计算机网络基础与实践

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出版者:高等教育出版社
作者:丛文龙
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2004-07-01
价格:21.00元
装帧:
isbn号码:9787040148459
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机网络
  • 网络基础
  • TCP/IP
  • 网络协议
  • 网络编程
  • 数据通信
  • 网络安全
  • 网络实践
  • 计算机科学
  • 信息技术
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具体描述

《现代通信原理与技术探索》 一、 核心内容概述: 本书旨在深入剖析现代通信系统的底层原理,并以实践为导向,引导读者探索通信技术的演进脉络与前沿发展。我们将从信息论的基础出发,逐步深入到各种通信调制解调技术、信道编码、多址接入技术以及现代通信网络架构的构建。全书强调理论与实践的紧密结合,通过对典型通信场景的分析,展示理论知识在实际应用中的价值,并为读者提供进一步学习和研究的思路。 二、 详细章节内容解析: 第一部分:通信系统基石——信息与信道 第一章:信息论导论与度量: 信息的基本概念: 深入探讨信息的本质,区分信息的语义性与信源不确定性。介绍信息熵的概念,理解其作为不确定性度量的意义,并阐述独立信源、联合熵、条件熵及其重要性质。 信息传输的理论极限: 详细讲解香农信息论的核心成果,包括信道容量的概念,理解其代表着在给定噪声条件下信息可靠传输的最大速率。推导和分析离散无记忆信道(DMC)和连续无记忆信道(CMC)的信道容量公式,并以常见的通信场景为例,说明信道容量的实际意义。 信息源编码: 介绍数据压缩的基本原理,理解其目标是去除信息中的冗余,以降低传输或存储的比特率。重点讲解变长编码,包括霍夫曼编码的原理、构造方法和性能分析,以及算术编码在高压缩比方面的优势。阐述无损压缩与有损压缩的区别和应用场景。 第二章:通信信道的特性与建模: 信道的分类与模型: 分析不同类型的通信信道,包括加性高斯白噪声(AWGN)信道、衰落信道(如瑞利衰落、莱斯衰落)以及多径传播信道。建立这些信道的数学模型,理解噪声、衰落、延迟扩展等对信号传输的影响。 信号在信道中的传播: 探讨信号在自由空间、导体、电介质中的传播特性,分析传播损耗、反射、折射、衍射等现象。理解这些物理过程如何影响信号的功率和相位,进而影响通信质量。 信道评估与测量: 介绍评估信道质量的关键指标,如信噪比(SNR)、误码率(BER)、信道时延、频率选择性等。探讨常用的信道测量方法和设备,以及如何根据信道特性选择合适的通信技术。 第二部分:信息编码与调制解调——信号的转换与传输 第三章:信道编码——抵抗噪声的利器: 纠错编码的基本原理: 讲解引入冗余比特以检测和纠正错误的思想,理解编码增益的概念。 线性分组码: 深入剖析线性分组码的结构,包括生成矩阵、校验矩阵的构造与应用。重点讲解汉明码的纠错能力与构造方法,并介绍循环码作为一种高效的线性分组码,讨论其代数结构和译码算法。 卷积码: 介绍卷积码的编码过程,理解其状态转移和生成多项式的概念。详细讲解维特比(Viterbi)译码算法,这是卷积码最主要的译码方法,分析其最优性和复杂度。 现代纠错码: 简要介绍一些更先进的纠错码,如LDPC码(低密度奇偶校验码)和Turbo码,阐述它们在现代通信系统中取得突破性进展的原因,例如接近香农极限的性能。 第四章:数字调制解调技术: 幅度调制(AM): 介绍幅度调制的原理,包括双边带(DSB)、单边带(SSB)和残留边带(VSB)的调制和解调方式。分析其优缺点及应用场景。 频率调制(FM)与相位调制(PM): 深入理解频率和相位调制的原理,分析其抗噪声能力强的特点。介绍窄带FM和宽带FM的带宽特性,以及相干解调和非相干解调的方法。 相移键控(PSK): 讲解二进制相移键控(BPSK)和多进制相移键控(MPSK)的原理,理解信号星座图的概念,分析其性能与复杂度之间的权衡。 频移键控(FSK): 介绍二进制频移键控(BFSK)和多进制频移键控(MFSK)的原理,以及其在特定场景下的应用。 正交幅度调制(QAM): 重点讲解QAM,它是现代数字通信中应用最广泛的调制技术之一。深入理解其通过幅度和相位联合调制的思想,分析不同阶数的QAM(如16QAM, 64QAM)的星座图、性能和带宽效率。 第五章:模拟信号的调制解调: 幅度调制(AM)的详细分析: 深入研究DSB-SC、SSB、VSB的产生与解调过程,详细分析其功率谱和带宽特性。 频率调制(FM)的深入探讨: 详细推导FM信号的数学表达式,理解载波频率和调制信号对FM信号的影响。分析FM接收机的级联结构和解调器的原理。 相位调制(PM): 阐述PM与FM之间的联系和区别,分析PM信号的特点。 第三部分:多用户接入与通信网络——共享资源与互联互通 第六章:多址接入技术——实现资源共享: 频分多址(FDMA): 讲解如何将整个通信带宽划分为若干个独立的子信道,分配给不同的用户。分析其原理、优缺点和应用。 时分多址(TDMA): 介绍用户在时间上轮流使用同一信道的概念,理解时隙划分和同步的重要性。分析其在不同系统中的实现方式。 码分多址(CDMA): 深入理解CDMA的核心思想,即利用不同的扩频码区分用户。详细讲解扩频序列的选择、直接序列CDMA(DSSS)的原理和处理增益的概念。分析其抗干扰能力和容量优势。 正交频分复用(OFDM): 重点讲解OFDM技术,它克服了多径衰落对单载波系统的严重影响。理解OFDM如何将高速率数据流分割成多个低速率的子流,并在多个正交的子载波上并行传输。分析其在4G、5G等现代通信系统中的核心地位。 第七章:通信网络的基本模型与分层: OSI七层参考模型: 详细解析OSI模型的每一层功能,包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层,理解各层之间的协同工作。 TCP/IP协议栈: 重点介绍TCP/IP协议栈,它是现代互联网的核心。分析IP协议(网络层)的寻址、路由功能,以及TCP(传输层)的可靠传输、流量控制和拥塞控制机制。讲解UDP在实时通信中的应用。 局域网(LAN)与广域网(WAN): 区分LAN和WAN的特点、组成和技术。介绍以太网(Ethernet)作为最常见的LAN技术,分析其MAC层和物理层的工作原理。 第八章:现代通信网络架构与技术: 移动通信网络: 介绍蜂窝移动通信网络的演进,从1G到5G。分析其基本结构,包括基站、核心网、终端设备的组成。探讨移动通信中的切换、漫游、信道管理等关键技术。 无线局域网(WLAN): 详细介绍Wi-Fi技术(IEEE 802.11系列标准),包括其物理层和MAC层的关键特性。分析不同版本Wi-Fi的性能差异和应用场景。 光通信网络: 探讨光纤作为高速传输介质的优势。介绍光信号的产生、传输和接收原理,以及波分复用(WDM)等技术在提升光网络容量方面的作用。 网络安全基础: 简要介绍通信网络面临的安全挑战,如机密性、完整性、可用性。引入对称加密、非对称加密、数字签名等基本概念。 第四部分:实践应用与前沿展望 第九章:通信系统仿真与性能评估: 仿真软件介绍: 推荐并介绍常用的通信系统仿真软件,如MATLAB/Simulink、NS-3等,说明其在通信系统设计和分析中的作用。 系统建模与仿真流程: 演示如何根据通信系统的理论模型,在仿真软件中进行建模,并设置仿真参数。 性能指标的测量与分析: 指导读者如何通过仿真来测量误码率、信道容量、吞吐量等关键性能指标,并对仿真结果进行深入分析。 第十章:通信技术前沿与未来趋势: 5G及未来移动通信: 探讨5G的关键技术,如大规模MIMO、网络切片、边缘计算等,并展望6G及更远期的发展方向。 物联网(IoT)通信: 分析物联网通信的特点和挑战,介绍NB-IoT、LoRa等低功耗广域网技术。 人工智能在通信中的应用: 探讨AI如何赋能通信系统的优化,如智能路由、信道预测、资源分配等。 量子通信简介: 简要介绍量子通信的基本原理,如量子密钥分发(QKD)的安全优势,以及其在未来信息安全领域的研究前景。 三、 学习价值与目标读者: 本书适合于通信工程、电子信息工程、计算机科学与技术等相关专业的本科生、研究生,以及从事通信研发、系统集成、网络优化等工作的工程师。通过学习本书,读者将能够: 掌握通信系统的基本原理: 建立对信息论、信道特性、编码调制等核心概念的深刻理解。 熟悉主要的通信技术: 了解不同调制解调、多址接入、网络架构等技术的实现原理和应用场景。 具备分析和解决通信问题的能力: 能够运用所学理论分析实际通信系统中的问题,并提出解决方案。 了解通信技术的最新发展: 紧跟通信领域的科技前沿,为进一步深入研究打下坚实基础。 提升实践能力: 通过对仿真案例的学习,掌握通信系统设计与验证的初步方法。 本书内容丰富,结构清晰,理论与实践并重,旨在为读者构建一个全面、深入的现代通信技术知识体系。

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读后感

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用户评价

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这本书给我的整体感觉是“厚重且实在”,不像那些市面上流行的“速成”读物,读完感觉像喝了一口加了糖精的白水,甜而不腻,但缺乏营养。它更像是一碗精心熬制的传统老汤,初尝可能平淡,但回味无穷,每次重读都能发现新的细节和感悟。《计算机网络基础与实践》的编排结构非常强调循序渐进,从最底层的比特流传输开始,逐步构建起我们今天所依赖的整个互联网模型。我特别欣赏作者在介绍TCP三次握手和四次挥手时,不仅画出了状态图,还结合实际报文的序列号变化进行了推演,这对于理解连接的建立与终止的可靠性机制至关重要。我尝试着将书中的理论知识应用到我正在开发的一个即时通讯应用中,特别是关于TCP可靠传输的机制,书中对滑动窗口和重传机制的描述,直接帮助我优化了应用层的超时策略。这本书的内容组织非常严谨,几乎没有发现任何逻辑上的跳跃或遗漏,它要求读者沉下心来,一步一个脚印地去消化吸收,但回报绝对是巨大的,它为你构建了一个稳固的知识地基。

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我不是科班出身,完全是靠自学摸索着进入IT行业的,对那些艰深的计算机科学概念总是感到力不从心。在接触《计算机网络基础与实践》之前,我对网络的概念一直是碎片化的,知道ARP用于地址解析,知道HTTP是应用层协议,但它们之间是如何协同工作的,我始终理不清那个全景图。这本书的叙事风格非常亲民,它用了一种非常形象化的比喻来解释复杂概念,比如将IP数据包的传输比作邮政系统,将路由器的转发过程比作交通枢纽的调度。这种由浅入深的讲解方式,极大地降低了初学者的入门门槛。我尤其喜欢它在讲解网络安全基础部分的处理方式,它没有停留在简单的防火墙概念上,而是深入剖析了DDoS攻击的原理和一些基本的加密握手过程,这让我对网络世界的“阴暗面”也有了更清晰的认识。虽然偶尔会觉得某些章节的理论深度略显“浅尝辄止”,但考虑到它面向的是“基础”读者,这种平衡拿捏得恰到好处。读完这本书,我不再是那个对网络一知半解的门外汉,至少在技术面试中,面对那些基础的网络问题,我已经能侃侃而谈,思路清晰了。

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这本《计算机网络基础与实践》的封面设计就透露着一股朴实无华的气息,那种理工科学生最熟悉的“够用就好”的审美。拿到书后,我第一时间翻阅了目录,发现它对网络协议栈的讲解非常扎实,从物理层到应用层,层层递进,逻辑清晰得像是一份精密的工程图纸。我个人是做嵌入式开发的,对于底层通信机制一直心存敬畏又渴望深入。这本书在TCP/IP协议簇的细节处理上,特别是对拥塞控制算法的阐述,简直是教科书级别的详尽。它不是那种泛泛而谈的科普读物,而是真正深入到数据包如何在网络中传输、路由选择的决策过程。比如,书中关于OSPF和BGP路由协议的对比分析,用了很多实际场景的案例来辅助理解,这对于我们这些需要调试复杂网络环境的工程师来说,简直是及时雨。书中的代码示例虽然不多,但质量非常高,都是能直接运行并观察到现象的经典案例,这比单纯的理论推导要有效得多。阅读过程中,我感觉自己仿佛在跟着一位经验丰富的老工程师,手把手地搭建和排查一个中型网络的各个组成部分。唯一稍微遗憾的是,对于最新的SDN(软件定义网络)和NFV(网络功能虚拟化)技术的探讨篇幅稍显不足,但考虑到本书的定位是“基础与实践”,也属情理之中。总体来说,如果你想系统、深入地理解网络是如何工作的,这本书绝对是值得你花时间啃下来的硬骨头。

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我是一名在校的计算机专业学生,手头上的教材很多,但很多都停留在理论证明的层面,导致我对网络运行的“动态”过程缺乏直观感受。这本《计算机网络基础与实践》恰恰弥补了我的这个短板。它在讲解MAC地址、ARP和交换机工作原理时,用了非常多生动的比喻,比如将交换机比作一个非常聪明的电话接线员,只将信息导向需要的端口,而不是广播给所有人,这种拟人化的解释让我一下子就抓住了核心概念。而且,本书在介绍IP寻址和子网掩码时,给出了大量的实战演练,通过二进制和十进制的相互转换练习,确保读者对网络地址的概念有深入的骨子里的理解,而不是仅仅记住公式。对我来说,最大的收获在于它对应用层协议,如DNS和FTP的解析,远比我学校发的教材来得透彻。它解释了为什么DNS查询需要递归和迭代,而不是简单地说“DNS用于域名解析”。这本书的语言风格非常克制、严谨,没有华丽的辞藻堆砌,完全是用技术语言在交流,这非常适合我们这类需要精确理解技术细节的学习者。它不是一本用来快速翻阅的书,更像是一本需要放在手边,时常翻阅参考的工具典籍。

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说实话,我买这本书的时候是带着点“碰运气”的心态的,因为市面上的网络书籍要么过于学术化,读起来晦涩难懂,要么就是过度简化,流于表面,根本解决不了实际问题。拿到《计算机网络基础与实践》后,我立刻被它那份对“实践”二字的重视程度所折服。它不是那种只会堆砌理论公式的书,而是真正将理论融入到操作和排障的场景中。书中讲解的子网划分、VLAN配置这些基础内容,都是通过模拟器环境进行演示的,读完后我马上就能上手在Packet Tracer里敲出相应的配置命令。最让我惊喜的是,它花了相当大的篇幅讲解了网络故障诊断的思路和常用工具的使用,比如如何有效地使用Wireshark抓包分析应用层协议的交互过程,以及如何解读traceroute的结果来判断网络延迟的瓶颈。这些内容在其他教材中往往是一笔带过,但在本书中却被提升到了战略高度。我记得有一次我们内部网络出现间歇性丢包问题,按照书中的排查步骤一步步分析,最后定位到了一个配置错误的交换机端口,效率比平时高了至少一倍。这本书的价值,就在于它成功搭建了一座从“知道是什么”到“知道怎么做”的坚实桥梁,是每个网络运维人员案头必备的工具书,带着它,心里就踏实了许多。

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