光纤通信

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出版者:人民邮电
作者:乔桂红
出品人:
页数:251
译者:
出版时间:2005-5
价格:26.00元
装帧:平装(无盘)
isbn号码:9787115133526
丛书系列:
图书标签:
  • 光纤通信
  • 光纤
  • 通信
  • 网络
  • 信息技术
  • 物理学
  • 工程技术
  • 电子工程
  • 光电子学
  • 信号处理
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具体描述

《光纤通信》系统介绍光纤通信的基础知识,包括光纤通信系统的组成、光纤和光缆、有源光器件和无源光器件、光端机、光纤通信系统的设计、SDH传输网、光纤通信的新技术和光纤通信实训,详细讲述了光纤通信系统的组成及基本原理以及SDH传输网和光纤通信实训。《光纤通信》紧扣行业标准和规范,具有较强的实用性,既可作高职高专院校通信、电子信息类相关专业的教材,也可作为光纤通信技术培训用书,并可作为技能鉴定的参考用书。

现代量子密码学基础与应用 本书聚焦于21世纪信息安全领域的核心议题——量子密码学,深入剖析其理论基础、关键算法、实验实现以及面向未来的应用前景。它旨在为高等院校信息科学、物理学、数学及相关工程领域的学生、研究人员以及希望全面了解下一代安全技术的专业人士,提供一本内容详实、体系完备的参考著作。 第一部分:经典密码学的局限与量子计算的崛起 本部分首先对当前广泛使用的公钥密码系统(如RSA、ECC)的安全性进行审视。我们详细阐述了基于大数分解和离散对数难题的数学基础,并着重分析了Shor算法对现有体系构成的理论性威胁。通过对计算复杂性理论的复习,本书强调了信息安全从“计算上不可破解”向“物理上不可窃听”范式转变的必然性。 随后,我们进入量子力学的基础回顾。这不是一本纯粹的量子力学教科书,而是专注于密码学所需的关键概念:量子比特(Qubit)的定义、叠加态、量子纠缠的性质,以及测量对量子态的影响(波函数坍缩)。我们详细解释了这些基本原理如何被用于构建信息安全的新基石。 第二部分:量子密钥分发(QKD)的理论与实现 量子密钥分发是量子密码学中发展最为成熟的分支,也是本书的重点之一。 1. BB84协议的深入剖析: 我们不仅介绍了Bennett-Brassard 1984年的原始协议,还对其每一步操作(基矢选择、测量、数据筛选、错误率校正)进行了严谨的数学推导和情景模拟。特别地,本书细致讨论了Eavesdropping Detection机制,强调了量子不可克隆定理(No-Cloning Theorem)在保证信息传输安全性中的核心作用。 2. 协议的变种与优化: 涵盖了从早期的六态协议(6-State Protocol)到更具抗攻击能力的基于纠缠的协议(如EPR、Ekert91)。我们对这些协议的理论安全边界(如密钥率与传输距离的关系)进行了量化分析。 3. 实验物理实现: 详细讨论了光子源(如SPDC、弱相干脉冲光源)、高速单光子探测器(如SNSPD、APD)的技术挑战和性能指标。我们探讨了自由空间QKD和光纤QKD的工程差异,并对当前地面传输距离和卫星QKD的最新进展进行了案例研究。 4. 实际安全增强技术: 介绍了后量子密码学(PQC)中的关键技术,如隐私增强技术(PETs),以及在实际QKD网络部署中必须考虑的侧信道攻击(Side-Channel Attacks)及其防御措施,例如针对光子源强度的探测攻击和时序攻击。 第三部分:后量子密码学(PQC):基于困难数学问题的抗量子算法 鉴于量子计算网络的建设尚需时日,基于经典数学难题但能抵抗量子计算机攻击的后量子密码学成为当前密码学研究的热点。本书系统性地介绍了国际标准化组织(NIST)选拔赛中表现突出的几大类PQC算法。 1. 格基密码学(Lattice-Based Cryptography): 作为最具前景的PQC分支,本书详细介绍了Ring-LWE(学习带误差)和SIS(短整数解)问题。我们提供了基于这些问题的公钥加密方案(如Kyber)和数字签名方案(如Dilithium)的结构解析和安全性论证框架,重点分析了其参数选择对安全性和效率的影响。 2. 编码理论密码学(Code-Based Cryptography): 以McEliece密码系统为代表,深入探讨了利用纠错码理论构建公钥加密的方法。本书解释了Goppa码的代数结构,并对比了其高安全性与相对较大的公钥尺寸之间的权衡。 3. 多变量多项式密码学(Multi-variate Polynomial Cryptography): 分析了基于求解高维多项式方程组的困难性,重点关注UOV(Unbalanced Oil and Vinegar)等签名方案的原理和抗攻击技巧。 4. 基于同源(Isogeny-Based)密码学: 介绍了椭圆曲线同源的数学概念,以及SIKE等方案的构建逻辑,尽管该领域近期遭遇了重大突破,本书仍将保留其理论基础介绍,并分析其面对新攻击时的演进方向。 第四部分:量子安全网络与未来展望 本部分将理论与工程实践相结合,展望量子密码学在构建下一代安全基础设施中的地位。 1. 量子密钥管理与网络架构: 讨论了如何将QKD技术集成到现有的IP网络和数据中心中。内容涵盖了信任锚点的建立、量子密钥的存储与分发管理(Key Management)、以及量子安全域的规划。 2. 量子随机数生成器(QRNG): 阐述了基于量子物理过程(如真空涨落、光子偏振测量)的真随机数生成原理,以及如何将其集成到加密系统中以替代伪随机数生成器。 3. 混合加密体系(Hybrid Cryptography): 探讨了在过渡时期,如何将经典的ECC/RSA算法与PQC算法结合,以实现“双保险”的安全策略,确保系统在未来量子计算机出现前后的平稳过渡。 4. 性能评估与标准化: 提供了评估QKD系统(如密钥率、诱骗率、误码率)和PQC算法(如延迟、带宽、内存占用)的实用工具和标准指标,引导读者进行实际的性能对比分析。 本书的特点在于: 结构上从理论基础到前沿应用层层递进,内容上兼顾了物理层的QKD实现和数学层的PQC算法,提供了大量的数学推导和工程实例,致力于构建一个全面、深入、且紧跟国际前沿进展的量子安全知识体系。

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读后感

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用户评价

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这本《光纤通信》的封面设计着实令人眼前一亮,那种深邃的蓝色调,配上抽象的光路图纹理,立刻就给人一种专业而又充满科技感的印象。我本来是抱着学习基础知识的目的来翻阅的,毕竟在如今这个信息爆炸的时代,光纤作为信息高速公路的基石,其重要性不言而喻。然而,这本书的深度和广度远超我的预期。它并非那种干巴巴的教科书,而是像一位经验丰富的前辈在耐心地为你拆解复杂的原理。特别是关于光纤的传输损耗和色散的章节,作者没有简单地罗列公式,而是结合了大量的实际工程案例进行剖析,让我这个初学者也能清晰地理解为什么在长距离传输中,信号的衰减和脉冲展宽是必须攻克的两大难题。书中对不同类型光纤的特性对比分析尤其到位,从多模到单模,从阶跃到渐变折射率,每一个细节都讲解得丝丝入扣,让人不得不佩服作者在行业内积累的深厚功底。这本书的价值,不仅仅在于传授知识,更在于培养一种系统性的工程思维。

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老实说,刚开始翻开这本书的时候,我对它的期望值并不高,通常这类专业书籍要么是老掉牙的经典,要么是过于晦涩难懂的学术论文汇编。但《光纤通信》这本书完全打破了我的固有印象。它的叙述风格非常具有现代感,仿佛作者是一位深谙当代光通信产业脉搏的观察者。我最欣赏的是它对“网络化”和“智能化”趋势的捕捉。例如,在讨论光网络架构时,它不仅仅停留在传统的WDM/DWDM层面,而是花了相当篇幅介绍了软件定义网络(SDN)与光网络融合的最新研究成果。这种前瞻性的内容布局,使得这本书的保质期大大延长。它不仅解决了当下工程中的实际问题,更引导读者思考未来光通信将如何与云计算、边缘计算等前沿技术深度融合。阅读体验非常流畅,尽管内容专业,但作者总是能用精炼的语言抓住问题的本质,阅读过程中几乎没有产生“卡壳”的感觉,非常酣畅淋漓。

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这本书的价值在于其构建的知识体系的完整性。很多书籍要么只讲器件,要么只讲系统,很少有能将两者完美结合的。而《光纤通信》在这方面做得尤为出色。它从半导体激光器的基本结构和阈值特性讲起,一步步过渡到光电探测器的响应机制,然后再将这些有源器件无缝地集成到整个光传输链条中去分析系统的整体性能指标,如误码率(BER)和信噪比(OSNR)。这种自底向上、层层递进的编排逻辑,极大地帮助读者理解“端到端”的性能是如何由每一个微小元件的特性决定的。对我个人而言,这本书不仅仅是工具书,更像是一个思维的训练场,它教会了我如何用跨越物理层、数据链路层的全局视野来看待光通信这个复杂的系统工程。它不仅让我“知道”了光纤通信的原理,更让我“理解”了驱动这个行业进步的核心动力是什么。

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翻阅这本书时,我最大的感受是“脉络清晰,抽丝剥茧”。对于一个已经具备一定电子通信背景的读者而言,很多基础概念是不需要赘述的,但这本书的处理方式非常尊重读者的知识积累。它直接切入了光通信系统的核心挑战——如何高效、稳定地进行光信号的调制、传输与解调。书中关于高速光通信系统中的非线性效应处理部分,简直是教科书级别的范例。作者并没有回避诸如四波混频(FWM)和自相位调制(SPM)这类复杂的物理现象,反而用非常直观的数学模型和图形解释了它们对系统性能的负面影响,以及目前主流的补偿技术,比如相干检测和数字信号处理(DSP)的应用。读完这部分内容,我仿佛站在了光网络的前沿,清晰地看到了未来TB级甚至PB级数据传输所必须解决的关键瓶颈。这本书的专业性毋庸置疑,它更像是一份面向未来十年通信技术发展趋势的路线图。

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我接触到这本书时,正处于一个职业转型的十字路口,急需快速掌握下一代通信技术的核心脉络。坦率地说,市面上关于光通信的书籍汗牛充栋,但大多流于表面,或者过于偏重理论而忽略了实际应用中的“痛点”。《光纤通信》这本书的精妙之处在于它的“平衡木”技巧——它成功地在理论的严谨性和工程的实用性之间架起了一座坚实的桥梁。我尤其欣赏它在光纤放大器和无源器件部分的论述。例如,在讲解掺铒光纤放大器(EDFA)时,作者不仅详细阐述了受激辐射的物理过程,还深入探讨了泵浦功率的选择对噪声系数和饱和输出功率的影响,这种层层递进的分析方式,极大地拓宽了我的视野。对于我这种需要快速将理论转化为项目实施能力的人来说,书后附带的那些关于系统设计裕度的讨论,简直是如获至宝,它们教会了我如何在成本、性能和可靠性之间做出明智的权衡。

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