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第1章 计算机网络技术的研究与发展1

1.1 计算机网络的发展历程1

1.1.1 从信息技术的角度看计算机网络的发展1

1.1.2 从信息产业的角度看计算机网络的发展2

1.2 从计算机网络到互联网4

1.2.1 ARPANET与分组交换技术研究的背景4

1.2.2 ARPANET研究与发展8

1.2.3 TCP/IP协议与网络体系结构研究14

1.2.4 Internet的形成与发展18

1.2.5 Internet应用的发展26

1.2.6 下一代互联网的研究29

1.3 从互联网到移动互联网32

1.3.1 移动分组网与PRNET、SATNET、ALOHANET32

1.3.2 WWAN、WMAN、WLAN、WPAN与WBAN的研究34

1.3.3 移动IP协议的研究44

1.3.4 移动通信网与3G/4G技术45

1.3.5 移动互联网应用的发展47

1.4 从移动互联网到物联网49

1.4.1 物联网产生的背景49

1.4.2 物联网技术与应用的研究51

1.4.3 物联网与“智慧地球”、云计算、大数据52

1.5 深入理解计算机网络的组成与结构54

1.5.1 从计算机原理的角度认识计算机网络的组成与结构54

1.5.2 从计算机操作系统的角度认识计算机网络软件的组成与结构58

1.5.3 从计算机外部设备设计方法的角度认识计算机网络组成与结构60

1.6 网络安全技术62

1.6.1 网络安全与现实社会的关系63

1.6.2 物联网网络安全与互联网网络安全的关系65

1.6.3 网络安全与密码学的关系65

1.6.4 网络空间与国家信息安全战略的关系66

1.7 互联网发展成功的经验与面临的挑战69

1.7.1 预测互联网发展的新摩尔定律69

1.7.2 互联网发展的成功经验71

参考文献74

第2章 传输网技术75

2.1 传输网的基本概念75

2.1.1 支撑教学科研工作的计算机网络环境75

2.1.2 传输网的结构模型77

2.1.3 传输网技术的发展80

2.2 广域网技术研究与发展81

2.2.1 广域网的主要特征81

2.2.2 广域网体系结构模型83

2.2.3 广域网技术演变的过程85

2.2.4 从SONET/SDH到光传输网90

2.2.5 光传输网技术的发展93

2.2.6 光以太网与广域网96

2.2.7 广域网技术发展与TCP/IP协议的关系100

2.3 城域网技术研究与发展101

2.3.1 城域网概念的演变与发展101

2.3.2 宽带城域网的结构与层次划分104

2.3.3 城域以太网与宽带城域网107

2.3.4 无线宽带城域网WiMax与IEEE 802.16标准107

2.4 局域网技术研究与发展108

2.4.1 局域网技术发展过程108

2.4.2 Ethernet技术研究与发展110

2.4.3 高速Ethernet研究与发展111

2.4.4 无线局域网技术研究与发展115

2.5 个人区域网研究与发展117

2.5.1 PDN研究的背景117

2.5.2 WPAN与IEEE 802.15.4协议标准117

2.5.3 基于IPv6的低速无线个人区域网6LoWPAN标准119

2.5.4 超宽带UWB通信技术研究122

2.6 人体区域网研究与发展124

2.6.1 无线人体区域网与无线人体传感器网络的研究124

2.6.2 无线人体传感器网络与IEEE 802.15.6标准124

2.6.3 近场通信N FC技术研究127

2.7 3G/4G与M2M工作模式129

2.7.1 移动通信网结构与基本工作原理129

2.7.2 移动通信网3G/4G131

2.7.3 M2M工作模式及应用133

2.7.4 WMMP协议137

2.8 传输网两个融合的发展趋势142

2.8.1 计算机网络、广播电视网与电信网的“三网融合”142

2.8.2 局域网、城域网与广域网的“三网融合”143

参考文献144

第3章 IP协议与下一代Internet研究146

3.1 网络层与IP协议的演变与发展146

3.1.1 网络层基本概念146

3.1.2 IP协议的主要特点146

3.1.3 IP协议的演变与发展147

3.1.4 IPv6协议的主要特点149

3.2 IPv4与IPv6协议的基本内容152

3.2.1 IPv4与IPv6报头的比较152

3.2.2 路由器对IPv4与IPv6报文转发过程的比较162

3.2.3 IPv4与IPv6地址比较166

3.2.4 ICMPv4与ICMPv6协议的比较179

3.2.5 IPv6地址的自动配置187

3.3 路由技术的研究与发展189

3.3.1 分组交付和路由选择的基本概念189

3.3.2 自治系统与路由选择协议195

3.3.3 路由信息协议RIPng的特点197

3.3.4 最短路径优先协议OSPFv3的特点199

3.3.5 外部网关协议BGP4＋的特点202

3.3.6 路由、寻址体系面临的问题与未来的发展204

3.4 QoSR与RSVP、DiffServ与MPLS205

3.4.1 QoSR研究205

3.4.2 RSVP协议与DiffServ协议207

3.4.3 MPLS协议与MPLS VPN208

3.5 IPv4向IPv6的过渡211

3.5.1 双IP层或双协议栈211

3.5.2 隧道技术212

3.6 路由器技术的研究与发展214

3.6.1 路由器的基本概念与发展趋势214

3.6.2 单总线单CPU结构的路由器224

3.6.3 多总线多CPU结构的路由器225

3.6.4 基于交换结构的路由器226

3.6.5 高可扩展路由器与路由器集群结构229

3.7 下一代互联网体系结构的研究232

3.7.1 下一代互联网体系结构研究技术路线的分类232

3.7.2 基于IPv6的全球下一代Internet试验网研究233

3.7.3 主动网络技术的研究237

3.7.4 位置/身份分离与LISP协议的研究245

3.7.5 软件定义网络技术的研究247

3.7.6 革命式新一代互联网体系结构研究251

参考文献253

第4章 TCP与UDP协议256

4.1 网络环境中分布式进程通信的基本概念256

4.1.1 单机系统中的进程通信方法256

4.1.2 网络环境中分布式进程通信的特点257

4.1.3 对进程间相互作用的客户/服务器模式的理解258

4.1.4 进程通信中客户/服务器模式的实现方法259

4.2 传输层的基本功能263

4.2.1 传输层的端-端通信263

4.2.2 传输层协议的基本功能266

4.2.3 传输服务与服务质量268

4.3 传输控制协议269

4.3.1 TCP协议的主要特点269

4.3.2 TCP的端口号分配和socket地址271

4.3.3 TCP报文段格式272

4.3.4 TCP流量控制274

4.3.5 TCP差错控制277

4.3.6 TCP传输连接建立、维护与释放279

4.3.7 “状态”的概念与TCP状态转换图281

4.4 用户数据报协议284

4.4.1 UDP协议的主要特点284

4.4.2 UDP适用的范围285

4.4.3 UDP的基本工作过程286

4.4.4 UDP端口号288

4.4.5 用户数据报的格式289

4.4.6 UDP校验和的基本概念与计算示例290

4.5 实时传输协议RTP/RTCP292

4.5.1 多媒体数据传输的特点292

4.5.2 RTP协议296

4.5.3 RTCP协议299

4.6 容迟网技术的研究301

4.6.1 DTN研究的背景301

4.6.2 DTN体系结构302

4.6.3 DTN协议体系模型与数据束协议303

4.6.4 DTN在星际网络中的应用研究306

参考文献309

第5章 Internet应用层与应用层协议312

5.1 Internet应用发展与应用层协议的分类312

5.1.1 应用层与应用层协议的基本概念312

5.1.2 应用层协议的分类313

5.2 Internet基本网络应用与应用层协议315

5.2.1 远程登录服务与Telnet协议315

5.2.2 电子邮件服务与SMTP协议316

5.2.3 文件传输服务与FTP、TFTP协议318

5.3 基于Web的网络应用322

5.3.1 Web应用的基本概念322

5.3.2 HTTP协议324

5.3.3 超文本标记语言HTML327

5.3.4 Web浏览器329

5.3.5 搜索引擎应用331

5.3.6 内容分发网技术研究与应用335

5.4 博客、播客、网络电视与网络电话应用340

5.4.1 博客应用340

5.4.2 播客应用342

5.4.3 网络电视应用343

5.4.4 IP电话、即时通信与SIP协议343

5.5 域名系统350

5.5.1 DNS研究的背景350

5.5.2 DNS域名空间352

5.5.3 域名服务器353

5.5.4 域名解析355

5.5.5 域名系统性能优化357

5.6 主机配置与动态主机配置协议358

5.6.1 动态主机配置的基本概念358

5.6.2 DHCP协议的基本内容359

5.7 网络管理与SNMP协议362

5.7.1 网络管理的基本概念362

5.7.2 SNMP协议的基本内容365

参考文献369

第6章 P2P技术及应用372

6.1 P2P的基本概念372

6.1.1 P2P技术发展的背景372

6.1.2 P2P的定义与主要技术特征374

6.1.3 C/S模式与P2P模式的比较377

6.1.4 P2P网络分类379

6.1.5 P2P应用的发展趋势380

6.2 集中式P2P网络381

6.2.1 集中式P2P网络基本概念381

6.2.2 Napster协议与工作流程分析383

6.2.3 集中式P2P的优点与缺点386

6.3 分布式非结构化P2P网络387

6.3.1 分布式非结构化P2P网络的基本概念387

6.3.2 分布式非结构化P2P网络协议与工作流程分析388

6.3.3 小世界网络模型的基本概念393

6.4 分布式结构化P2P网络396

6.4.1 分布式结构化P2P网络的基本概念396

6.4.2 DHT的基本概念397

6.5 混合P2P网络402

6.5.1 混合P2P网络的基本概念402

6.5.2 混合P2P网络协议与工作流程分析403

6.6 基于P2P的网络应用406

6.6.1 P2P应用软件的分类406

6.6.2 P2P文件共享软件406

6.6.3 P2P即时通信软件409

6.6.4 P2P流媒体软件412

6.6.5 P2P共享存储软件413

6.6.6 P2P分布式计算软件415

6.6.7 P2P协同工作软件416

6.6.8 P2P搜索软件416

6.7 P2P技术研究与应用的发展417

6.7.1 P2P应用中存在的主要问题417

6.7.2 P2P的基本概念419

参考文献420

第7章 移动互联网与移动IP422

7.1 移动互联网的基本概念422

7.1.1 移动互联网的特点422

7.1.2 移动接入设备的发展423

7.1.3 无线传输网技术的发展424

7.1.4 移动互联网用户规模的发展425

7.1.5 移动互联网服务功能的发展426

7.2 移动IP的基本概念428

7.2.1 移动IP问题的提出428

7.2.2 移动IP的设计目标与主要特征429

7.2.3 移动IP的结构与基本术语429

7.3 移动IPv4的基本工作原理432

7.3.1 移动IPv4的基本工作过程432

7.3.2 移动IPv4中移动节点和通信对端的基本操作436

7.3.3 移动IP的概念性数据结构437

7.4 移动IP的关键技术438

7.4.1 移动切换438

7.4.2 移动IP安全439

7.4.3 服务质量440

7.4.4 多播通信440

7.5 移动IPv6协议的基本概念441

7.5.1 移动IPv6与移动IPv4的比较441

7.5.2 移动IPv6的基本操作442

7.5.3 移动IPv6对基本IPv6协议的修改444

7.5.4 移动IPv6的通信类型445

参考文献452

第8章 Ad hoc与WSN技术研究及应用454

8.1 Ad hoc与WSN技术的发展454

8.1.1 从PRNET到Ad hoc网络454

8.1.2 从Ad hoc到WSN455

8.1.3 从WSN到WSAN457

8.2 Ad hoc网络458

8.2.1 Ad hoc网络的特点与层次结构模型458

8.2.2 Ad hoc信道接入与MAC协议研究460

8.2.3 Ad hoc网络路由协议的研究465

8.2.4 Ad hoc网络 QoS技术的研究472

8.3 WSN技术的研究与应用478

8.3.1 WSN的主要特点与研究工作的进展478

8.3.2 WSN部署与初始化技术489

8.3.3 WSN信道访问控制协议490

8.3.4 WSN路由协议492

8.3.5 WSN拓扑控制与功率控制技术499

8.3.6 WSN定位技术502

8.3.7 WSN时间同步技术505

8.3.8 WSN数据融合技术509

8.3.9 WSN操作系统与数据管理技术516

8.3.10 WSN跨层设计方法523

8.4 水下无线传感网络526

8.4.1 水下无线传感器网络研究的背景与应用前景526

8.4.2 水下无线传感器网络的特点528

8.4.3 水下无线传感器网络节点的类型529

8.4.4 水下无线传感器网络结构530

8.4.5 AUV传感器网络531

8.4.6 水下传感器网络技术研究533

8.5 无线地下传感器网络541

8.5.1 无线地下传感器网络研究的背景与应用前景541

8.5.2 无线地下传感器网络的主要优点542

8.5.3 无线地下传感器网络结构543

8.5.4 地下无线通信信道的特点545

8.5.5 无线地下传感器网络技术研究546

8.6 无线多媒体传感器网络549

8.6.1 无线多媒体传感器网络研究的背景与应用领域549

8.6.2 无线多媒体传感器网络结构设计的基本思路551

8.6.3 无线多媒体传感器网络研究面临的挑战552

8.6.4 无线多媒体传感器网络技术研究553

8.7 无线人体传感器网络研究563

8.7.1 无线人体传感器网络研究的背景563

8.7.2 智能远程医疗系统中的无线人体传感器网络566

8.8 无线传感器与执行器网络567

8.8.1 无线传感器与执行器网络研究的背景568

8.8.2 无线传感器与执行器网络的主要特点568

8.8.3 无线传感器与执行器网络的执行机制569

8.8.4 无线传感器与机器人网络的基本概念571

8.8.5 无线传感器与执行器网络技术研究572

8.9 纳米无线传感器网络575

8.9.1 纳米传感器的研究与发展575

8.9.2 无线纳米传感器网络研究579

参考文献580

第9章 物联网技术研究与应用594

9.1 物联网的基本概念594

9.1.1 物联网研究的背景594

9.1.2 物联网的主要技术特征598

9.2 物联网体系结构研究604

9.2.1 物联网层次结构模型研究604

9.2.2 物联网感知层605

9.2.3 物联网网络层608

9.2.4 物联网应用层614

9.2.5 物联网跨层的共性服务616

9.3 从计算机体系结构和计算机网络的角度认识物联网的组成与结构619

9.3.1 从计算机体系结构的角度认识基于RFID的物联网应用系统组成与结构619

9.3.2 从计算机网络的角度认识基于WSN的物联网应用系统组成与结构623

9.4 ONS概念、原理与实现技术626

9.4.1 ONS的设计思路626

9.4.2 提供ONS服务的EPC应用系统结构627

9.4.3 EPC体系中物品信息的查询过程628

9.4.4 EPC体系与实体标记语言PML630

9.4.5 EPC ONS系统的设计633

9.4.6 支持物联网应用系统的网络结构设计举例636

9.5 车载网VANET的研究与发展640

9.5.1 VANET的基本概念640

9.5.2 VANET的组成与结构646

9.5.3 VANET的协议标准体系650

9.5.4 VANET研究的发展652

参考文献661

第10章 网络安全技术研究与发展663

10.1 网络安全技术研究的基本内容663

10.1.1 网络安全研究的分类663

10.1.2 网络攻击的分类664

10.1.3 网络安全发展的新动向669

10.2 网络安全防护技术研究672

10.2.1 防火墙技术研究672

10.2.2 入侵检测技术研究680

10.2.3 安全审计技术研究688

10.2.4 网络防病毒技术研究689

10.2.5 计算机取证技术研究692

10.2.6 网络业务持续性规划技术研究694

10.3 密码技术在网络安全中的应用696

10.3.1 密码算法与密码体制的基本概念697

10.3.2 对称密码体系的基本概念697

10.3.3 公钥密码体系的基本概念697

10.3.4 消息验证与数字签名的研究700

10.3.5 公钥基础设施的研究705

10.3.6 信息隐藏技术的研究708

10.4 网络安全应用技术研究709

10.4.1 IP安全的研究709

10.4.2 VPN技术的研究713

10.4.3 电子邮件安全技术的研究714

10.4.4 Web安全技术的研究716

10.5 Ad hoc网络安全技术的研究719

10.5.1 Ad hoc网络安全的基本概念719

10.5.2 Ad hoc网络安全的威胁719

10.5.3 Ad hoc网络安全研究722

10.6 WSN安全技术725

10.6.1 WSN安全的基本概念725

10.6.2 无线传感器网络安全技术研究进展728

10.7 RFID应用系统网络安全技术研究729

10.7.1 RFID应用系统网络安全的基本概念729

10.7.2 对RFID应用系统的攻击方法730

10.7.3 基于RFID的隐私保护问题732

参考文献734

附录A 词汇表737