计算机网络技术与实验

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出版者:清华大学
作者:王建平
出品人:
页数:369
译者:
出版时间:2007-10
价格:29.00元
装帧:
isbn号码:9787302152149
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机网络
  • 网络技术
  • 网络原理
  • 数据通信
  • TCP/IP
  • 网络协议
  • 实验教学
  • 网络工程
  • 计算机科学
  • 通信技术
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具体描述

《网络与通信技术高等学校计算机专业教材精选•计算机网络技术与实验》是学习“计算机网络技术”课程的理论和实验教程。全书共8章,内容涵盖数据通信基础、计算机网络和计算机网络安全三大模块,精心设计了99个实验项目。全书以TCP/IP网络体系结构为主线组织内容。教材的处理过程中力求知识点全面、精简。本着新颖、实用的目的,《网络与通信技术高等学校计算机专业教材精选•计算机网络技术与实验》设计的实验项目注重与理论知识点的相互衔接,知识体系结构完整,步骤清晰明确,具有较强的操作性,并且对实验环境的要求不高。每章的开头附有理论和实验教学要求,对每个理论和实验知识点做了系统规划,分为了解、理解和掌握这3个层次,每章末尾附有相关实验题目,便于读者巩固教学内容。

《信息时代的数字基石:现代通信系统与网络架构深度解析》 导言:超越连接的智慧——理解信息时代的驱动力 在当今这个信息爆炸、万物互联的时代,数据的流动如同血液般支撑着现代社会的运转。我们享受着即时通讯的便利、云端计算的强大以及物联网带来的无限可能,而这一切的背后,都离不开一个稳定、高效且安全的通信网络体系。本书并非关注特定应用层面的技术手册,而是致力于深入剖析支撑这些应用的网络底层逻辑、核心架构以及演进方向。我们旨在为读者构建一个宏大而精细的知识框架,理解数据如何在不同的物理介质和逻辑协议下实现高效传输、路由与管理。 第一部分:通信原理的基石——从信号到数字的转换与传输 本篇将回归通信工程的根本,为读者打下坚实的理论基础。 1. 信号的本质与数字化革命: 我们将探讨模拟信号与数字信号的本质区别,重点解析采样、量化与编码技术在将现实世界信息转化为计算机可识别二进制流中的关键作用。内容将详述不同调制技术(如ASK、FSK、PSK、QAM)在信道容量和抗干扰能力上的权衡,以及它们如何决定了信息传输的效率与质量。傅里叶变换、小波分析等数学工具在信号处理中的应用将被系统阐述,帮助读者理解频域分析对优化信道分配的重要性。 2. 物理层媒介与传输性能: 传输介质是信息的物理载体。本书将详细比较双绞线、光纤(单模与多模的特性差异、衰减与色散控制)以及无线电波在不同应用场景下的适用性。尤其关注光通信技术,深入解析光纤中的OTDR(光时域反射仪)原理及其在链路故障诊断中的应用。对于无线信道,我们将分析多径效应、衰落模型,并介绍信道均衡技术以应对复杂的传播环境。 3. 错误控制与可靠传输: 数据的完整性是通信的生命线。本章将详尽论述纠错码(如汉明码、卷积码、Turbo码和LDPC码)的设计原理和纠错能力。同时,对可靠传输协议(如ARQ的各种变体——停止等待、GBN、GOBN)的效率分析,将揭示如何在保证可靠性的同时,最大限度地提高信道利用率。 第二部分:网络架构的骨架——分层模型与核心协议栈 本部分是全书的重点,它将构建起现代计算机网络运作的宏观视图。 4. 经典架构与现代演进: 我们将不拘泥于刻板的OSI七层模型,而是着重解析TCP/IP协议族的四层或五层结构,并深入探讨每一层的功能定位及其相互协作的机制。从网络接口卡(NIC)的工作原理到应用层服务的实现,形成一个完整的技术链条。 5. 数据链路层与MAC机制: 重点剖析以太网(Ethernet)的演进历史,包括经典的CSMA/CD协议(及其在全双工环境下的局限性)到现代基于交换机的交换矩阵工作原理。我们将细致讲解MAC地址的分配、寻址过程,以及VLAN(虚拟局域网)在隔离广播域和提高安全隔离性方面的实现技术。 6. 互联网层的核心:IP寻址与路由选择: IP协议是互联网的神经中枢。本章将彻底剖析IPv4和IPv6的地址结构、子网划分(VLSM和CIDR)的实际操作,以及ARP/NDP在地址解析中的桥接作用。路由选择部分是难点也是重点,我们将系统对比距离向量协议(如RIP)与链路状态协议(如OSPF)的工作流程,并介绍BGP(边界网关协议)如何在自治系统间实现策略路由和路径选择的复杂性。路由器内部的转发平面与控制平面分离的设计思想将被详细阐述。 7. 传输层的可靠性保障:TCP与UDP的精妙设计: 传输层是实现端到端通信的保障。我们将用大量篇幅分析TCP协议的复杂机制:三次握手与四次挥手的状态机转换、滑动窗口机制如何实现流量控制、拥塞控制算法(如Tahoe, Reno, CUBIC)如何动态适应网络负载,以及快速重传与慢启动的细节。同时,UDP的无连接特性及其在实时应用中的优势将被进行对比分析。 第三部分:网络服务的构建与管理 理解了基础协议后,本部分将转向如何利用这些协议构建出实际可用的网络服务。 8. 域名解析与应用层协议: DNS(域名系统)的层级结构、递归查询与迭代查询的完整流程将是本章的重点。随后,我们将深入解析Web通信的基石——HTTP/HTTPS。HTTP/1.1、HTTP/2(多路复用、头部压缩)以及HTTP/3(基于QUIC)的设计理念及其对用户体验的影响。此外,邮件服务(SMTP, POP3, IMAP)和文件传输(FTP, SMB)的协议机制也将被一并梳理。 9. 网络安全与基础设施的韧性: 现代网络安全不再是外挂的附加项,而是内嵌的设计要素。本章将探讨防火墙(状态检测、应用层网关)的部署策略,VPN技术(IPSec与SSL/TLS)的隧道建立过程,以及入侵检测系统(IDS)的基本原理。网络地址转换(NAT)在IPv4向IPv6过渡中的作用及其带来的通信语义问题也将进行探讨。 10. 新兴网络范式:软件定义网络(SDN)与网络功能虚拟化(NFV): 传统的集中式控制架构正受到挑战。我们将详细介绍SDN的核心理念——控制平面与数据平面的分离,OpenFlow协议如何实现集中式管理。NFV如何通过虚拟化技术解耦硬件与网络功能(如虚拟防火墙、虚拟负载均衡器),为网络运维带来前所未有的灵活性和弹性。 结论:面向未来的网络构建者 本书力求提供一个全面、深入且面向实践的网络技术蓝图。掌握了这些底层原理和架构设计,读者将不仅能“配置”网络设备,更能“设计”出满足特定业务需求的高性能、高可靠、可扩展的网络基础设施,成为信息时代真正的数字基石构建者。

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读后感

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这本书,虽然我还没翻到网络通信的深处,但光是前几章对计算机硬件和基础操作系统的介绍,就已经让我这个初学者感到豁然开朗。它不像那些晦涩难懂的教科书,上来就扔一堆协议和模型。相反,作者似乎深谙我们这些“小白”的心态,用非常生活化的比喻来解释复杂的概念。比如,讲解CPU的工作原理时,它没有直接堆砌寄存器和指令集的专业术语,而是类比成一个高效的流水线工人,按部就班地处理任务。这种叙事方式极大地降低了我的畏难情绪。再者,书中对于不同操作系统(如Windows和Linux)在底层资源管理上的差异对比也做得非常到位,让人能清晰地看到不同设计哲学如何影响最终的运行效率。对于想要构建扎实基础的读者来说,这种从“为什么”到“怎么做”的引导,远比死记硬背公式来得有效。我特别欣赏它在配图上的用心,那些流程图和架构示意图,清晰到让人感觉自己可以徒手画出整个计算机的运行框架。总而言之,这是一部能让人真正“理解”而非仅仅“知道”的书的绝佳开端。

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我最近在尝试搭建一个小型家庭实验室,想把旧电脑和树莓派串联起来做一些物联网的小项目。说实话,在找网络基础资料时,我原本的预期是找到一堆关于OSI七层模型和TCP/IP协议栈的死板描述。然而,这本书在讲解网络模型时,更侧重于“实践应用中的取舍”。它没有仅仅停留在理论层面,而是深入剖析了为什么在实际工程中,某些层级的优化比另一层级更为关键。比如,它用了一个很长的篇幅来讨论ARP欺骗的原理,并立刻接上了如何通过配置交换机端口安全来有效防御这种攻击。这种“理论指导实践,实践反哺理论”的结构,对于我这种动手能力强于理论推导的学习者来说,简直是量身定做。我尤其喜欢其中关于子网划分的章节,它没有直接给出复杂的公式,而是通过一个场景模拟:一个正在快速扩张的公司需要分配IP地址,如何合理规划,既避免浪费,又不至于很快用尽。这种代入感,让原本枯燥的位运算变得有趣且实用。

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这本书的编排逻辑非常注重层次感,它不像很多技术书籍那样贪多嚼 লোককে,试图在一个章节里塞满所有知识点。相反,它采取了一种“螺旋上升”的教学法。第一遍介绍基础概念时,点到为止,建立一个宏观的认知框架;等到后续章节深入到特定技术(比如路由或数据链路层)时,再回过头来,对第一遍提到的概念进行更深层次的、带有数学和工程细节的剖析。这种设计的好处是,读者不会因为一开始接触到太多的术语而感到气馁。我发现自己能够在读完一个关于数据封装的章节后,毫不费力地将其应用到后续的配置案例中去理解其中的数据包结构。此外,书中对一些历史性的技术演变也有简短而精辟的介绍,比如早期的以太网如何一步步演进到今天的全双工高速网络,这种“追溯源头”的叙述方式,让技术不再是孤立存在的,而是有生命力的发展过程。

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这本书的排版和语言风格给我留下了极其深刻的印象。很多技术手册都充斥着生硬的翻译腔和复杂的长难句,读起来极其费力,常常需要反复咀嚼才能弄懂一个技术点的精确含义。然而,此书的作者显然是下了苦功去打磨文字的,它的语言流畅、精准且充满活力。即便是讲解像IP地址冲突处理这样相对枯燥的话题时,作者也能用一种近乎散文的笔调将技术要点娓娓道来,既保证了专业性,又兼顾了阅读的愉悦性。特别值得一提的是,书中的图表设计是极简主义的典范,没有多余的装饰线条和颜色,每一个箭头、每一个方框都精确地指向其代表的逻辑实体。这使得在快速回顾知识点时,视觉负担极小,效率倍增。对于我这种需要经常翻阅参考资料的读者来说,这种高效的视觉设计简直是福音。

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作为一个资深软件开发者,我对技术书籍的评价标准往往比较苛刻,尤其在代码示例和实验设计的严谨性上。坦白说,市面上很多号称“实验指导”的书籍,实验部分往往只是简单地让你输入几行命令,然后告诉你“结果就是这样”。但这本书在这方面做得非常出色。它提供的实验步骤详尽到了令人发指的地步——从硬件连接的注意事项(例如,如何正确识别Crossover和Straight-through线缆的用途和场景)到软件配置的每一个参数含义,都有明确的解释。更重要的是,它鼓励读者去“破坏”当前的配置,看看会发生什么。例如,它会引导你去故意配置错误的子网掩码,然后让你去观察系统日志和错误报告,从而真正理解“错误发生时系统内部的反应机制”。这种“反向学习”的教学法,极大地增强了读者的故障排查能力,这是任何纯理论书籍无法比拟的价值所在。

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