数据网络(第二版)
基本信息
- 原书名: Data Networks
- 原出版社: Addison Wesley/Pearson
编辑推荐
总揽全书,首先是以非数字的方式对主要概念和原理的简单解释,随之是对问题建模的仔细描述,然后是数学分析。从分析中得到的结论会在最后得以解释,并且会给出一些实例以阐明更多的细节问题。书中将大量使用图例说明讨论的思路。对于较低层次的课程,这些分析可以被略去不讨论,这使得初学者和中等水平学生能够掌握基本的思想,而同时也使得较高水平的学生能够获得更深层次的理解以及在相关领域进行研究的能力。
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本书深入讲述数据网络的原理和模型,运用数学分析并解释结论。全书共分6章,第1章为序论,简单介绍了计算机网络的历史和ISO/OSI参考模型。第2章分别介绍了点对点链路的物理层、数据链路控制层、网络层和传输层。第3章介绍的排队论是分析和优化网络性能的有力理论工具。第4章重点阐述了多路访问通信中的各种问题。第5章分析了各种层次的路由选择问题和相关算法。第6章对网络流量问题和相应各种算法进行了讨论。
本书属于数据网络领域的一本中高级读物,适合作为计算机或相关专业研究生教材,也适合作为本科高年级选修教材。对于从事数据网络工程、技术服务和研究的专业人员来说,本书也是不可多得的参考资料。
本书属于数据网络领域的一本中高级读物,适合作为计算机或相关专业研究生教材,也适合作为本科高年级选修教材。对于从事数据网络工程、技术服务和研究的专业人员来说,本书也是不可多得的参考资料。
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本书提供作译者介绍
Dimitri Bertsekas
DIMITRI P.BERTSEKAS,1965年在希腊雅典国家技术大学机械和电子工程系获得学士学位,1971年在麻省理工学院获得系统科学博士学位。他曾在斯坦福大学工程一经济系统系和Urbana lllinnis大学电子工程系执教。1979年他开始执教于麻省理工学院,目前是电子工程和计算机科学系教授。他长期担任私人企业的顾问,身兼多种学术期刊的编者之职,也是IEEE的高级会员。
Bertsekas教授在随机系统控制及线性、非线性和动态程序设计领域都有所研究。他在这些领域中已经.. << 查看详细
DIMITRI P.BERTSEKAS,1965年在希腊雅典国家技术大学机械和电子工程系获得学士学位,1971年在麻省理工学院获得系统科学博士学位。他曾在斯坦福大学工程一经济系统系和Urbana lllinnis大学电子工程系执教。1979年他开始执教于麻省理工学院,目前是电子工程和计算机科学系教授。他长期担任私人企业的顾问,身兼多种学术期刊的编者之职,也是IEEE的高级会员。
Bertsekas教授在随机系统控制及线性、非线性和动态程序设计领域都有所研究。他在这些领域中已经.. << 查看详细
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第1章 绪论和分层的网络结构 1
1.1 历史概述 1
1.1.1 技术和经济背景 4
1.1.2 通信技术 5
1.1.3 数据网络的应用 5
1.2 消息和交换 7
1.2.1 消息和数据包 7
1.2.2 会话 8
1.2.3 电路交换和存储转发交换 11
1.3 分层 13
1.3.1 物理层 16
1.3.2 数据链路控制(dlc)层 18
1.3.3 网络层 20
1.3.4 传输层 23
1.3.5 会话层 25
1.3.6 表示层 25
1.3.7 应用层 25
1.4 一个简单的分布式算法 26
笔记、出处和推荐读物 28
问题 28
1.1 历史概述 1
1.1.1 技术和经济背景 4
1.1.2 通信技术 5
1.1.3 数据网络的应用 5
1.2 消息和交换 7
1.2.1 消息和数据包 7
1.2.2 会话 8
1.2.3 电路交换和存储转发交换 11
1.3 分层 13
1.3.1 物理层 16
1.3.2 数据链路控制(dlc)层 18
1.3.3 网络层 20
1.3.4 传输层 23
1.3.5 会话层 25
1.3.6 表示层 25
1.3.7 应用层 25
1.4 一个简单的分布式算法 26
笔记、出处和推荐读物 28
问题 28
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在过去的十几年中,计算机网络以令人让人难以置信的速度向前高速发展,它的每一次进步都伴随着巨大的技术革新,从有线通信到无线通信,从硬件交换到软件交换,计算机网络不断地向世人展示着它的活力。在这样的情况下,一本综合介绍计算机网络的基础知识、应用和算法的经典书籍对众多从事计算机网络研究的工作人员和高等院校学生来说是必不可少的。
作为曾经接受过中国和英国大学教育的科研人员,我们深深地感到我国和发达国家在计算机网络领域内的差距,这不仅体现在科研水平上,也体现在教学内容中。缺少高质量的教材已经成为阻碍我们赶上国外先进水平的重要因素。我们拥有大量颇具潜力的优秀学生,如果能在教学的内容和水平上有所提高,领跑计算机网络的研究并非没有可能。
我们希望通过我们的努力,把海外的优秀教材介绍给国内的学生和科研人员。在茫茫书海中,我们挑选了在英国谢菲尔德大学攻读硕士时老师曾经推荐过的一本教材,这就是现在奉献于读者面前的《数据网络(第二版)》一书。该书作者对于数据网络的阐述非常深刻,书中大量的数学解释和实例为读者提供了全面的定性、定量分析,充分体现了其在该领域的深厚功力。不仅如此,作者还前瞻性地给出了计算机网络的方展方向,颇具指导意义。因此,我们可以毫不夸张地将《数据网络(第二版)》称为计算机网络领域的经典权威之作。
在本书的翻译过程中,译者得到了许多老师和朋友的帮助,在此表示深深的感谢。本书的第1章到第3章由王康翻译,第4章到第6章由卢刚翻译。张 负责第1章和第3章的校阅工作,夏晓驳负责第2章的校阅工作,第4、5、6章的校阅工作由孙倩、徐烨完成。在此还要对译者所在的英国谢菲尔德大学电子系Centre for Mobile Communications Research(C4MCR)研究组的所有同事在专业上的帮助表示由衷的感谢,同时特别感谢该研究组的主任,译者的导师Robert MEdwards博士的支持。由于本书的分析非常深刻,数学解释穿插其中,这给我们的翻译带来了很大的困难,加上译者水平有限,书中难免有错漏之处,还请广大读者加以批评指正。
译者
卢刚 王康
于英国谢菲尔德
2003年3月30日
作为曾经接受过中国和英国大学教育的科研人员,我们深深地感到我国和发达国家在计算机网络领域内的差距,这不仅体现在科研水平上,也体现在教学内容中。缺少高质量的教材已经成为阻碍我们赶上国外先进水平的重要因素。我们拥有大量颇具潜力的优秀学生,如果能在教学的内容和水平上有所提高,领跑计算机网络的研究并非没有可能。
我们希望通过我们的努力,把海外的优秀教材介绍给国内的学生和科研人员。在茫茫书海中,我们挑选了在英国谢菲尔德大学攻读硕士时老师曾经推荐过的一本教材,这就是现在奉献于读者面前的《数据网络(第二版)》一书。该书作者对于数据网络的阐述非常深刻,书中大量的数学解释和实例为读者提供了全面的定性、定量分析,充分体现了其在该领域的深厚功力。不仅如此,作者还前瞻性地给出了计算机网络的方展方向,颇具指导意义。因此,我们可以毫不夸张地将《数据网络(第二版)》称为计算机网络领域的经典权威之作。
在本书的翻译过程中,译者得到了许多老师和朋友的帮助,在此表示深深的感谢。本书的第1章到第3章由王康翻译,第4章到第6章由卢刚翻译。张 负责第1章和第3章的校阅工作,夏晓驳负责第2章的校阅工作,第4、5、6章的校阅工作由孙倩、徐烨完成。在此还要对译者所在的英国谢菲尔德大学电子系Centre for Mobile Communications Research(C4MCR)研究组的所有同事在专业上的帮助表示由衷的感谢,同时特别感谢该研究组的主任,译者的导师Robert MEdwards博士的支持。由于本书的分析非常深刻,数学解释穿插其中,这给我们的翻译带来了很大的困难,加上译者水平有限,书中难免有错漏之处,还请广大读者加以批评指正。
译者
卢刚 王康
于英国谢菲尔德
2003年3月30日
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《数据网络(第一版)》面世5年以来,网络互连领域在许多重要方面都发生了改变。其中最基本的一点或许在于光纤技术的迅速发展,它为容量急速增加的新一代数据网络提供了无尽的机会。最近一段时间,可用于数据网络(包括广域网和局域网)的链路容量正以几何级数增加。而从长远来看,在全球范围内提供集成数据、语音和视频服务的公共宽带集成服务网络目前在技术上已经可以实现。这些未来的网络乍看上去与过去20年的数据网络之间没有任何共同之处,但实际上,其中许多潜在的原理都是相同的。《数据网络(第二版)》既提供了对这些共同原理的基本理解,也对未来网络中将会涉及到的一些新技术进行了展望。
为了帮助读者理解网络互连的基本原理,我们在对现有网络的描述和分析手段的发展之间进行了权衡。其中描述性的内容用以说明潜在的概念,分析性的内容用以获得对这些概念更深层次以及更准确的叙述。虽然分析性的内容可用于分析各种类型的网络,我们相信其更重要的用处在于使读者对于这个领域在概念上和直观上的理解更加明确,也就是说,我们应该理解到分析应该在设计之前而不是之后。
从高年级本科生选修课,到研究生一年级课程,再到更深入的研究生课程,最后到作为该领域的设计者和研究者的参考资料书,这本书可以应用于各种层次。其中的内容已经在麻省理工学院(MIT)的许多研究生课程和各种层次的短期课程中得到了验证。本书假设读者具有基本的概率论知识并且具有电子工程或计算机科学领域的学历背景,但是除了这些,其内容本身都是自成一体的。
总揽全书,首先是以非数学的方式对主要概念和原理的简单解释,随之是对问题建模的仔细描述,然后是数学分析。从分析中得到的结论会在最后得以解释,并且会给出一些实例以阐明更多的细节问题。书中将大量使用图例说明讨论的思路。对于较低层次的课程,这些分析可以被略去不讨论:这使得初学者和中等水平学生能够掌握基本的思想,而同时也使得较高水平的学生能够获得更深层次的理解以及在相关领域进行研究的能力。
第1章对我们要研究的主题给予了全面讨论,同时在该章提出了分层的概念。这种分层的思想使得数据网络的各种问题能够被独立地讨论解决,这就使得读者可以以任何深度阅读(也可以跳过一些章节)后续的章节而不会严重地影响对其他章节的理解。
第2章讨论在前面分层理论中的两个最低层的问题,同时也对更高层次中的一些紧密相关的方面加以了讨论。对于最低层,或者说是物理层,本章简要介绍了二进制数据如何在物理通信信道中传输的问题。这里我们尽可能提供足够的资料使得学生能够将数字传输的抽象概念和物理现象联系起来。下一层,即数据链路控制层使得数据包能够可靠地在通信链路中被传输。本章介绍了必须应用在链路各个节点以提供所期望的可靠性的一些分布式算法或是协议。相对于较早的网络,这些协议在现代高速网络的重要性要小一些,但是其中的一些概念却经常在各种网络的许多层上被使用。本章的剩余部分集中讨论了其他点对点协议,这些协议允许一条链路的各个端点或一个网络会话的各个端点能够协作提供一些所需的服务。
第3章阐述了用于多路访问方案(第4章),以及一定程度的路由选择算法(第5章)性能分析的排队理论。分析性内容较少的课程可以选择略去本章中的大部分内容,而仅仅接受其得出的结论。但是里托定理和泊松过程应该讲解,因为它们形式简单并且能够极大地增强对后面章节的理解。本章给出了很多结论,它们通常都可以用比排队论知识背景下简单得多的方法得到。这种简单的方法只考虑了稳态特性,有时也会牺牲一些严谨性以清楚地表达见解。擅长数学的读者本身就能够对那些额外细节的严格性加以补充,而对于大多数读者,这些额外细节会使讨论的范围变得难以理解。
第4章阐述了多路访问通信中的问题,包括局域网、城域网、卫星网络和无线电网络。对理论性要求不高的课程可以跳过4.2小节的后半段、整个4.3小节以及4.4小节的大部分,快速进入到4.5小节的局域网问题上。概念上来说,读者可以在本章中获得很多对于分布式算法本质的见解。
第5章讨论了路由的相关问题。内容在难度和深度上逐渐增加,读者可以根据其实际水平阅读。路由问题在这里得到了相当深入的讨论,除此之外读者也可以得到对分布式算法更进一步的理解。这一章也对拓扑设计问题进行了讨论,并且用一个小节的篇幅讨论了链路故障的恢复。
第6章讨论流量控制(或者有时称为阻塞控制)问题。开始的3个小节主要是描述性内容,首先说明了流量控制的目的和在达到这些目的过程中涉及的问题,然后说明了两种通用的方法,窗口控制和速率控制。第4小节说明了在几种存在的网络中的流量控制方法。最后一个小节的内容更加深入,说明了在速率控制方案中用以选择会话速率的各种算法。
在本书中完全没有涉及高层协议主题,也就是数据包在底层提供的网络中可以进行可靠传输的情况下,计算机和使用网络的设备有效通信所需的各种处理。这个主题与本书讨论的其他主题在本质上是不同的,如果也进行深入讨论的话,本书的篇幅会翻番。
我们首先对书中出现大量的专业词汇和缩写词汇表示歉意。但我们感觉有必要至少将这个领域中频繁使用的缩写词汇包括进来,这样既便于读者与该领域中的其他工作者交流,也使本书对查询这些缩写词汇的意义具有参考价值。
除了第1章,每章的最后都给出了一些涉及面很广的问题。问题的范围从一些简单的练习(以便读者熟悉基本概念和技术)到用以扩展文中结论的高级问题。
为便于更深入地阅读,每一章都有一个小节简要说明本章内容的出处和一些建议。我们再次对本书中没有提到但为本书作出了贡献的许多作者表示歉意。数据网络领域中的参考文献非常之多,我们仅举出了我们认为最为有用的或对本书内容有所补充的参考资料。
麻省理工学院令人振奋的教学和研究环境为本书的完成提供了理想条件。特别感谢曾经在课程中使用本书的许多学生,他们的建议对我们阐明所涉及的论题很有帮助。也同样感谢许多同事和优秀毕业生,是他们提供了各章节中详细的评论。还要特别感谢我们的同事Pieaxe Humbler,他的建议、知识和深入的见解非常宝贵。另外,Erdal Al-ikall, David Castanon,Robert Cooper,Tony.Ephremides,Eli Gafhi,Marianne Gardner,InderGopal,Paul Green,Ellen Hahne,Bruce Hajek,Michael Hluchyi,Robert Kennedy,John Spinelli和John Tsitsildis也给予了我们巨大的帮助。我们也要感谢Nancy Young负责了本书许多修订版本的打字工作。Prentice-Hall的编辑们给予了我们巨大的帮助和合作,使得本书能够在非常紧的时间内得以出版。最后我们要感谢DARPA(资金ONR-N00014-84-K-0357)、NSF(资金ECS-8310698、ECS-8217668和DDM-8903385),以及ARO(资金DAAG29-84-K-000和DAAL03-86-K-0171)给予的研究资助。
Dimitri Bertsekas
Robert Gallager
为了帮助读者理解网络互连的基本原理,我们在对现有网络的描述和分析手段的发展之间进行了权衡。其中描述性的内容用以说明潜在的概念,分析性的内容用以获得对这些概念更深层次以及更准确的叙述。虽然分析性的内容可用于分析各种类型的网络,我们相信其更重要的用处在于使读者对于这个领域在概念上和直观上的理解更加明确,也就是说,我们应该理解到分析应该在设计之前而不是之后。
从高年级本科生选修课,到研究生一年级课程,再到更深入的研究生课程,最后到作为该领域的设计者和研究者的参考资料书,这本书可以应用于各种层次。其中的内容已经在麻省理工学院(MIT)的许多研究生课程和各种层次的短期课程中得到了验证。本书假设读者具有基本的概率论知识并且具有电子工程或计算机科学领域的学历背景,但是除了这些,其内容本身都是自成一体的。
总揽全书,首先是以非数学的方式对主要概念和原理的简单解释,随之是对问题建模的仔细描述,然后是数学分析。从分析中得到的结论会在最后得以解释,并且会给出一些实例以阐明更多的细节问题。书中将大量使用图例说明讨论的思路。对于较低层次的课程,这些分析可以被略去不讨论:这使得初学者和中等水平学生能够掌握基本的思想,而同时也使得较高水平的学生能够获得更深层次的理解以及在相关领域进行研究的能力。
第1章对我们要研究的主题给予了全面讨论,同时在该章提出了分层的概念。这种分层的思想使得数据网络的各种问题能够被独立地讨论解决,这就使得读者可以以任何深度阅读(也可以跳过一些章节)后续的章节而不会严重地影响对其他章节的理解。
第2章讨论在前面分层理论中的两个最低层的问题,同时也对更高层次中的一些紧密相关的方面加以了讨论。对于最低层,或者说是物理层,本章简要介绍了二进制数据如何在物理通信信道中传输的问题。这里我们尽可能提供足够的资料使得学生能够将数字传输的抽象概念和物理现象联系起来。下一层,即数据链路控制层使得数据包能够可靠地在通信链路中被传输。本章介绍了必须应用在链路各个节点以提供所期望的可靠性的一些分布式算法或是协议。相对于较早的网络,这些协议在现代高速网络的重要性要小一些,但是其中的一些概念却经常在各种网络的许多层上被使用。本章的剩余部分集中讨论了其他点对点协议,这些协议允许一条链路的各个端点或一个网络会话的各个端点能够协作提供一些所需的服务。
第3章阐述了用于多路访问方案(第4章),以及一定程度的路由选择算法(第5章)性能分析的排队理论。分析性内容较少的课程可以选择略去本章中的大部分内容,而仅仅接受其得出的结论。但是里托定理和泊松过程应该讲解,因为它们形式简单并且能够极大地增强对后面章节的理解。本章给出了很多结论,它们通常都可以用比排队论知识背景下简单得多的方法得到。这种简单的方法只考虑了稳态特性,有时也会牺牲一些严谨性以清楚地表达见解。擅长数学的读者本身就能够对那些额外细节的严格性加以补充,而对于大多数读者,这些额外细节会使讨论的范围变得难以理解。
第4章阐述了多路访问通信中的问题,包括局域网、城域网、卫星网络和无线电网络。对理论性要求不高的课程可以跳过4.2小节的后半段、整个4.3小节以及4.4小节的大部分,快速进入到4.5小节的局域网问题上。概念上来说,读者可以在本章中获得很多对于分布式算法本质的见解。
第5章讨论了路由的相关问题。内容在难度和深度上逐渐增加,读者可以根据其实际水平阅读。路由问题在这里得到了相当深入的讨论,除此之外读者也可以得到对分布式算法更进一步的理解。这一章也对拓扑设计问题进行了讨论,并且用一个小节的篇幅讨论了链路故障的恢复。
第6章讨论流量控制(或者有时称为阻塞控制)问题。开始的3个小节主要是描述性内容,首先说明了流量控制的目的和在达到这些目的过程中涉及的问题,然后说明了两种通用的方法,窗口控制和速率控制。第4小节说明了在几种存在的网络中的流量控制方法。最后一个小节的内容更加深入,说明了在速率控制方案中用以选择会话速率的各种算法。
在本书中完全没有涉及高层协议主题,也就是数据包在底层提供的网络中可以进行可靠传输的情况下,计算机和使用网络的设备有效通信所需的各种处理。这个主题与本书讨论的其他主题在本质上是不同的,如果也进行深入讨论的话,本书的篇幅会翻番。
我们首先对书中出现大量的专业词汇和缩写词汇表示歉意。但我们感觉有必要至少将这个领域中频繁使用的缩写词汇包括进来,这样既便于读者与该领域中的其他工作者交流,也使本书对查询这些缩写词汇的意义具有参考价值。
除了第1章,每章的最后都给出了一些涉及面很广的问题。问题的范围从一些简单的练习(以便读者熟悉基本概念和技术)到用以扩展文中结论的高级问题。
为便于更深入地阅读,每一章都有一个小节简要说明本章内容的出处和一些建议。我们再次对本书中没有提到但为本书作出了贡献的许多作者表示歉意。数据网络领域中的参考文献非常之多,我们仅举出了我们认为最为有用的或对本书内容有所补充的参考资料。
麻省理工学院令人振奋的教学和研究环境为本书的完成提供了理想条件。特别感谢曾经在课程中使用本书的许多学生,他们的建议对我们阐明所涉及的论题很有帮助。也同样感谢许多同事和优秀毕业生,是他们提供了各章节中详细的评论。还要特别感谢我们的同事Pieaxe Humbler,他的建议、知识和深入的见解非常宝贵。另外,Erdal Al-ikall, David Castanon,Robert Cooper,Tony.Ephremides,Eli Gafhi,Marianne Gardner,InderGopal,Paul Green,Ellen Hahne,Bruce Hajek,Michael Hluchyi,Robert Kennedy,John Spinelli和John Tsitsildis也给予了我们巨大的帮助。我们也要感谢Nancy Young负责了本书许多修订版本的打字工作。Prentice-Hall的编辑们给予了我们巨大的帮助和合作,使得本书能够在非常紧的时间内得以出版。最后我们要感谢DARPA(资金ONR-N00014-84-K-0357)、NSF(资金ECS-8310698、ECS-8217668和DDM-8903385),以及ARO(资金DAAG29-84-K-000和DAAL03-86-K-0171)给予的研究资助。
Dimitri Bertsekas
Robert Gallager








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