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出版者:

作者:Liu, Mingyan; Matta, Ibrahim; Tsaoussidis, Vassilis

出品人:

页数:306

译者:

出版时间:

价格:519.80元

装帧:

isbn号码:9783540209546

丛书系列:

图书标签:

Internet
Wireless Communication
Wired Communication
Networking
Data Communication
Telecommunications
Computer Networks
Wireless Networks
Information Technology
Conference Proceedings

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具体描述

《网络之桥：从物理到应用的网络通信深度解析》内容概述：《网络之桥：从物理到应用的网络通信深度解析》是一部旨在系统梳理和深入剖析现代网络通信体系的书籍。它将带领读者穿越信息时代的基石，从最基础的物理层信号传输，一步步构建起我们赖以生存的数字世界。本书并非一本简单的技术手册，而是一次对网络通信原理、协议演进、关键技术以及未来发展趋势的全面探索。它力求打破不同网络技术之间的壁垒，展现一个统一而又多元的网络通信全景图，为读者提供一个理解和驾驭复杂网络环境的坚实基础。详细内容阐述：第一部分：通信的基础——信号、介质与物理层本部分是构建网络通信大厦的基石。我们将从最本源的信号传输开始，探讨信息如何在物理世界中被编码、调制和传输。电磁波与信号编码：深入理解数字信号的本质，如何将比特流（0和1）转化为可以传输的电信号、光信号或无线电波。我们将介绍不同的编码方式，例如曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等，以及它们在不同场景下的优劣。传输介质的奥秘：细致考察构成网络物理基础的各种传输介质。有线介质：双绞线（Twisted Pair）：详细解析非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）的结构，讲解其如何通过绞合技术抵御串扰和外部干扰，介绍不同类别的双绞线（如Cat5e, Cat6, Cat6a）的带宽和频率特性，以及它们在以太网中的广泛应用。同轴电缆（Coaxial Cable）：探讨同轴电缆的结构（中心导体、绝缘层、屏蔽层、外护套），其高带宽和抗干扰能力，以及在早期有线电视和部分网络中的应用。光纤（Optical Fiber）：这是现代高速通信的生命线。我们将深入讲解光纤的材质（石英、玻璃），多模光纤与单模光纤的区别，光信号的传输原理（全反射），以及光纤连接器、光缆的结构。重点解析光纤的超高带宽、远距离传输能力以及其在骨干网、数据中心和高速接入中的关键作用。无线介质：电磁频谱的分配与利用：介绍无线通信依赖的电磁频谱，不同频段的特性（如低频穿透性强，高频传输速率高），以及频谱分配的国际管理规则。空气作为传输媒介：探讨空气作为无线传输通道的特性，包括信号衰减、多径效应、干扰、衍射和反射等影响因素。物理层协议与接口：讲解物理层如何定义数据传输的电气、机械、过程和功能特性。以以太网的物理层为例，介绍其接口标准（如RJ45）、信号电平、传输速率、编码和串行传输机制。第二部分：数据传输的规则——链路层与网络层本部分将关注数据如何在网络中被组织、寻址和可靠地传输。链路层（Layer 2）：这一层负责在相邻的节点之间进行可靠的数据传输，并处理硬件地址。 MAC地址：详细解析MAC（Media Access Control）地址的全球唯一性，其结构（48位），以及在局域网（LAN）中的作用。以太网（Ethernet）协议：这是局域网中最普遍的协议。我们将深入讲解以太网帧的结构（前导码、目标MAC、源MAC、类型/长度、数据、校验和），CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）的介质访问控制机制（虽然在交换式以太网中已大大弱化），以及交换机（Switch）在链路层实现数据帧转发的原理，包括MAC地址表的工作方式。其他链路层协议：简要介绍Wi-Fi（IEEE 802.11系列）的链路层协议，包括其帧结构、MAC层访问控制（CSMA/CA）以及与其他无线通信技术的区别。差错检测与纠正：探讨链路层如何使用循环冗余校验（CRC）等技术来检测传输过程中的错误，并可能进行一定程度的纠正。网络层（Layer 3）：这一层负责在不同网络之间进行数据包的路由，实现端到端的通信。 IP地址：深入解析IPv4和IPv6的地址结构，子网划分（Subnetting）的概念和技术，以及IP地址在互联网中的分配和管理。 IP协议（Internet Protocol）：详细分析IP数据报（Packet）的结构，包括版本、首部长度、服务类型、总长度、标识、标志、片偏移、生存时间（TTL）、协议号、首部校验和、源IP地址和目标IP地址。路由（Routing）：讲解路由器（Router）在网络层扮演的关键角色，以及它们如何利用路由表（Routing Table）来决定数据包的最佳传输路径。我们将介绍静态路由和动态路由的概念，以及一些主要的动态路由协议，例如RIP（路由信息协议）、OSPF（开放最短路径优先）和BGP（边界网关协议），并分析它们的工作原理和优劣。 ICMP（Internet Control Message Protocol）：介绍ICMP协议的作用，例如ping命令（回声请求/应答）和traceroute命令（超时/目标不可达）是如何利用ICMP消息来诊断网络问题的。第三部分：可靠通信与应用支撑——传输层与应用层本部分将聚焦于如何在网络中实现可靠的端到端数据传输，以及构建各种互联网服务的上层协议。传输层（Layer 4）：这一层负责在应用进程之间提供可靠的数据传输服务，并管理数据流。 TCP（Transmission Control Protocol）：这是互联网上最重要的传输层协议之一。我们将深入讲解TCP的三次握手（建立连接）和四次挥手（断开连接）过程，TCP的可靠性保证（序列号、确认应答、超时重传），流量控制（滑动窗口机制）和拥塞控制（慢启动、拥塞避免、快重传、快恢复）算法。 UDP（User Datagram Protocol）：介绍UDP的无连接、不可靠特性，以及它在需要低延迟、对数据丢失容忍度较高的应用场景（如流媒体、在线游戏、DNS）中的优势。端口号（Port Number）：解释端口号如何与IP地址结合，形成一个唯一的套接字（Socket），从而区分同一主机上的不同应用进程。应用层（Layer 7）：这一层直接面向用户，提供各种网络服务。 HTTP（Hypertext Transfer Protocol）：深入讲解Web浏览的基石。我们将剖析HTTP请求和响应的结构，GET、POST等常用方法，以及HTTP/1.1和HTTP/2在性能上的改进（如长连接、请求复用、头部压缩）。 DNS（Domain Name System）：解释域名系统如何将人类易读的域名（如www.example.com）解析为机器可读的IP地址，并介绍DNS的层级结构、查询过程（递归查询、迭代查询）和缓存机制。 FTP（File Transfer Protocol）：介绍文件传输协议的工作原理，包括其控制连接和数据连接的分离。 SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）、POP3（Post Office Protocol version 3）、IMAP（Internet Message Access Protocol）：阐述电子邮件的发送、接收和管理过程。 SSH（Secure Shell）：讨论安全远程登录协议，以及它如何实现加密通信。其他重要应用层协议：简要介绍DHCP（动态主机配置协议）、SNMP（简单网络管理协议）等，并展望未来可能出现的新的应用层协议。第四部分：现代网络通信的演进与未来本部分将把前述知识融会贯通，并展望网络通信的未来发展方向。无线通信技术的飞跃： Wi-Fi标准演进：从802.11a/b/g到802.11n/ac/ax（Wi-Fi 6/6E/7），分析各个标准在速率、频谱利用、多用户MIMO等方面的进步。移动通信技术：梳理2G、3G、4G（LTE）的发展历程，并重点探讨5G的核心技术（如毫米波、大规模MIMO、网络切片）和其带来的影响（物联网、自动驾驶、VR/AR）。其他无线技术：简要介绍蓝牙（Bluetooth）、NFC（Near Field Communication）等近距离无线通信技术。网络架构的变革： SDN（Software-Defined Networking）：探讨软件定义网络如何将网络控制平面与数据平面分离，实现网络的集中化管理和灵活性。 NFV（Network Functions Virtualization）：解释网络功能虚拟化如何将传统网络硬件设备的功能转化为软件，运行在通用服务器上，降低成本并提高部署效率。云计算与边缘计算：分析云计算如何改变了计算和存储的模式，以及边缘计算如何将计算能力推向离用户更近的地方，以降低延迟和提高效率。网络安全的重要性：加密与认证：介绍TLS/SSL（传输层安全/安全套接层）等加密协议在保障互联网通信安全中的作用。防火墙与入侵检测系统：讨论常见的网络安全防御措施。新兴安全挑战：探讨DDoS攻击、勒索软件等日益严峻的安全威胁。网络融合与智能化： IPv6的普及与挑战：探讨IPv6的优势和在部署过程中面临的挑战。人工智能在网络中的应用：展望AI如何用于网络流量预测、故障诊断、资源优化和安全防护。万物互联（IoT）时代的网络需求：分析海量设备连接对网络带宽、时延、功耗和安全提出的新要求。目标读者：本书适合所有对现代通信技术感到好奇并希望深入理解其背后原理的读者。这包括但不限于：计算机科学、通信工程、电子工程等相关专业的学生。网络工程师、系统管理员、IT从业者。对互联网技术感兴趣的科技爱好者。希望了解信息时代底层支撑技术的各行业专业人士。《网络之桥》将以严谨的态度、清晰的逻辑和深入浅出的讲解，帮助读者建立起对网络通信的全面认知，从根本上理解数据是如何在数字世界中流动、交互和服务的，从而更好地适应并塑造未来的数字生活。