现代交换原理与技术 pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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马忠贵，李新宇，王丽娜著

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出版社：机械工业出版社

ISBN：9787111563068

版次：1

商品编码：12170630

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： “十三五”普通高等教育规划教材

开本：16开

出版时间：2017-04-01

用纸：胶版纸

页数：325

具体描述

编辑推荐

适读人群：通信专业、电子信息类专业师生，相关工程技术人员和科研人员

　　《现代交换原理与技术》围绕电信网、计算机网络、移动通信网以及下一代网络等，从通信网的全视角系统地介绍了各类交换技术的基本概念、特点和工作原理，既注重基本概念、基本原理的阐述和交换技术的新发展趋势之间的关系, 又注重飞速发展的具体技术同基本原理与应用的有机结合。

内容简介

　　交换技术是现代通信网的核心技术之一，交换技术的发展决定了整个通信网的发展。本书全面、系统地介绍了通信网中各种交换技术的基本概念、特点及工作原理，以循序渐进的方式和对比分析的观点阐述了交换原理、方法和系统结构及其相互之间的有机联系，并对推动通信网演进和融合的新技术进行了讨论。全书共分为10章，主要内容包括：交换技术及通信网概述、电路交换、分组交换、信令系统、ATM交换、IP交换与MPLS交换、光交换、移动交换、软交换，以及IMS技术。本书既注重基本概念、基本原理的阐述和交换技术的新发展，又注重技术、原理与应用的结合。本书每章都配有内容简介、知识点小结和综合性习题，便于读者理解和自测。

　　本书可作为通信专业、电子信息类专业的教材或教学参考书，也可供从事相关专业的工程技术人员和科研人员用作参考书。

前言/序言

　　前言

　　通信网是现代信息社会的基础设施，交换设备是通信网的重要组成部分，交换技术是现代通信网的核心技术之一，交换技术的发展决定了整个通信网的发展。随着通信网向数字化、智能化、综合化、宽带化、个人化方向的快速发展，各种新型交换技术，如多协议标记交换、移动交换、光交换、下一代网络与软交换、IMS技术等不断涌现，并将按下一代网络的框架在传送、控制、业务等层面进行融合。为此，本书围绕电信网、计算机网络、移动通信网以及下一代网络等，从通信网的全视角系统地阐述各类交换技术的基本概念和工作原理，知识体系科学合理。

　　本书编者自2006年为通信工程专业学生开设“现代交换技术”课程以来，在教学中一直秉承“厚基础、宽口径、强能力、高素质、富有创新意识”的培养目标，力图使学生具备现代通信技术、通信系统和通信网络等基础理论知识和应用技能以及通信软件编程设计能力，并有意识地跟踪专业领域内新理论、新技术的发展，培养具有一定创新能力的创造性人才，注重将学生所学的基础知识与其动手能力联系起来。随着交换技术的迅猛发展，课程讲述内容也不断地进行调整，除了构建电路交换、分组交换、ATM交换、信令系统等基础深厚的平台知识，更注重IP交换（多协议标记交换）、移动交换、光交换、下一代网络与软交换、IMS等新技术的掌握，与现代通信网技术有机结合。

　　本书在内容上进行了精心设计，对各种交换原理与技术进行了系统梳理和全面概括，把它们有机地联系在一起，形成一个较为完整的体系。全书共10章。第1章从交换的产生和发展入手，介绍了目前广泛使用的各种交换技术的基本原理和特点，并指出未来交换技术的演进方向。同时，介绍了相关通信网的一些基本概念，以及通信网的三要素、类型和基本结构。第2章介绍了电路交换技术的特点和工作原理，数字程控交换系统的基本结构、软硬件组成和工作原理，以及构成程控交换系统的交换网络和基本交换单元的工作原理和连接特性。第3章介绍了分组交换技术的基本原理，数据报和虚电路两种交换方式的工作原理，X��25协议以及帧中继技术的基本原理和相关通信协议。第4章介绍了信令的基本概念、信令分类、信令方式和信令的工作原理，No��1信令系统和No��7信令系统的体系结构、信令单元格式和信令点编码，以及电话通信网的本地电话网和长途电话网的基本结构。第5章介绍了ISDN和B-ISDN的产生背景、基本概念、特点、标准等相关技术，重点讲述B-ISDN的核心技术——异步传送模式（ATM）。第6章介绍了IP交换技术的产生背景、IP技术和ATM技术的融合模型以及产生的一系列新的网络互联技术方法、标签交换的基本原理和体系结构，并重点讲述了多协议标记交换（MPLS）的工作原理。第7章介绍了光交换的优点、光交换的原理和分类、光交换的基本器件、光交换网络和光交换系统，以及自动交换光网络。第8章介绍了移动交换的基本原理，包括接入阶段、鉴权加密阶段、位置登记与更新、越区切换与漫游等移动通信系统中典型的处理流程。同时，介绍了移动交换的接口与信令系统的结构。第9章介绍了基于软交换的下一代网络的体系结构、基本原理和技术、主要特点和协议，以及软交换的功能与应用。第10章介绍了IMS核心网的标准化进程、IMS的网络架构、IMS用户编号方案和IMS的典型流程。本书较好地把握了成熟、实用的技术与技术发展热点之间的关系，把飞速发展的具体技术同基本原理较好地结合起来。全书层次清晰、内容深入浅出、可读性好。在注重理论性、系统性、科学性的同时，还能兼顾培养学生的自主创新学习能力。

　　本书由马忠贵统稿，并编写第1、9、10章，李新宇编写第2、3、4、6章，王丽娜编写第5、7、8章。参编人员长期从事现代交换技术与通信网领域的教学与科研工作，具有丰富的实践经验，对通信网与各类交换技术的理论与实践问题具有深刻理解。在编写过程中，注重基本概念和基本原理的剖析，理论联系实际，将该领域最本质的原理与技术呈现给读者。

　　本书在编写过程中，参考了大量现代交换技术相关的技术资料，在此向资料的作者表示感谢。由于笔者水平有限，书中不妥之处在所难免，恳请同行专家和广大读者批评指正。

　　在本书的撰写过程中，曾得到北京科技大学的相关领导、同事、朋友以及家人的大力支持与帮助，在此一并表示诚挚的感谢！本书的编写得到了“十二五”期间高等学校本科教学质量与教学改革工程建设项目和北京科技大学教材建设经费资助，特此致谢！同时感谢机械工业出版社责任编辑李馨馨的支持与帮助。

　　马忠贵

　　2016年9月于北京

《网络协议深度剖析与实践》内容简介：本书旨在为广大网络技术爱好者、工程师及研究者提供一本全面、深入且兼具理论与实践的著作，系统性地解析现代通信网络的核心——网络协议。我们不再局限于对“现代交换原理与技术”这一特定领域的浅尝辄止，而是将视野放宽，聚焦于构建信息时代基石的种种协议，从基础的物理层传输到复杂的应用层服务，逐一揭示其运作机制、设计理念以及在实际网络部署中的应用。本书的编写理念是“知其然，更知其所以然”。我们力求用清晰易懂的语言，辅以大量的图示和生动的案例，带领读者一步步穿越协议栈的层层迷雾，理解数据如何在不同设备间传递，理解网络如何实现从点对点连接到全球互联的壮举。第一篇：网络协议的基石——从比特到帧本篇将首先建立读者对数据传输最基本的认知。我们将深入探讨物理层的相关协议和技术，包括但不限于：信号传输与编码：讲解不同类型的信号（模拟与数字）如何表示数据，以及各种编码方式（如曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码）在提高传输效率和鲁棒性方面的作用。我们将讨论物理介质（如双绞线、光纤、无线电波）的特性及其对信号传输的影响。通信介质标准：介绍如以太网（Ethernet）物理层标准（如100BASE-TX, 1000BASE-T, 10GBASE-SR等）的关键参数，如传输速率、接口类型、最大传输距离等。理解不同标准在带宽、延迟和成本上的权衡。调制解调技术：解释为何需要调制解调，并介绍常见的调制技术（如AM, FM, PSK, QAM）如何在载波信号上携带信息，以及它们在不同应用场景（如DSL, 无线通信）中的选择。物理层接口与连接器：简要介绍如RJ45, SFP, QSFP等接口的标准和功能，理解它们如何实现设备间的物理连接。紧接着，我们将进入数据链路层，重点关注如何将比特流组织成有意义的数据帧，并实现可靠的局域网通信：帧结构与封装：详细解析以太网帧、Wi-Fi帧（802.11帧）等典型数据链路层帧的结构，包括目标MAC地址、源MAC地址、类型/长度字段、数据载荷和帧校验序列（FCS）的作用。理解不同字段的含义和取值范围。介质访问控制（MAC）协议：这是数据链路层中最具挑战性也是最核心的部分。我们将深入剖析： CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)：详细阐述其工作原理，包括载波侦听、多路访问、冲突检测以及退避算法。我们将分析其在共享式以太网中的应用及其局限性。 CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)：解释其在无线网络（Wi-Fi）中的重要性，以及如何通过RTS/CTS机制、ACK帧等手段来避免冲突，从而提高无线通信的可靠性。令牌环（Token Ring）与FDDI（Fiber Distributed Data Interface）：简要介绍这些曾经重要的MAC协议，理解其基于令牌传递的无冲突通信机制。 MAC地址与寻址：解释MAC地址的唯一性、分配机制以及在局域网内的作用。介绍ARP（Address Resolution Protocol）协议如何实现IP地址到MAC地址的映射，以及RARP（Reverse Address Resolution Protocol）的反向功能。差错控制与流量控制：介绍数据链路层如何通过FCS进行差错检测，以及简单的差错恢复机制（如重传）。探讨一些基本的流量控制概念，确保发送方不会压垮接收方。局域网技术（LAN Technologies）：除了以太网，还将简要介绍如VLAN（Virtual Local Area Network）如何实现逻辑上的网络划分，以及交换机（Switch）在数据链路层如何根据MAC地址进行转发。第二篇：网络互联的桥梁——路由与寻址本篇将进入网络层，这是实现不同网络之间通信的关键。我们将重点关注IP协议及其相关的路由技术： IP协议（IPv4和IPv6）： IPv4报头结构：详细解析IPv4报头的各个字段，如版本、首部长度、服务类型（TOS）、总长度、标识、标志、片偏移、生存时间（TTL）、协议号、首部校验和、源IP地址和目标IP地址等。理解每个字段的含义和作用，特别是TTL如何防止报文无限循环。 IPv6报头结构：介绍IPv6相较于IPv4的改进，包括更长的地址空间、简化的报头、更高效的路由等。解析IPv6报头的关键字段，如版本、流量标签、有效载荷长度、下一个报头、跳数限制、源IPv6地址和目标IPv6地址等。 IP地址分配与子网划分：解释IP地址的分类（A、B、C、D、E类），以及子网掩码的作用。深入讲解子网划分（Subnetting）的原理和方法，以及超网（Supernetting）的概念，如何优化IP地址的使用和路由器的路由表。 NAT（Network Address Translation）：详细介绍NAT的工作原理，包括静态NAT、动态NAT和PAT（Port Address Translation），以及NAT在缓解IPv4地址枯竭问题中的作用和潜在的限制。路由协议：这是网络层最核心的技术之一。我们将分为两大类进行深入探讨：内部网关协议（IGP - Interior Gateway Protocols）：距离矢量路由协议（Distance-Vector Routing Protocols）：重点讲解RIP（Routing Information Protocol），包括其工作原理、路由更新机制、跳数限制（Hop Count）以及可能遇到的“计数到无穷”（Count-to-Infinity）问题。链路状态路由协议（Link-State Routing Protocols）：重点讲解OSPF（Open Shortest Path First），包括其邻居发现、链路状态信息泛洪、SPF（Shortest Path First）算法（Dijkstra算法）的应用，以及区域（Area）和路由器角色的划分（如ABR, DR）。混合型协议：简要介绍EIGRP（Enhanced Interior Gateway Routing Protocol）作为思科专有的混合型协议，其结合了距离矢量和链路状态的优点。外部网关协议（EGP - Exterior Gateway Protocols）： BGP（Border Gateway Protocol）：这是互联网路由的基石。我们将详细分析BGP的报文类型（OPEN, UPDATE, NOTIFICATION, KEEPALIVE），路径属性（Path Attributes）如AS_PATH, NEXT_HOP, ORIGIN, LOCAL_PREF, MED等，以及BGP路径选择算法。理解BGP如何实现AS（Autonomous System）之间的路由。 ICMP协议（Internet Control Message Protocol）：介绍ICMP协议在网络诊断和错误报告中的作用，包括Echo Request/Reply（ping命令）、Destination Unreachable、Time Exceeded等报文类型。 IP组播（IP Multicast）：介绍IP组播的概念，以及IGMP（Internet Group Management Protocol）协议如何实现主机与路由器之间关于组成员资格的管理。第三篇：应用层数据的可靠传输与高效服务本篇将聚焦于传输层和应用层，理解如何实现端到端的可靠数据传输，以及各种网络应用是如何构建和运作的：传输层协议： TCP（Transmission Control Protocol）：这是构建可靠互联网服务的基石。我们将深入剖析： TCP报头结构：详细解析TCP报头的关键字段，如源端口、目标端口、序列号、确认号、数据偏移、控制位（SYN, ACK, FIN, RST, PSH, URG）、窗口大小、校验和、紧急指针等。三次握手与四次挥手：详细解释TCP连接建立和关闭的过程，以及其背后的状态机。可靠数据传输：深入讲解TCP的确认/重传机制，滑动窗口（Sliding Window）机制在提高传输效率方面的作用，以及其流量控制和拥塞控制算法（如慢启动、拥塞避免、快速重传、快速恢复）。 UDP（User Datagram Protocol）：介绍UDP的特点，如无连接、不可靠、传输速度快。解释UDP报头结构，以及其在DNS、DHCP、TFTP、VoIP等应用中的适用场景。端口号与套接字（Socket）：解释端口号的作用，以及服务器如何监听特定端口，客户端如何指定目标端口。介绍套接字作为应用程序与传输层接口的抽象概念。应用层协议：本篇将挑选一些典型且重要的应用层协议进行深入解析，帮助读者理解实际应用是如何工作的： HTTP/HTTPS（Hypertext Transfer Protocol / Secure Hypertext Transfer Protocol）：讲解HTTP的请求/响应模型，请求方法（GET, POST, PUT, DELETE等），状态码（2xx, 3xx, 4xx, 5xx），报头字段，以及HTTPS如何通过SSL/TLS加密实现安全通信。 DNS（Domain Name System）：解释域名解析的原理，包括DNS的层次结构、记录类型（A, AAAA, CNAME, MX, NS, SOA, TXT）、递归查询与迭代查询。 DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）：讲解DHCP如何为网络中的设备动态分配IP地址、子网掩码、默认网关和DNS服务器等配置信息。 FTP（File Transfer Protocol）：介绍FTP的控制连接和数据连接，以及其工作模式（主动模式和被动模式）。 SMTP/POP3/IMAP（Simple Mail Transfer Protocol / Post Office Protocol version 3 / Internet Message Access Protocol）：讲解电子邮件的发送与接收过程。 SSH（Secure Shell）：介绍SSH协议如何提供安全的远程登录和文件传输功能。 VoIP（Voice over IP）相关协议：简要介绍如SIP（Session Initiation Protocol）和RTP（Real-time Transport Protocol）在语音通信中的作用。网络安全基础：防火墙（Firewall）原理：介绍不同类型的防火墙（包过滤、状态检测、应用层网关）及其工作机制。 VPN（Virtual Private Network）技术：讲解VPN如何构建安全隧道，实现远程访问和站点间连接。网络攻击与防御基础：简要提及一些常见的网络攻击（如DDoS, 嗅探, 欺骗）以及基本的防御措施。第四篇：网络管理、性能优化与未来展望本篇将扩展到网络协议的实际应用和发展趋势：网络管理协议（SNMP - Simple Network Management Protocol）：介绍SNMP如何用于监控和管理网络设备。网络性能指标与分析：讲解吞吐量、延迟、抖动、丢包率等关键性能指标，以及使用Wireshark等工具进行网络抓包和分析的方法。 SDN（Software-Defined Networking）与NFV（Network Functions Virtualization）简介：介绍这些正在改变网络架构的新兴技术，以及它们对网络协议和管理的影响。物联网（IoT）中的网络协议：简要介绍为适应物联网设备特点而设计的协议，如CoAP（Constrained Application Protocol）和MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）。本书的特点：系统性：覆盖了从物理层到应用层的绝大多数核心网络协议。深度性：对每个协议都进行了深入的原理剖析，而非简单罗列。实践性：辅以丰富的实例和图示，以及对实际应用场景的分析。前瞻性：包含了对未来网络技术发展趋势的探讨。易读性：语言通俗易懂，逐步引导读者理解复杂概念。无论您是希望夯实网络基础的初学者，还是寻求深化理解的网络工程师，抑或是对网络通信原理充满好奇的研究者，本书都将是您不可或缺的参考。通过阅读本书，您将能够更深刻地理解互联网的运作机制，更有效地解决网络问题，并更好地应对未来网络技术的挑战。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都让我感到非常震撼。我原本以为“交换”只是一个相对简单的概念，但通过阅读这本书，我才意识到它是一个庞大而复杂的系统工程。作者以一种非常系统化的方式，将各种交换技术的发展历程、核心原理以及最新的技术趋势都一一呈现出来。我喜欢它对不同交换方式的分类和比较，比如硬件交换和软件交换，它们各自的应用场景和技术特点都被讲解得淋漓尽致。让我印象深刻的是，书中还涉及了许多前沿的交换技术，例如SDN（软件定义网络）和NFV（网络功能虚拟化）等，这些概念对我来说之前是闻所未闻，但通过书中细致的讲解，我才得以初步了解它们是如何改变传统网络架构的。这种对新技术的前瞻性介绍，让这本书不仅具有扎实的理论基础，更充满了未来的发展方向，为我打开了新的视野。

评分☆☆☆☆☆

我一直以为网络就是“即插即用”，没想到背后蕴含着如此深奥的学问。这本书就像一本百科全书，将各种交换原理和技术娓娓道来，从最底层的物理信号传输，到上层的各种控制协议，都进行了深入浅出的剖析。我之前对数据包的传输过程一直是一头雾水，但读了这本书之后，我终于明白了数据是如何被分解成小单元，然后通过各种路径被高效地传输到目的地。尤其让我受益匪浅的是关于网络分层模型的部分，作者将其中的每一层都做了详细的解释，并说明了它们之间的相互关系。这让我对整个网络的运作流程有了清晰的认识，不再是零散的知识点，而是形成了一个完整的体系。虽然有些章节的技术细节非常深入，但我感觉作者的表达方式非常清晰，总能抓住核心要点，让我能够理解其精髓。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是打开了新世界的大门！我一直对“交换”这个概念感到模糊，以为它只是电话里的简单接通，但读了之后才明白，这背后牵涉到的技术之复杂、设计之精妙，简直令人惊叹。作者用一种循序渐进的方式，从最基础的物理层原理讲起，一点点揭示了数据如何在各种复杂的网络节点之间穿梭，是如何被分割、传输、再重组的。我特别喜欢它对不同交换方式的对比分析，比如电路交换和分组交换，它们各自的优劣势被讲解得清晰明了，让我对网络的演进历史有了更深刻的认识。更让我印象深刻的是，书中对各种协议的讲解，虽然我并非专业人士，但作者的叙述方式很巧妙，不会让我感到枯燥乏味。他通过生动的例子，将抽象的协议概念具象化，仿佛我亲眼看到数据包在网络中奔跑，被一个个交换设备处理。特别是关于拥塞控制和流量管理的章节，让我理解了为什么有时候网络会变慢，以及工程师们是如何努力维持网络稳定性的。读完这些，我再看待日常使用的网络服务，感觉都充满了敬畏感，背后是无数工程师和技术的默默支撑。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉是，它不是一本“速成”指南，而更像是一位经验丰富的老友，娓娓道来他的职业生涯中所遇到的种种挑战与解决方案。他分享的不仅仅是理论知识，更多的是在实际应用中遇到的问题，以及如何通过巧妙的设计来克服这些难题。我尤其欣赏其中关于网络冗余和容错机制的讨论，这让我明白了为什么即使某个环节出现故障，我们的通信依然能够持续。书中提供的案例研究也非常具有启发性，它们展示了如何在不同规模和复杂度的网络环境中应用交换技术，从小型企业网络到大型互联网骨干网，都给出了详实的分析。读这些案例，我能感受到作者深厚的实践经验，他不仅知道“是什么”，更知道“为什么”和“怎么做”。这本书没有给我那些“包治百病”的捷径，而是让我看到了一个工程师如何通过不断的学习、实践和创新，来解决复杂的技术问题，这种精神上的鼓舞，比任何技巧性的指导都来得更有价值。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，就像是与一位经验丰富的导师进行深度对话。他没有直接给我答案，而是引导我一步步去思考，去理解交换技术背后的逻辑。我非常喜欢书中对不同交换架构的对比分析，例如集中式和分布式架构，它们各自的优缺点以及适用的场景都讲得非常清楚。这让我能够从宏观的角度去理解整个交换系统的设计思路。特别是关于性能优化和故障排除的部分，作者分享了许多实用的方法和经验。我从中学习到了如何分析网络瓶颈，如何设计高可用性的交换方案，以及在出现问题时如何快速定位和解决。这些内容让我不再仅仅停留在理论层面，而是能够将所学知识应用于实际问题中，这对我来说是极大的提升。这本书让我明白了，技术的精髓在于解决实际问题，而不仅仅是掌握理论知识。