具体描述
《高职高专"十一五"计算机类专业规划教材•湖南省教育科学"十一五"规划重点资助课题研究成果教材•计算机网络应用案例教程》由长期从事网络技术课程教学的一线教师和长期从事网络管理及维护的网络工程师共同编写，可作为高职高志计算机专业的计算机网络技术、计算机网络基础课程教材和非计算机专业的网络课程教材使用，也可以作为种类计算机网络技术培训班或自学教材使用。
深入探索信息世界的基石：现代数据通信与网络架构 图书名称： 计算机网络应用案例教程（注：本简介内容旨在描述一本不包含《计算机网络应用案例教程》所涉内容的图书，聚焦于信息传输、协议设计与新兴网络范式的理论与实践深度剖析。） 导言：超越连接的本质 在当今高度数字化的时代，信息不再仅仅是知识的载体，更是驱动全球经济、社会运作的核心动力。本书旨在超越基础的网络拓扑和设备配置层面，深入剖析支撑现代信息社会运转的底层理论框架、前沿协议演进以及复杂网络环境下的优化策略。我们不关注具体的应用案例演示，而是将焦点投向为什么这些网络结构得以高效运行，以及如何在面对前所未有的数据洪流和安全挑战时，构建更具弹性、更智能的通信系统。 本书面向的是对网络底层原理、协议栈设计哲学、以及下一代网络演进方向有深刻探究需求的专业人士、高年级学生以及高级网络架构师。它要求读者具备扎实的离散数学、概率论以及基础编程（如C/C++或Python）的背景知识，以便我们能够无障碍地探讨复杂的算法和性能分析模型。 --- 第一部分：信息传输的物理极限与理论基础 本部分致力于构建理解现代网络性能的理论基石，它探讨的是信息如何在物理介质上传输，以及这些限制如何反作用于上层协议的设计。 第一章：信道容量与噪声理论的深度解析 我们不再停留在香农定理的表面陈述，而是详细探究在实际非理想信道（如高频无线电、光纤色散信道）中，如何运用高级编码技术（如LDPC码、Turbo码）来逼近或突破理论极限。本章将详细分析不同调制技术（QAM、OFDM）的频谱效率与功耗权衡，并引入信道状态信息（CSI）反馈机制在提升多用户MIMO系统性能中的关键作用。 第二章：数据链路层：可靠性与介质访问控制的博弈 聚焦于数据链路层协议的设计哲学，特别是针对共享介质（如竞争性接入）和点对点链路的差异化处理。我们将详细解构HDLC、PPP的帧结构与差错检测机制（CRC的数学构造）。在介质访问控制（MAC）方面，重点分析随机接入协议（如ALOHA、CSMA/CD的理论饱和度分析）以及令牌传递协议的实时性保证。引入对确定性网络（如TSN，时间敏感网络）中基于时间触发调度算法的数学建模。 --- 第二部分：网络核心：协议栈的架构与路由算法的数学优化 本部分是全书的核心，它深入探讨网络层和传输层协议的设计决策，着重于算法的效率、健壮性及收敛速度。 第三章：网络层：路由算法的拓扑优化与动态收敛 本章摒弃对OSPF/BGP配置步骤的罗列，转而探讨其背后的图论基础。我们将详细分析Dijkstra算法、Bellman-Ford算法在分布式环境下的适用性及局限性。重点分析链路状态协议（LSP）的泛洪机制、避免振荡的策略（如路由毒化、PREVATE）。在BGP方面，我们将剖析路径向量算法的收敛特性，引入路径选择的属性（AS Path Prepending, Local Preference）如何影响全球路由选择的博弈论模型。对IPv6的地址空间划分和过渡机制进行纯理论分析，侧重于地址聚合的效率提升。 第四章：传输层：连接的建立、维护与拥塞控制的微观动力学 TCP协议是分布式控制系统的经典案例。本章从控制论的角度分析TCP的慢启动、拥塞避免的反馈回路。我们将深入探讨不同拥塞控制算法（如Reno, CUBIC, BBR）的性能指标，包括公平性、效率和延迟敏感性。引入排队论（M/M/1, M/D/1）来预测缓冲区的溢出概率与平均延迟，并探讨基于时间（如RRTV）和基于容量（如DCTCP）的拥塞信号感知模型。对于UDP，我们将分析其在应用层如何实现可靠性与流控（如QUIC协议的设计哲学）。 --- 第三部分：新兴范式与网络智能化 随着软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）的兴起，网络控制平面与数据平面正在经历根本性的解耦。本部分关注这些范式的理论基础及其对未来网络的影响。 第五章：软件定义网络（SDN）：控制平面的解耦与可编程性 本章不涉及OpenFlow的命令行操作，而是聚焦于SDN控制器作为中央协调者的理论角色。分析其在网络状态同步、拓扑发现中的一致性问题（如Paxos或Raft在控制器集群中的应用）。探讨如何利用高层抽象语言（如P4）来设计可编程的数据平面转发逻辑，以及如何通过优化控制器与转发器之间的北向/南向接口协议，实现网络资源的全局最优调度。 第六章：网络安全：协议层面的漏洞分析与信息论安全 本书将安全视角放在协议的数学结构和信息熵上。分析加密算法（如AES, RSA）的计算复杂度和安全性证明。深入探讨中间人攻击、拒绝服务（DoS）攻击在协议栈特定层的数学模型，例如，如何利用TCP三次握手机制的资源消耗特性设计更隐蔽的洪水攻击。讨论基于签名的认证协议、Diffie-Hellman密钥交换的数学基础，以及信息论在衡量加密系统抵抗窃听能力时的应用。 第七章：面向未来的网络架构：边缘计算与网络切片 探讨在5G及更高标准下，网络资源如何被虚拟化并按需分配。重点分析网络切片（Network Slicing）中的资源隔离机制（基于时域、频域或空域隔离的数学模型）。分析移动边缘计算（MEC）中，任务卸载决策的优化问题——如何在网络延迟、计算资源消耗和回传带宽之间找到最优解，这涉及复杂的随机优化理论。 --- 结论：构建下一代通信系统的理论蓝图 本书提供了一套严谨的理论工具集，用于分析、评估和设计高性能、高可靠性的现代数据通信系统。它强调的是对网络现象背后的数学原理的深刻理解，为读者在面对未来如万物互联（IoT）、高精度定位、实时虚拟现实等对网络提出极致要求的应用场景时，提供坚实的理论后盾。掌握这些底层原理，才能真正驾驭信息的流动。
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