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书名：网络通信原理
定价：98.0
ISBN：9787030533982
作者：冯穗力，董守斌
版次：1
出版时间：2017-10
内容提要：
本书是一本系统介绍网络通信技术的教材，系统阐述了网络通信的基本概念和基本原理，网络通信的基础数学方法，现有网络中常用的协议规范及关键技术，网络应用领域及发展动态，等等。
目录：
目录
前言
第*篇 网络通信基础
第1章 绪论 3
1.1 网络的基本概念及基本要素 3
1.2 网络通信发展的历史 5
1.3 通信网络系统的主要指标 8
1.4 通信协议及标准制定的主要国际组织和机构 11
1.5 本章小结 13
思考题与习题 14
参考文献 14
第2章 网络通信的数学基础 15
2.1 排队论基础 15
2.1.1 排队系统的基本模型 15
2.1.2 通信网络中常用的随机过程 20
2.1.3 马尔可夫链 25
2.1.4 M/M/n排队模型 29
2.1.5 M/G/1排队模型 39
2.1.6 排队网络系统 48
2.1.7 排队论基础小结 54
2.2 图论基础 55
2.2.1 图的基本概念 56
2.2.2 图的矩阵表示 64
2.2.3 网络中常用的图论算法 72
2.2.4 网络的极大流分析 78
2.2.5 图论基础小结 83
2.3 *优化方法 85
2.3.1 *优化的基本概念 85
2.3.2 几个数学基本概念 86
2.3.3 线性规划问题 89
2.3.4 非线性规划问题 92
2.3.5 一维搜索 96
2.3.6 无约束问题*优化方法 99
2.3.7 约束问题*优化方法 103
2.3.8 启发式算法 107
2.3.9 *优化方法在无线通信网络中应用的示例 109
2.3.10 *优化方法小结 111
2.4 博弈论基础 112
2.4.1 博弈论简介 112
2.4.2 非合作博弈 113
2.4.3 合作博弈 115
2.4.4 常用博弈模型介绍 116
2.4.5 博弈论在无线通信网络中的应用 120
2.4.6 博弈论小结 126
思考题与习题 126
参考文献 132
第3章 网络通信的技术基础 134
3.1 传输信道 134
3.1.1 信道的基本概念 134
3.1.2 恒参信道 135
3.1.3 随参信道 136
3.1.4 空-时无线信道 138
3.2 网络的拓扑结构与特点 141
3.3 传输差错控制 144
3.3.1 选择差错控制方式的基本因素 144
3.3.2 差错控制的基本概念 145
3.4 路由技术 149
3.4.1 网络状态信息 149
3.4.2 网络路由计算和选择 153
3.5 数据业务流的自相似模型 154
3.5.1 自相似性的基本概念 154
3.5.2 自相似性的性质 158
3.5.3 数据通信量的自相似性 160
3.5.4 通信量的自相似特性对排队系统的影响 161
3.5.5 自相似过程的参数估计 162
3.6 流量管理与拥塞控制 164
3.6.1 流量管理问题 164
3.6.2 流量管理与拥塞控制的基本方式 164
3.6.3 接入控制 165
3.7 交换与分组调度方法 168
3.7.1 节点内的分组交换 169
3.7.2 端口的分组调度 172
3.8 用户的移动管理方法 178
3.8.1 移动代理方式 179
3.8.2 归属地登记方式 179
3.9 本章小结 179
思考题与习题 180
参考文献 181
第4章 通信网络协议的层次模型 182
4.1 ISO的OSI七层网络协议模型 183
4.2 OSI参考模型的层与层间体系结构 186
4.3 层与层实体间的服务原语 187
4.4 TCP/IP的网络结构模型 189
4.5 本章小结 194
思考题与习题 194
参考文献 195
第5章 通信网络仿真概述 196
5.1 网络仿真的基本概念 196
5.2 常见的网络仿真工具及工作原理 197
5.3 网络仿真工作流程 198
5.4 本章小结 200
思考题与习题 200
参考文献 200
第二篇 网络通信的基本技术与协议
第6章 公用电话交换网 203
6.1 PSTN的典型结构 203
6.2 PSTN的程控交换机基本结构 204
6.3 PSTN的信号及呼叫过程 206
6.4 PSTN的数据传输 208
6.5 PSTN的演进技术 208
6.5.1 ISDN 208
6.5.2 智能网技术 211
6.6 本章小结 213
思考题与习题 213
参考文献 213
第7章 移动通信网络 214
7.1 2G移动通信系统 215
7.1.1 移动通信系统的基本组成 215
7.1.2 移动通信的基本工作过程 216
7.2 3G移动通信系统 220
7.2.1 3G接入网系统结构与通用协议模型 221
7.2.2 3G无线接口协议与基本功能 224
7.3 LTE/4G移动通信系统 228
7.3.1 LTE/4G接入网系统结构与演进通用协议模型 228
7.3.2 LTE/4G无线接口协议及其基本功能 231
7.4 5G 移动通信系统展望 234
7.4.1 5G移动通信系统研发路线图 234
7.4.2 5G核心技术 235
7.5 本章小结 237
思考题与习题 237
参考文献 238
第8章 电信支撑网 239
8.1 信令系统和信令网 239
8.2 同步系统和数字同步网 241
8.3 本章小结 245
思考题与习题 245
参考文献 245
第9章 计算机接入网 246
9.1 计算机接入网的主要类型 246
9.2 IEEE 802系列协议规范 250
9.3 802.3协议规范与局域网 253
9.4 802.11协议规范与无线局域网 255
9.4.1 802.11协议系列规范 255
9.4.2 802.11协议参考模型及功能 257
9.4.3 802.11的基本工作模式 260
9.4.4 802.11的Mesh工作模式 263
9.4.5 802.11中的隐藏节点和暴露节点问题及解决方法 268
9.4.6 802.11物理层特性 269
9.5 802.16协议规范与无线城域网 270
9.5.1 802.16协议系列规范 270
9.5.2 802.16协议参考模型及功能 271
9.5.3 802.16传输媒介的访问管理 275
9.5.4 802.16业务类型和服务管理 278
9.5.5 802.16的Mesh工作模式 282
9.5.6 802.16的物理层特性 290
9.6 本章小结 291
思考题与习题 291
参考文献 292
第10章 IP网技术 293
10.1 TCP/IP 294
10.1.1 TCP/IP的网络层 295
10.1.2 TCP/IP的传输层 320
10.1.3 IP网中实时业务传输控制协议 326
10.1.4 TCP/IP的发展 332
10.2 IP网的QoS技术 333
10.2.1 IP网的QoS概念 333
10.2.2 资源预留协议与综合服务 334
10.2.3 区分服务 343
10.2.4 综合服务与区分服务的整合问题 349
10.2.5 本节小结 351
10.3 移动IP 351
10.3.1 移动IP的基本概念 351
10.3.2 移动IP的工作原理 353
10.3.3 移动IP的主要控制消息 363
10.3.4 移动IP小结 368
10.4 IPv6协议 368
10.4.1 IPv6协议概述 368
10.4.2 IPv6报文结构 370
10.4.3 IPv6编址方式 376
10.4.4 IPv6的网络管理消息协议 380
10.4.5 IPv6的地址配置 386
10.4.6 互联网从IPv4到IPv6的演进 388
10.5 本章小结 393
思考题与习题 393
参考文献 395
第11章 通信系统的骨干网技术 396
11.1 ATM技术 396
11.1.1 ATM技术的产生背景和主要协议规范 396
11.1.2 ATM的基本工作原理和主要特性 397
11.1.3 ATM协议的参考模型 399
11.1.4 ATM交换技术 415
11.1.5 ATM网络的业务量管理与拥塞控制 421
11.1.6 ATM网络的应用 436
11.1.7 ATM技术小结 443
11.2 多协议标签交换技术 444
11.2.1 MPLS的产生背景与有关协议规范 444
11.2.2 MPLS网络的基本组成与特性 445
11.2.3 标签分发协议 451
11.2.4 MPLS的路由方法 454
11.2.5 基于ATM技术的MPLS网络系统 455
11.2.6 MPLS技术小结 457
11.3 NGN与软交换技术 458
11.3.1 NGN与软交换技术的概念 458
11.3.2 基于软交换的NGN 459
11.3.3 软交换系统中的主要协议 463
11.3.4 软交换工作过程示例 465
11.3.5 本节小结 467
11.4 SDN 467
11.4.1 SDN的概念 467
11.4.2 SDN体系结构简介 467
11.4.3 OpenFlow协议 470
11.4.4 OpenFlow交换机 473
11.4.5 NFV 474
11.4.6 SDN及NFV发展面临的主要问题 478
11.4.7 软件定义网络小结 479
思考题与习题 479
参考文献 481
第三篇 通信网络的管理与应用
第12章 通信网络管理 485
12.1 通信网络管理概述 485
12.2 网络管理的标准及协议 486
12.3 OSI网络管理框架 486
12.3.1 OSI公共信息服务CMIS 486
12.3.2 公共管理信息协议CMIP 489
12.3.3 OSI管理信息结构 490
12.4 电信管理网 493
12.4.1 TMN功能 493
12.4.2 TMN信息体系结构 495
12.5 互联网网络管理 495
12.5.1 基于SNMP的管理框架 495
12.5.2 SNMP参考模型 496
12.5.3 SNMP的管理信息结构 497
12.5.4 SNMP 497
12.5.5 管理信息库 499
12.5.6 SNMP与CMIP比较 500
12.6 网络管理的应用 501
12.6.1 网络监测 501
12.6.2 流量检测 502
12.6.3 故障管理 505
12.6.4 流量管理 508
思考题与习题 511
参考文献 511
第13章 通信网络安全 513
13.1 网络安全定义及相关术语 513
13.1.1 网络安全的定义 513
13.1.2 相关术语概念 514
13.2 加密传输体系 516
13.2.1 对称加密 516
13.2.2 非对称加密 517
13.2.3 混合加密 518
13.2.4 密钥管理 519
13.2.5 公钥基础设施 523
13.3 传输层安全 526
13.3.1 SSL协议 526
13.3.2 TLS协议 528
13.4 应用层安全 529
13.4.1 电子邮件安全 529
13.4.2 Web安全 531
13.5 防火墙与入侵检测 534
13.5.1 防火墙 534
13.5.2 入侵检测 535
思考题与习题 537
参考文献 537
第14章 互联网应用 538
14.1 互联网应用层协议 538
14.1.1 HTTP 538
14.1.2 邮件传输协议 540
14.1.3 邮件访问协议IMAP/POP3 541
14.1.4 FTP 542
14.1.5 域名系统 543
14.2 互联网应用的发展 545
14.3 社交媒体 547
14.3.1 即时通信 547
14.3.2 微博/微信 548
14.3.3 网络论坛 549
14.4 搜索引擎 549
14.4.1 网络爬虫 549
14.4.2 倒排索引 551
14.4.3 检索服务 552
14.5 多媒体应用 554
14.5.1 网络新闻 554
14.5.2 流媒体 555
14.5.3 网络游戏 557
14.6 电子商务 558
14.6.1 网络购物 558
14.6.2 网上支付 561
14.6.3 网上银行 561
14.6.4 在线旅游 562
思考题与习题 564
参考文献 564
第15章 物联网应用 565
15.1 物联网体系结构 565
15.1.1 感知层功能及关键技术 565
15.1.2 网络层功能及关键技术 566
15.1.3 应用层功能及关键技术 567
15.2 传感器与检测技术 567
15.2.1 射频识别RFID技术 567
15.2.2 传感器技术 569
15.3 无线传感器网络 571
15.3.1 无线传感器网络体系结构 571
15.3.2 无线传感器网络的特征 574
15.3.3 无线传感器网络应用领域 575
15.4 物联网数据融合与管理 575
15.4.1 数据存储 576
15.4.2 数据融合 577
15.5 物联网应用 577
15.5.1 智能家居 578
15.5.2 智能交通 579
15.5.3 医疗健康 579
思考题与习题 580
参考文献 580
第16章 云计算与云服务 581
16.1 基本概念与术语 581
16.1.1 云计算特性 581
16.1.2 角色 582
16.1.3 云部署模型 582
16.2 云计算的基础设施 583
16.3 云计算关键技术 584
16.3.1 虚拟化技术 584
16.3.2 云存储 585
16.3.3 编程模型 587
16.4 云计算的分层体系 588
16.4.1 基础设施即服务IaaS 589
16.4.2 平台即服务PaaS 589
16.4.3 软件即服务SaaS 589
16.5 云计算的应用 590
16.5.1 IaaS服务 590
16.5.2 PaaS服务 591
16.5.3 SaaS服务 591
思考题与习题 591
参考文献 591
缩写对照表 593
在线试读：
第*篇 网络通信基础
本篇作为通信网络的概论，将介绍网络的概念，网络通信的简要发展历史；介绍网络通信的基本概念和主要的技术指标；介绍设计分析网络通信系统时常用的数学工具，包括排队论、图论、*优化方法和博弈论中的基本概念和知识；讨论网络通信中有关信道、拓扑结构、路由技术、业务模型、流量管理与控制，分组交换与包调度策略，用户的移动管理等各类网络中均会涉及的一般问题与有关的技术；介绍网络通信协议的层次结构模型等。
第1章 绪论
网络通信在其长期的发展过程中，在不同的技术背景下针对不同的应用，形成了多种不同的网络形态、技术和有关的协议。这些网络各有其自身的特点，它们之间又相互密切关联，有许多共同的特性。与其他科学技术的发展一样，网络通信技术的发展也遵循一种螺旋上升的规律，许多过去已经成为经典的网络理论和方法，不会因为新的网络技术的出现而被抛弃，而是在继承的基础上，得到进一步的完善和升华，因此系统了解网络通信技术发展的脉络，理解其中基础和本质的东西，对于了解网络的运行机制和拓展其应用，促进未来网络通信技术的进一步发展和创新，有重要的意义。本书力图从网络通信与信息服务这一较为全面的角度，讨论网络通信的原理与方法，全书包括如下几个方面的内容：网络通信的基本概念和基本原理，网络通信中常用的数学方法，现有网络中常用的技术和协议规范，网络管理与应用，以及网络通信中的一些新的技术和未来的一些发展动态。
1.1 网络的基本概念及基本要素
1. 网络的基本概念
网络是人们在长期的生产和社会活动中创造出来的一种系统，可以抽象为由“点”和“线”组成的结构。视不同的描述对象，网络中的“点”和“线”可以被赋予不同的功能。在现代社会中，几乎每个人对网络的概念都有形象的认识，网络渗透到人们日常生活的各个方面。事实上，维系我们日常生活和工作状态正常运行的各种基础设施，除了在本书中将要详细讨论的通信网络外，许多也都是以网络的形式出现的。例如：
1）电力系统
输电系统网络可将一个地区或整个国家的发电和用电系统联系起来，将发电站或发电厂发出的电能输送到各种类型的用电设备上。
2）市政供水系统
供水系统网络将江河湖泊或各类水库与众多的企业的用水设施和千家万户的用水设备联系起来，为人们提供清洁的水源。
3）交通运输系统
交通运输系统通常也以网络的形式运作，如全国的各类国道和省道构成的公路网、铁路和其站场构成铁路网、空中航线和机场构成的航空运输网、海洋航线和港口构成的海运网络等各种运输系统，都以某种网络的形式存在。
除此之外，大量的其他系统也是以网络结构形式运行的，如邮政局的邮件或快递公司的传递系统、银行系统、石油管线系统等。甚至包括政府各级部门组成的管理系统，也可以看作某种广义的网络系统。
网络给人们带来的*大好处是可以共享系统的资源。一般来说，从建设和运行维护成本的角度，人们不可能为每个用户专门建立一条从电站到居家之间的供电线路；也不可能专门建立一条从水源到居家之间的输水管线；同样道路不可能专门仅为某个特定的起点和终点来开辟建设；日常生活和工作的通信邮路也不可能为某个人专门建立。网络共享资源的方式，使大量昂贵事业的建设和运行维护的成本问题迎刃而解。
2. 网络的基本要素
除了抽象的“点”和“线”之外，网络通常必须具备以下两个要素。
1）统一的协议与规程
大型网络的一个共同特征是网络中包含成千上万，甚至不可计数的子系统或工作单元，要使得这些子系统和单元集成在一个系统中工作，必须有相应的规程或协议。比如，对于一个无线通信系统传输链路的两端，必须约定传输时采用的频率和调制编码方式等参数；在一个国家的电力系统中，从输变电压的等级到各种用电器的接插件等，都必须有统一的规定；在邮政系统中，从邮政编码、信封的格式到地址的书写方式，都必须有基本的规定，才能使网络系统有效地运行。
现代的通信网络，从地域覆盖范围，包含用户设备单元数及传输的业务种类等综合的角度来说，是目前世界上*庞大和复杂的一个网络系统。在现代通信网络系统中，各种设备单元的种类、处理能力，甚至结构和形态等可以多种多样。例如，有些设备可以是运算功能强大的服务器或超级计算中心，也可以是仅需要几个简单程序命令就可控制的家用电器。因此，要在网络设备间实现信息的交互，彼此理解其中的涵义，实现各种操作，需要有协议来规范各类信息表示方式。
2）管理与协调机制
通常一个网络系统在运行时，会出现许多随机的因素，要使网络有效地工作，同时还必须有某种形式的管理或协调机制。例如，对于电力系统，要有相应的管理调度机制，保证发电量与用电量的平衡；对于城市交通系统，必须有红绿灯信号，才能保证车辆安全有序地运行；对于政府机构，必须有强有力的管理体系，才能保证获取民意，以及各种统计信息上传和政令下达的畅通；同样地，对于通信网络，要使得各类不同的信息得以有效地传输，网络中需要一套完整的管理与协调机制。
3. 通信网络面对的主要问题
各种不同用途的网络系统有各自的特点，例如，有些网络传输是单向的，传输的物质从宏观上来说是连续绵密的，如电网、供水系统等；有些则是双向的，传输的物质的颗粒是离散的，如交通运输网、邮政网络等。现代通信网络是一种综合业务传输网。通信网络由于信息种类繁多和传输要求的不同导致的传输业务的多样性，几乎包含各种网络中所需要解决的问题：
（1）通信网络中传输的业务类型可以是具有流特性的，如各种音视频业务；也可以是离散突发报文特性的，如各种文件传输业务；
（2）可以是具有实时性要求的音视频业务；也可以是各种非实时的业务（如电子邮件等类型）；
（3）可以是单向非对称的，也可以是双向交互式的；
（4）可以是一对一方式的，也可以是一对多组播方式的，或者是广播性质的；
（5）在物理形态上，可以是通过有线方式传输的，也可以是采用无线方式传输的；
（6）网络中的节点和用户终端，可以是固定的，也可以是移动的；
（7）网络中的信息，有些是希望公众尽可能知晓的，也有些是需要严格保密的。
可见在网络的存储资源和处理能力有限的条件下，要使得通信网络能够高效率地运行，需要解决一系列的复杂问题。
1.2 网络通信发展的历史
通信的发展历史很大程度上就是网络通信的发展历史。古代的烽火台，是以网络结构方式逐级传递告警信息；古代传输官府文件或民间书信的驿站，可以看作通信网络中的中转节点；以电磁场理论和电磁波信号为基础构建的近代通信系统，同样一开始就呈现了网络的特征。早期的通信网络是依据不同的通信业务的类型来设立的。
1837年莫尔斯发明电报后构建的电报网，是由电报局端到端的收发报机，传送报文的投递员构成的网络系统。需要发送电报的用户先到电报局填写电报报文，电报由报务员发送到接收端局，由报务员译码后，再由投递员传输到当地的收报者手中。
1876年贝尔发明电话机后构建的电话网，是一种较电报系统更为先进的网络通信系统，通过网络和电话机实现了端到端的模拟信号的通信。电话网络中的交换机经历了从人工交换（1878年）、机电式步进交换机（1893年）、纵横式自动交换机（1938年），到程序控制交换机（1965年）和现代的全数字式程控交换机的漫长发展过程。
1918年出现的调幅无线音频广播、1933年出现的调频无线音频广播和1938年开通的电视广播，呈现在人们面前的是一种单向广播式的无线通信网络系统。早期的电台和电视台节目信号，由本地的无线广播网络通过大功率的放大器和发送天线通过一跳的方式，将信号从广播电台传输到接收机中。音频广播信号的远距离传输，可通过短波方式，通过电离层反射到达接收端；或者通过卫星或微波中继的方式，将信号传输到本地的广播电台或电视台，然后通过本地的电台或电视台发送到接收机中。
1946年第*台电子计算机在美国的宾夕法尼亚大学诞生，伴随着电子技术与计算机技术的进步，数据通信在20世纪50年代开始蓬勃发展起来。早期的数据通信网络的主要应用在以下方面：一是替代需要人工介入的电报网，二是实现远距离共享昂贵的计算机运算资源。前者通常采用网状的结构方式，后者在开始阶段则是一种以计算机为中心的星形网络结构的系统。
1969年分组交换网在美国投入运行，分组交换网的开通是开启现代数字通信时代的标志。从某种意义上说，从此时开始的网络通信的发展历史，是一部从传统的每一通信进程独占物理信道的方式，向基于分组交换的统计复用共享物理信道方式转换的过程。
20 世纪70年代，是以计算机网络为代表的通信网络发展的一个划时代的阶段的开端。处于该阶段的计算机网络发展的初期，计算机接入网络的链路层出现了许多不同的技术，如以太网、令牌网、令牌环网等。不少计算机网络公司都提出了自己的网络体系结构和相应的网络层及传输层协议，如美国IBM公司提出的网络体系结构（System Network Architecture，SNA），美国Digital公司提出的数据网络结构（Data Network Architecture，DNA），美国Novell 公司提出的互联网分组交换/顺序分组交换（Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange，IPX/SPX）协议，美国国防部基于V. Cerf 和B. Kahn等工作提出的传输控制协议/因特网协议等。众多不同的技术和协议虽然有各自不同的优点，但采用特定的网络体系结构和协议只能使用该公司自己的产品。多种网络体系结构并存的情况呈现一种百花齐放的局面，但并不利于整个通信网络的发展。
国际标准化组织（International Standard Organization，ISO）很早就注意到计算机网络体系结构标准化的必要性，ISO于1977年成立的专门委员会提出了不基于特定机型、操作系统或公司产品的网络体系结构的模型，称为开放系统互联（Open System Interconnection，OSI）模型，这就是著名的OSI网络协议七层参考模型。OSI模型完整、清晰地定义了实现计算机系统互联互通的网络所需的各种功能，并进行了相应的层次划分，这一概念对后来各类通信网络的发展影响巨大。
而开始由美国国防部资助开发、后来又受到美国国家自然科学基金委员会的支持的TCP/IP 协议，*终发展演变成当今全球各种通信设备和计算机系统互联互通的事实标准。伴随其发展，相关的各种完善TCP/IP 协议和促进其发展的国际组织也相继成立，这标志着互联网（Internet）的诞生。互联网的出现和广泛应用从根本上改变了通信网络单纯传输的概念，当今的互联网不仅是一个简单的通信网，而且是一个包含众多服务器系统的信息网。计算机的普及和互联网的广泛应用，是人类进入信息社会的主要标志。
20世纪90年代光纤通信技术开始获得广泛的应用，这是网络通信系统物理传输媒质的一次重要革命，光纤通信从根本上改变了通信系统的容量。光纤通信使通信系统信道容量的增加较摩尔定理描述的计算机CPU集成度与运算能力每18个月提高一倍的增加速度快了近一个数量级。单根光纤纤芯上的信息传输速率已经从百兆（M）比特每秒（108bit/s）、吉（G）比特每秒（109bit/s）发展到现在，其速率已经开始进入太（T）比特每秒（1012bit/s）的时代。随着网络通信系统物理层传输速率的巨大提升，带动着网络中其他层的相关协议与技术也发生了巨大的变化，异步转移模式及相关技术的出现就是这种变化的典型代表之一。目前大量采用光纤作为传输媒质的宽带网络系统，其交换节点主要仍然是基于传统的交换机和路由器等设备构建，数据在节点中进行交换时，要分别进行光/电、电/光物理量的变换，同时其交换速度受制于相对较慢的电子元器件的工作速度。电子设备的交换能力已经成为影响光纤网络传输速度的主要瓶颈。采用直接进行光交换技术的全光网络，或许是新一代宽带网络技术的*重要发展方向之一。
无线通信系统是网络通信的重要组成部分。小范围的无线通信因其不受布设有线基础设施的限制，可以很灵活地构建小型的网络系统，如由无线对讲机构成的安保或工地指挥系统，这种小型的无线网络通过端到端的一条无线链路建立通信信道。但由单纯无线终端构成的网络在大范围、长距离应用中受到了两方面的制约：一方面，与有线传输
定价：98.0
ISBN：9787030533982
作者：冯穗力，董守斌
版次：1
出版时间：2017-10
内容提要：
本书是一本系统介绍网络通信技术的教材，系统阐述了网络通信的基本概念和基本原理，网络通信的基础数学方法，现有网络中常用的协议规范及关键技术，网络应用领域及发展动态，等等。
目录：
目录
前言
第*篇 网络通信基础
第1章 绪论 3
1.1 网络的基本概念及基本要素 3
1.2 网络通信发展的历史 5
1.3 通信网络系统的主要指标 8
1.4 通信协议及标准制定的主要国际组织和机构 11
1.5 本章小结 13
思考题与习题 14
参考文献 14
第2章 网络通信的数学基础 15
2.1 排队论基础 15
2.1.1 排队系统的基本模型 15
2.1.2 通信网络中常用的随机过程 20
2.1.3 马尔可夫链 25
2.1.4 M/M/n排队模型 29
2.1.5 M/G/1排队模型 39
2.1.6 排队网络系统 48
2.1.7 排队论基础小结 54
2.2 图论基础 55
2.2.1 图的基本概念 56
2.2.2 图的矩阵表示 64
2.2.3 网络中常用的图论算法 72
2.2.4 网络的极大流分析 78
2.2.5 图论基础小结 83
2.3 *优化方法 85
2.3.1 *优化的基本概念 85
2.3.2 几个数学基本概念 86
2.3.3 线性规划问题 89
2.3.4 非线性规划问题 92
2.3.5 一维搜索 96
2.3.6 无约束问题*优化方法 99
2.3.7 约束问题*优化方法 103
2.3.8 启发式算法 107
2.3.9 *优化方法在无线通信网络中应用的示例 109
2.3.10 *优化方法小结 111
2.4 博弈论基础 112
2.4.1 博弈论简介 112
2.4.2 非合作博弈 113
2.4.3 合作博弈 115
2.4.4 常用博弈模型介绍 116
2.4.5 博弈论在无线通信网络中的应用 120
2.4.6 博弈论小结 126
思考题与习题 126
参考文献 132
第3章 网络通信的技术基础 134
3.1 传输信道 134
3.1.1 信道的基本概念 134
3.1.2 恒参信道 135
3.1.3 随参信道 136
3.1.4 空-时无线信道 138
3.2 网络的拓扑结构与特点 141
3.3 传输差错控制 144
3.3.1 选择差错控制方式的基本因素 144
3.3.2 差错控制的基本概念 145
3.4 路由技术 149
3.4.1 网络状态信息 149
3.4.2 网络路由计算和选择 153
3.5 数据业务流的自相似模型 154
3.5.1 自相似性的基本概念 154
3.5.2 自相似性的性质 158
3.5.3 数据通信量的自相似性 160
3.5.4 通信量的自相似特性对排队系统的影响 161
3.5.5 自相似过程的参数估计 162
3.6 流量管理与拥塞控制 164
3.6.1 流量管理问题 164
3.6.2 流量管理与拥塞控制的基本方式 164
3.6.3 接入控制 165
3.7 交换与分组调度方法 168
3.7.1 节点内的分组交换 169
3.7.2 端口的分组调度 172
3.8 用户的移动管理方法 178
3.8.1 移动代理方式 179
3.8.2 归属地登记方式 179
3.9 本章小结 179
思考题与习题 180
参考文献 181
第4章 通信网络协议的层次模型 182
4.1 ISO的OSI七层网络协议模型 183
4.2 OSI参考模型的层与层间体系结构 186
4.3 层与层实体间的服务原语 187
4.4 TCP/IP的网络结构模型 189
4.5 本章小结 194
思考题与习题 194
参考文献 195
第5章 通信网络仿真概述 196
5.1 网络仿真的基本概念 196
5.2 常见的网络仿真工具及工作原理 197
5.3 网络仿真工作流程 198
5.4 本章小结 200
思考题与习题 200
参考文献 200
第二篇 网络通信的基本技术与协议
第6章 公用电话交换网 203
6.1 PSTN的典型结构 203
6.2 PSTN的程控交换机基本结构 204
6.3 PSTN的信号及呼叫过程 206
6.4 PSTN的数据传输 208
6.5 PSTN的演进技术 208
6.5.1 ISDN 208
6.5.2 智能网技术 211
6.6 本章小结 213
思考题与习题 213
参考文献 213
第7章 移动通信网络 214
7.1 2G移动通信系统 215
7.1.1 移动通信系统的基本组成 215
7.1.2 移动通信的基本工作过程 216
7.2 3G移动通信系统 220
7.2.1 3G接入网系统结构与通用协议模型 221
7.2.2 3G无线接口协议与基本功能 224
7.3 LTE/4G移动通信系统 228
7.3.1 LTE/4G接入网系统结构与演进通用协议模型 228
7.3.2 LTE/4G无线接口协议及其基本功能 231
7.4 5G 移动通信系统展望 234
7.4.1 5G移动通信系统研发路线图 234
7.4.2 5G核心技术 235
7.5 本章小结 237
思考题与习题 237
参考文献 238
第8章 电信支撑网 239
8.1 信令系统和信令网 239
8.2 同步系统和数字同步网 241
8.3 本章小结 245
思考题与习题 245
参考文献 245
第9章 计算机接入网 246
9.1 计算机接入网的主要类型 246
9.2 IEEE 802系列协议规范 250
9.3 802.3协议规范与局域网 253
9.4 802.11协议规范与无线局域网 255
9.4.1 802.11协议系列规范 255
9.4.2 802.11协议参考模型及功能 257
9.4.3 802.11的基本工作模式 260
9.4.4 802.11的Mesh工作模式 263
9.4.5 802.11中的隐藏节点和暴露节点问题及解决方法 268
9.4.6 802.11物理层特性 269
9.5 802.16协议规范与无线城域网 270
9.5.1 802.16协议系列规范 270
9.5.2 802.16协议参考模型及功能 271
9.5.3 802.16传输媒介的访问管理 275
9.5.4 802.16业务类型和服务管理 278
9.5.5 802.16的Mesh工作模式 282
9.5.6 802.16的物理层特性 290
9.6 本章小结 291
思考题与习题 291
参考文献 292
第10章 IP网技术 293
10.1 TCP/IP 294
10.1.1 TCP/IP的网络层 295
10.1.2 TCP/IP的传输层 320
10.1.3 IP网中实时业务传输控制协议 326
10.1.4 TCP/IP的发展 332
10.2 IP网的QoS技术 333
10.2.1 IP网的QoS概念 333
10.2.2 资源预留协议与综合服务 334
10.2.3 区分服务 343
10.2.4 综合服务与区分服务的整合问题 349
10.2.5 本节小结 351
10.3 移动IP 351
10.3.1 移动IP的基本概念 351
10.3.2 移动IP的工作原理 353
10.3.3 移动IP的主要控制消息 363
10.3.4 移动IP小结 368
10.4 IPv6协议 368
10.4.1 IPv6协议概述 368
10.4.2 IPv6报文结构 370
10.4.3 IPv6编址方式 376
10.4.4 IPv6的网络管理消息协议 380
10.4.5 IPv6的地址配置 386
10.4.6 互联网从IPv4到IPv6的演进 388
10.5 本章小结 393
思考题与习题 393
参考文献 395
第11章 通信系统的骨干网技术 396
11.1 ATM技术 396
11.1.1 ATM技术的产生背景和主要协议规范 396
11.1.2 ATM的基本工作原理和主要特性 397
11.1.3 ATM协议的参考模型 399
11.1.4 ATM交换技术 415
11.1.5 ATM网络的业务量管理与拥塞控制 421
11.1.6 ATM网络的应用 436
11.1.7 ATM技术小结 443
11.2 多协议标签交换技术 444
11.2.1 MPLS的产生背景与有关协议规范 444
11.2.2 MPLS网络的基本组成与特性 445
11.2.3 标签分发协议 451
11.2.4 MPLS的路由方法 454
11.2.5 基于ATM技术的MPLS网络系统 455
11.2.6 MPLS技术小结 457
11.3 NGN与软交换技术 458
11.3.1 NGN与软交换技术的概念 458
11.3.2 基于软交换的NGN 459
11.3.3 软交换系统中的主要协议 463
11.3.4 软交换工作过程示例 465
11.3.5 本节小结 467
11.4 SDN 467
11.4.1 SDN的概念 467
11.4.2 SDN体系结构简介 467
11.4.3 OpenFlow协议 470
11.4.4 OpenFlow交换机 473
11.4.5 NFV 474
11.4.6 SDN及NFV发展面临的主要问题 478
11.4.7 软件定义网络小结 479
思考题与习题 479
参考文献 481
第三篇 通信网络的管理与应用
第12章 通信网络管理 485
12.1 通信网络管理概述 485
12.2 网络管理的标准及协议 486
12.3 OSI网络管理框架 486
12.3.1 OSI公共信息服务CMIS 486
12.3.2 公共管理信息协议CMIP 489
12.3.3 OSI管理信息结构 490
12.4 电信管理网 493
12.4.1 TMN功能 493
12.4.2 TMN信息体系结构 495
12.5 互联网网络管理 495
12.5.1 基于SNMP的管理框架 495
12.5.2 SNMP参考模型 496
12.5.3 SNMP的管理信息结构 497
12.5.4 SNMP 497
12.5.5 管理信息库 499
12.5.6 SNMP与CMIP比较 500
12.6 网络管理的应用 501
12.6.1 网络监测 501
12.6.2 流量检测 502
12.6.3 故障管理 505
12.6.4 流量管理 508
思考题与习题 511
参考文献 511
第13章 通信网络安全 513
13.1 网络安全定义及相关术语 513
13.1.1 网络安全的定义 513
13.1.2 相关术语概念 514
13.2 加密传输体系 516
13.2.1 对称加密 516
13.2.2 非对称加密 517
13.2.3 混合加密 518
13.2.4 密钥管理 519
13.2.5 公钥基础设施 523
13.3 传输层安全 526
13.3.1 SSL协议 526
13.3.2 TLS协议 528
13.4 应用层安全 529
13.4.1 电子邮件安全 529
13.4.2 Web安全 531
13.5 防火墙与入侵检测 534
13.5.1 防火墙 534
13.5.2 入侵检测 535
思考题与习题 537
参考文献 537
第14章 互联网应用 538
14.1 互联网应用层协议 538
14.1.1 HTTP 538
14.1.2 邮件传输协议 540
14.1.3 邮件访问协议IMAP/POP3 541
14.1.4 FTP 542
14.1.5 域名系统 543
14.2 互联网应用的发展 545
14.3 社交媒体 547
14.3.1 即时通信 547
14.3.2 微博/微信 548
14.3.3 网络论坛 549
14.4 搜索引擎 549
14.4.1 网络爬虫 549
14.4.2 倒排索引 551
14.4.3 检索服务 552
14.5 多媒体应用 554
14.5.1 网络新闻 554
14.5.2 流媒体 555
14.5.3 网络游戏 557
14.6 电子商务 558
14.6.1 网络购物 558
14.6.2 网上支付 561
14.6.3 网上银行 561
14.6.4 在线旅游 562
思考题与习题 564
参考文献 564
第15章 物联网应用 565
15.1 物联网体系结构 565
15.1.1 感知层功能及关键技术 565
15.1.2 网络层功能及关键技术 566
15.1.3 应用层功能及关键技术 567
15.2 传感器与检测技术 567
15.2.1 射频识别RFID技术 567
15.2.2 传感器技术 569
15.3 无线传感器网络 571
15.3.1 无线传感器网络体系结构 571
15.3.2 无线传感器网络的特征 574
15.3.3 无线传感器网络应用领域 575
15.4 物联网数据融合与管理 575
15.4.1 数据存储 576
15.4.2 数据融合 577
15.5 物联网应用 577
15.5.1 智能家居 578
15.5.2 智能交通 579
15.5.3 医疗健康 579
思考题与习题 580
参考文献 580
第16章 云计算与云服务 581
16.1 基本概念与术语 581
16.1.1 云计算特性 581
16.1.2 角色 582
16.1.3 云部署模型 582
16.2 云计算的基础设施 583
16.3 云计算关键技术 584
16.3.1 虚拟化技术 584
16.3.2 云存储 585
16.3.3 编程模型 587
16.4 云计算的分层体系 588
16.4.1 基础设施即服务IaaS 589
16.4.2 平台即服务PaaS 589
16.4.3 软件即服务SaaS 589
16.5 云计算的应用 590
16.5.1 IaaS服务 590
16.5.2 PaaS服务 591
16.5.3 SaaS服务 591
思考题与习题 591
参考文献 591
缩写对照表 593
在线试读：
第*篇 网络通信基础
本篇作为通信网络的概论，将介绍网络的概念，网络通信的简要发展历史；介绍网络通信的基本概念和主要的技术指标；介绍设计分析网络通信系统时常用的数学工具，包括排队论、图论、*优化方法和博弈论中的基本概念和知识；讨论网络通信中有关信道、拓扑结构、路由技术、业务模型、流量管理与控制，分组交换与包调度策略，用户的移动管理等各类网络中均会涉及的一般问题与有关的技术；介绍网络通信协议的层次结构模型等。
第1章 绪论
网络通信在其长期的发展过程中，在不同的技术背景下针对不同的应用，形成了多种不同的网络形态、技术和有关的协议。这些网络各有其自身的特点，它们之间又相互密切关联，有许多共同的特性。与其他科学技术的发展一样，网络通信技术的发展也遵循一种螺旋上升的规律，许多过去已经成为经典的网络理论和方法，不会因为新的网络技术的出现而被抛弃，而是在继承的基础上，得到进一步的完善和升华，因此系统了解网络通信技术发展的脉络，理解其中基础和本质的东西，对于了解网络的运行机制和拓展其应用，促进未来网络通信技术的进一步发展和创新，有重要的意义。本书力图从网络通信与信息服务这一较为全面的角度，讨论网络通信的原理与方法，全书包括如下几个方面的内容：网络通信的基本概念和基本原理，网络通信中常用的数学方法，现有网络中常用的技术和协议规范，网络管理与应用，以及网络通信中的一些新的技术和未来的一些发展动态。
1.1 网络的基本概念及基本要素
1. 网络的基本概念
网络是人们在长期的生产和社会活动中创造出来的一种系统，可以抽象为由“点”和“线”组成的结构。视不同的描述对象，网络中的“点”和“线”可以被赋予不同的功能。在现代社会中，几乎每个人对网络的概念都有形象的认识，网络渗透到人们日常生活的各个方面。事实上，维系我们日常生活和工作状态正常运行的各种基础设施，除了在本书中将要详细讨论的通信网络外，许多也都是以网络的形式出现的。例如：
1）电力系统
输电系统网络可将一个地区或整个国家的发电和用电系统联系起来，将发电站或发电厂发出的电能输送到各种类型的用电设备上。
2）市政供水系统
供水系统网络将江河湖泊或各类水库与众多的企业的用水设施和千家万户的用水设备联系起来，为人们提供清洁的水源。
3）交通运输系统
交通运输系统通常也以网络的形式运作，如全国的各类国道和省道构成的公路网、铁路和其站场构成铁路网、空中航线和机场构成的航空运输网、海洋航线和港口构成的海运网络等各种运输系统，都以某种网络的形式存在。
除此之外，大量的其他系统也是以网络结构形式运行的，如邮政局的邮件或快递公司的传递系统、银行系统、石油管线系统等。甚至包括政府各级部门组成的管理系统，也可以看作某种广义的网络系统。
网络给人们带来的*大好处是可以共享系统的资源。一般来说，从建设和运行维护成本的角度，人们不可能为每个用户专门建立一条从电站到居家之间的供电线路；也不可能专门建立一条从水源到居家之间的输水管线；同样道路不可能专门仅为某个特定的起点和终点来开辟建设；日常生活和工作的通信邮路也不可能为某个人专门建立。网络共享资源的方式，使大量昂贵事业的建设和运行维护的成本问题迎刃而解。
2. 网络的基本要素
除了抽象的“点”和“线”之外，网络通常必须具备以下两个要素。
1）统一的协议与规程
大型网络的一个共同特征是网络中包含成千上万，甚至不可计数的子系统或工作单元，要使得这些子系统和单元集成在一个系统中工作，必须有相应的规程或协议。比如，对于一个无线通信系统传输链路的两端，必须约定传输时采用的频率和调制编码方式等参数；在一个国家的电力系统中，从输变电压的等级到各种用电器的接插件等，都必须有统一的规定；在邮政系统中，从邮政编码、信封的格式到地址的书写方式，都必须有基本的规定，才能使网络系统有效地运行。
现代的通信网络，从地域覆盖范围，包含用户设备单元数及传输的业务种类等综合的角度来说，是目前世界上*庞大和复杂的一个网络系统。在现代通信网络系统中，各种设备单元的种类、处理能力，甚至结构和形态等可以多种多样。例如，有些设备可以是运算功能强大的服务器或超级计算中心，也可以是仅需要几个简单程序命令就可控制的家用电器。因此，要在网络设备间实现信息的交互，彼此理解其中的涵义，实现各种操作，需要有协议来规范各类信息表示方式。
2）管理与协调机制
通常一个网络系统在运行时，会出现许多随机的因素，要使网络有效地工作，同时还必须有某种形式的管理或协调机制。例如，对于电力系统，要有相应的管理调度机制，保证发电量与用电量的平衡；对于城市交通系统，必须有红绿灯信号，才能保证车辆安全有序地运行；对于政府机构，必须有强有力的管理体系，才能保证获取民意，以及各种统计信息上传和政令下达的畅通；同样地，对于通信网络，要使得各类不同的信息得以有效地传输，网络中需要一套完整的管理与协调机制。
3. 通信网络面对的主要问题
各种不同用途的网络系统有各自的特点，例如，有些网络传输是单向的，传输的物质从宏观上来说是连续绵密的，如电网、供水系统等；有些则是双向的，传输的物质的颗粒是离散的，如交通运输网、邮政网络等。现代通信网络是一种综合业务传输网。通信网络由于信息种类繁多和传输要求的不同导致的传输业务的多样性，几乎包含各种网络中所需要解决的问题：
（1）通信网络中传输的业务类型可以是具有流特性的，如各种音视频业务；也可以是离散突发报文特性的，如各种文件传输业务；
（2）可以是具有实时性要求的音视频业务；也可以是各种非实时的业务（如电子邮件等类型）；
（3）可以是单向非对称的，也可以是双向交互式的；
（4）可以是一对一方式的，也可以是一对多组播方式的，或者是广播性质的；
（5）在物理形态上，可以是通过有线方式传输的，也可以是采用无线方式传输的；
（6）网络中的节点和用户终端，可以是固定的，也可以是移动的；
（7）网络中的信息，有些是希望公众尽可能知晓的，也有些是需要严格保密的。
可见在网络的存储资源和处理能力有限的条件下，要使得通信网络能够高效率地运行，需要解决一系列的复杂问题。
1.2 网络通信发展的历史
通信的发展历史很大程度上就是网络通信的发展历史。古代的烽火台，是以网络结构方式逐级传递告警信息；古代传输官府文件或民间书信的驿站，可以看作通信网络中的中转节点；以电磁场理论和电磁波信号为基础构建的近代通信系统，同样一开始就呈现了网络的特征。早期的通信网络是依据不同的通信业务的类型来设立的。
1837年莫尔斯发明电报后构建的电报网，是由电报局端到端的收发报机，传送报文的投递员构成的网络系统。需要发送电报的用户先到电报局填写电报报文，电报由报务员发送到接收端局，由报务员译码后，再由投递员传输到当地的收报者手中。
1876年贝尔发明电话机后构建的电话网，是一种较电报系统更为先进的网络通信系统，通过网络和电话机实现了端到端的模拟信号的通信。电话网络中的交换机经历了从人工交换（1878年）、机电式步进交换机（1893年）、纵横式自动交换机（1938年），到程序控制交换机（1965年）和现代的全数字式程控交换机的漫长发展过程。
1918年出现的调幅无线音频广播、1933年出现的调频无线音频广播和1938年开通的电视广播，呈现在人们面前的是一种单向广播式的无线通信网络系统。早期的电台和电视台节目信号，由本地的无线广播网络通过大功率的放大器和发送天线通过一跳的方式，将信号从广播电台传输到接收机中。音频广播信号的远距离传输，可通过短波方式，通过电离层反射到达接收端；或者通过卫星或微波中继的方式，将信号传输到本地的广播电台或电视台，然后通过本地的电台或电视台发送到接收机中。
1946年第*台电子计算机在美国的宾夕法尼亚大学诞生，伴随着电子技术与计算机技术的进步，数据通信在20世纪50年代开始蓬勃发展起来。早期的数据通信网络的主要应用在以下方面：一是替代需要人工介入的电报网，二是实现远距离共享昂贵的计算机运算资源。前者通常采用网状的结构方式，后者在开始阶段则是一种以计算机为中心的星形网络结构的系统。
1969年分组交换网在美国投入运行，分组交换网的开通是开启现代数字通信时代的标志。从某种意义上说，从此时开始的网络通信的发展历史，是一部从传统的每一通信进程独占物理信道的方式，向基于分组交换的统计复用共享物理信道方式转换的过程。
20 世纪70年代，是以计算机网络为代表的通信网络发展的一个划时代的阶段的开端。处于该阶段的计算机网络发展的初期，计算机接入网络的链路层出现了许多不同的技术，如以太网、令牌网、令牌环网等。不少计算机网络公司都提出了自己的网络体系结构和相应的网络层及传输层协议，如美国IBM公司提出的网络体系结构（System Network Architecture，SNA），美国Digital公司提出的数据网络结构（Data Network Architecture，DNA），美国Novell 公司提出的互联网分组交换/顺序分组交换（Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange，IPX/SPX）协议，美国国防部基于V. Cerf 和B. Kahn等工作提出的传输控制协议/因特网协议等。众多不同的技术和协议虽然有各自不同的优点，但采用特定的网络体系结构和协议只能使用该公司自己的产品。多种网络体系结构并存的情况呈现一种百花齐放的局面，但并不利于整个通信网络的发展。
国际标准化组织（International Standard Organization，ISO）很早就注意到计算机网络体系结构标准化的必要性，ISO于1977年成立的专门委员会提出了不基于特定机型、操作系统或公司产品的网络体系结构的模型，称为开放系统互联（Open System Interconnection，OSI）模型，这就是著名的OSI网络协议七层参考模型。OSI模型完整、清晰地定义了实现计算机系统互联互通的网络所需的各种功能，并进行了相应的层次划分，这一概念对后来各类通信网络的发展影响巨大。
而开始由美国国防部资助开发、后来又受到美国国家自然科学基金委员会的支持的TCP/IP 协议，*终发展演变成当今全球各种通信设备和计算机系统互联互通的事实标准。伴随其发展，相关的各种完善TCP/IP 协议和促进其发展的国际组织也相继成立，这标志着互联网（Internet）的诞生。互联网的出现和广泛应用从根本上改变了通信网络单纯传输的概念，当今的互联网不仅是一个简单的通信网，而且是一个包含众多服务器系统的信息网。计算机的普及和互联网的广泛应用，是人类进入信息社会的主要标志。
20世纪90年代光纤通信技术开始获得广泛的应用，这是网络通信系统物理传输媒质的一次重要革命，光纤通信从根本上改变了通信系统的容量。光纤通信使通信系统信道容量的增加较摩尔定理描述的计算机CPU集成度与运算能力每18个月提高一倍的增加速度快了近一个数量级。单根光纤纤芯上的信息传输速率已经从百兆（M）比特每秒（108bit/s）、吉（G）比特每秒（109bit/s）发展到现在，其速率已经开始进入太（T）比特每秒（1012bit/s）的时代。随着网络通信系统物理层传输速率的巨大提升，带动着网络中其他层的相关协议与技术也发生了巨大的变化，异步转移模式及相关技术的出现就是这种变化的典型代表之一。目前大量采用光纤作为传输媒质的宽带网络系统，其交换节点主要仍然是基于传统的交换机和路由器等设备构建，数据在节点中进行交换时，要分别进行光/电、电/光物理量的变换，同时其交换速度受制于相对较慢的电子元器件的工作速度。电子设备的交换能力已经成为影响光纤网络传输速度的主要瓶颈。采用直接进行光交换技术的全光网络，或许是新一代宽带网络技术的*重要发展方向之一。
无线通信系统是网络通信的重要组成部分。小范围的无线通信因其不受布设有线基础设施的限制，可以很灵活地构建小型的网络系统，如由无线对讲机构成的安保或工地指挥系统，这种小型的无线网络通过端到端的一条无线链路建立通信信道。但由单纯无线终端构成的网络在大范围、长距离应用中受到了两方面的制约：一方面，与有线传输