数据通信原理

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出版者:中国人民大学出版社
作者:倪维桢
出品人:
页数:513
译者:
出版时间:1999-03
价格:22.00
装帧:平装
isbn号码:9787300028538
丛书系列:
图书标签:
  • 12
  • 数据通信
  • 通信原理
  • 网络技术
  • 计算机科学
  • 信息传输
  • 协议分析
  • 数字信号
  • 网络架构
  • 数据传输
  • 通信工程
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具体描述

数据通信原理,ISBN:9787300028538,作者:倪维桢

《网络架构设计与优化实战》 内容概要: 本书并非直接阐述数据通信的底层原理,而是将目光聚焦于更为宏观、更贴近实际应用的网络架构设计与优化。它是一本面向网络工程师、系统架构师、IT经理以及任何希望深入理解和实践现代网络建设的专业人士的指南。书中详细剖析了构建健壮、高效、可扩展且安全可靠的网络系统所需的关键要素,并辅以大量真实的案例研究和实操建议,旨在帮助读者掌握从规划到实施、从监控到优化的全流程技能。 第一部分:网络架构基础与规划 本部分旨在为读者奠定坚实的网络架构基础,并指导如何进行有效的初期规划。 第一章:现代网络架构范式解析 传统网络与现代网络架构的演进: 简述从早期分层模型到当前扁平化、软件定义网络(SDN)、网络功能虚拟化(NFV)等新范式的转变。探讨这种演进背后的驱动力,如云计算、大数据、物联网(IoT)等业务需求。 SDN与NFV的核心理念与实践: 深入解析SDN如何通过控制平面与数据平面的分离来提升网络灵活性和可编程性,以及NFV如何将网络功能从专用硬件迁移到通用服务器上。重点讲解其在降低成本、加速服务部署方面的优势。 云原生网络架构: 探讨在云环境中构建网络的新方法,包括微服务之间的通信、容器网络接口(CNI)、服务网格(Service Mesh)等概念。分析云原生网络在弹性和自动化方面的特点。 边缘计算网络架构: 介绍边缘计算对网络提出的新挑战和设计要求,如低延迟、高带宽、本地处理能力等,并探讨相应的架构模式。 第二章:需求分析与目标设定 业务驱动的网络设计: 强调网络设计必须紧密围绕业务需求展开。通过案例分析,说明如何将业务目标转化为网络能力需求,例如吞吐量、延迟、可用性、安全性等。 关键性能指标(KPI)的定义与量化: 学习如何为网络性能设定可量化、可衡量的KPI,如每秒事务数(TPS)、响应时间、丢包率、抖动等。理解不同应用场景下KPI的侧重点。 成本效益分析与预算规划: 探讨在网络设计过程中如何权衡性能、可靠性与成本。介绍TCO(Total Cost of Ownership)分析方法,并指导如何制定切合实际的网络建设和运营预算。 未来可扩展性预测: 强调网络架构的生命周期管理,以及在设计初期预留未来扩展空间的必要性。如何评估潜在的流量增长、业务变化,并进行前瞻性设计。 第三章:网络拓扑与模型选择 经典网络拓扑的优劣分析: 详细评估星型、总线型、环型、网状等经典拓扑的适用场景、优点与缺点。 现代网络拓扑模式: 深入解析Spine-Leaf(脊叶)架构、Clos网络、分层(Tiered)架构等现代数据中心和企业网络常用的拓扑模式。重点分析其在可扩展性、冗余性、性能方面的优势。 混合网络拓扑的设计: 探讨如何根据实际需求,将不同拓扑模式融合,构建最优化的混合网络。例如,在园区网中融合传统分层与SDN技术。 多云与混合云网络架构: 针对跨多个云平台和本地数据中心的复杂环境,设计相应的网络连接、安全策略和流量管理方案。 第二部分:关键网络组件与技术选型 本部分将深入探讨构建网络架构所需的各类关键组件和技术,并指导如何进行恰当的选型。 第四章:交换与路由技术深度剖析 二层交换的关键技术: VLAN、STP(Spanning Tree Protocol)系列、链路聚合(Link Aggregation)、QinQ等。分析其在网络分段、冗余冗余、带宽扩展中的作用。 三层路由的关键技术: 静态路由、动态路由协议(RIP、OSPF、BGP)的工作原理、配置要点及性能调优。重点讲解BGP在互联网和大型企业网络中的核心地位。 MPLS(Multi-Protocol Label Switching)技术: 介绍MPLS的工作机制、标签分发协议(LDP)、BGP-MPLS IP VPN等,探讨其在提供高性能、隔离性强的IP连接中的应用。 IPv6的迁移与部署策略: 讲解IPv6的地址结构、报文格式,以及在IPv4共存下的迁移方案(双栈、隧道、翻译)。 第五章:无线网络设计与部署 Wi-Fi标准与技术演进: 深入讲解802.11ax(Wi-Fi 6)、Wi-Fi 6E等新标准带来的性能提升、容量增加和频谱利用效率的提高。 无线覆盖规划与优化: 介绍站点勘测、天线选型、信道规划、功率控制等关键步骤,确保无线信号的覆盖范围和信号质量。 无线安全策略: WPA2/WPA3、802.1X认证、访客网络隔离等。讲解如何构建安全的无线接入环境。 企业级无线控制器与分布式部署: 探讨集中式与分布式无线管理架构的优劣,以及在大型园区、酒店等场景下的部署考量。 第六章:网络安全组件与策略 防火墙与入侵防御系统(IPS/IDS): 深入分析下一代防火墙(NGFW)的功能,如应用识别、深度包检测(DPI)、威胁情报集成。讲解IPS/IDS的检测机制、误报与漏报处理。 VPN(Virtual Private Network)技术: IPsec VPN、SSL VPN的原理、配置与应用场景。重点讲解如何利用VPN实现远程接入和分支机构互联的安全。 访问控制列表(ACL)与网络隔离: ACL在流量过滤、访问控制中的作用,以及如何通过VLAN、VRF等技术实现网络区域间的隔离。 网络访问控制(NAC): 讲解NAC如何实现终端设备的安全准入控制,包括设备合规性检查、用户身份验证等。 第三部分:网络实施、监控与优化 本部分将指导读者如何将网络设计付诸实践,并建立持续的监控和优化机制。 第七章:网络部署与配置管理 自动化部署工具与流程: Ansible、Terraform、Netconf等自动化工具的应用,提升部署效率和一致性。 配置备份与恢复策略: 建立完善的设备配置备份机制,以及应对突发事件的快速恢复预案。 版本控制与变更管理: 强调配置的变更管理流程,采用版本控制系统记录配置修改,减少人为错误。 文档化与知识管理: 建立详细的网络文档,包括拓扑图、IP地址规划、配置说明等,为日常运维和故障排查提供依据。 第八章:网络性能监控与故障排除 监控工具与协议: SNMP(Simple Network Management Protocol)、NetFlow/sFlow、Syslog等协议的应用,以及Zabbix、Prometheus、Nagios等开源监控系统的使用。 流量分析与异常检测: 如何利用流量分析工具识别网络瓶颈、异常流量模式,并进行预警。 故障排除流程与方法: 建立标准化的故障排除流程,从现象入手,逐步缩小故障范围,快速定位并解决问题。 根因分析(RCA): 学习如何深入分析故障的根本原因,并采取措施防止类似事件再次发生。 第九章:网络性能优化与容量规划 流量工程与路径选择: 如何通过调整路由策略、利用MPLS Traffic Engineering等技术,优化流量路径,提高带宽利用率。 QoS(Quality of Service)策略实施: 讲解如何根据业务优先级对网络流量进行分类、标记、整形和调度,确保关键应用的性能。 拥塞管理与缓解: 介绍拥塞控制算法、队列管理机制,以及如何通过链路升级、流量分流等手段缓解网络拥塞。 容量规划与预测: 基于历史数据和业务发展趋势,进行长期的网络容量规划,避免因容量不足而影响业务。 第十章:软件定义网络(SDN)的实践应用 SDN控制器与应用开发: 介绍主流SDN控制器(如OpenDaylight、ONOS)的功能,以及如何通过API实现网络应用的开发和集成。 SDN在数据中心和广域网的应用: 探讨SDN在自动化流量调度、网络虚拟化、服务链(Service Chaining)等方面的具体应用。 敏捷网络与DevOps实践: 如何将SDN技术与DevOps理念结合,实现网络的敏捷部署、快速迭代和自动化运维。 结论: 《网络架构设计与优化实战》提供了一个系统性的框架,帮助读者理解和实践现代网络架构的方方面面。它强调理论与实践相结合,通过丰富的案例和实操建议,赋能读者成为一名能够应对复杂挑战、构建高性能、高可靠性网络系统的专业人才。本书的价值在于其前瞻性、实用性以及对实际业务需求的深刻洞察,旨在帮助读者在快速发展的IT环境中,构建面向未来的网络基础设施。

作者简介

目录信息

目录
数据通信原理
第一章 概述
第一节 数据通信概念
第二节 传输代码
第三节 数据通信系统
一、数据通信系统的构成
二、数据通信系统的分类
第四节 数据传输速率
一、调制速率
二、数据传信速率
三、数据传信速率与调制速率的关系
四、数据传送速率
第五节 数据传输方式
一、并行传输与串行传输
二、同步传输与异步传输
三、单工、半双工和全双工数据传输
第六节 数据传输质量
一、差错率
二、频带利用率
第七节 信道容量
一、模拟信道的信道容量
二、数字信道的信道容量
第八节 数据通信网
一、按网路拓扑分类
二、按传输技术分类
第九节 数据通信的简史、特点、应用与发展
一、简史
二、特 点
三、应 用
四、发 展
小 结
复习题
第二章 随机信号的分析
第一节 随机过程的一般描述
一、随机过程
二、随机过程的一般描述
第二节 随机过程的部分描述――数字特征
一、数学期望
二、方 差
三、协方差函数和相关函数
第三节 平稳随机过程
一、平稳随机过程定义
二、各态历经性与时间平均
三、平稳随机过程自相关函数的性质
四、平稳随机过程的功率谱密度
第四节 高斯过程
一、定义
二、性质
第五节 噪声
一、定义
二、散粒噪声
三、热噪声
四、高斯噪声
五、白噪声
第六节 随机过程通过线性系统
一、输出和输入随机过程的关系
二、输出随机过程的数学期望
三、输出随机过程的自相关函数
四、输出随机过程的功率谱密度
五、输出随机过程的分布
第七节 窄带随机过程
一、什么是窄带系统
二、窄带随机过程的表示
三、正交分量和同相分量的统计特性
四、包络和相位的统计特性
第八节 正弦波加窄带高斯过程
小 结
复习题
第三章 数据信号的传输
第一节 数据信号的基带传输
一、数据序列的电信号表示
二、基带数据信号的频谱特性
三、基带传输波形的形成
四、基带传输的最佳化和系统的误码性能
五、眼 图
六、基带传输中的时域均衡
七、数据序列的扰乱与解扰
八、数据传输系统的时钟同步
九、基带数据传输系统
第二节 数据信号的频带传输
一、频带传输系统
二、数字调幅
三、数字调相
四、数字调幅调相
五、数字调频
六、频带传输中的误码性能
七、数字调制中的载波提取和形成
八、数字调制系统的比较
九、话带数字调制系统
第三节 数据信号的数字传输
一、数字数据传输的特点和意义
二、数字数据传输的基本原理
三、数字数据的时分复用(TDM)
四、数字数据网(DN)
五、数字数据传输系统
六、数字数据网同步
七、数字交叉连接系统(DACS)
八、数据用户接入DDN
小 结
附录
A3-1格雷编码
A3-2马库姆函数Q(x)
复习题
第四章 差错控制
第一节 差错控制基本概念
一、差错分类和错误图样
二、差错控制方式
第二节 检错和纠错的基本概念
一、检错和纠错的原理
二、码距与检错和纠错能力
三、编码效率
四、纠错编码的分类
第三节 几种常用的简单差错控制码
一、奇偶监督码
二、水平奇偶监督码
三、水平垂直奇偶监督码
四、群计数码
五、恒比码
第四节 汉明(Hamming)码
第五节 线性分组码
一、监督矩阵
二、生成矩阵
三、校正子和检错
四、线性分组码主要性质
五、线性分组码不能检错的概率
第六节 循环码
一、循环码的循环特性
二、循环码的生成多项式与生成矩阵
三、循环码的编码方法
四、循环码的解码方法
五、缩短循环码
六、循环码的检错能力
七、BCH码
第七节 卷积码
一、基本概念
二、卷积码的矩阵表示
三、卷积码的图解表示
四、卷积码的解码概念
第八节 网格编码调制概念
小结
复习题
第五章 数据传输控制规程和接口
第一节 物理层接口
一、概述
二、接口标准
第二节 数据传输控制规程
一、概述
二、面向字符的数据传输控制规程
三、面向比特的数据传输控制规程
第三节 传输控制规程比较
小结
复习题
第六章 数据交换
第一节 数据交换的必要性
第二节 利用公用网进行数据交换
第三节 电路交换方式
第四节 报文交换方式
第五节 分组交换方式
第六节 交换方式的选择与比较
小结
复习题
第七章 分组交换
第一节 分组长度选取的原则
一、分组长度与延迟时间
二、分组长度与交换机费用
三、分组长度与误码率
第二节 分组的传输
一、数据报
二、虚电路
第三节 分组的路由选择
一、路由选择的一般要求
二、路由选择的算法
第四节 分组网的流量控制
一、流量控制的必要性
二、流量控制的目的和类型
三、流量控制的方式
四、窗口方式流量控制
第五节 分组网的编号规则
第六节 分组网的计费原则
第七节 网际互连
一、分组网与电话网互连
二、分组网与用户电报网互连
三、分组网之间的互连
四、分组网与ISDN互连
第八节 用户终端与分组网的互连
一、用户线
二、用户终端与分组网的连接方式
三、用户终端进网规程
小 结
复习题
第八章 分组网的通信协议
第一节 协议概念与层次结构
第二节 OSI开放系统互连参考模型
一、OSI分层通信概念
二、OSI模型各层的基本功能
三、层次结构的优缺点
第三节 层间通信
第四节 CCITTX系列建议的主要概况
第五节 CCITTX.25建议
一、引 言
二、X.25建议结构
三、X.25建议第一层的X.21,X.21bis建议
四、X.25建议第二层的LAPB及MLP
五、X.25的第三层(分组层)
第六节 分组装/拆(PAD)功能及相关协议
一、引 言
二、X.3建议
三、X.28建议
四、X.29建议
第七节 公用分组交换网的互连协议――X.75
建议
小 结
复习题
第九章 数据网
第一节 分组交换数据网的构成
第二节 分组交换数据网中设备的功能
一、分组交换机
二、网路管理中心(NMC)
三、远程集中器
第三节 分组交换数据网的性能
第四节 我国公用分组交换数据网
一、公用分组交换数据试验网
二、新的公用分组交换数据网(新CNPAC)
三、地区分组交换数据网
第五节 我国其他公用数据网简述
一、中国公用帧中继宽带业务骨干网(CHINAFRN)
二、中国公用计算机互联网(CHINANET)
三、中国公用电子信箱系统(CHINAMAIL)
四、中国公用电子数据交换业务网(CHINAEDI)
五、中国公用传真存储转发业务网(CHINAFAX)
六、无线数据通信网
小 结
复习题
部分复习题答案
参考文献
附 数据通信原理自学考试大纲《自学考试大纲》出版前言
I.课程的性质及其设置的目的和要求
Ⅱ.课程内容与考核目标
Ⅲ.有关说明和实施要求
附录 题型举例
《自学考试大纲》后记
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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我必须指出,这本书的难度曲线是阶梯式的,它对读者的专注度和数理基础有着较高的要求。如果你只是想了解“互联网是怎么运行的”这种宏观概念,这本书可能会显得过于“硬核”和“偏执”于物理层。例如,在深入讲解数字基带传输中的码间串扰(ISI)和均衡技术时,涉及的傅里叶变换和卷积运算部分,我不得不反复研读,甚至需要借助外部的信号处理软件进行仿真验证才能完全吃透其中的细节。这种深度是值得肯定的,但同时也意味着它可能不太适合初次接触通信领域的新手。不过,对于那些致力于深入研究底层协议栈、或者需要进行通信系统设计的工程师而言,这本书的价值在于它提供了一个坚不可摧的理论基石,让你在面对实际系统设计中的各种取舍和限制时,能够迅速定位到问题的根源,而不是停留在表面的现象分析上。

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我花了整整一个月的时间来攻克这本书,最大的感受是作者在系统性和深度上的把握简直出神入化。对于那些已经具备一定电子信息基础的读者而言,这本书的价值体现得淋漓尽致。它没有停留在简单的概念介绍,而是深入到了调制解调技术的底层逻辑,比如QAM、PSK等在不同噪声环境下的性能差异分析,简直是教科书级别的深度剖析。特别是关于多址接入技术的那一部分,内容组织得极为清晰,从FDMA到CDMA再到OFDMA的演进脉络,清晰地勾勒出了移动通信技术迭代的内在驱动力。我甚至能想象到,如果是在一个研究生阶段,这本书绝对是必备的参考书,因为它不仅告诉你“是什么”,更解释了“为什么是这样”,并辅以严谨的数学推导来支撑结论。它迫使我重新审视那些在日常软件开发中被视为“黑箱”的技术模块,让我对网络协议栈的下层有了敬畏之心。

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说实话,这本书的排版和图示设计,比起我之前读过的几本同类书籍,简直是上了好几个档次。很多复杂的信号流程图,如果文字描述不清,很容易让人在脑海中构建出混乱的图像。但这本书的处理方式非常高明,它大量采用了对比鲜明的色块和清晰的箭头指示,将调制过程中的星座图变化、噪声对信号点的侵蚀效果,表现得直观且富有冲击力。我记得有一章专门讲了干扰与噪声对系统性能的影响,书中通过模拟不同信噪比下的误码率曲线,展示了系统容错能力的变化,那种视觉上的震撼感远胜于单纯的文字描述。这使得我对“信号质量”这一抽象概念有了更具体的量化理解,不再是模糊地感觉“信号好像变差了”,而是能具体到是哪种噪声类型占了主导,以及我们应该从哪个层面去优化。对于自学者来说,这种视觉引导的学习方式简直是莫大的福音。

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这本书最让我惊喜的,是它在理论讲述之外,还巧妙地穿插了一些关于通信系统工程实践的思考。它不仅仅是一本“硬”的原理书,更像是一位资深工程师在传授经验。比如,在讨论物理层接口标准时,书中会提及不同标准在实际部署中遇到的功耗、成本和互操作性等方面的权衡,这让书中的知识立刻活了起来,不再是脱离实际的空中楼阁。它让我意识到,任何一个通信方案都不是数学上最优就一定能在工程上被采用,现实世界的约束(比如电磁兼容性、成本控制)同样扮演着决定性角色。这种对理论与实践之间张力的探讨,使得阅读过程充满了思辨的乐趣。我从中获得的,不仅仅是知识点的积累,更是一种看待工程问题的全局视角,学会了如何将严谨的科学原理放置在复杂的现实环境下去评估其价值和可行性。

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这本书简直是打开了我对网络世界理解的一扇窗户!虽然我不是科班出身,对那些复杂的公式和理论总是望而却步,但这本《数据通信原理》却用一种非常平易近人的方式,将那些看似高深的原理娓娓道来。我尤其欣赏它在讲解信道编码和纠错机制时的那种细腻入微。以前总觉得数据在传输过程中出错是件很“玄学”的事情,但读了这本书,我才明白背后精密的数学逻辑和巧妙的工程设计。作者似乎深知读者的困惑点,总能在那一刻适时地抛出一个生动的比喻,让我茅塞顿开。比如,书中对奈奎斯特限带和香农容量的阐述,不再是枯燥的公式堆砌,而是结合了实际的通信场景,让人能真切感受到信息传输的物理极限和理论上的可能性。对于一个希望从应用层面理解通信机制的读者来说,这本书提供的理论基础扎实得令人安心,同时又不失阅读的趣味性。它让我明白了,我们日常使用的每一条信息,背后都承载着多么精巧的“打包”和“校验”过程。

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