题 118

第7章 路由和组网 120

7.1 网络层路由 121

7.1.1 主机和路由器的地址分配及DHCP 122

7.1.2 网络地址转换（NAT） 123

7.1.3 路由代价 124

7.1.4 路由算法分类 124

7.2 最小代价路径算法 125

7.2.1 Dijkstra算法 125

7.2.2 Bellman-Ford算法 126

7.3 非最小代价路径算法 127

7.3.1 洪泛路由 127

7.3.2 偏转路由 128

7.4 域内路由协议 128

7.4.1 路由信息协议 129

7.4.2 开放最短路径优先 132

7.5 域间路由协议 135

7.5.1 边界网关协议 135

7.6 网络层拥塞控制 138

7.6.1 单向拥塞控制 139

7.6.2 双向拥塞控制 140

7.6.3 随机早期检测 140

7.6.4 一种链路拥塞的快速估计方法 142

7.7 总结 144

7.8 习题 144

第8章 传输和端到端协议 148

8.1 传输层 148

8.1.1 传输层和网络层的交互 149

8.2 传输控制协议 150

8.2.1 TCP分段 150

8.2.2 建立连接 151

8.3 用户数据报协议 152

8.3.1 UDP分段 152

8.3.2 TCP和UDP的应用 153

8.4 移动传输协议 153

8.4.1 移动TCP 153

8.4.2 移动UDP 154

8.5 TCP拥塞控制 155

8.5.1 逐步增加、加倍递减控制方法 155

8.5.2 慢启动机制 156

8.5.3 快速重传方法 157

8.5.4 TCP拥塞避免方法 158

8.6 总结 159

8.7 习题 159

第9章 网络应用和网络管理 161

9.1 应用层综述 162

9.1.1 客户端和服务器模式 162

9.2 域名服务系统 162

9.2.1 域名空间 163

9.2.2 名字／地址映射 164

9.2.3 DNS消息格式 165

9.3 远程登录协议 166

9.3.1 TELNET协议 167

9.3.2 安全外壳协议 167

9.4 电子邮件 168

9.4.1 简单邮件传输协议和E-mail 168

9.5 文件传输和FTP 169

9.5.1 文件传输协议 170

9.5.2 安全复制协议 170

9.6 万维网和HTTP 170

9.6.1 Web缓存（代理服务器） 171

9.7 网络管理 171

9.7.1 网络管理要素 173

9.7.2 管理信息结构 173

9.7.3 管理信息库 173

9.7.4 简单网络管理协议 174

9.8 总结 175

9.9 习题 176

第10章 网络安全 178

10.1 网络安全概览 178

10.1.1 网络安全的要素 179

10.1.2 网络安全的威胁 179

10.2 安全措施概览 182

10.2.1 加密技术 182

10.2.2 鉴别技术 183

10.3 密钥加密协议 183

10.3.1 数据加密标准 183

10.3.2 高级加密标准 185

10.4 公钥加密协议 185

10.4.1 RSA算法 186

10.4.2 Difile-Hillman密钥交换协议 187

10.5 鉴别 187

10.5.1 安全哈希算法 188

10.6 鉴别和数字签名 189

10.7 IP安全和无线网络 189

10.7.1 IP安全和IPsec 189

10.7.2 无线网络的安全性和IEEE 802.11 190

10.8 防火墙 191

10.9 总结 192

10.10 习题 193

第二部分 高级概念 197

第11章 数据包队列和时延分析 197

11.1 里托定理 198

11.2 生灭过程 199

11.3 排队规则 200

11.4 马尔可夫FIFO排队系统 201

11.4.1 M/M/1排队系统 201

11.4.2 缓存有限的排队系统：M/M/1/b 204

11.4.3 M/M/a排队系统 205

11.4.4 对时延敏感的数据流模型：M/M/a/a 208

11.4.5 M/M／∞排队系统 209

11.5 非马尔可夫和自相似模型 211

11.5.1 Pollaczek-Khinchin公式和M/G/1 211

11.5.2 M/D/1模型 213

11.5.3 自相似性和批量到达模型 213

11.6 网络队列 213

11.6.1 伯克定理 214

11.6.2 杰克逊定理 217

11.7 总结 220

11.8 习题 220

第12章 服务质量和资源分配 225

12.1 QoS概述 225

12.2 综合业务QoS 226

12.2.1 流量整形 227

12.2.2 输入控制 231

12.2.3 资源预留协议 231

12.2.4 数据包调度 232

12.3 区分服务QoS 239

12.3.1 逐跳行为 240

12.4 资源分配 240

12.4.1 资源管理 241

12.4.2 资源分配方案分类 241

12.4.3 公平资源分配 242

12.4.4 ATM资源分配 242

12.4.5 信元调度和QoS 244

12.5 总结 245

12.6 习题 245

第13章 交换结构网络 249

13.1 交换结构的特点和功能 249

13.1.1 阻塞和非阻塞网络 250

13.1.2 交换结构的特性 250

13.1.3 交换网络的复杂度 250

13.1.4 定义与符号 251

13.2 纵横交换结构 251

13.3 阻塞交换结构 252

13.3.1 Omega网络 252

13.3.2 Banyan网络 253

13.3.3 Delta网络 253

13.3.4 Bene？网络 254

13.4 非阻塞交换结构：Clos网络 255

13.4.1 阻塞概率估算 257

13.4.2 五级Clos网络 257

13.5 集中式和扩展式交换 258

13.5.1 淘汰式交换网络 259

13.5.2 扩展式网络 259

13.6 共享存储器交换结构 260

13.7 提高性能的技术 261

13.7.1 并行平面交换网络 262

13.8 案例分析：多路径缓存纵横交换系统 262

13.8.1 排队模型 263

13.8.2 马尔可夫链模型 265

13.8.3 吞吐量和时延 266

13.9 总结 267

13.10 习题 268

第14章 光网络和WDM系统 270

14.1 光网络概述 270

14.1.1 协议模型和相关标准 271

14.2 光网络的基本设备 272

14.2.1 可调谐激光器 272

14.2.2 光缓存器和光纤延迟线 272

14.2.3 光放大器 272

14.2.4 光滤波器 272

14.2.5 波分复用器 273

14.2.6 光开关 273

14.3 大规模光交换 275

14.3.1 纵横交换网 275

14.3.2 Spanke-Bene？交换网 276

14.4 光路由器 276

14.4.1 波长选路节点的结构 277

14.5 网络的波长分配 278

14.5.1 光网络的分类 279

14.5.2 波长分配 279

14.6 案例分析：全光交换网 281

14.6.1 SSN的自选路由机制 282

14.6.2 SSN的传输 282

14.7 总结 283

14.8 习题 283

第15章 组播技术及其协议 285

15.1 基本概念与技术 285

15.1.1 IP组播地址 286

15.1.2 基本的组播树算法 287

15.1.3 组播协议的分类 289

15.2 域内组播协议 289

15.2.1 距离向量组播路由协议 289

15.2.2 因特网组管理协议 289

15.2.3 组播OSPF协议 290

15.2.4 协议独立组播 292

15.2.5 基于核心的树协议 293

15.2.6 组播骨干网 294

15.3 域间组播协议 294

15.3.1 多协议BGP 294

15.3.2 组播源发现协议 295

15.3.3 边界网关组播协议 296

15.4 节点级别的组播算法 297

15.4.1 基于树的组播算法 297

15.4.2 布尔分裂组播算法 299

15.4.3 包循环算法 300

15.4.4 三维交换组播 302

15.5 总结 303

15.6 习题 304

第16章 虚拟专用网、隧道和覆盖网络 307

16.1 虚拟专用网 307

16.1.1 远程接入VPN 308

16.1.2 站对站VPN 309

16.1.3 隧道和点对点协议（PPP） 309

16.1.4 VPN中的安全问题 311

16.2 多协议标签交换 311

16.2.1 MPLS操作 312

16.2.2 MPLS域内路由 313

16.2.3 隧道和FEC 314

16.2.4 流量工程 315

16.2.5 基于MPLS的VPN 316

16.3 覆盖网络 316

16.3.1 对等网连接 317

16.4 总结 318

16.5 习题 318

第17章 数字音频和视频压缩 320

17.1 数字压缩概述 321

17.2 数字音频及压缩 321

17.2.1 信号采样 321

17.2.2 量化与失真 322

17.3 静态图像和JPEG压缩 325

17.3.1 原始图像的采样及量化 325

17.3.2 量化 328

17.3.3 编码 328

17.4 动态图像和MPEG压缩 329

17.4.1 MP3和音频流 330

17.5 有损压缩的限度 330

17.5.1 信息论的基本内容 331

17.5.2 信息熵 331

17.5.3 Shannon（香农）编码定理 332

17.5.4 压缩比和编码效率 333

17.6 无损压缩方法 333

17.6.1 游程长度编码 334

17.6.2 哈夫曼编码 334

17.6.3 Lempel-Ziv编码 335

17.7 案例分析：FAX压缩传输 336

17.8 总结 337

17.9 习题 337

第18章 VoIP和多媒体网络 341

18.1 IP电话技术概述 342

18.1.1 VoIP服务质量 342

18.2 VoIP信令协议 343

18.2.1 会话初始化协议 344

18.2.2 H.323协议 346

18.3 实时媒体传输协议 349

18.3.1 实时传输协议 349

18.3.2 实时控制协议 351

18.3.3 实时通信抖动评估 353

18.4 分布式多媒体网络 353

18.4.1 内容分布网络 354

18.4.2 CDN与DNS的交互 354

18.4.3 为流提供QoS保证 355

18.5 流控制传输协议 356

18.5.1 SCTP包结构 356

18.6 自相似性和非马尔可夫流分析 357

18.6.1 批量到达模型自相似性 358

18.7 总结 359

18.8 习题 360

第19章 移动ad-hoc网络 363

19.1 无线ad-hoc网络概述 363

19.2 ad-hoc网络路由技术 365

19.2.1 路由协议分类 365

19.3 ad-hoc网络路由协议 366

19.3.1 目标序列距离矢量路由协议 366

19.3.2 群首网关交换路由协议 367

19.3.3 无线路由协议 368

19.3.4 动态源路由协议 368

19.3.5 临时按序路由算法 370

19.3.6 基于关联的路由协议 370

19.3.7 ad-hoc网络按需距离矢量协议 371

19.4 ad-hoc网络安全 375

19.4.1 攻击类型 375

19.4.2 安全路由协议标准 376

19.5 总结 377

19.6 习题 377

第20章 无线传感器网络 379

20.1 传感器网络和协议结构 380

20.1.1 传感器网络的分簇 380

20.1.2 协议栈 381

20.1.3 传感器节点结构 381

20.2 通信能量模型 382

20.3 分簇协议 385

20.3.1 分簇协议分类 386

20.3.2 LEACH分簇协议 386

20.3.3 DEEP分簇协议 387

20.3.4 重新分簇 389

20.4 路由协议 389

20.4.1 簇内路由协议 389

20.4.2 簇间路由协议 390

20.5 案例分析：传感器网络仿真 392

20.5.1 簇头布局和负载分布 392

20.5.2 簇头最佳百分比 393

20.6 其他相关技术 394

20.6.1 Zigbee技术和IEEE 802.15.4 394

20.7 总结 394

20.8 习题 395

附录A 缩略语 396

附录B RFCs 399

附录C 概率论和随机过程 401

C.1 概率论 401

C.1.1 贝努里和二项序列法则 402

C.1.2 计数法和抽样方法 402

C.2 随机变量 402

C.2.1 基本函数 402

C.2.2 条件函数 403

C.2.3 常见随机变量 403

C.2.4 期望值和变化值 404

C.2.5 随机变量函数 404

C.3 多维随机变量 405

C.3.1 二维随机变量的基本函数 405

C.3.2 二维独立随机变量 405

C.4 随机过程 406

C.4.1 独立同分布随机过程 406

C.4.2 布朗运动随机过程 406

C.5 马尔可夫链理论 406

C.5.1 连续时间型马尔可夫链 407