无线传感器网络协议与体系结构

无线传感器网络协议与体系结构 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:电子工业出版社
作者:邱天爽
出品人:
页数:429
译者:
出版时间:2007-01-01
价格:49.0
装帧:平装
isbn号码:9787121035067
丛书系列:
图书标签:
  • 无线传感器网络
  • 计算机科学
  • 自动化
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  • MAC协议
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  • 物联网
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具体描述

数字时代的基石:现代计算机网络深度解析 本书聚焦于构成我们数字世界的底层逻辑与前沿技术,旨在为读者提供一套全面、深入且实践导向的计算机网络知识体系。我们不探讨特定领域的应用协议,而是将视角拉高,审视整个网络架构的演进、核心原理的构建以及未来互联互通的挑战与机遇。 --- 第一部分:网络基础与互联的哲学 本部分是构建扎实网络工程师和架构师思维的基石。它不仅复述了经典的协议栈模型,更着重剖析了模型设计背后的设计哲学与权衡取舍。 1.1 协议栈的演进与分层设计思想: 深入探讨了从早期的端到端可靠性模型到当前TCP/IP协议族的演变历程。重点分析了OSI七层模型与TCP/IP四层/五层模型的结构差异,以及为什么现代互联网更倾向于采用后者。我们将解析分层抽象如何有效地解决了网络复杂性的管理问题,并讨论在微服务和边缘计算时代,这种分层结构是否依然适用,以及如何进行适应性调整。 1.2 物理层与链路层的基础架构: 虽然本书不侧重于具体无线技术,但对有线基础的理解至关重要。详细阐述了信号的传输特性、介质的选择(光纤、铜缆)及其对网络性能的根本性影响。在链路层,我们重点分析了以太网作为当前局域网主导技术的帧结构、介质访问控制(MAC)机制(CSMA/CD与CSMA/CA的对比与历史地位),以及VLAN(虚拟局域网)如何在物理基础设施上实现逻辑隔离和高效组播。 1.3 IP寻址与路由原理的深度剖析: 这是网络世界的“地图学”。我们会细致讲解IPv4地址耗尽的背景,IPv6的地址空间结构、地址类型(单播、多播、任播)及其设计目标。在路由方面,本书将重点讲解距离矢量(Distance Vector)和链路状态(Link State)路由算法的数学基础和收敛机制。特别引入BGP(边界网关协议)的策略路由概念,阐明互联网骨干网如何在全球范围内实现策略驱动的路径选择,而非单纯的最短路径计算。我们还会探讨CIDR(无类别域间路由)如何优化IP地址空间的使用效率。 --- 第二部分:传输层:连接的质量与可靠性保证 传输层是用户体验质量(QoE)的决定性因素。本部分将集中火力解析TCP和UDP的设计精髓。 2.1 TCP的可靠性保障机制: 详尽分析TCP的三次握手与四次挥手背后的状态机管理,并深入探究其核心的可靠性机制:序列号、确认应答(ACK)的累计确认机制。重点章节将献给TCP的拥塞控制算法。我们将跟踪从经典的Tahoe/Reno到现代的CUBIC和BBR(Bottleneck Bandwidth and RTT)的演进,解析它们如何动态感知网络瓶颈、避免丢包,并优化吞吐量。还会涉及快速重传、选择性确认(SACK)等机制如何提升长距离、高延迟网络中的性能。 2.2 UDP与面向连接的替代方案: 讨论UDP为何被设计为“不可靠”的数据报协议,以及这种设计在需要低延迟和实时性应用(如DNS查询、流媒体初步控制)中的不可替代性。同时,我们会超越传统的TCP/UDP二元论,介绍QUIC协议的设计思路,分析它如何通过在用户空间实现多路复用和零RTT恢复,来解决TCP在“队头阻塞”和连接建立延迟上的固有缺陷。 --- 第三部分:应用层与服务交付架构 本部分将从网络协议的视角,审视现代互联网应用是如何通过底层机制实现服务的。 3.1 域名解析系统(DNS)的层次结构与高可用性: DNS是互联网的“电话簿”。本书不仅介绍递归查询和迭代查询的过程,更深入探讨根服务器体系结构、区域传输(Zone Transfer)的安全性和效率,以及DNSSEC(域名系统安全扩展)如何保证解析结果的真实性。我们还会讨论DNS在负载均衡和故障转移中扮演的关键角色。 3.2 互联网服务的基础协议群: 对HTTP协议的演进进行结构化分析。从HTTP/1.1的请求/响应模型、Keep-Alive机制,到HTTP/2的多路复用(着重于帧和流的概念),再到HTTP/3全面基于UDP的传输基础。我们还将涉及SMTP、POP3/IMAP等经典应用层协议的设计哲学及其在现代安全环境下面临的挑战。 3.3 网络的安全态势与防御基础: 安全是网络架构的生命线。本章侧重于网络层和传输层的安全机制。详细讲解IPsec(认证头部AH与封装安全载荷ESP)的工作原理,以及TLS/SSL(传输层安全协议)的握手过程、密钥交换算法(如Diffie-Hellman的变种)和数据加密流程。我们着重分析现代网络如何利用这些协议建立端到端加密的信任链。 --- 第四部分:网络架构的未来与前沿范式 展望网络技术的下一个十年,本书将重点介绍两大驱动架构变革的力量:软件定义与分布式化。 4.1 软件定义网络(SDN)的核心概念: 彻底解耦控制平面与数据平面的SDN思想是网络管理范式的重大转变。本书详细解析OpenFlow协议作为南北向接口的机制,探讨集中式控制器如何实现全局最优配置、动态路径调整与资源调度。分析SDN在数据中心和广域网中的实际部署挑战与收益。 4.2 网络功能虚拟化(NFV)与云原生网络: 阐述如何将传统的硬件网络设备(如防火墙、负载均衡器)软件化、虚拟化,并在通用硬件上运行。重点讨论VNF(虚拟网络功能)的生命周期管理,以及NFV如何与SDN结合,以实现高度灵活、快速部署的网络服务链(Service Chaining)。 4.3 路由的未来:基于策略与意图的网络: 探讨从“指令式网络”(告诉设备如何做)向“声明式网络”(告诉网络我们想要什么结果)的转变。引入意图驱动网络(Intent-Based Networking, IBN)的概念,分析其在自动化运维、合规性保证和故障预测方面的前景,以及所需的新型数据模型和分析技术。 --- 本书的读者对象为: 计算机科学、通信工程、信息安全等专业的本科高年级学生及研究生;希望系统性刷新或深化网络知识体系的系统管理员、网络工程师和技术架构师。通过本书的学习,读者将不仅理解“什么协议做了什么”,更能洞察“为什么网络要设计成这个样子”,从而具备设计、优化和排查复杂现代网络系统的能力。

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读后感

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用户评价

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我购买《无线传感器网络协议与体系结构》的目的是想深入了解构成无线传感器网络的基石——那些精密的“协议”和巧妙的“体系结构”。然而,在阅读的过程中,我发现这本书在“协议”与“体系结构”的结合层面,似乎 missing 了关键的连接点。书中虽然分别介绍了各种无线通信协议,例如Zigbee、Bluetooth Low Energy等,以及网络层的 routing 机制,但对于这些协议在不同的网络体系结构(例如分层、簇集、树状等)中的具体实现方式,以及它们如何协同工作以优化网络性能,却鲜有深入的分析。我期待的是,能够看到一个清晰的逻辑链条:当选择某种特定的网络体系结构时,应该优先考虑哪些通信协议?为什么?这些协议如何在该体系结构下被配置和优化,以应对诸如能量消耗、延迟、可靠性等关键挑战?书中对此类问题的阐述显得不够具体。更重要的是,关于“体系结构”的设计,书中虽然提及了不同类型的架构,但对于如何根据实际应用的需求(例如监测范围、数据采集频率、安全性要求等)来动态调整和优化体系结构,以及如何处理海量异构节点接入带来的复杂性,都缺乏深入的探讨。这本书更像是一本协议的“说明书”和体系结构的“模型集”,但缺少了如何将它们有效“组装”起来,并使其在复杂环境中“高效运转”的“说明书”。

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这本书的书名是《无线传感器网络协议与体系结构》,然而,当我拿到这本书并翻阅后,却发现它并未深入探讨无线传感器网络的具体应用场景,例如在智慧农业中如何利用传感器监测土壤湿度、光照强度,或者在环境监测领域如何部署传感器网络来实时追踪空气质量和水体污染情况。书中对于如何将这些协议和体系结构落地到实际的解决方案中,如何解决异构网络接入、数据融合、以及针对不同场景的能耗优化策略,都显得有些泛泛而谈,缺乏足够的可操作性指导。我期待的是能够看到一些具体的案例分析,比如某个实际的智能家居系统是如何通过无线传感器网络实现协同工作的,或者某个工业物联网项目是如何利用这些技术克服通信延迟和可靠性问题。书中虽然提到了MAC层和网络层的协议,但对于这些协议在实际部署中可能遇到的性能瓶颈,比如信道冲突、节点失效、以及由此引发的数据丢失和网络拥塞,并未进行深入的剖析,更不用说提供行之有效的规避和管理方法。此外,对于一些前沿的研究方向,如基于机器学习的智能路由算法、低功耗通信技术的发展趋势,或者传感器网络的安全性问题(例如如何防止数据被窃听或篡改),书中也只是点到为止,没有展开讨论,这让习惯于追求深度和广度的读者来说,多少会感到些许遗憾。这本书更多地像是一本理论性的教材,而对于如何将理论转化为实践,如何面对真实世界中错综复杂的挑战,则着墨不多,这或许是它最令人诟病的地方。

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《无线传感器网络协议与体系结构》这本书的书名本身就蕴含着丰富的技术信息,我满怀期待地翻开它,希望能一探究竟。然而,在深入阅读之后,我发现书中对于“协议”和“体系结构”的阐述,虽然覆盖了基础概念,但在实际的工程实践层面,却显得有些理论化,缺乏足够的实操指导。书中详细介绍了多种通信协议,例如IEEE 802.15.4,但对于如何在实际部署中解决因节点移动、信道衰落、以及其他节点干扰而导致的信号不稳定问题,并没有给出具体的解决方案。同样,对于网络层的路由协议,书中虽然提到了多种算法,但对于在节点能量有限、且网络拓扑动态变化的情况下,如何设计出既能保证数据传输又尽可能延长节点寿命的智能路由策略,书中讨论得并不深入。在“体系结构”方面,书中介绍了集中式、分布式等几种主要的网络组织方式,但对于如何评估和选择最适合特定应用场景的体系结构,例如在需要高实时性的场景下,如何权衡集中式和分布式结构的优劣,以及如何处理异构节点接入和数据融合的问题,书中并没有提供清晰的指引。我更加期待的是,书中能够提供一些经过验证的工程案例,或者能够针对某些典型的应用场景,给出详细的协议和体系结构设计方案,这样才能更好地帮助读者将书中的知识转化为实际的生产力。

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坦白说,《无线传感器网络协议与体系结构》这本书的书名听起来极具吸引力,似乎能够为我揭示无线传感器网络运作的深层奥秘。然而,当我深入阅读后,却发现它在“协议”与“体系结构”的关联性方面,表现得有些单薄。书中对各类无线通信协议,如Zigbee、LoRa等,以及网络层路由协议,如AODV、DSR等,都有所介绍,但对于这些协议是如何被整合到特定的网络体系结构中,以及不同的体系结构又会对协议的选择和性能产生怎样的影响,却缺乏清晰的阐述。我原本希望能够看到的是,书中能详细解析一个具体的体系结构(比如基于簇的体系结构),然后说明在这种体系结构下,哪些通信协议是最适合的,为什么?又或者,当网络规模不断扩大,节点数量急剧增加时,原有的体系结构和协议组合是否还能满足需求,需要进行哪些调整?书中对于这些“如何做”以及“为什么这样做”的问题,并未给出令人信服的解答。更何况,对于数据管理和应用层的设计,这本书更是鲜有提及。一个完整的无线传感器网络体系,除了通信协议和网络架构,还需要高效的数据处理、存储和分析能力。书中对这些至关重要的环节,几乎没有涉及,这让这本书的整体内容显得不够全面,也无法为读者提供一个完整的解决方案。

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《无线传感器网络协议与体系结构》这本书,从书名上看,无疑是对无线传感器网络技术核心的概括。然而,在我阅读之后,发现它在“协议”与“体系结构”的实践应用方面,似乎留下了不少空白。书中虽然详尽地介绍了多种通信协议,例如用于物理层和数据链路层的IEEE 802.15.4,以及网络层的一些路由协议,但对于这些协议在实际网络部署中可能遇到的挑战,例如大规模部署时的信道冲突、节点失效导致的数据丢失、以及如何进行有效的网络拓扑管理,书中并没有提供充分的解决策略。同样,在“体系结构”方面,书中虽然概述了集中式、分布式、层次化等几种架构模式,但对于如何根据具体的应用场景(例如智能交通、智慧医疗、环境监测等),来选择和定制最适合的体系结构,以及如何设计能够支持异构节点接入、数据融合和协同感知的高效体系结构,书中并未给予足够的关注。我更加期待的是,书中能够提供一些关于如何进行网络性能评估和优化的方法论,例如如何衡量网络的吞吐量、延迟、能耗和可靠性,并提出相应的优化措施。此外,书中对传感器网络的安全机制,例如数据加密、认证和访问控制等方面的论述也显得较为单薄,这对于保护敏感数据至关重要。

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拿到《无线传感器网络协议与体系结构》这本书,我期待的是一场关于如何构建、管理和优化无线传感器网络的全面探索。然而,在阅读过程中,我发现这本书在“协议”与“体系结构”的融合与应用层面,似乎存在着一些疏漏。书中虽然列举了多种无线通信协议,并对其基本原理进行了阐述,但对于这些协议在实际部署中如何应对复杂的电磁环境、如何进行有效的功率管理以延长节点寿命,以及如何处理不同协议之间的兼容性问题,并没有进行深入的探讨。同样,在“体系结构”方面,书中虽然介绍了分层、簇集等几种经典的组织方式,但对于如何根据不同的应用需求,来设计一个灵活、可扩展且具备良好容错能力的异构网络体系,以及如何实现不同体系结构之间的互联互通,书中也没有提供足够具体的指导。我尤其希望能够看到,书中能够提供一些关于网络规划和部署的实践性建议,例如在特定区域部署传感器节点时,应该考虑哪些因素,如何进行节点的位置选择和密度规划,以及如何有效地对网络进行监控和维护。此外,书中对数据安全和隐私保护方面的讨论也相对简略,这对于一个日益重视数据安全的时代来说,是一个不小的遗憾。

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尽管我购买《无线传感器网络协议与体系结构》是为了了解其核心的通信机制和网络构建方式,但令我感到困惑的是,书中关于“协议”和“体系结构”的讨论,在很大程度上缺乏对具体实现细节的深入挖掘,也未能充分展示它们在实际网络运作中的优势和劣势。例如,书中对IEEE 802.15.4等低功耗无线通信标准进行了介绍,但并没有详细阐述在实际部署中,如何选择合适的信道、如何进行功率控制以平衡通信距离和能耗,以及在面对复杂电磁环境时,如何调整参数以优化网络的鲁棒性。同样,对于网络层的路由协议,如LEACH、DIR-EC等,书中只是简要介绍了其基本原理,却没有深入分析它们在网络规模扩大、节点密度变化、或者节点能量耗尽时的性能表现,也没有探讨如何针对这些动态变化来设计更具适应性的路由策略。更让我感到遗憾的是,关于“体系结构”的论述,更多地集中在分层模型和功能划分上,而对于如何构建一个可扩展、可管理、高可靠性的异构无线传感器网络体系,书中鲜有提及。如何实现不同厂商、不同协议的传感器节点之间的互联互通?如何设计一个统一的数据采集、存储和处理平台?这些都是实际工程中亟待解决的问题,但在这本书中,我并未找到令人满意的答案。可以说,这本书更像是一份对无线传感器网络概念的概览,而未能提供一套完整的、能够指导实践的体系化方法论,这使得我在试图将书中知识应用于实际项目时,感到力不从心。

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《无线传感器网络协议与体系结构》这本著作,其书名承诺了对无线传感器网络核心技术的深入剖析,然而,实际阅读体验却让我有些意外。书中对于“协议”的介绍,虽然涵盖了物理层、数据链路层、网络层等多个层次,但对于这些协议在实际应用中可能遇到的性能瓶颈,例如信道容量限制、节点间干扰、以及数据包冲突等问题,却未能提供足够详尽的分析和应对策略。更令我感到不足的是,书中对于“体系结构”的论述,虽然提及了集中式、分布式、以及基于簇的等几种主流模式,但对于如何根据具体的应用场景(例如智能家居、工业自动化、环境监测等),来选择最适合的体系结构,以及如何设计能够支持异构节点接入和数据融合的混合体系结构,书中并没有给出明确的指导。我尤其希望能够看到书中能够提供一些关于体系结构设计中的权衡取舍,例如在追求低延迟的同时,如何保持网络的可扩展性;或者在强调低功耗的同时,如何保证数据的可靠传输。此外,书中对于数据管理和应用层面的探讨也显得相当有限,例如如何有效地收集、存储、处理和分析来自海量传感器的数据,以及如何实现传感器网络与其他系统的无缝集成,这些都是实际项目中非常关键的环节,但在本书中并未得到充分的关注。

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我购买《无线传感器网络协议与体系结构》的初衷,是希望能够深入理解无线传感器网络背后的核心驱动力,尤其是那些支撑其高效运作的“协议”和“体系结构”。然而,在阅读过程中,我发现这本书在对这些关键要素的阐述上,似乎遗漏了至关重要的一环:那就是对不同协议和体系结构之间相互作用、相互影响的细致分析。举例来说,虽然书中分别介绍了MAC层和网络层的多种协议,但它很少深入探讨在真实网络环境中,MAC层协议的选择(例如CSMA/CA的信道接入方式)如何直接影响到网络层路由协议的性能(例如数据包的丢失率和延迟),以及反过来,网络层如何通过调整路由策略来缓解MAC层可能带来的瓶颈。关于“体系结构”,书中呈现了集中式、分布式和层次化等几种典型的架构模式,但却没有详细解释在选择哪种体系结构时,需要考虑哪些关键因素,比如网络的覆盖范围、节点的计算和存储能力、数据的实时性要求、以及预期的网络寿命等等。我期望看到的是,书中能够提供一些指导性的框架,帮助读者理解如何根据具体的应用需求,权衡不同协议和体系结构组合的优劣,并最终设计出最优的网络方案。此外,书中对数据采集和传输过程中可能遇到的数据冗余、节点故障、以及网络拓扑变化等问题,也只是浅尝辄止,并未提供切实可行的应对策略,这使得我对如何在复杂多变的实际环境中构建稳健可靠的无线传感器网络,依然感到迷茫。

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拿到《无线传感器网络协议与体系结构》这本书,我期望能够深入了解那些支撑起庞大而复杂的无线传感器网络世界的“协议”和“体系结构”是如何协同工作的。然而,我的阅读体验并非全然如愿。书中虽然列举了多种无线通信协议,例如用于短距离通信的Zigbee,以及长距离低功耗的LoRa,但对于这些协议在实际应用场景中的部署策略,比如如何选择最优的通信范围、如何进行功率调度以最大限度地延长节点寿命,又或者在节点密度极高的情况下,如何有效避免同频干扰,书中并没有提供深入的指导。同样,关于“体系结构”,书中介绍了分层、簇集等几种经典的组织方式,但对于如何根据不同的应用需求(例如环境监测、智能交通、医疗健康等),来选择和定制最适合的体系结构,以及如何设计能够支持不同节点异构性的集成方案,则显得不够详尽。我尤其希望能够看到的是,书中能够深入剖析不同体系结构下的资源分配机制,例如如何有效地管理有限的网络带宽、计算能力和存储空间,以及如何通过合理的体系结构设计来提升网络的整体效率和可扩展性。此外,书中对数据安全性和隐私保护机制的讨论也显得十分有限,这对于日益重视数据安全的今天来说,是一个不小的遗憾。

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