计算机网络基础 第二版 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业出版社

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页数:0

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出版时间:1900-01-01

价格:14.0

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isbn号码:9787505352438

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• 计算机网络
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数字时代的基石：现代通信原理与网络架构深度解析 书籍名称： 数字时代的基石：现代通信原理与网络架构深度解析 作者： [此处可根据需要虚构作者信息，例如：李明 教授, 王芳 博士] 出版社： [此处可根据需要虚构出版社信息，例如：科技创新出版社] --- 导言：信息洪流中的导航图谱 我们正生活在一个由数据和连接驱动的时代。从清晨唤醒我们的智能闹钟，到跨越半个地球的实时视频会议，再到支撑全球金融交易的复杂系统，这一切的背后，是无形却又无比坚实的“数字高速公路”——现代通信网络。然而，这条高速公路并非自然形成，它是无数精妙的理论、严谨的工程实践和持续的技术迭代共同构建的奇迹。 《数字时代的基石：现代通信原理与网络架构深度解析》旨在为读者构建一个全面、深入且具有前瞻性的网络知识体系。本书不满足于对基础概念的简单罗列，而是致力于揭示隐藏在日常网络应用之下的核心原理、设计哲学以及未来演进的方向。我们相信，要真正驾驭信息时代，必须深刻理解驱动信息流动的底层逻辑。 本书的受众群体广泛，包括但不限于信息与通信工程、计算机科学与技术专业的本科生、研究生，网络架构师、系统工程师，以及对现代通信技术原理有浓厚兴趣的专业人士。通过本书的学习，读者将能够从“用户”的角色跃升为“设计者”和“优化者”的角色。 --- 第一部分：信息论的精确之美与信号处理的艺术 本部分聚焦于信息在物理世界中如何被编码、传输和恢复的基本规律，这是所有现代通信技术的理论基石。 第一章：信息论基础与度量 本章深入探讨香农（Shannon）信息论的精髓。我们不仅会定义信息熵、互信息，更会重点分析信源编码（如霍夫曼编码、算术编码）如何实现数据的无损或有损压缩，以最大化信道利用率。重点分析了信道容量定理的实际工程意义，以及在面对有限带宽和噪声时，如何量化一个通信系统的极限性能。我们将详细剖析速率失真理论在多媒体通信中的应用。 第二章：模拟与数字信号的转换 本章详细阐述了将连续的物理信号转化为可传输数字信号的复杂过程。内容涵盖采样定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）的严格证明及其在音频、视频采集中的应用。着重讲解了量化过程中的误差分析（如量化噪声），以及如何利用脉冲编码调制（PCM）技术实现高质量的数字基带传输。此外，还将引入过采样和欠采样技术，以应对不同应用场景下的带宽限制。 第三章：调制解调技术与频谱效率 数字信号如何在电磁波上高效承载？本章是通信系统设计的核心。我们系统梳理了线性调制（如ASK, FSK, PSK）和非线性调制（如QAM）的原理、星座图分析及性能评估（误码率BER）。特别地，本章会深入分析高阶QAM在提升频谱效率方面的挑战与应对策略，包括相位噪声和互调干扰的影响。此外，会介绍OFDM（正交频分复用）技术的原理，它是现代高速无线通信（如4G/5G）的基石，并讨论其在循环前缀（CP）设计上的关键考量。 --- 第二部分：物理层与信道编码的鲁棒性构建 信息在真实环境中传输必然受到噪声、衰落和干扰的影响。本部分聚焦于如何设计物理层协议和强大的纠错机制，以确保信息传输的可靠性。 第四章：噪声、衰落与信道建模 本章旨在建立读者对真实信道特性的深刻理解。内容包括加性高斯白噪声（AWGN）信道的数学模型，以及在室内、室外环境中常见的多径效应和频率选择性衰落。我们将详细分析瑞利分布和莱斯分布在描述不同传播环境下的作用，并引入信道估计和信道均衡的基本概念，为后续的MIMO技术学习打下基础。 第五章：差错控制编码理论与实践 为了对抗信道引入的错误，信道编码至关重要。本章不仅介绍了线性分组码（如汉明码、循环码）的代数结构和译码方法，更将重点放在了现代高性能编码技术上。我们将深入探讨卷积码及其维特比译码算法的实现细节。此外，本章会详细分析Turbo码和LDPC（低密度奇偶校验码）的迭代译码原理，揭示它们如何逼近香农极限，并阐述其在卫星通信和下一代移动通信标准中的地位。 第六章：多址接入技术与频谱共享 在蜂窝网络和公共接入环境中，多个用户必须共享有限的频谱资源。本章对比和剖析了主要的多址接入（MA）技术：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA），以及新兴的正交频分多址（OFDMA）。重点讨论了功率控制、软切换等技术如何优化多用户系统的整体性能，并介绍认知无线电的基本思想。 --- 第三部分：网络架构与协议栈的逻辑分层 信息传输的成功不仅依赖于物理层的美妙工程，更依赖于清晰、模块化的网络架构设计。本部分将系统地解构TCP/IP协议栈的层次结构。 第七章：OSI与TCP/IP参考模型：概念与交互 本章确立网络分层结构的基本认知框架。详细对比OSI七层模型和更实用的TCP/IP五层/四层模型。关键在于分析层间接口的定义和封装/解封装机制如何保证网络协议的独立性和互操作性。我们将讨论协议设计中的端到端原则。 第八章：数据链路层：帧的诞生与可靠传输 聚焦于第二层，本章探讨如何在不可靠的物理链路上建立可靠的逻辑链路。内容包括错误检测（CRC校验的原理与实现）和可靠传输协议（RTP）的设计，重点剖析停止等待协议、后退N帧协议（GBN）和选择重传协议（SR）的效率与复杂性权衡。此外，本章将详细介绍介质访问控制（MAC）机制，特别是CSMA/CD和CSMA/CA在有线和无线局域网中的差异和应用。 第九章：局域网与城域网技术 本章聚焦于以太网（Ethernet）的技术演进，从早期共享介质到现代全双工交换式以太网的转变。深入解析生成树协议（STP）解决二层环路问题的优雅方法。引入虚拟局域网（VLAN）的概念及其在网络隔离和管理中的作用。并简要探讨以太网无源光网络（EPON/GPON）作为接入网技术的特点。 第十章：网络层：路由选择的智慧与IP寻址 第三层是实现全球互联的核心。本章详述IPv4和IPv6的地址结构、子网划分（VLSM）和无类别域间路由（CIDR）。核心内容是路由算法，对比距离矢量路由协议（如RIP）和链路状态路由协议（如OSPF）的收敛特性和计算复杂度。此外，我们将解析BGP（边界网关协议）作为互联网骨干网的“粘合剂”所扮演的关键角色，及其路径选择策略。 --- 第四部分：传输层与应用层的效率与安全 本部分关注端到端的用户体验，探讨如何高效、安全地承载上层应用数据。 第十一章：传输层协议的并发控制与拥塞管理 传输层是网络服务质量的保障者。本章详细对比TCP和UDP的设计哲学。对TCP的可靠性保证机制（序列号、确认应答、超时重传）进行深入剖析。核心部分是TCP的拥塞控制算法，包括慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复的完整生命周期模拟。此外，我们将讨论流量控制（滑动窗口机制）和区分服务（DiffServ）在保证QoS中的作用。 第十二章：应用层协议与服务模型 本章聚焦于用户直接交互的应用协议。深度解析域名系统（DNS）的工作机制，包括区域传输、负载均衡和缓存策略。详细介绍万维网协议HTTP的演变（HTTP/1.1, HTTP/2, HTTP/3/QUIC），强调其在性能优化方面的革命性变化。同时，也会覆盖电子邮件协议（SMTP, POP3, IMAP）和文件传输协议（FTP/SFTP）的设计考量。 第十三章：网络安全基础与加密技术 在全连接的网络环境中，安全防护是不可或缺的一环。本章介绍网络安全的基本威胁模型。详细阐述公钥基础设施（PKI）和数字证书的工作流程。重点解析TLS/SSL协议在应用层之上建立安全信道的过程，包括握手协议、数据加密和完整性校验。此外，还将探讨防火墙的分类（包过滤、状态检测、应用层网关）及其在网络边界防御中的部署策略。 --- 第五部分：新兴网络范式与未来趋势 本部分展望当前正在重塑网络基础设施的前沿技术。 第十四章：软件定义网络（SDN）与网络功能虚拟化（NFV） SDN和NFV代表了网络控制与数据转发分离的革命性趋势。本章解释控制平面与数据平面分离的架构，深入研究OpenFlow协议的报文结构和操作。讨论如何通过集中式控制器实现网络的动态配置和快速部署。同时，分析NFV如何利用通用硬件运行网络服务（如虚拟路由器、防火墙），从而提高资源利用率和运营弹性。 第十五章：移动通信与物联网（IoT）的网络挑战 本章探讨移动通信网络（如5G/6G）的核心技术，包括大规模MIMO、波束赋形和网络切片如何满足极低延迟和大连接密度的需求。针对物联网，分析其对低功耗广域网（LPWAN）协议（如LoRa, NB-IoT）的特殊要求，以及在海量设备接入背景下，网络拓扑设计和安全信任链面临的独特挑战。 --- 结语 《数字时代的基石：现代通信原理与网络架构深度解析》力求提供一个从比特到应用、从理论到实践的完整学习路径。我们相信，对这些核心原理的掌握，是任何希望在信息技术领域取得突破性进展的工程师或研究人员所必需的“内功心法”。掌握本书内容，即是掌握了理解和塑造未来数字世界的能力。

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与其他动辄上千页的“巨著”相比，这本书的篇幅控制得相当精妙，它成功地在“广度”和“深度”之间找到了一个近乎完美的平衡点。我所遇到的很多网络教材，要么为了追求广度而导致对核心技术的讲解浅尝辄止，让人感觉像是在翻阅一本技术词典；要么就是过度沉溺于某一个细节（比如某个特定协议的RFC条款），让读者在通往整体理解的路上迷失了方向。这本书显然经过了深思熟虑的取舍，它聚焦于现代网络构建的基石和核心概念，比如TCP的流量控制、路由协议的迭代演进、以及基础的QoS策略，这些是无论技术如何发展都绕不开的内功心法。对于那些次要的、或者仅在特定领域才用到的高级话题，它采用了“点到为止”的策略，通过脚注或拓展阅读的建议，巧妙地将内容延伸，留给读者自主探索的空间，而不是强行塞入。这种对信息密度的精准把控，让我在阅读过程中始终保持着高效的专注力，每读完一章，都会有一种“我真正掌握了这一块核心知识”的充实感，而不是被海量信息淹没后的疲惫感。

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这本书的价值，我认为并不仅仅体现在它对现有知识的清晰传授上，更在于它潜移默化中培养了一种严谨的、系统性的问题排查思维。网络故障排查往往是枯燥且充满挫败感的，因为它涉及的变量太多，从物理层到应用层，任何一个环节出错都可能导致服务中断。这本书在设计案例分析和情景模拟时，似乎就融入了这种“故障排除工程师”的视角。它不会直接给出“这是一个路由问题”，而是设计一系列现象——“Ping不通，但Traceroute能看到一半”，然后引导读者一步步地使用已学知识进行排除：先看链路指示灯（物理层），再检查IP配置（网络层），然后分析ARP缓存（链路层与网络层交界），最后才可能深入到传输层的端口状态。这种自上而下的逻辑推理过程，被作者融入到大量的例题和讨论题中。这使得学习过程本身就变成了一次高强度的思维训练，教会我们如何像专业人士一样去面对和分解复杂的系统问题，而不是盲目地去搜索引擎寻找现成的答案。这种思维工具的习得，其价值远超教材本身的知识点本身。

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这本书的装帧设计实在是太吸引人了，那种沉稳又不失现代感的封面配色，每次把它从书架上拿下来都觉得心情不错。我个人对技术类的书籍有着比较高的审美要求，毕竟是陪伴我度过无数个学习夜晚的伙伴，颜值也是很重要的考量因素嘛。书的纸张质量也无可挑剔，印刷清晰锐利，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到明显的疲劳，这对于学习那些需要反复琢磨的概念来说，简直是福音。更让我赞赏的是它的排版布局，逻辑结构非常清晰，每一个章节的标题和副标题都设计得恰到好处，让人一眼就能抓住重点，即便是初次接触这个领域的读者，也不会感到无从下手。很多教材为了塞入更多内容而牺牲了阅读体验，但这本书在保证内容深度的同时，做到了极佳的可读性，这背后想必是编辑和作者付出了巨大的心血。我甚至注意到了一些小细节，比如每当引入一个重要的协议或模型时，都会有专门的图示辅助理解，这些图示本身的设计也极具匠心，专业又不失直观。总而言之，从翻开书的第一页到合上最后一页，这本教材在“形”与“神”上都给人带来一种高品质的享受，让人在学习的枯燥过程中，也能感受到一种愉悦和尊重。

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这本书最大的亮点，我觉得在于它对“为什么”的深度挖掘，而不是流于表面的“是什么”。很多入门级的网络书籍，无非是罗列TCP/IP协议栈的各个层次，然后简单描述一下每个协议的功能，读完之后，你似乎知道了一些名词，但一遇到实际问题，脑子里就一片空白。这本书的作者显然是深谙此道，他们没有急于抛出复杂的公式和晦涩的定义，而是花了大篇幅去构建一个宏大的背景故事，解释了为什么需要分层、为什么需要三次握手、为什么会有拥塞控制这些机制的“历史必然性”。这种叙事性的讲解方式，极大地降低了初学者的认知门槛，让我感觉自己不是在背诵标准文档，而是在参与一场技术演进的考古发掘。例如，在讲解路由选择算法时，作者并不是直接丢出Dijkstra或Bellman-Ford的伪代码，而是先模拟了网络早期面临的拓扑变化和资源限制的困境，从而自然而然地导出了这些算法诞生的逻辑起点。这种“追本溯源”的教学思路，使得我对底层原理的理解不再是死记硬背，而是形成了一个有机的知识网络，即便是离开书本，也能根据情景推导出最合理的解决方案，这种思维模型的建立，才是真正有价值的学习成果。

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坦白说，我是一个对代码和实验环境有较高要求的人，很多理论书籍在实践环节总是显得力不从心，要么是提供的实验步骤过于简略，要么是依赖的软件版本太老旧以至于根本无法复现。这本书在这方面做得非常到位，它似乎非常清楚读者的下一步行动是什么。在讲解完数据链路层和网络层的一些关键技术后，它立马衔接了一系列基于真实操作系统的实验指导。这些指导不是那种生硬的命令行堆砌，而是结合了当前主流的虚拟化技术和抓包工具（比如Wireshark的精妙应用），引导我们亲手去观察数据包如何在虚拟环境中流动和变化。我印象最深的是关于ICMP和ARP协议的实验，通过调整主机参数并发送特定报文，我竟然能够清晰地“看到”网络层和链路层交互的微妙之处。更棒的是，它为每一个实验都预设了“预期结果”和“可能遇到的问题分析”，这极大地提高了实验的容错率和学习效率。很多时候，理论知识需要与实际环境的“不完美”产生碰撞才能真正固化，而这本书提供了一个安全且高效的碰撞平台，让我感觉自己仿佛多了一个经验丰富的导师在旁边指导，而不是对着冰冷的屏幕独自摸索。

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