数据通信与网络教程原书第3版

作者威斯康星大学
出版社
出版时间2005-01-01

特色:

本书系统地介绍了数据通信与计算机网络领域的基本理论及应用。与前两版相比,第3版在内容和编排上都有较大更新,更加注重理论与实际应用相结合。主要内容包括:传输介质和数据编码、模拟信号和数字信号、建立连接、数据压缩、数据完整、数据安全、流量控制、局域网、网络互连、因特网协议和应用、因特网编程、电路技术等。另外,每章后面均附有大量复习题与练习题。本书适合作为高等院校计算机科学专业学生的教材和参考书,也可供相关专业技术人员参考。本书系统地介绍了数据通信与计算机网络领域的基本内容。与前两版相比,第3版在内容和编排上都有较大更新。本书继承了前两版的优点,如系统的理论结构、简洁易懂的叙述语言、每章后面精选的复习题与练习题等。同时,在对基础理论的介绍之外,更加注重与实际应用相结合。对于在应用中比较受关注的方面,如数据压缩、数据完整、数据安全、流量控制等,都分别开辟了单独的章节来详细讲述。此外,还极大地丰富了因特网协议和应用、因特网编程等内容,使得本书在作为理论教材的同时,也具有很高的实践指导价值。译者序本书译自WilliamA.Shay所著《UnderstandingDataCommunications&Networks(ThirdEdition)》(Brooks/ColePublishingInc.,2004).该书的第1版是9年前出版的,第2版则是5年前出版的,它系统地介绍了数据通信与计算机网络领域的基本内容,被不少美国大学采纳作为教材.该书第2版出版后,数据通信和计算机网络领域中又发生了巨大的变化,第3版反映了这些变化.与前两版相比,第3版在内容和编排上都有较大更新.同时,在对基础理论的介绍之外,更加注重与实际应用相结合.对于在应用中比较受关注的方面,如数据压缩.数据完整.数据安全和流量控制等,都分别开辟了单独的章节来详细讲述.此外,还极大地丰富了因特网协议与应用.因特网编程等内容.新的或是扩展过的内容包括传输介质.DSL技术.通用串行总线(USB)和FireWire(IEEE1394标准)协议.同步光纤网络(SONET).帧中继协议.千兆和万兆以太网标准.802.11无线LAN标准.交换以太网.虚拟局域网.无类别域间路由.组播.服务质量.实时运输协议(RTP).压缩技术.高级加密标准(AES)和Rijndael算法.高私密性(PrettyGoodPrivacy)安全编程.安全套接字层(SSL).IPSec.运输层安全(TransportLayerSecurity).X.509证书.防火墙.安全威胁以及CGI编程等.本书继承了前两版的优点,如系统的理论结构.简洁易懂的叙述语言.每章后面精选的复习题与练习题等.复习题可以帮助读者复习该章的重要内容,练习题则着重要求读者学会运用所学的知识去解决实际的问题.每章后面列有直至2003年的参考文献.全书*后还附有有关数据通信和网络术语的解释以及常用的缩略语.本书在作为理论教材的同时,也具有很高的实践指导价值,既可作为高等院校计算机专业相关课程的教材和教学辅助资料,亦可供从事该领域设计或应用的人员作为参考书或进修与培训使用.本书由复旦大学高传善教授主持翻译,并翻译了第1章.术语表和缩略语.黎俊伟翻译了第2.3和4章,陈琪翻译了第5.6和7章,徐丹翻译了第8.9和10章,屈光翻译了第11.12和13章,*后由高传善统稿与审校.限于时间和水平,不妥之处在所难免,敬请批评指正.译者复旦大学计算机科学与工程系2004年夏作者简介高传善,1942年出生,1963年毕业于复旦大学,1981-1983年在美国伊利诺伊大学(UIUC)计算机科学系作访问学者.现为复旦大学技术科学与工程学院副院长.计算机科学与工程系教授和博士生导师.计算机与通信实验室主任,还兼任教育部全国计算机等级考试(NCRE)委员会委员.他长期从事计算机系统.软件和应用方面的教学与科研工作,业务专长为数据通信.计算机网络与分布系统及其应用.在国内外学术刊物和会议上发表有关论文140余篇,正式出版著译作20余本.科技成果曾获省部级科技进步特等奖或--等奖3项.二等奖2项.三等奖3项.1992年开始享受国务院政府特殊津贴.1993年获光华科技基金奖三等奖.1995年被评为上海市优秀教育工作者.1999年获上海市人民政府决策咨询研究成果三等奖.2002年《数据通信与计算机网络》获全国普通高等学校优秀教材一等奖.迄今已培养硕士研究生66名.博土研究生19名.博土后3名,其中已获硕士学位46名.已获博寸:学位10名.已出站博土后2名.WilliamA.Shay于1978年在威斯康星大学密尔沃基分校获得博士学位,目前是威斯康星大学绿湾分校信息与计算机科学系教授.主席.他致力于课程开发与教材编写工作,除本书外,他还著有IntroductiontoOperatingSystems等书.目的本书第2版是5年前出版的,但是这几年来,数据通信和计算机网络领域中都发生了巨大变化.例如:*基于Web的软件越来越多.*Web站点的安全连接的需求已经很普及.*对安全的要求更高,并且出现了更多的处理安全威胁的工具.*产生了新的加密标准,老的标准逐步退出使用.*服务质量问题引发了对新协议的需求.*新的连接技术(比如DSL.USB和FireWire)变得很常用.*以太网扩展到了千兆的速度.*像MP3这样的音频压缩模式和电脑游戏的出现,彻底改变了人们使用因特网的方式.*无线技术在许多方面替代了以往的技术.*某些曾经常用的或者认为有前景的协议,现在却很少使用了.现在已不再是上一版本发行时的世界了,新的版本反映了这些变化.尽管本书的大部分内容变了,但是其目标还是基本一样的.它是为计算机科学专业本科生写的,要求学生至少学过两学期的软件设计课程,具备离散数学和学习微积分前必修的知识.本书覆盖了数据通信和计算机网络入门课程中的内容,如传输介质.模拟信号和数字信号.数据传输.压缩和加密方法.网络拓扑.网络安全.LAN协议.基于因特网的协议和应用.电路交换技术以及Web应用等.本书主要包括以下内容:*多种传输介质的区别和各自的优缺点.*模拟信号和数字信号.调制和解调技术,以及调制解调器.电缆调制解调器和DSL调制解调器等调制设备是如何工作的.*传输时噪声的影响,协议如何检测被破坏的信息.*当噪声导致信息破坏甚至丢失时,协议如何应对.*标准(如:AES.ATM.DES.EIA-232.HDLC.IEEE802.3.IEEE802.5.IEEE802.11.IPv6.JPEG.MP3.MPEG.OSI.SONET.TCP/IP.X.25)和标准化组织,以及为什么需要这些标准.*数据压缩技术.可以被压缩的数据类型,以及不同压缩技术的比较.*蠕虫.病毒以及其他对网络计算机的威胁.*安全的需求以及各种加密方法的效能.*公共密钥加密系统和私有密钥加密系统之间的区别.*如何建立到远端站点的安全连接.*流量控制的需要和多种实现方法.*共享传输介质上的局域网协议和竞争策略.*无线标准.*连接局域网的方法.*路由策略.*支持实时视频应用协议的需要及对服务质量问题的响应.*如何设计和建立各种实用的客户/服务器应用.*日益增加的Web使用和多媒体应用如何影响现有的协议,以及为此正在做的工作.内容和结构第3版的内容进行了很多修改,一些是基于读者评论,另一些是基于技术的进步.其中,一些图做得更清晰明了,并改进了对许多协议的描述.另外,还对一些正成为常用专题的内容进行了扩展,包括新的发展动态,并去除了在该领域中不再重要的一些专题.*明显的变化是把本书重新组织为13章,如下所示:第1章通信.标准和协议简介第2章传输介质和数据编码第3章模拟信号和数字信号第4章建立连接第5章数据压缩第6章数据完整第7章数据安全第8章流量控制第9章局域网第10章网络互连第11章因特网协议和应用第12章因特网编程第13章电路技术这样的重组更方便教学,使教师能选择特定的必要主题,以满足课程要求.某些章节对应于上一版本某章节的某部分,某些章节是由上一版本中不同章节的各部分组合而成的,当然,许多章节都包含了很多新的材料.*大的变化是包括了许多如下所示的新的或是扩展过的内容:*传输介质,包括金属导体.光纤.无线以及卫星通信.*DSL技术.*通用串行总线(UniversalSerialBus,USB)和FireWire(IEEE1394标准)协议.*同步光纤网络(SynchronousOpticalNetwork,SONET).*算术压缩.传真压缩和MP3压缩技术.*高级加密标准(AdvancedEncryptionStandard,AES)和Rijndael算法.*高私密性(PrettyGoodPrivacy)安全编程.*安全套接字层(SecureSocketLayer,SSL).运输层安全(TransportLayerSecurity)以及X.509证书.*防火墙.*安全威胁.*以太网.快速以太网和千兆以太网标准,以及万兆以太网标准介绍.*802.11无线LAN标准.*交换以太网.*虚拟LAN.*第三.四层协议,包括无类别域间路由.路由和路由器.组播.服务质量问题.实时运输协议(Real-TimeTransportProtocol)以及IPSec.*因特网应用.*基于项目的CGI编程,包括使用Linux和PerlScripts的基于Web订购系统的实用例子.*帧中继协议.尽管很难(几乎不可能)在一个学期的课程中涵盖所有这些论题,但是广泛的论题可以供教师根据需要灵活选择.本书是理论和应用的结合.理论为继续深入研究提供了坚实的基础,而应用使学生更接近于通信系统和网络的现实,同时也给他们提供了宝贵的经验.所有的学生都将从应用中受益,而更偏重理论的资料是对有雄心的学生的挑战.另外,第12章给出了实用的客户和服务器的实际模型,学生们可以自己建立.每一章都是下一章的基础.例如,学习复用.竞争或压缩时,学生需要理解信号如何通过不同介质传播.当学习局域网时,需要理解多路访问线路上的竞争问题.噪声通道以及流量控制.当学习广域网协议的时候,需要理解局域网协议,以及为什么它们不适用于更大的网络.各章具体内容总结如下:第1章对通信和网络领域进行介绍,涉及到这个领域中当前的问题和应用.它描述了制定标准的需要,列出了相关的标准化组织,总结了由来已久的协议模型-开放系统互连.该章*后做出了对未来的展望.第2章展示了不同类型的传输介质(电缆.有线.无线.卫星和光纤).它们的优缺点,以及多种给数据赋值的编码方式.第3章深入介绍了模拟信号和数字信号类型.它们之间转换的调制技术以及噪声对比特率的影响,还讨论了调制解调器.电缆调制解调器和DSL技术.第4章重点讨论了建立连接(即传输方式).通信载体(电话系统.SONET和T1).接口标准(EIA-232.USB和FireWire),以及多个设备如何访问同一介质(复用方法和各种竞争协议).第5章涵盖了适合于压缩不同类型数据的压缩技术和它们如何在数据中找出不同种类的冗余.第6章讨论了发送数据的完整性问题,包括错误检测和差错校正技术,例如校验位.循环冗余校验和海明码.第7章讨论了数据安全,包括加密技术(公共密钥和私有密钥).加密标准.密钥交换算法.鉴别方法.X.509证书和安全连接.防火墙以及多种威胁(病毒.蠕虫.黑客和拒绝服务攻击).第8章介绍了流量控制算法,概述了设备如何处理信息交换以及丢失或是损坏的数据,另外还介绍了用于检验协议正确性的形式方法.第9章描述了LAN协议,包括不同版本的以太网(原始的.快速以太网和千兆以太网).令牌环网和IEEE802.11无线LAN标准.第10章介绍了连接各种网络的方法,涵盖了第二层连接(网桥和交换机).地址学习.生成树算法.交换以太网以及虚拟LAN等.另外,还介绍了第三层连接,讨论了多种路由算法(Dijkstra.Bellman-Ford.RIP和BGP等).该章还描述了由网络拥塞和死锁引发的问题.第11章探讨了有关因特网的问题,介绍了网际协议(InternetProtocol)的第4和第6版本以及服务质量问题.组播和其他为因特网提供实时服务而设计的协议,还介绍了TCP(连接管理.流量控制以及拥塞管理),总结了一些常用的因特网应用(Telnet.SSH.FTP和SMTP).第12章为希望在课程教学中引进学生项目的人而编写.该章提供了客户/服务器应用的实用例子,包括套接字编程.使用C和Perl语言的CGI(CommonGatewayInterface,公共网关接口)编程,以及给出了文件传输.搜索引擎和在线订购系统的样例代码.第13章介绍了基于电路的技术,例如ISDN.X.25.帧中继以及ATM.每章*后的问题分为两部分.**部分是复习题,答案都可以直接从相应的章节找到.这些问题鼓励读者复习课文,找出作者或者老师认为重要的内容.我觉得这个方法从教学角度看要比仅仅在*后列出重点要好,这样可以鼓励学生像读小说一样顺序地阅读课本.但是,阅读复杂的材料,经常需要读.再读,然后回到课本找到并理解不同的概念.有位同事讲过她与一名做课外作业有困难的学生的对话.这名学生在空闲时候要打工,他决定不再枯燥无味地死啃,而是把书带到工作的地方,有机会就看看.后来,该学期他的成绩提高了.他告诉老师,在读了材料四五遍之后,才真正开始有所领悟.只有复习题还不够.第二部分是练习题,需要读者运用和比较所学知识,做出逻辑的推理,并考虑其他可选的方案.练习题的答案不总是简单的陈述就能解决,而需要深入分析,不过,这更接近典型的实际问题.补充材料本书相关网站http://www.uwgb.edu/shayw/udcn3,该网站提供大量补充材料可方便教学.感谢任何工作,比如写教材,很少是靠一个人的力量能完成的.很多人都为我提供了大量的帮助,给了我很多有价值的建议.信息以及支持.我特别感谢以下人,在前两个版本中给了我很多好的建议.AbdullahAbonamah阿克隆大学JamesE.Holden克拉里昂大学DavidKieper威斯康星大学绿湾分校DavidWhitney旧金山州立大学GeorgeW.Ball阿尔弗莱特大学SubRamakrishnan博士保龄格林州立大学LanceLeventhalJ.ArcherHarris博士詹姆斯麦迪逊大学MehranBasiratmand佛罗里达国际大学SeyedH.Roosta博士慈悲山学院JudithMolka匹斯堡大学PaulN.Higbee博士北佛罗里达大学RonBates德安乍学院BritWilliams博士肯尼索州立大学DanO誄onnell弗雷德尼亚学院SUNY分校GeneHillPrice博士老领土大学BruceDerrJonL.Spear锡拉丘兹大学StanWine亨特学院和NewEraofNetworks公司MohammadEl-Soussi圣芭芭拉城市学院J.MarkPullen博士乔治·梅森大学JanetM.Urlaub辛克莱社区学院对那些抽时间审阅第3版手稿的人和对如何修改第2版提出宝贵意见的人表示感谢.我认真地看了所有的评价和建议,许多都加到了*终稿中.对本版的审稿者表示感谢:IrvinJayLevy格登学院MarkPullen乔治·梅森大学AbyTehranipour东密歇根大学CameliaZlatea德保罗大学感谢所有Brooks/Cole公司的人,包括编辑KallieSwanson和助理编辑AartiJayaraman.感谢PenmarinBooks管理出版流程,CindyKogut拷贝编辑好的书稿,以及AccurateArt的GeorgeBarile给新版本写的说明.正是他们的努力,使一份手稿变成了一本书.同时非常感谢我的家人-Judy.Dan和Tim,是他们的帮助,使我有"空闲时间"来写作.*后,感谢所有阅读本书的人.欢迎任何评论,请发送给WilliamA.Shay,DepartmentofInformationandComputingSciences,UniversityofWisconsin-GreenBay,GreenBay,WI54311-7001,或发送电子邮件到shayw@uwgb.edu.WilliamA.Shay

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