計算機網路

中文書名：計算機網路（第四版）

著者：（美）特南鮑姆

譯者：潘愛民

出 版 社：清華大學出版社

出版日期：2004-08-01

上架時間：2010-12-9

平裝：743頁

開本：16開

ISBN：9787302089773

定價：￥60.00

《計算機網路（第4版）》全書按照網路協議模型（物理層、數據鏈路層、介質訪問控制子層、網路層、傳輸層和應用層），自下而上系統地介紹了計算機網路的基本原理，並給出了大量實例。在講述各網路層的同時，還融合進了近年來迅速發展起來的各種網路技術，如Internet、SONET、ADSL、CDMA、WLAN和藍牙等。另外，針對當前計算機網路的發展現狀以及計算機安全的重要性，本書用了一整章的篇幅對計算機安全進行了深入討論。

《計算機網路（第4版）》是國內外使用最為廣泛的計算機網路經典教材。適用對象很廣泛。對於學習計算機網路課程的本科生以及研究生，本書都可以作為教材或教學參考書，每一章後面的大量練習題，可用於課程作業或者複習要點。對於從事網路研究、網路工程以及使用和管理網路的科研和工程技術人員，本書也是一本很有價值的參考讀物。

作者簡介

姓名：（美）特南鮑姆 (Tanenbaum A.S.)

作品：《計算機網路》 《分散式操作系統》 《分散式系統：原理與範例》 《計算機網路》 《結構化計算機組成》

譯者簡介

潘愛民，浙江海寧人，獲得了南開大學數學學士學位，清華大學工學碩士學位，以及北京大學計算機科學博士學位。他從中學時代開始接觸計算機編程，經歷了從DOS到Windows各種版本的發展歷程。潘愛民於1994年開始在北京大學計算機研究所從事計算機應用方向的研究和開發工作，2000年破格晉陞為副研究員。2002年擔任北京大學計算機研究所信息安全研究室主任。曾經長期從事軟體技術的研究和開發工作，並且撰寫了大量的軟體技術文章，1999年曾經是《微電腦世界》雜誌社的合作專家。他著寫了《COM原理與應用》（1999年出版），翻譯了多部關於軟體開發技術的經典名作，如《Visual C++技術內幕》（第四、六版）、《C++ Primer中文版》（第三版）、《COM本質論》、《Effective Java中文版》等。

第1章 概述

1.1 計算機網路的應用

1.1.1 商業應用

1.1.2 家庭應用

1.1.3 移動用戶

1.1.4 社會問題

1.2 網路硬體

1.2.1 區域網

1.2.2 城域網

1.2.3 廣域網

1.2.4 無線網路

1.2.5 家庭網路

1.2.6 網際網路

1.3 網路軟體

1.3.1 協議層次

1.3.2 各層的設計問題

1.3.3 面向連接與無連接的服務

1.3.4 服務原語

1.3.5 服務與協議的關係

1.4 參考模型

1.4.1 OSI參考模型

1.4.2 TCP/IP參考模型

1.4.3 OSI參考模型與TCP/IP參考模型的比較

1.4.4 OSI模型和協議的缺點

1.4.5 TCP/IP參考模型的缺點

1.5 網路實例

1.5.1 Internet

1.5.2 面向連接的網路：X.25、幀中繼和ATM

1.5.3 乙太網

1.5.4 無線LAN：802.11

1.6 網路標準化

1.6.1 電信領域中最有影響的組織

1.6.2 國際標準領域中最有影響的組織

1.6.3 Internet標準領域中最有影響的組織

1.7 度量單位

1.8 本書其餘部分的概要

1.9 本章小結

習題

第2章 物理層

2.1 數據通信的理論基礎

2.1.1傅立葉分析

2.1.2 帶寬受限的信號

2.1.3 通道的最大數據傳輸率

2.2 有導向的傳輸介質

2.2.1 磁介質

2.2.2 雙絞線

2.2.3 同軸電纜

2.2.4 光 纖

2.3 無線傳輸

2.3.1 電磁波譜

2.3.2 無線電傳輸

2.3.3 微波傳輸

2.3.4 紅外線和毫米波

2.3.5 光波傳輸

2.4 通信衛星

2.4.1 地球同步衛星

2.4.2 中間軌道衛星

2.4.3 低軌道衛星

......

第9章 閱讀書目和參考文獻

9.1 進一步閱讀的建議

9.1.1 簡介和綜合論著

9.1.2 物理層

9.1.3 數據鏈路層

9.1.4 介質訪問控制子層

9.1.5 網路層

9.1.6 傳輸層

9.1.7 應用層

9.1.8 網路安全

9.2 按字母順序的參考文獻

第1章 概述

在過去的三個世紀中，每一個世紀都有一種佔主導地位的技術。18世紀伴隨著工業革命到來的是大型機械系統的時代；19世紀是蒸汽機的時代；而在20世紀的發展歷程中，關鍵的技術是信息收集、處理和分發。在其他的發展方面，我們還可以看到：遍布全球的電話網路建立起來了；無線電廣播和電視出現了；計算機工業誕生了，並且以超乎想象的速度在增長；另外，通信衛星也發射上天了。

技術快速發展的一個直接結果是，這些領域正在快速地融合，信息收集、傳輸、存儲和處理之間的差別正在迅速地消失。對於具有數百個辦公室的大型組織來說，儘管這些辦公室分佈在廣闊的地理區域中，但未來期望的情景是，工作人員只要單擊一下按鈕，就可以查看到最遠處分部的狀態。隨著信息收集、處理和分發能力的不斷提高，我們對於更加複雜的信息處理技術的需求也增長得更快。

與其他的工業（比如汽車和航空運輸業）相比，計算機工業還非常年輕，儘管如此，計算機技術卻在很短的時間內有了驚人的進展。在計算機誕生之初的20年間，計算機系統是高度集中化的，通常位於一個很大的房間中。該房間通常配有玻璃牆，參觀的人透過玻璃牆可以欣賞到裡邊偉大的電子奇迹。中等規模的公司或者大學可能會有一台或者兩台計算機，而大型的研究機構最多也就幾十台計算機。要在20年內生產出大量同樣功能但是體積比郵票還小的計算機，在當時的人們看來純屬科學幻想。

計算機和通信的結合對於計算機系統的組織方式產生了深遠的影響。把一台大型的計算機放在一個單獨的房間中，然後用戶帶著他們的處理任務去房間里上機，這種“計算機中心”的概念現在已經完全過時了。由一台計算機來處理整個組織中所有的計算需求，這種老式的模型已經被新的模型所取代，在新的模型下，由大量獨立的、但相互連接起來的計算機來共同完成計算任務。這些系統稱為計算機網路（computer networks）。如何設計這些網路，並且將這些網路組織起來，這是本書的主題。

在本書中，我們將使用術語“計算機網路”來表示通過同一種技術相互連接起來的一組自主計算機的集合。如果兩台計算機能夠交換信息，則稱這兩台計算機是相互連接的（interconnected）。兩台機器之間的連接不一定要通過銅線，光纖、微波、紅外線和通信衛星也可以用來建立連接。以後我們將會看到，網路可以有不同的大小、形狀和形式。Internet或者萬維網（Wor1d Wide Web）都不是計算機網路，可能很多人對此會覺得很奇怪。到本書末尾的時候，你就會明白其中的原因。現在給出一個簡單的答案：Internet並不是一個單一的網路，而是一個由許多個網路構成的網路；Web是一個分散式系統，它運行在Internet之上。顯示全部信息第1章 概述

在過去的三個世紀中，每一個世紀都有一種佔主導地位的技術。18世紀伴隨著工業革命到來的是大型機械系統的時代；19世紀是蒸汽機的時代；而在20世紀的發展歷程中，關鍵的技術是信息收集、處理和分發。在其他的發展方面，我們還可以看到：遍布全球的電話網路建立起來了；無線電廣播和電視出現了；計算機工業誕生了，並且以超乎想象的速度在增長；另外，通信衛星也發射上天了。

技術快速發展的一個直接結果是，這些領域正在快速地融合，信息收集、傳輸、存儲和處理之間的差別正在迅速地消失。對於具有數百個辦公室的大型組織來說，儘管這些辦公室分佈在廣闊的地理區域中，但未來期望的情景是，工作人員只要單擊一下按鈕，就可以查看到最遠處分部的狀態。隨著信息收集、處理和分發能力的不斷提高，我們對於更加複雜的信息處理技術的需求也增長得更快。

與其他的工業（比如汽車和航空運輸業）相比，計算機工業還非常年輕，儘管如此，計算機技術卻在很短的時間內有了驚人的進展。在計算機誕生之初的20年間，計算機系統是高度集中化的，通常位於一個很大的房間中。該房間通常配有玻璃牆，參觀的人透過玻璃牆可以欣賞到裡邊偉大的電子奇迹。中等規模的公司或者大學可能會有一台或者兩台計算機，而大型的研究機構最多也就幾十台計算機。要在20年內生產出大量同樣功能但是體積比郵票還小的計算機，在當時的人們看來純屬科學幻想。

計算機和通信的結合對於計算機系統的組織方式產生了深遠的影響。把一台大型的計算機放在一個單獨的房間中，然後用戶帶著他們的處理任務去房間里上機，這種“計算機中心”的概念現在已經完全過時了。由一台計算機來處理整個組織中所有的計算需求，這種老式的模型已經被新的模型所取代，在新的模型下，由大量獨立的、但相互連接起來的計算機來共同完成計算任務。這些系統稱為計算機網路（computer networks）。如何設計這些網路，並且將這些網路組織起來，這是本書的主題。

在本書中，我們將使用術語“計算機網路”來表示通過同一種技術相互連接起來的一組自主計算機的集合。如果兩台計算機能夠交換信息，則稱這兩台計算機是相互連接的（interconnected）。兩台機器之間的連接不一定要通過銅線，光纖、微波、紅外線和通信衛星也可以用來建立連接。以後我們將會看到，網路可以有不同的大小、形狀和形式。Internet或者萬維網（World Wide Web）都不是計算機網路，可能很多人對此會覺得很奇怪。到本書末尾的時候，你就會明白其中的原因。現在給出一個簡單的答案：Internet並不是一個單一的網路，而是一個由許多個網路構成的網路；Web是一個分散式系統，它運行在Internet之上。

在一些文獻中，計算機網路和分散式系統（distributed system）這兩個概念容易使人混淆。兩者的關鍵差別在於：在一個分散式系統中，一組獨立的計算機展現給用戶的是一個統一的整體，就好像是一個系統似的。通常，對用戶來說，分散式系統只有一個模型或-范型。在操作系統之上有一層軟體中間件（middleware）負責實現這個模型。一個著名的分散式系統的例子是萬維網（World Wide Web），在萬維網中，所有的一切看起來就好像是一個文檔（Web頁面）一樣。

在計算機網路中，這種統一性、模型以及其中的軟體都不存在。用戶看到的是實際的的。如果一個用戶希望在一台遠程機器上運行一個程序，那麼，他①必須登錄到遠程機器上，然後在那台機器上運行該程序。

實際上，分散式系統是建立在網路之上的軟體系統。正是因為軟體的特性，所以分散式系統具有高度的內聚性和透明性。因此，網路與分散式系統之間的區別更多地在於軟體（特別是操作系統），而不是硬體。

然而，這兩個主題之間也有許多重合的地方。例如，分散式系統和計算機網路都需要移動文件。不同之處在於是誰來發起移動操作，是系統還是用戶？雖然本書的焦點主要在於網路，但是討論到的許多話題在分散式系統中也是很重要的。有關於分散式系統的更多信息，請參考（Tanenbaum and Van Steen，2002）。

1.1 計算機網路的應用

在開始討論技術細節之前，首先值得花一點時間來說明為什麼人們對於計算機網路很感興趣，以及計算機網路可用來做些什麼事情。畢竟，如果沒有人對計算機網路感興趣的話，那就不會建立這麼多計算機網路了。我們首先討論針對公司和個人的傳統用法，然後再轉移到最新的一些發展動向，包括針對移動用戶和家庭網路的應用上來。

1.1.1 商業應用

許多公司都具有相當數量的計算機。例如，一家公司可能用一些單獨的計算機來監視生產過程、記錄庫存，以及管理工資的發放工作。最初的時候，這些計算機都是獨立工作的，但是後來管理部門決定將這些計算機連接起來，以便將有關整個公司的信息關聯起來，並且可以隨時訪問這些信息。

將這個公司的情形更加泛化一點，這裡涉及到的問題是資源共享（resource sharing），其目標是，讓每一個人都可以訪問所有的程序、設備和特殊的數據，並且做到跟這些資源和用戶的物理位置無關。一個既顯然又非常普遍的例子是，讓一個辦公室里的所有工作人員共用同一台印表機。公司沒有必要為每一個工作人員都配備一台個人印表機，而且，一台高性能的網路印表機通常比一大批獨立的印表機更加便宜，列印速度更快，而且也更容易維護。

然而，比共享物理資源（比如印表機、掃描儀和CD刻錄機）更重要的是共享信息。每一個大型的或中等規模的公司和許多小型的公司都越來越依賴於計算機化的信息。大多數公司都有顧客記錄、庫存信息、收到的賬單記錄、財務報告、繳稅信息以及其他更多的在線信息。如果一家銀行的所有計算機都不能工作了，那麼這家銀行可能堅持不了5分鐘。如果一個現代化的生產車間使用了計算機控制的裝配線，那麼計算機崩潰后也不可能繼續工作。現在，即使是很小規模的旅行社，甚至只有三個人規模的律師事務所也與計算機網路有著密切的聯繫，通過計算機網路，僱員們可以即時地訪問有關的信息和文檔。

對於小公司而言，可能所有的計算機都在一個辦公室里，或者位於同一個建築物內，但是對於大型的公司，計算機和僱員們可能分散在許多個辦公室中，甚至分散在不同國家的多個分支機構中。然而，紐約的一個銷售員有時候需要訪問新加坡的產品庫存資料庫。換句話說，一個用戶離他要訪問的數據相隔15 000公里，但是他仍然要訪問這些數據，就好像這些數據存放在本地一樣。簡而言之，計算機網路的這個目標可以定義為：企圖打破“地理位置的束縛（tyranny of geography）”。

按照最簡單的形式，你可以把一個公司的信息系統想象成：由一個或者多個資料庫，以及許多需要遠程訪問這些資料庫的僱員們組成的。在這個模型中，數據存儲在性能較強大的計算機上，稱為伺服器（server）。通常這些伺服器集中在同一個場所，並且由系統管理員對它們進行維護。相反，僱員們的桌子上有一些簡單的機器，稱為客戶（client），通過這些客戶，僱員可以訪問遠程的數據，例如，他們可以訪問遠程的電子表格。（有時候，我們也把客戶機器的使用者稱作“客戶”，但是根據上下文環境，你應該可以判斷出到底是指機器，還是指機器的用戶。）客戶和伺服器通過網路連接起來，如圖1.1所示。請注意，這裡我們只是用一個簡單的橢圓形來表示一個網路，而沒有表達其中的任何細節。當我們從抽象意義上來表達一個網路的時候，就使用這種形式。當有需要的時候，我們也會提供更多的細節。

這整個結構稱為“客戶-伺服器模型（client—server model）”。這種模型有很廣泛的應用，它也是許多網路應用的基礎。當客戶和伺服器位於同一個建築物內（比如，屬於同一個公司）的時候，這種模型是適用的；當客戶和伺服器相隔很遠的時候，這種模型也是適用的。例如，當一個人在家裡訪問一個Web頁面的時候，就使用了這種模型；其中，遠程的Web伺服器就是模型中的伺服器，用戶的個人計算機是模型中的客戶。在大多數情況下，一台伺服器可以處理許多客戶的請求。

原書名： Computer Networks, Fifth edition

原出版社： Pearson Education

作者： Andrew S.Tanenbaum David J.Wetherall

譯者：嚴偉 潘愛民

叢書名：世界著名計算機教材精選

出版社：清華大學出版社

ISBN：9787302274629

上架時間：2012-3-13

出版日期：2012 年3月

開本：16開

頁碼：739

版次：5-1

《計算機網路(第5版)》是國內外使用最廣泛、最權威的計算機網路經典教材。全書按照網路協議模型自下而上（物理層、數據鏈路層、介質訪問控制層、網路層、傳輸層和應用層）有系統地介紹了計算機網路的基本原理，並結合internet給出了大量的協議實例。在講述網路各層次內容的同時，還與時俱進地引入了最新的網路技術，包括無線網路、3g蜂窩網路、rfid與感測器網路、內容分發與p2p網路、流媒體傳輸與ip語音，以及延遲容忍網路等。另外，本書針對當前網路應用中日益突出的安全問題，用了一整章的篇幅對計算機網路的安全性進行了深入討論，而且把相關內容與最新網路技術結合起來闡述。

《計算機網路(第5版)》的適用對象非常廣泛。由於本書的重點立足於計算機網路的基本原理，同時兼顧了internet體系結構與tcp/ip協議等內容，因此對於學習計算機網路課程的本科生和研究生，本書都是絕佳的教材或教學參考書。本書每章後面給出了大量練習題，有助於教師根據教學目的酌情安排課後練習。此外，本書對於從事網路相關技術研究和網路應用開發的廣大科研工作者也具有重要的參考價值。

現在這本書已經更新到第5版了。它的每個版本映襯著人們使用計算機網路的不同階段。當第1版在1980年問世時，網路還只是學術上的一種好奇心體現。但到1988年出版第2版時，網路已經被大學和大型企業用於學術研究和商業應用。當第3版於1996年出現時，計算機網路，尤其是網際網路（Internet）已成為千百萬人日常生活中的一部分。而到2003年出版第4版時，人們利用無線網路和移動電腦訪問網頁和Internet早就司空見慣。現在，正值第五版出版之際，計算機網路的重心已偏向內容分發（尤其是通過CDN和對等網路獲取視頻的應用），而且行動電話已成為網際網路上的小型電腦。

第5版新增內容

第5版相比以前的版本改變甚多，其中最重要的一點是David J. Wetherall教授成為了本書的合作者。David教授具有豐富的網路背景，他在城域網的設計領域磨礪了20多年，研究範圍涉及網際網路和無線網路。他是美國華盛頓大學的終身教授，一直講授和研究計算機網路以及過去十年間相關主題的內容。

當然，書中還有許多內容是隨著計算機網路世界的不斷變化而更新的。其中，修訂和新增內容有：

* 無線網路（802.12和802.16）。

* 智能手機使用的3G網路。

* RFID和感測器網路。

* 使用CDN的內容分發。

* 對等網路。

* 實時媒體（存儲的、流式的以及實況的）。

* 網際網路電話（IP語音）。

* 延遲容忍網路。

更詳細的每章變化如下所示。

第1章是全書的概述，其功能與第4版相同，但內容已被修訂，並更新到計算機網路的最新狀態。網際網路、行動電話網路、802.11、RFID和感測器網路作為計算機網路實例被加以討論。有關乙太網的起源以及電纜塔接器已被刪除，同時被刪除的內容還有關於ATM的材料。

第2章涵蓋了物理層的內容，擴展了數字調製（包括廣泛用於無線網路的OFDM）和3G網路（基於CDMA）兩部分內容。同時還討論了一些新技術，包括光纖到戶和電力線聯網。

第3章內容涉及點到點鏈路，在兩個方面有所改進。有關錯誤檢測碼和糾正碼的內容已被更新，並且還簡要描述了實際上非常重要的現代編碼技術（例如，卷積碼和LDPC碼）。現在給出的協議實例是SONET和ADSL上的數據包交換。遺憾的是協議驗證部分內容被刪掉了，因為它實在是很少被使用。

在第4章MAC子層中，基本原理是永恆的，改變的只是技術。重新組織了有關網路實例的章節部分，包括千兆乙太網、802.11、802.16、藍牙和RFID。同時更新的還有LAN交換的覆蓋範圍，包括VLAN。

第5章的網路層涵蓋的內容與第4版相同，但修訂了許多地方。不僅更新了材料，還增加了深度，特別是在服務質量（實時媒體有關）及網際網路路方面都有所加強。BGP、OSPF和CIDR相關章節和組播路由同樣也有很大擴展，而且還增加了選播路由的新內容。

第6章傳輸層也做了不少修訂，補充、修改和刪除了一些內容。新增加的內容包括針對延遲容忍網路和一般擁塞控制的描述。修訂后的內容更新和擴展了TCP的擁塞控制。而針對面向連接的網路層的描述則被刪除，因為這些內容現在很少能見到。

第7章應用層內容也得到了很大更新和擴充。DNS和電子郵件部分的內容與第四版類似，但過去的幾年間Web的使用、流媒體和內容分發方面有了很大的發展，因此，關於Web和流媒體的相關章節內容已被更新到了最新狀態。新增的一個全新小節覆蓋了內容分發，包括CDN和對等網路的內容。

第8章的安全依然包括針對保密性和真實性的對稱密鑰和公共密鑰加密。實際上使用的安全技術相關內容也已經得到更新，包括防火牆和VPN；而且還增補了802.11安全和Kerberos V5新內容。

第9章重新列出了建議的參考讀物和一個超過300個引用的最新書目。其中超過一半的讀物是2000年或稍後發表的文章和書籍，其餘的都是一些經典論文。