目 錄
第 一 部 分

第1章 分組交換網(wǎng)絡 1
1.1 網(wǎng)絡中的基本定義 1
1.1.1 分組交換與電路交換的對比 2
1.1.2 數(shù)據(jù)、分組和幀 2
1.1.3 互聯(lián)網(wǎng)和ISP 3
1.1.4 ISP的分類 5
1.2 分組交換網(wǎng)的類型 6
1.2.1 無連接網(wǎng)絡 6
1.2.2 面向連接網(wǎng)絡 7
1.3 分組長度和優(yōu)化 8
1.4 網(wǎng)絡協(xié)議基礎 9
1.4.1 五層TCP/IP協(xié)議模型 10
1.4.2 七層OSI模型 11
1.5 互聯(lián)網(wǎng)中的編址方案 11
1.5.1 IP編址方案 12
1.5.2 子網(wǎng)編址和掩碼 14
1.5.3 無類別域間路由選擇 15
1.6 等長分組模型 16
1.7 總結 16
1.8 習題 17
1.9 計算機仿真項目 20
第2章 連網(wǎng)設備概述 21
2.1 網(wǎng)絡接口卡 22
2.2 交換和路由設備 23
2.2.1 一層設備 23
2.2.2 二層設備 24
2.2.3 三層設備 25
2.3 無線交換和路由設備 27
2.3.1 無線接入點和基站 27
2.3.2 無線路由器和交換機 28
2.3.3 無線設備的天線 28
2.4 調(diào)制解調(diào)器 29
2.4.1 基本調(diào)制技術：ASK、FSK和
PSK 29
2.4.2 實用的調(diào)制技術：4-QAM和
QPSK 31
2.4.3 DSL調(diào)制解調(diào)器 32
2.4.4 電纜調(diào)制解調(diào)器 32
2.5 復用器 33
2.5.1 頻分復用 33
2.5.2 時分復用 35
2.6 總結 38
2.7 習題 38
2.8 計算機仿真項目 39
第3章 數(shù)據(jù)鏈路和鏈路接口 40
3.1 數(shù)據(jù)鏈路 40
3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路類型 41
3.2 鏈路編碼器 42
3.3 鏈路上的檢錯和糾錯 43
3.3.1 檢錯方法 44
3.3.2 CRC算法 44
3.4 鏈路上的流量控制 48
3.4.1 停等流量控制 48
3.4.2 滑動窗口流量控制協(xié)議 50
3.5 多用戶鏈路訪問 53
3.5.1 CSMA 53
3.6 多用戶無線信道訪問 56
3.6.1 FDMA 56
3.6.2 TDMA 56
3.6.3 OFDMA 57
3.6.4 SC-FDMA 57
3.6.5 CDMA 57
3.6.6 其他多路訪問技術 60
3.7 鏈路聚合 61
3.7.1 鏈路聚合的應用 61
3.7.2 LACP 62
3.8 總結 62
3.9 習題 63
3.10 計算機仿真項目 65
第4章 局域網(wǎng)和LAN網(wǎng)絡 66
4.1 LAN和基本拓撲結構 66
4.2 LAN協(xié)議 67
4.2.1 邏輯鏈路控制 67
4.2.2 介質(zhì)訪問控制 68
4.3 LAN網(wǎng)絡 69
4.3.1 用第1層設備互連LAN 70
4.3.2 用第2層設備互連LAN 70
4.3.3 用第2層和第3層設備連網(wǎng) 74
4.4 MAC/IP地址轉(zhuǎn)換協(xié)議 75
4.4.1 ARP 75
4.4.2 RARP 76
4.5 生成樹協(xié)議 77
4.6 虛擬局域網(wǎng) 79
4.6.1 VLAN交換機 80
4.6.2 VLAN中繼協(xié)議和
IEEE 802.1Q 80
4.7 無線局域網(wǎng) 80
4.7.1 紅外局域網(wǎng) 81
4.7.2 擴頻局域網(wǎng) 82
4.7.3 窄帶射頻局域網(wǎng) 82
4.7.4 家庭射頻和藍牙局域網(wǎng) 82
4.8 IEEE 802.11無線局域網(wǎng)標準 82
4.8.1 IEEE 802.11物理層 83
4.8.2 802.11 MAC層 84
4.8.3 WiFi網(wǎng)絡 86
4.9 案例研究：有線電視協(xié)議
DOCSIS 88
4.10 總結 88
4.11 習題 89
4.12 計算機仿真項目 91
第5章 廣域路由選擇和網(wǎng)絡互聯(lián) 92
5.1 IP分組和基本路由選擇策略 92
5.1.1 分組的分片和重組 94
5.1.2 ICMP 95
5.1.3 獲取和分配IP地址 96
5.1.4 DHCP 97
5.1.5 NAT 98
5.1.6 UPnP 100
5.2 路徑選擇算法 100
5.2.1 Dijkstra算法 101
5.2.2 Bellman-Ford算法 102
5.2.3 分組洪泛算法 103
5.2.4 偏轉(zhuǎn)路由選擇算法 103
5.3 域內(nèi)路由選擇協(xié)議 104
5.3.1 OSPF 104
5.3.2 RIP 107
5.4 域間路由選擇協(xié)議 109
5.4.1 AS 110
5.4.2 BGP 110
5.5 IPv6 114
5.5.1 IPv6地址格式 114
5.5.2 擴展首部 115
5.5.3 分組分片 115
5.5.4 IPv6的其他特性 115
5.6 網(wǎng)絡層擁塞控制 115
5.6.1 單向擁塞控制 117
5.6.2 雙向擁塞控制 118
5.6.3 隨機早期檢測 118
5.6.4 鏈路阻塞的快速評估 120
5.6.5 Lee’s串行和并行連接規(guī)則 120
5.7 總結 121
5.8 習題 122
5.9 計算機仿真項目 124
第6章 多播路由選擇和協(xié)議 126
6.1 基本定義和技術 126
6.1.1 IP多播地址 127
6.1.2 基本多播樹算法 128
6.1.3 多播協(xié)議分類 129
6.2 本地和成員多播協(xié)議 129
6.2.1 IGMP 129
6.3 域內(nèi)多播協(xié)議 131
6.3.1 MBone 131
6.3.2 DVMRP 131
6.3.3 MOSPF協(xié)議 132
6.3.4 PIM 133
6.3.5 CBT協(xié)議 134
6.4 域間多播協(xié)議 134
6.4.1 MBGP 134
6.4.2 MSDP 135
6.4.3 BGMP 136
6.5 總結 137
6.6 習題 137
6.7 計算機仿真項目 139
第7章 無線廣域網(wǎng)和LTE技術 140
7.1 無線網(wǎng)絡的基礎設施 140
7.2 蜂窩網(wǎng)絡 141
7.2.1 蜂窩網(wǎng)絡設備和操作 142
7.2.2 切換 146
7.3 蜂窩網(wǎng)絡中的移動IP管理 149
7.3.1 家鄉(xiāng)代理和外地代理 149
7.3.2 代理發(fā)現(xiàn)階段 150
7.3.3 注冊 150
7.3.4 移動IP路由 151
7.3.5 歷代蜂窩網(wǎng)絡 153
7.4 LTE技術 154
7.4.1 LTE組網(wǎng)設備 154
7.4.2 LTE小區(qū)中的呼叫建立 155
7.4.3 LTE中的切換 156
7.4.4 LTE的上/下行鏈路方案 157
7.4.5 頻率復用 157
7.5 與LTE結合的無線網(wǎng)狀網(wǎng) 160
7.5.1 網(wǎng)狀網(wǎng)的應用 160
7.5.2 WMN的物理層和MAC層 161
7.6 無線信道特性 161
7.6.1 無線信道的容量 163
7.6.2 信道編碼 163
7.6.3 平坦衰落對策 164
7.6.4 碼間串擾對策 164
7.7 總結 164
7.8 習題 165
7.9 計算機仿真項目 166
第8章 傳送和端到端協(xié)議 167
8.1 傳送層概況 167
8.1.1 傳送層與相鄰層的相互
作用 168
8.1.2 傳送層協(xié)議 170
8.2 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 170
8.2.1 UDP數(shù)據(jù)段 170
8.2.2 UDP的應用 172
8.3 傳輸控制協(xié)議 172
8.3.1 TCP數(shù)據(jù)段 172
8.3.2 TCP連接 174
8.3.3 TCP中基于窗口的傳輸和
滑動窗口 176
8.3.4 TCP的應用 177
8.4 移動傳送協(xié)議 177
8.4.1 用于移動的UDP 177
8.4.2 用于移動的TCP 177
8.5 TCP擁塞控制 178
8.5.1 加法增大、乘法減小控制 178
8.5.2 慢啟動方法 179
8.5.3 快速重傳和快速恢復方法 180
8.6 總結 182
8.7 習題 182
8.8 計算機仿真項目 183
第9章 基本網(wǎng)絡應用和管理 184
9.1 應用層概述 184
9.1.1 客戶機/服務器模型 185
9.1.2 圖形用戶界面 185
9.2 DNS 186
9.2.1 域名空間 186
9.2.2 名字/地址映射 187
9.2.3 DNS報文格式 189
9.3 電子郵件(E-mail) 189
9.3.1 基本的E-mail結構和定義 190
9.3.2 簡單郵件傳輸協(xié)議(SMTP) 191
9.3.3 第3版郵局協(xié)議(POP3) 192
9.3.4 互聯(lián)網(wǎng)郵件訪問協(xié)議
(IMAP) 192
9.4 萬維網(wǎng)(WWW) 192
9.4.1 超文本傳輸協(xié)議(HTTP) 193
9.4.2 Web緩存(代理服務器) 196
9.4.3 Webmail 196
9.5 遠程登錄協(xié)議 197
9.5.1 TELNET協(xié)議 197
9.5.2 安全外殼協(xié)議(SSH) 198
9.6 文件傳輸和FTP 199
9.6.1 文件傳輸協(xié)議(FTP) 199
9.6.2 安全復制協(xié)議(SCP) 199
9.7 對等網(wǎng)絡 199
9.7.1 P2P文件共享協(xié)議 200
9.7.2 P2P數(shù)據(jù)庫共享協(xié)議 203
9.7.3 對等節(jié)點連接效率估計 205
9.8 網(wǎng)絡管理 205
9.8.1 網(wǎng)絡管理要素 206
9.8.2 管理信息結構(SMI) 206
9.8.3 管理信息庫(MIB) 207
9.8.4 簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議(SNMP) 207
9.9 總結 209
9.10 習題 209
9.11 計算機仿真項目 211
第10章 網(wǎng)絡安全 212
10.1 網(wǎng)絡安全概況 212
10.1.1 網(wǎng)絡安全要素 212
10.1.2 網(wǎng)絡攻擊分類 213
10.2 安全方法 215
10.3 對稱密鑰密碼 216
10.3.1 數(shù)據(jù)加密標準(DES) 217
10.3.2 高級加密標準(AES) 218
10.4 公鑰密碼 218
10.4.1 RSA算法 219
10.4.2 Diffie-Hellman密鑰交換
協(xié)議 220
10.5 認證 220
10.5.1 哈希函數(shù) 220
10.5.2 安全哈希算法(SHA) 221
10.6 數(shù)字簽名 222
10.7 IP和無線網(wǎng)絡的安全 223
10.7.1 IP安全和IPsec 223
10.7.2 無線網(wǎng)絡和IEEE 802.11的
安全 224
10.8 防火墻和分組過濾 225
10.8.1 分組過濾 226
10.8.2 代理服務器 227
10.9 總結 227
10.10 習題 228
10.11 計算機仿真項目 229

第 二 部 分

第11章 網(wǎng)絡隊列和延遲分析 230
11.1 Little定理 230
11.2 生滅過程 232
11.3 排隊規(guī)則 233
11.4 馬爾可夫FIFO排隊系統(tǒng) 233
11.4.1 M/M/1排隊系統(tǒng) 233
11.4.2 有限排隊空間系統(tǒng)：
M/M/1/b 236
11.4.3 M/M/a排隊系統(tǒng) 237
11.4.4 延遲敏感流量模型：
M/M/a/a 241
11.4.5 M/M/∞隊系統(tǒng) 242
11.5 非馬爾可夫和自相似模型 243
11.5.1 波拉切克-欣欽(Pollaczek-
Khinchine，P-K)公式和
M/G/1 243
11.5.2 M/D/1模型 245
11.5.3 自相似和批到達模型 245
11.6 隊列網(wǎng)絡 245
11.6.1 Burke定理 245
11.6.2 Jackson定理 248
11.7 總結 251
11.8 習題 252
11.9 計算機仿真項目 255
第12章 高級路由器和交換機架構 256
12.1 路由器結構 256
12.2 輸入端口處理器 257
12.2.1 分組解析器 258
12.2.2 分組分割器 258
12.2.3 輸入緩沖區(qū) 259
12.2.4 路由表(IPv4和IPv6) 259
12.2.5 多播調(diào)度器 260
12.2.6 轉(zhuǎn)發(fā)表和分組封裝器 260
12.3 輸出端口處理器 260
12.3.1 輸出緩沖區(qū) 261
12.3.2 重組器和重排序器 261
12.3.3 差錯控制 261
12.4 中央控制器 261
12.4.1 競爭消除單元 262
12.4.2 擁塞控制器 263
12.5 交換引擎 263
12.5.1 交換引擎的復雜度 264
12.5.2 交叉開關交換引擎 264
12.5.3 Clos交換引擎 265
12.5.4 集中型和擴展型交換
引擎 267
12.5.5 共享內(nèi)存交換引擎 270
12.5.6 提升交換引擎的性能 270
12.6 路由器中的多播分組 274
12.6.1 基于樹的多播算法 275
12.6.2 分組再循環(huán)多播算法 276
12.7 總結 277
12.8 習題 278
12.9 計算機仿真項目 279
第13章 服務質(zhì)量和路由器的調(diào)度 280
13.1 服務質(zhì)量概述 280
13.2 綜合服務QoS 280
13.2.1 流量整形 281
13.2.2 準入控制 285
13.2.3 資源預留協(xié)議(RSVP) 286
13.3 區(qū)分服務QoS 286
13.3.1 逐跳行為(PHB) 287
13.4 資源分配 287
13.4.1 資源管理 288
13.4.2 資源分配方案分類 288
13.4.3 資源預留的公平性 289
13.5 分組調(diào)度 289
13.5.1 先進先出調(diào)度器 290
13.5.2 優(yōu)先級排隊調(diào)度器 290
13.5.3 公平排隊調(diào)度器 293
13.5.4 加權公平排隊調(diào)度器 293
13.5.5 差額循環(huán)調(diào)度器 295
13.5.6 最早截止期優(yōu)先調(diào)度器 296
13.6 總結 296
13.7 習題 296
13.8 計算機仿真項目 299
第14章 隧道技術、VPN和MPLS
網(wǎng)絡 300
14.1 隧道技術 300
14.1.1 點到點協(xié)議(PPP) 301
14.1.2 IPv6隧道技術和輕量級
雙棧 302
14.2 VPN 302
14.2.1 遠程接入VPN 304
14.2.2 站點間VPN 304
14.2.3 VPN的安全性 305
14.3 MPLS 305
14.3.1 標簽和標簽交換路由器 306
14.3.2 標簽綁定與交換 307
14.3.3 MPLS域內(nèi)路由選擇 309
14.3.4 MPLS分組格式 310
14.3.5 多重隧道路由 311
14.3.6 流量工程 312
14.3.7 基于MPLS的VPN 313
14.4 總結 313
14.5 習題 313
14.6 計算機仿真項目 315
第15章 全光網(wǎng)絡、WDM和
GMPLS 316
15.1 光網(wǎng)絡概述 316
15.1.1 光纖鏈路 317
15.1.2 SONET/SDH標準 317
15.1.3 通用MPLS協(xié)議 317
15.1.4 無源光網(wǎng)絡 319
15.2 基本的光網(wǎng)絡設備 320
15.2.1 可調(diào)諧激光器 320
15.2.2 光緩存器或延遲元件 320
15.2.3 光放大器 320
15.2.4 光濾波器 320
15.2.5 WDM 321
15.2.6 光交換機 322
15.3 大規(guī)模光交換機 323
15.3.1 交叉開關光交換機 323
15.3.2 Spanke-Bene?光交換機 324
15.4 OXC結構 324
15.4.1 波長路由節(jié)點結構 325
15.5 全光網(wǎng)絡中的路由 326
15.5.1 波長路由與廣播 326
15.5.2 光路阻塞估計 327
15.6 網(wǎng)絡中的波長分配 328
15.6.1 無相關性的波長分配 329
15.6.2 有相關性的波長分配 329
15.7 案例研究：全光交換 329
15.7.1 SSN中的自路由 330
15.7.2 SSN中的波長分配 331
15.8 總結 331
15.9 習題 331
15.10 計算機仿真項目 333
第16章 云計算和網(wǎng)絡虛擬化 334
16.1 云計算和數(shù)據(jù)中心 334
16.1.1 平臺和API 336
16.1.2 云計算服務模型 336
16.1.3 數(shù)據(jù)中心 337
16.1.4 數(shù)據(jù)中心虛擬化 338
16.2 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(DCN) 340
16.2.1 負載均衡器 341
16.2.2 流量工程 341
16.2.3 DCN體系結構 342
16.2.4 多播方式 344
16.3 網(wǎng)絡虛擬化 344
16.3.1 網(wǎng)絡虛擬化組件 345
16.4 覆蓋網(wǎng)絡 347
16.5 總結 348
16.6 習題 348
16.7 計算機仿真項目 350
第17章 軟件定義網(wǎng)絡及其進展 351
17.1 軟件定義網(wǎng)絡(SDN) 351
17.1.1 控制和數(shù)據(jù)平面的分離 352
17.1.2 控制平面的可編程性 353
17.1.3 應用編程接口的標準化 354
17.2 基于SDN的網(wǎng)絡模型 354
17.2.1 控制平面 355
17.2.2 數(shù)據(jù)平面接口(OpenFlow
協(xié)議) 355
17.3 小型SDN架構 358
17.3.1 SDN的擴展性 358
17.3.2 SDN網(wǎng)絡的多播 358
17.4 云的SDN架構 358
17.4.1 軟件定義的計算與存儲 359
17.4.2 SDN在數(shù)據(jù)中心提供的
應用程序 359
17.5 網(wǎng)絡功能虛擬化(NFV) 360
17.5.1 NFV的抽象模型 360
17.5.2 分布式NFV網(wǎng)絡 361
17.5.3 虛擬化服務 362
17.6 信息中心網(wǎng)絡(ICN) 362
17.6.1 命名對象 363
17.6.2 ICN路由選擇和網(wǎng)絡
管理 363
17.6.3 ICN安全 365
17.7 高級網(wǎng)絡的網(wǎng)絡模擬器 365
17.7.1 Mininet 365
17.8 總結 367
17.9 習題 368
17.10 計算機仿真項目 369
第18章 IP語音信令 370
18.1 公共交換電話網(wǎng)(PSTN) 370
18.1.1 SS7網(wǎng)絡 371
18.1.2 電路交換網(wǎng) 373
18.2 VoIP概述 375
18.3 H.323協(xié)議 376
18.3.1 H.323協(xié)議的主要組件 376
18.3.2 H.323協(xié)議架構 377
18.3.3 RAS信令 378
18.3.4 呼叫信令 380
18.3.5 控制信令 382
18.3.6 使用H.323協(xié)議的電話
會議 384
18.4 會話發(fā)起協(xié)議(SIP) 384
18.4.1 SIP的主要組件 385
18.4.2 SIP消息 386
18.4.3 SIP協(xié)議架構 387
18.4.4 注冊過程 388
18.4.5 呼叫建立 389
18.4.6 功能和擴展 389
18.5 軟交換技術和MGCP 392
18.6 VoIP和多媒體互聯(lián) 392
18.6.1 SIP和H.323的互聯(lián) 392
18.6.2 SIP和PSTN的互聯(lián) 394
18.6.3 無線蜂窩多媒體互聯(lián) 395
18.7 總結 396
18.8 習題 396
18.9 計算機仿真項目 399
第19章 媒體交換和語音/視頻壓縮 401
19.1 數(shù)據(jù)壓縮概述 401
19.2 數(shù)字語音壓縮 402
19.2.1 采樣 402
19.2.2 量化和編碼 403
19.3 靜態(tài)圖像和JPEG壓縮 406
19.3.1 原圖采樣和DCT 406
19.3.2 量化 408
19.3.3 編碼 409
19.4 運動圖像和MPEG壓縮 409
19.4.1 MP3和音頻流 410
19.5 有損壓縮方法 410
19.5.1 信息論基礎 411
19.5.2 信息熵 411
19.5.3 香農(nóng)編碼定理 412
19.5.4 壓縮率和編碼效率 412
19.6 無損壓縮方法 413
19.6.1 游程編碼 413
19.6.2 霍夫曼編碼 414
19.6.3 Lempel-Ziv編碼 414
19.7 掃描文檔壓縮 415
19.8 總結 416
19.9 習題 416
19.10 計算機仿真項目 419
第20章 分布式和基于云的多媒體
網(wǎng)絡 420
20.1 實時媒體交換協(xié)議 420
20.1.1 實時傳輸協(xié)議(RTP) 421
20.1.2 RTP流量中的抖動分析 423
20.1.3 實時傳輸控制協(xié)議
(RTCP) 424
20.1.4 實時流協(xié)議(RTSP) 425
20.1.5 流控制傳輸協(xié)議(SCTP) 425
20.1.6 基于HTTP的流傳輸 428
20.2 分布式多媒體網(wǎng)絡 429
20.2.1 CDN 429
20.2.2 IPTV和VoD 432
20.2.3 在線游戲 435
20.3 基于云的多媒體網(wǎng)絡 435
20.3.1 分布式媒體迷你云 435
20.3.2 基于云的交互式語音
應答(IVR) 436
20.4 自相似性和非馬爾可夫流 438
20.4.1 批量到達模型的
自相似性 438
20.5 總結 440
20.6 習題 440
20.7 計算機仿真項目 442
第21章 移動自組織網(wǎng)絡 443
21.1 無線自組織網(wǎng)絡概述 443
21.2 自組織網(wǎng)絡中的路由選擇 444
21.2.1 路由選擇協(xié)議的分類 444
21.3 自組織路由選擇協(xié)議 445
21.3.1 目的序列距離向量(DSDV)
協(xié)議 445
21.3.2 簇首網(wǎng)關交換路由選擇
(CGSR)協(xié)議 446
21.3.3 無線路由選擇協(xié)議
(WRP) 447
21.3.4 動態(tài)源路由選擇協(xié)議
(DSR) 448
21.3.5 臨時按序路由選擇算法
(TORA) 448
21.3.6 基于關聯(lián)性的路由選擇
協(xié)議(ABR) 449
21.3.7 自組織按需距離向量(AODV)
協(xié)議 450
21.4 自組織網(wǎng)絡安全 453
21.4.1 攻擊類型 454
21.4.2 安全路由選擇協(xié)議準則 454
21.5 總結 455
21.6 習題 455
21.7 計算機仿真項目 456
第22章 無線傳感器網(wǎng)絡 457
22.1 傳感器網(wǎng)絡和協(xié)議結構 457
22.1.1 傳感器網(wǎng)絡的聚類 457
22.1.2 協(xié)議棧 458
22.1.3 傳感器節(jié)點結構 459
22.2 通信能量模型 460
22.3 聚類協(xié)議 463
22.3.1 聚類協(xié)議的類型 463
22.3.2 LEACH算法 463
22.3.3 DEEP協(xié)議 464
22.3.4 重新聚類 465
22.4 路由選擇協(xié)議 466
22.4.1 簇內(nèi)路由選擇協(xié)議 466
22.4.2 簇間路由選擇協(xié)議 467
22.5 其他相關技術 469
22.5.1 ZigBee技術和IEEE
802.15.4 469
22.6 案例研究：傳感器網(wǎng)絡仿真 469
22.6.1 簇首節(jié)點星座和負載
分布 469
22.6.2 簇首的最優(yōu)百分比 470
22.7 總結 470
22.8 習題 471
22.9 計算機仿真項目 471
附錄A 縮略語表 472
附錄B RFC 477
附錄C 概率和隨機過程 480
附錄D 愛爾蘭B阻塞概率表 487