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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：ATM24

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MAC75

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MAC80

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IP90

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802.1198

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CDMA108

6.5 移动IP108

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 802.16114

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DHCP122

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TCP153

8.4.2 移动UDP154

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-mail168

9.5 文件传输和FTP169

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HTTP170

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IPsec189

10.7.2 无线网络的安全性和IEEE 802.11190

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/b204

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/a208

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/1211

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QoS226

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QoS239

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QoS244

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BGP294

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VPN308

16.1.2 站对站VPN309

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FEC314

16.2.4 流量工程315

16.2.5 基于MPLS的VPN316

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 802.15.4394

20.7 总结394

20.8 习题395

附录A 缩略语396

附录B RFCs399

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