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出版者:北方交通大学出版社

作者:骆耀祖

出品人:

页数:327

译者:

出版时间:2003-12-1

价格:28.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787810821261

丛书系列:

图书标签:

• 计算机网络
• 网络技术
• 网络应用
• 数据通信
• TCP/IP
• 网络协议
• 网络安全
• 网络工程
• 计算机科学
• 信息技术

《数字时代下的信息交互与安全实践》 导言：理解现代通信的基石与未来图景 在信息爆炸的今天，我们正处于一个由数据流驱动的时代。从个人智能设备的便捷连接到全球商业网络的实时运作，信息的高效、可靠传输已成为社会运行的神经中枢。然而，支撑这一切的底层技术并非空中楼阁，它建立在一系列严谨的工程原理、精妙的协议设计以及不断进化的安全策略之上。《数字时代下的信息交互与安全实践》旨在全面剖析支撑现代信息系统的核心技术架构，侧重于数据在复杂环境中的传输机制、协议栈的深层运作逻辑，以及日益重要的网络安全攻防策略。 本书并非对现有网络协议的简单罗列，而是深入探讨这些协议是如何在物理限制、传输效率与安全需求之间寻求最优解的。我们着眼于从比特流的物理层传输到应用层服务的实现过程，为读者构建一个完整且具有前瞻性的技术认知框架。 --- 第一部分：信息传输的物理基础与链路构建 本部分聚焦于数据如何从一个点安全、准确地移动到另一个点，这是所有高级网络功能得以实现的前提。 第一章：信号、介质与物理层：比特的生命周期 本章首先回顾电磁波理论在通信中的应用，详细阐述了有线介质（如双绞线、光纤）与无线介质（如射频、微波）的特性、带宽限制与衰减模型。重点分析了物理层中的编码技术，如曼彻斯特编码、差分编码等，如何确保接收端能正确区分代表“0”和“1”的电信号或光信号。此外，我们将探讨先进的物理层技术，如OFDM（正交频分复用）在5G通信中的应用，理解它如何通过将高速数据流分割到多个正交子载波上来抵抗多径干扰，从而提高频谱效率。 第二章：数据链路层：帧的诞生与介质访问控制（MAC） 数据链路层是实现可靠性、区分数据单元（帧）的关键。本章详述了帧的结构、错误检测机制（如CRC校验）的原理与实现。核心内容将围绕介质访问控制（MAC）展开，深入分析了共享介质网络中的挑战。我们对比了早期的ALOHA协议，随后详细解析了CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）在传统以太网中的作用机制，及其如何通过退避算法管理冲突。对于现代交换式网络，本章会剖析二层交换机的工作原理，包括MAC地址表的学习、转发过程，以及生成树协议（STP）如何确保冗余链路的稳定，防止二层环路。 --- 第二部分：网络层与传输层的核心协议栈剖析 理解数据包如何在异构网络中找到最佳路径，以及如何在端点间建立可靠的会话，是构建互联网的基石。 第三章：IP协议族：寻址、路由与数据报的旅程 网络层（第三层）的核心任务是路由。本章从IPv4开始，详尽解析IP数据报的格式，包括头部字段的意义、分片与重组的机制。我们会用大量篇幅讨论IP地址的演进——从无类的IP（Classless Inter-Domain Routing, CIDR）到子网划分（Subnetting）的实际操作与规划，强调地址空间的优化利用。随后，重点转向IPv6，分析其地址结构、邻居发现协议（NDP）如何替代ARP，以及IPv6在网络层提供的必要改进。 路由协议是网络层的灵魂。本章会区分内部网关协议（IGP）与外部网关协议（EGP）。对于IGP，我们将深入探讨链路状态路由协议（如OSPF）的工作流程，包括邻接关系建立、LSA泛洪与SPF算法的计算过程。对于EGP，着重剖析边界网关协议（BGP）的属性、路径向量算法，以及其作为互联网骨干路由器的决策机制。 第四章：传输层：连接的建立、维护与可靠性保障 传输层提供了从应用到应用的逻辑通信路径。本章首先对比了TCP和UDP的主要区别及其适用场景。对于TCP，我们将用详尽的流程图来解释三次握手、四次挥手的状态转移图，以及连接管理中的关键机制。 核心内容集中在TCP的可靠性机制：序列号、确认应答（ACK）的累积确认机制、滑动窗口协议如何实现流量控制，防止发送方淹没接收方。随后，深入研究拥塞控制算法的演进，从Tahoe/Reno到CUBIC等现代算法，理解它们如何通过慢启动、拥塞避免等阶段动态调整发送速率，维持网络的公平性与稳定性。对于UDP，我们将讨论DNS、SNMP等应用场景，并分析如何通过上层应用实现可靠性（如RTP）。 --- 第三部分：应用层服务与现代网络架构 网络功能的最终体现是通过应用层协议实现的。本部分将解析主流应用协议的工作原理，并探讨现代网络服务对这些协议的需求。 第五章：万维网、域名解析与应用协议 本章从用户最常接触的Web服务入手，详细解析超文本传输协议（HTTP/1.1, HTTP/2, HTTP/3）。我们将对比不同版本的HTTP在头部压缩、多路复用、服务器推送方面的差异，以及QUIC协议如何在传输层（基于UDP）之上提供比TCP更优异的连接建立速度和多流隔离性。 域名系统（DNS）作为互联网的电话簿，其解析过程的复杂性常被低估。本章会全面解析递归查询、迭代查询的流程，域名的授权机制，缓存策略，以及DNSSEC如何提供域名的真实性验证。此外，还会简要介绍邮件传输协议SMTP/POP3/IMAP的工作流程。 第六章：网络虚拟化与软件定义网络（SDN） 随着网络规模的扩大和业务的复杂化，传统基于硬件的固定架构已难以满足快速部署的需求。本章引入网络虚拟化和SDN的概念。我们将解释如何通过网络功能虚拟化（NFV）将防火墙、负载均衡器等服务解耦为软件实例。重点阐述SDN的核心理念——控制平面与数据平面的分离。深入研究OpenFlow协议，理解控制器如何通过下发流表来动态地重塑网络转发路径，从而实现网络的集中控制、敏捷调度与自动化运维。 --- 第四部分：网络安全：防御、检测与威胁情报 在所有技术层之上，安全是不可妥协的基石。本部分将深入探讨网络攻击的原理和相应的防御技术。 第七章：边界防御与流量深度检测 本章详细阐述网络安全的第一道防线。我们将剖析传统防火墙（基于状态、基于应用）的配置与限制。重点分析入侵检测系统（IDS）与入侵防御系统（IPS）的工作原理，对比基于签名的检测与基于行为基线（Anomaly Detection）的检测方法的优劣。随后，深入研究VPN技术——IPsec（认证头AH、封装安全载荷ESP）与SSL/TLS VPN的隧道建立过程与加密算法（如AES、3DES）在其中的作用。 第八章：加密技术与身份认证机制 加密是确保数据机密性和完整性的核心手段。本章将从信息论的角度介绍对称加密与非对称加密的数学基础（如模幂运算）。重点讲解公钥基础设施（PKI）的构成，包括证书的生成、颁发与吊销（CRL/OCSP）。在身份认证方面，我们将分析Kerberos协议的工作流程，以及现代Web应用中OAuth 2.0和OpenID Connect如何实现安全授权与单点登录。 第九章：现代网络威胁与攻防实战分析 本章侧重于理解攻击者如何利用协议的薄弱环节。我们将分析常见的应用层攻击，如跨站脚本（XSS）、SQL注入及其防御机制。在基础设施层面，深入剖析DDoS攻击的类型（如SYN Flood、UDP Flood）及其在不同网络层级的缓解策略，包括流量清洗与速率限制。最后，探讨零信任架构（Zero Trust Architecture）的理念，强调“永不信任，始终验证”原则在企业网络安全转型中的指导意义。 --- 结语：面向未来的网络技术展望 本书的最后将对网络技术的发展趋势进行总结和展望，包括边缘计算（Edge Computing）对延迟敏感型应用的影响、后量子密码学的研究进展，以及网络运维自动化（NetDevOps）对传统网络管理模式的颠覆。通过对这些前沿领域的介绍，旨在激发读者持续学习和适应未来技术变革的能力。

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