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| 內容簡介： |
本书从思维能力、创新能力、系统能力培养出发，以建构型、设计型、创新型思维引导学生从无到有设计计算机网络。本书首先从需求出发，明确计算机网络应满足的要求和约束条件以及可用的设计方法，然后将计算机连接成小型网络，进而将小型网络互联成大型网络，实现任意计算机及应用程序之间数据的可靠传输；之后设计计算机网络服务和应用，并设计服务质量保证机制、网络安全机制和网络自动管理机制；最后讨论面向未来的新型网络技术。
本书适合作为研究型大学计算机相关专业计算机网络课程的教材，也适合计算机网络领域的技术人员参考。
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| 關於作者： |
黄传河 武汉大学计算机学院教授、博士生导师，武汉大学物联网工程专业负责人，高等学校计算机类专业教学指导委员会物联网工程专业教学研究专家组委员。长期从事计算机网络、网络安全、高性能计算领域的研究和教学工作。主讲“计算机网络与通信”（湖北省精品课程）、“分布并行计算机技术”（武汉大学精品课程）、“高性能计算”等课程。主持和参与多项国家自然科学基金、国家重点研发计划、863及省级重点项目，曾获国家级教学成果一等奖、湖北省教学成果一等奖、科技进步二等奖、华为优秀研究生管理干部奖等。
杜瑞颖 武汉大学国家网络安全学院教授、博士生导师，研究方向为网络安全、隐私保护。
张健 武汉大学计算机学院教授、博士生导师，研究方向为物联网、机器学习与智能交互、计算机网络、云计算与大数据处理、大数据挖掘管理与分析等。
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| 目錄：
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目 录
丛书序言
前言
第1章 计算机网络设计方法学 1
1.1 计算机网络设计需求 2
1.1.1 计算机网络应用模式 2
1.1.2 计算机网络设计需求与
?约束 4
1.1.3 计算机网络主要性能
?指标 5
1.1.4 设计的综合平衡 7
1.2 网络服务模型与传输模式设计 7
1.2.1 网络服务模型 7
1.2.2 数据传输模式 8
1.3 网络连接方式设计 9
1.3.1 直接连接 9
1.3.2 多跳转发连接 10
1.4 网络拓扑结构设计 10
1.4.1 拓扑结构设计 10
1.4.2 网络覆盖性设计 12
1.4.3 通信模式设计 13
1.5 数据交换方式设计 13
1.5.1 电路交换 13
1.5.2 包交换 13
1.5.3 广播交换 14
1.5.4 包交换的实现方式 14
1.6 网络设计模式 18
1.6.1 网络体系结构分层设计
?模式 18
1.6.2 协议、接口与服务 19
1.6.3 数据的封装与传输 22
1.6.4 ISO分层模型示例—
?OSI参考模型 23
1.6.5 因特网分层模型示例—
?TCP/IP参考模型 24
1.6.6 虚拟层次模型 25
1.6.7 从单网到多网互联的
?增量设计 26
1.7 计算机网络构成要素设计 26
1.7.1 计算机网络硬件 26
1.7.2 计算机网络软件 27
1.7.3 计算机网络应用 27
习题 28
第2章 基本网络设计 29
2.1 传输介质 29
2.1.1 传输介质的类别与特性 29
2.1.2 有线传输介质 30
2.1.3 无线传输介质 34
2.1.4 传输介质的传输能力 36
2.1.5 Wi-Fi无线信号的功率 37
2.2 数据通信系统与物理层 38
2.2.1 数据通信系统模型 38
2.2.2 数据传输模式 38
2.2.3 信号编码与调制 41
2.3 保证传输正确性的方法与数据链
?路层 49
2.3.1 介质接入控制 49
2.3.2 组帧 53
2.3.3 检错与纠错 55
2.3.4 可靠性与应答机制 57
2.3.5 同步方式 65
2.4 提高传输性能的方法 68
2.4.1 多路复用 68
2.4.2 认知无线电 72
2.4.3 网络编码 73
2.5 局域网设计 73
2.5.1 局域网设计思想 73
2.5.2 局域网示例—以太网 74
2.5.3 百兆以太网 80
2.5.4 千兆以太网 83
2.5.5 万兆以太网 87
2.5.6 40Ge/100Ge以太网 90
2.5.7 25Ge以太网 91
2.5.8 50Ge/100Ge/200Ge
?以太网 91
2.5.9 200Ge/400Ge以太网 91
2.5.10 800Ge以太网 92
2.5.11 网卡设计 92
2.5.12 交换机设计 94
2.5.13 VLAN 100
2.6 无线局域网设计 101
2.6.1 无线局域网设计要点 101
2.6.2 无线局域网示例—
?Wi-Fi 103
2.6.3 Wi-Fi 6如何实现高
?性能 108
2.6.4 Wi-Fi 7前瞻 114
2.6.5 无线AP设计 114
2.6.6 LiFi 116
2.7 个域网与体域网设计 116
2.7.1 个域网与体域网的一般
?结构 116
2.7.2 个域网示例—蓝牙
??网络 117
2.8 广域网设计 119
2.8.1 广域网设计思想 119
2.8.2 广域网示例—SDH 120
2.8.3 广域网示例—OTN 124
2.8.4 广域网示例—5G/6G
?移动网络 134
2.9 接入网设计 137
2.9.1 接入网的一般结构 137
2.9.2 接入网技术示例—
?PON 137
2.9.3 接入网应用示例—
?FTTH/FTTR 141
习题 142
第3章 网络互联机制设计 143
3.1 网络互联的方法 143
3.1.1 网络互联的需求 143
3.1.2 网络互联的一般方法 144
3.2 路由算法 146
3.2.1 研究方法—图论方法 147
3.2.2 路由算法分类 148
3.2.3 随机路由算法 149
3.2.4 洪泛路由算法 149
3.2.5 热土豆路由算法 150
3.2.6 距离向量路由算法 150
3.2.7 链路状态路由算法 153
3.2.8 广播路由算法 154
3.2.9 组播路由算法 155
3.2.10 泛播路由算法 155
3.2.11 层次路由选择算法 156
3.2.12 多目标QoS路由
??算法 156
3.3 网络互联协议示例—IPv4及
?相关协议 157
3.3.1 IP数据报 158
3.3.2 IP数据报的封装与分片 160
3.3.3 IP地址与子网 161
3.3.4 IP包传递流程 164
3.3.5 IP路由协议—RIP 165
3.3.6 IP路由协议—OSPF 168
3.3.7 边界网关协议—BGP 171
3.3.8 组播协议—PIM与
MOSPF 173
3.3.9 地址解析与反向地址
解析—ARP与RARP 174
3.3.10 控制报文协议—
???ICMP 176
3.3.11 自动地址分配—
???DHCP 178
3.3
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| 內容試閱：
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前 言
目前主流的计算机网络教材，大多沿用计算机网络出现初期大学刚开设计算机网络课程时的教学思想，即对计算机网络——主要是因特网——进行解剖，将知识点、技术要点呈现给学生，希望学生学习并掌握这些知识和技术，侧重知识点的学习。为叙述方便，这些教材通常按体系结构模型的层次，逐层介绍每层涉及的知识、方法和技术。国际上著名的教材都采用这样的体例，遵从相似的内容架构，区别只是有的教材自底向上逐层介绍，有的教材自顶向下逐层介绍。这种基于解剖型思维的教材，优点是易于学生了解知识点，但其不足是容易使学生缺乏系统观、整体观，如果授课教师没有高屋建瓴地统筹教材内容，就不利于培养学生解决整体问题的系统能力。
研究型大学，特别是建立了计算机科学基础学科拔尖学生培养基地或计算机类一流本科专业建设点的大学，其目标是培养未来的高端人才、顶端人才，因而应以思维能力、创新能力、系统能力培养为目标。然而，传统的解剖型思维教学不利于这一目标的达成。
本书从思维能力、创新能力、系统能力培养出发，以建构型、设计型、创新型思维引导学生从无到有设计计算机网络。本书尽量摒弃单纯分析已有网络、按层次结构解剖的方式，而是从需求和任务出发，研究相关系统和问题的解决方法，据此构造计算机网络系统，并把已有的网络作为构造、设计网络的示例以及检验创新设计的例证。这也符合大型公司进行创新的模式。希望借此模式，帮助学生养成创新思维习惯，提升创新思维能力，建立系统观，培养解决复杂问题的能力，引导学生从注重学习知识点，转向注重培养系统能力和创新能力。
本书的总体逻辑是：首先，从需求出发，明确计算机网络应满足的要求和约束条件以及计算机网络可用的设计方法，基于此，设计将计算机连接成小型网络的方法，解决连接所涉及的基本理论、方法和技术问题；其次，设计将小型网络互联以组成大型网络的方法，实现任意计算机及应用程序之间数据的可靠传输，在此基础上，设计计算机网络服务和应用，并设计服务质量保证机制、网络安全机制、网络自动管理机制；最后，讨论面向未来的一些网络技术，引导学生开拓新的研究视野。
对每类问题，本书在讲解原理和方法之后，将具体的网络技术或产品作为示例进行介绍。对具体的网络技术，如果现在已淘汰或基本上不再使用，本书原则上不介绍，对那些还在使用但从发展趋势上将会被代替的技术，做少量介绍。本书主要介绍的是基础性的共性技术、当前的主流核心技术或即将使用的新技术，对于相关技术的具体实现方法，大多以华为公司的方案为主进行介绍，这也是目前国际领先的技术。
本书适合研究型大学计算机相关专业的计算机网络课程教学使用，建议按顺序进行教学，第8章和第9章的顺序可互换。课程建议教学总时长为48学时，各章建议学时分别为第1章3学时、第2章14学时、第3章10学时、第4章3学时、第5章7学时、第6章1学时、第7章3学时、第8章3学时、第9章2学时、第10章2学时。有些学校单独开设“网络安全”必修课，这样可压缩第8章的课时，将其课时分摊到第6章和第7章。
本书由黄传河规划统筹，其他人员参与撰写了部分内容，其中，杜瑞颖撰写了第3章的部分内容和第8章的部分内容，张健撰写了第5章的部分内容，张沪寅撰写了第9章的部分内容，牛晓光撰写了第6章（刘丹丹、吕慧、周浩参与撰写），其余内容由黄传河撰写。
书中有关新的无线网络、交换机与路由器的实现技术以及有关网络管理系统的内容，华为公司的黄明祥、骆兰军、王生月、陈乐、王义博、崔云龙等专家撰写了翔实的技术资料。有关光网络（OTN、PON等）的内容，华为公司的何慧、卫年丽、彭玮、马建刚、曹慈卓、吕霄云等专家撰写了翔实的技术资料。限于篇幅，本书只选用了其中少量内容，在此对这些专家表示诚挚的感谢！
本书引用了其他书籍、论文、网络上的一些资料，未一一标注，将其一并列在“参考文献”部分，对这些文献的作者一并表示诚挚的感谢，若有遗漏之处，深表歉意。
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