高等计算机网络 体系结构、协议机制、算法设计与路由器技术PDF电子书下载

第1部分计算机网络体系结构的发展 1

第1章 计算机网络与Internet 1

1.1引言 1

1.2Internet的发展过程 1

1.3计算机网络技术的发展趋势 3

1.4本书的组织 5

第2章 主动网络 6

2.1引言 6

2.2主动网络体系结构 7

2.3执行环境 8

2.3.1ANTS和PAN 8

2.3.2Smartpackets 10

2.3.3SwitchWare 10

2.3.4其他相关工作 11

2.4节点操作系统 11

2.4.1节点操作系统接口定义 12

2.4.2节点操作系统实例1——Scout 15

2.4.3节点操作系统实例2——JANOS 17

2.4.4节点操作系统实例3——AMP 19

2.4.5节点操作系统实例4——RouterPlugins 20

2.5主动网络安全体系结构与主动节点安全机制 23

2.5.1主动网络的安全体系结构 24

2.5.2主动网络中的身份认证和完整性保护 25

2.5.3主动节点中的访问控制 27

2.5.4实例 29

2.6主动网络应用 30

2.6.1主动网络支持的可靠组播 30

2.6.2主动拥塞控制 31

2.6.3可编程的任意播PAMcast 31

2.6.4多对一的通信Concast 33

2.7结论和进一步的研究工作 33

参考文献 34

第3章 移动和AdHoc网络 38

3.1引言 38

3.2移动IP介绍 39

3.2.1移动IPv4的功能实体 39

3.2.2移动IPv4的基本工作机制 40

3.2.3移动IPv4存在的问题 42

3.2.4移动IPv6 45

3.2.5微移动（Micro-mobility） 49

3.3移动环境中的组播问题 54

3.3.1移动环境中IP组播的概况 54

3.3.2移动组播协议研究现状 56

3.3.3移动环境中的可靠组播 65

3.4AdHoc网络简介 70

3.4.1AdHoc网络的基本特点 70

3.4.2AdHoc网络的结构 72

3.4.3AdHoc网络中的MAC层 73

3.4.4AdHoc网络与Internet的互联 76

3.5AdHoc网络中的路由技术 77

3.5.1MANET中的单播路由 78

3.5.2MANET的广播协议 84

3.5.3MANET中的组播 86

3.5.4QoS路由 88

3.6结论和进一步的研究工作 90

参考文献 91

第4章 光网络 96

4.1引言 96

4.2光网络中的常见术语 97

4.3光网络技术进展 98

4.3.1关键器件 99

4.3.2DWDM技术 100

4.3.3光组播技术 103

4.3.4光分组交换 105

4.3.5光突发数据交换技术 111

4.3.6智能自动交换光网络 112

4.3.7无纤光联网技术 112

4.4IPoverOptical 113

4.4.1网络模型 113

4.4.2服务模型与需求 115

4.4.3光网络之上的IP传输 116

4.4.4基于IP的光子网控制协议 119

4.5结论和进一步的研究工作 123

参考文献 123

第5章 应用层网络 126

5.1引言 126

5.2覆盖网络 126

5.2.1弹性覆盖网络 126

5.2.2服务覆盖网络 129

5.3对等网络 130

5.3.1Internet上常见的对等网络系统 130

5.3.2用于对等网络的分布式哈希查找系统 132

5.3.3基于分布式哈希查找系统的大规模对等网络应用 144

5.3.4对等网络中的安全问题 147

5.3.5对等网络中需要进一步研究的问题 149

5.4应用层组播 150

5.4.1应用层组播分类 152

5.4.2基于mesh网的应用层组播策略 153

5.4.3基于树的应用层组播策略 158

5.4.4基于隐含组播转发拓扑结构的策略 162

5.4.5应用层组播协议的比较 168

5.5结论和进一步的研究工作 169

参考文献 170

第2部分Internet的路由、拥塞控制和管理 175

第6章 Internet单播路由 175

6.1引言 175

6.2Internet路由体系结构与路由算法 175

6.2.1Internet结构特点 175

6.2.2Internet的路由结构 176

6.2.3路由算法分类 179

6.3Internet单播路由协议 182

6.3.1路由信息协议RIP 182

6.3.2最短路径优先协议OSPF 188

6.3.3边界网关协议BGP 200

6.4稳定路径问题 207

6.4.1BGP路由选择 208

6.4.2稳定路径问题（SPP） 209

6.4.3简单路径向量协议（SPVP） 212

6.5单播服务质量路由 213

6.5.1网络模型和QoS度量 215

6.5.2服务质量路由概述 217

6.5.3单播QoSR算法 222

6.5.4算法有效性分析 228

6.5.5QoS路由相关问题 231

6.6结论和进一步的研究工作 233

参考文献 235

第7章 Internet组播与任意播 239

7.1引言 239

7.1.1Internet结构 239

7.1.2组播简介 240

7.1.3Internet组管理协议IGMP 241

7.1.4本章的组织 241

7.2组播路由问题 242

7.2.1网络模型 242

7.2.2组播路由问题的分类 242

7.3组播路由算法 245

7.3.1最短路径树算法 245

7.3.2最小生成树算法 245

7.3.3Steiner树算法 245

7.3.4约束Steiner树算法 249

7.3.5最大带宽树算法 251

7.3.6其他算法 251

7.3.7组成员的动态变化对组播树的影响 251

7.3.8算法比较 251

7.4组播路由协议 253

7.4.1域内组播路由协议 254

7.4.2域间组播路由协议 261

7.4.3分析与比较 271

7.5可靠组播 277

7.5.1可靠组播的基本概念 278

7.5.2自动重传请求ARQ 279

7.5.3前向纠错FEC 282

7.5.4ARQ和FEC组合法 282

7.5.5差错恢复 283

7.5.6可靠组播协议 285

7.6Internet任意播简介 287

7.6.1任意播策略 287

7.6.2任意播简介 288

7.6.3TCP与任意播 289

7.6.4全球IP任意播（GlobalIPanycast,GIA） 290

7.6.5任意播的应用 290

7.7结论和进一步的研究工作 291

参考文献 293

第8章 拥塞控制 299

8.1引言 299

8.2基本概念 299

8.2.1拥塞和拥塞控制 299

8.2.2Internet的网络模型 300

8.2.3Internet中拥塞发生的原因 301

8.2.4IP组播中的拥塞控制 302

8.3端到端拥塞控制算法研究 302

8.3.1端到端拥塞控制算法设计的困难 302

8.3.2端到端拥塞控制算法的评价方法 303

8.3.3端到端拥塞控制算法的研究概况 304

8.3.4拥塞控制的源算法 305

8.3.5拥塞控制的链路算法 307

8.4组播拥塞控制算法和协议 312

8.4.1组播拥塞控制协议的目标 312

8.4.2组播拥塞控制算法的分类 314

8.4.3组播拥塞控制协议 317

8.5结论和进一步的研究工作 321

参考文献 322

第9章 服务质量控制 327

9.1引言 327

9.2网络微积分 328

9.2.1介绍性的实例—整形器 328

9.2.2集成服务和服务曲线 331

9.2.3区分服务——聚集调度和适应性服务曲线 335

9.2.4预录视频的回放延迟 339

9.3集成服务与区分服务 340

9.3.1从Intserv到Diffserv的发展 340

9.3.2区分服务的体系结构 343

9.3.3Diffserv的典型服务与技术 347

9.3.4Diffserv与Intserv相结合的端到端QoS提供机制 350

9.3.5Diffserv网络中的组播问题 353

9.3.6Diffserv中带宽分配的公平性问题 355

9.4动态分组状态和可扩展的控制平面操作 358

9.4.1动态分组状态 358

9.4.2虚拟时钟参考系统 365

9.4.3可扩展的控制平面操作 369

9.5分组调度算法 371

9.5.1IP分组调度机制 371

9.5.2常用的调度算法 371

9.5.3分组调度算法研究领域的一些最新进展 376

9.6交换机和路由器中的缓存管理算法 377

9.6.1背景知识 378

9.6.2缓存管理算法 379

9.6.3算法性能分析与传输模型 385

9.6.4比较与总结 386

9.6.5缓存管理算法的应用 387

9.6.6进一步的研究方向 388

9.7结论和进一步的研究工作 388

参考文献 389

第10章 多协议标记交换MPLS 398

10.1引言 398

10.2MPLS基本体系结构 399

10.2.1标记和标记绑定 399

10.2.2标记栈 400

10.2.3标记交换路径（LSP） 401

10.2.4路由选择 401

10.2.5倒数第二跳退栈 402

10.2.6LSP隧道 403

10.2.7LSP隧道层次的实例 403

10.2.8下一跳标记转发条目 404

10.3标记分发 404

10.3.1下游自主和下游按需 405

10.3.2标记保持模式：自由和保守 405

10.3.3LSP控制：有序和独立 405

10.3.4标记分发对等体和层次 406

10.3.5标记分发协议的选择 407

10.4MPLS对于区分服务的支持 407

10.4.1MPLS如何支持区分服务 407

10.4.2DIFFSERVLSR的标记转发模式 409

10.5多协议标记交换的应用 410

10.5.1流量工程 410

10.5.2虚拟私有网络 414

10.6GMPLS 418

10.6.1GMPLS介绍 418

10.6.2为什么需要GMPLS 418

10.6.3GMPLS和MPLS 420

10.6.4GMPLS的控制平面 420

10.7结论和进一步的研究工作 422

参考文献 422

第11章 网络安全 424

11.1引言 424

11.2网络安全技术概述 424

11.2.1基本密码技术 425

11.2.2认证技术 426

11.2.3访问控制 427

11.2.4数据传输的完整性、保密性和数字签名 427

11.2.5网络安全管理 428

11.3IPsec——IP层网络安全 429

11.3.1IPsec协议体系结构 430

11.3.2IPsec协议简介 431

11.3.3IKE协议简介 439

11.3.4结论 447

11.4DDoS攻击防范 447

11.4.1引言 447

11.4.2分布式拒绝服务攻击的基本方法 449

11.4.3现有的DDoS攻击的防范方案 453

11.4.4Internet防火墙 461

11.4.5结论和进一步的研究工作 463

11.5组播密钥管理 464

11.5.1组播密钥管理介绍 465

11.5.2组播密钥管理基本方案 467

11.5.3用于集中控制方式的逻辑密钥树 468

11.5.4对逻辑密钥树的几种改进 469

11.5.5用于分布式模式的逻辑密钥树 471

11.5.6分层分组式的组播密钥管理方案 474

11.6结论和进一步的研究工作 475

参考文献 476

第12章 简单网络管理协议SNMP 480

12.1引言 480

12.2SNMP发展历程 480

12.3SNMP的基本概念 481

12.3.1SNMP协议的组成 481

12.3.2SNMP网络管理的组织结构 482

12.3.3陷阱引导的轮询操作 483

12.4SNMPvl 483

12.4.1通信模型 483

12.4.2管理模型 485

12.4.3SNMPvl的局限与不足 486

12.5SNMPv2 487

12.5.1通信模型的增强 487

12.5.2分布式的网络管理 488

12.5.3与SNMPvl的兼容方案 489

12.6SNMPv3 490

12.6.1SNMPv3体系结构 490

12.6.2安全与管理 492

12.7结论和进一步的研究工作 493

参考文献 493

第3部分高性能路由器体系结构与关键技术 495

第13章 高性能路由器体系结构 495

13.1引言 495

13.2为什么需要高性能路由器 495

13.3路由器体系结构的发展 496

13.3.1单机集中式总线结构 497

13.3.2单机分布式总线结构 498

13.3.3单机分布式Crossbar结构 499

13.3.4多机互联的集群结构 500

13.4新一代路由器体系结构的关键问题 501

13.4.1内存速度和容量 501

13.4.2仲裁器 503

13.4.3服务质量控制 503

13.4.4内连网络 503

13.4.5单缓冲路由器模型的性能 504

13.5路由器软硬件系统组成 506

13.5.1路由器基本结构单元 506

13.5.2路由器软件结构 507

13.6可扩展路由器模型 509

13.6.1路由器交换行为的抽象模型 509

13.6.2Scout可扩展路由器 511

13.6.3Click模块化路由器 512

13.6.4路由器插入程序 513

13.7路由器高可用性 513

13.7.1路由器的高可用性需求 514

13.7.2高可用的软件与协议系统 515

13.8结论和进一步的研究工作 517

参考文献 517

第14章 路由查找算法 519

14.1引言 519

14.2Internet地址结构的发展 519

14.2.1基于类的地址结构 519

14.2.2CIDR的地址结构 520

14.2.3IPv6的地址表示 520

14.3路由查找的有关定义 521

14.3.1基本术语 521

14.3.2最长地址前缀匹配的定义 521

14.3.3最长地址前缀匹配的实现难点 521

14.4路由查找算法分析 522

14.4.1路由查找算法的分类 522

14.4.2传统的路由查找算法 522

14.4.3路由查找新算法的研究 526

14.5路由查找算法的评价 540

14.5.1路由查找算法的评价标准 540

14.5.2路由查找算法的评价 541

14.6结论和进一步的研究工作 544

参考文献 544

第15章 IP分组分类算法 546

15.1引言 546

15.2IP分类问题 546

15.2.1相关术语 547

15.2.2IP分类问题的定义 547

15.3IP分类问题的解决方案 548

15.3.1解决方案评价原则 548

15.3.2IP分类问题的解决方法的思想 548

15.4几个典型IP分类算法 549

15.4.1RFC算法 549

15.4.2GridofTries算法 550

15.4.3Modular算法 553

15.4.4Cross-Product算法 554

15.4.5元组空间查找算法 555

15.5算法评测 555

15.6结论和进一步的研究工作 557

参考文献 558

第16章 高性能路由器交换结构和调度算法 560

16.1引言 560

16.2交换内核的体系结构分析 560

16.3较早的研究成果 561

16.3.1输入和输出排队的比较 561

16.3.2解决链头阻塞 562

16.3.3早期的调度算法研究 563

16.3.4简单比较 564

16.4当前的主流算法及分析 565

16.4.1最大匹配类算法 565

16.4.2权重匹配算法 568

16.4.3稳定结合（配对） 570

16.4.4有加速比的算法研究 571

16.4.5组合输入／输出排队与无加速比的算法 571

16.4.6确定型调度算法 572

16.5结论和进一步的研究工作 574

参考文献 575