現代交換原理與技術 pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

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馬忠貴，李新宇，王麗娜著

圖書標籤:

交換機
交換原理
交換技術
數據通信
網絡技術
網絡工程
通信工程
現代交換
網絡設備
數據網絡

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齣版社：機械工業齣版社

ISBN：9787111563068

版次：1

商品編碼：12170630

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： “十三五”普通高等教育規劃教材

開本：16開

齣版時間：2017-04-01

用紙：膠版紙

頁數：325

具體描述

編輯推薦

適讀人群：通信專業、電子信息類專業師生，相關工程技術人員和科研人員

　　《現代交換原理與技術》圍繞電信網、計算機網絡、移動通信網以及下一代網絡等，從通信網的全視角係統地介紹瞭各類交換技術的基本概念、特點和工作原理，既注重基本概念、基本原理的闡述和交換技術的新發展趨勢之間的關係, 又注重飛速發展的具體技術同基本原理與應用的有機結閤。

內容簡介

　　交換技術是現代通信網的核心技術之一，交換技術的發展決定瞭整個通信網的發展。本書全麵、係統地介紹瞭通信網中各種交換技術的基本概念、特點及工作原理，以循序漸進的方式和對比分析的觀點闡述瞭交換原理、方法和係統結構及其相互之間的有機聯係，並對推動通信網演進和融閤的新技術進行瞭討論。全書共分為10章，主要內容包括：交換技術及通信網概述、電路交換、分組交換、信令係統、ATM交換、IP交換與MPLS交換、光交換、移動交換、軟交換，以及IMS技術。本書既注重基本概念、基本原理的闡述和交換技術的新發展，又注重技術、原理與應用的結閤。本書每章都配有內容簡介、知識點小結和綜閤性習題，便於讀者理解和自測。

　　本書可作為通信專業、電子信息類專業的教材或教學參考書，也可供從事相關專業的工程技術人員和科研人員用作參考書。

前言/序言

　　前言

　　通信網是現代信息社會的基礎設施，交換設備是通信網的重要組成部分，交換技術是現代通信網的核心技術之一，交換技術的發展決定瞭整個通信網的發展。隨著通信網嚮數字化、智能化、綜閤化、寬帶化、個人化方嚮的快速發展，各種新型交換技術，如多協議標記交換、移動交換、光交換、下一代網絡與軟交換、IMS技術等不斷湧現，並將按下一代網絡的框架在傳送、控製、業務等層麵進行融閤。為此，本書圍繞電信網、計算機網絡、移動通信網以及下一代網絡等，從通信網的全視角係統地闡述各類交換技術的基本概念和工作原理，知識體係科學閤理。

　　本書編者自2006年為通信工程專業學生開設“現代交換技術”課程以來，在教學中一直秉承“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質、富有創新意識”的培養目標，力圖使學生具備現代通信技術、通信係統和通信網絡等基礎理論知識和應用技能以及通信軟件編程設計能力，並有意識地跟蹤專業領域內新理論、新技術的發展，培養具有一定創新能力的創造性人纔，注重將學生所學的基礎知識與其動手能力聯係起來。隨著交換技術的迅猛發展，課程講述內容也不斷地進行調整，除瞭構建電路交換、分組交換、ATM交換、信令係統等基礎深厚的平颱知識，更注重IP交換（多協議標記交換）、移動交換、光交換、下一代網絡與軟交換、IMS等新技術的掌握，與現代通信網技術有機結閤。

　　本書在內容上進行瞭精心設計，對各種交換原理與技術進行瞭係統梳理和全麵概括，把它們有機地聯係在一起，形成一個較為完整的體係。全書共10章。第1章從交換的産生和發展入手，介紹瞭目前廣泛使用的各種交換技術的基本原理和特點，並指齣未來交換技術的演進方嚮。同時，介紹瞭相關通信網的一些基本概念，以及通信網的三要素、類型和基本結構。第2章介紹瞭電路交換技術的特點和工作原理，數字程控交換係統的基本結構、軟硬件組成和工作原理，以及構成程控交換係統的交換網絡和基本交換單元的工作原理和連接特性。第3章介紹瞭分組交換技術的基本原理，數據報和虛電路兩種交換方式的工作原理，X��25協議以及幀中繼技術的基本原理和相關通信協議。第4章介紹瞭信令的基本概念、信令分類、信令方式和信令的工作原理，No��1信令係統和No��7信令係統的體係結構、信令單元格式和信令點編碼，以及電話通信網的本地電話網和長途電話網的基本結構。第5章介紹瞭ISDN和B-ISDN的産生背景、基本概念、特點、標準等相關技術，重點講述B-ISDN的核心技術——異步傳送模式（ATM）。第6章介紹瞭IP交換技術的産生背景、IP技術和ATM技術的融閤模型以及産生的一係列新的網絡互聯技術方法、標簽交換的基本原理和體係結構，並重點講述瞭多協議標記交換（MPLS）的工作原理。第7章介紹瞭光交換的優點、光交換的原理和分類、光交換的基本器件、光交換網絡和光交換係統，以及自動交換光網絡。第8章介紹瞭移動交換的基本原理，包括接入階段、鑒權加密階段、位置登記與更新、越區切換與漫遊等移動通信係統中典型的處理流程。同時，介紹瞭移動交換的接口與信令係統的結構。第9章介紹瞭基於軟交換的下一代網絡的體係結構、基本原理和技術、主要特點和協議，以及軟交換的功能與應用。第10章介紹瞭IMS核心網的標準化進程、IMS的網絡架構、IMS用戶編號方案和IMS的典型流程。本書較好地把握瞭成熟、實用的技術與技術發展熱點之間的關係，把飛速發展的具體技術同基本原理較好地結閤起來。全書層次清晰、內容深入淺齣、可讀性好。在注重理論性、係統性、科學性的同時，還能兼顧培養學生的自主創新學習能力。

　　本書由馬忠貴統稿，並編寫第1、9、10章，李新宇編寫第2、3、4、6章，王麗娜編寫第5、7、8章。參編人員長期從事現代交換技術與通信網領域的教學與科研工作，具有豐富的實踐經驗，對通信網與各類交換技術的理論與實踐問題具有深刻理解。在編寫過程中，注重基本概念和基本原理的剖析，理論聯係實際，將該領域最本質的原理與技術呈現給讀者。

　　本書在編寫過程中，參考瞭大量現代交換技術相關的技術資料，在此嚮資料的作者錶示感謝。由於筆者水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請同行專傢和廣大讀者批評指正。

　　在本書的撰寫過程中，曾得到北京科技大學的相關領導、同事、朋友以及傢人的大力支持與幫助，在此一並錶示誠摯的感謝！本書的編寫得到瞭“十二五”期間高等學校本科教學質量與教學改革工程建設項目和北京科技大學教材建設經費資助，特此緻謝！同時感謝機械工業齣版社責任編輯李馨馨的支持與幫助。

　　馬忠貴

　　2016年9月於北京

《網絡協議深度剖析與實踐》內容簡介：本書旨在為廣大網絡技術愛好者、工程師及研究者提供一本全麵、深入且兼具理論與實踐的著作，係統性地解析現代通信網絡的核心——網絡協議。我們不再局限於對“現代交換原理與技術”這一特定領域的淺嘗輒止，而是將視野放寬，聚焦於構建信息時代基石的種種協議，從基礎的物理層傳輸到復雜的應用層服務，逐一揭示其運作機製、設計理念以及在實際網絡部署中的應用。本書的編寫理念是“知其然，更知其所以然”。我們力求用清晰易懂的語言，輔以大量的圖示和生動的案例，帶領讀者一步步穿越協議棧的層層迷霧，理解數據如何在不同設備間傳遞，理解網絡如何實現從點對點連接到全球互聯的壯舉。第一篇：網絡協議的基石——從比特到幀本篇將首先建立讀者對數據傳輸最基本的認知。我們將深入探討物理層的相關協議和技術，包括但不限於：信號傳輸與編碼：講解不同類型的信號（模擬與數字）如何錶示數據，以及各種編碼方式（如曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼）在提高傳輸效率和魯棒性方麵的作用。我們將討論物理介質（如雙絞綫、光縴、無綫電波）的特性及其對信號傳輸的影響。通信介質標準：介紹如以太網（Ethernet）物理層標準（如100BASE-TX, 1000BASE-T, 10GBASE-SR等）的關鍵參數，如傳輸速率、接口類型、最大傳輸距離等。理解不同標準在帶寬、延遲和成本上的權衡。調製解調技術：解釋為何需要調製解調，並介紹常見的調製技術（如AM, FM, PSK, QAM）如何在載波信號上攜帶信息，以及它們在不同應用場景（如DSL, 無綫通信）中的選擇。物理層接口與連接器：簡要介紹如RJ45, SFP, QSFP等接口的標準和功能，理解它們如何實現設備間的物理連接。緊接著，我們將進入數據鏈路層，重點關注如何將比特流組織成有意義的數據幀，並實現可靠的局域網通信：幀結構與封裝：詳細解析以太網幀、Wi-Fi幀（802.11幀）等典型數據鏈路層幀的結構，包括目標MAC地址、源MAC地址、類型/長度字段、數據載荷和幀校驗序列（FCS）的作用。理解不同字段的含義和取值範圍。介質訪問控製（MAC）協議：這是數據鏈路層中最具挑戰性也是最核心的部分。我們將深入剖析： CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)：詳細闡述其工作原理，包括載波偵聽、多路訪問、衝突檢測以及退避算法。我們將分析其在共享式以太網中的應用及其局限性。 CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)：解釋其在無綫網絡（Wi-Fi）中的重要性，以及如何通過RTS/CTS機製、ACK幀等手段來避免衝突，從而提高無綫通信的可靠性。令牌環（Token Ring）與FDDI（Fiber Distributed Data Interface）：簡要介紹這些曾經重要的MAC協議，理解其基於令牌傳遞的無衝突通信機製。 MAC地址與尋址：解釋MAC地址的唯一性、分配機製以及在局域網內的作用。介紹ARP（Address Resolution Protocol）協議如何實現IP地址到MAC地址的映射，以及RARP（Reverse Address Resolution Protocol）的反嚮功能。差錯控製與流量控製：介紹數據鏈路層如何通過FCS進行差錯檢測，以及簡單的差錯恢復機製（如重傳）。探討一些基本的流量控製概念，確保發送方不會壓垮接收方。局域網技術（LAN Technologies）：除瞭以太網，還將簡要介紹如VLAN（Virtual Local Area Network）如何實現邏輯上的網絡劃分，以及交換機（Switch）在數據鏈路層如何根據MAC地址進行轉發。第二篇：網絡互聯的橋梁——路由與尋址本篇將進入網絡層，這是實現不同網絡之間通信的關鍵。我們將重點關注IP協議及其相關的路由技術： IP協議（IPv4和IPv6）： IPv4報頭結構：詳細解析IPv4報頭的各個字段，如版本、首部長度、服務類型（TOS）、總長度、標識、標誌、片偏移、生存時間（TTL）、協議號、首部校驗和、源IP地址和目標IP地址等。理解每個字段的含義和作用，特彆是TTL如何防止報文無限循環。 IPv6報頭結構：介紹IPv6相較於IPv4的改進，包括更長的地址空間、簡化的報頭、更高效的路由等。解析IPv6報頭的關鍵字段，如版本、流量標簽、有效載荷長度、下一個報頭、跳數限製、源IPv6地址和目標IPv6地址等。 IP地址分配與子網劃分：解釋IP地址的分類（A、B、C、D、E類），以及子網掩碼的作用。深入講解子網劃分（Subnetting）的原理和方法，以及超網（Supernetting）的概念，如何優化IP地址的使用和路由器的路由錶。 NAT（Network Address Translation）：詳細介紹NAT的工作原理，包括靜態NAT、動態NAT和PAT（Port Address Translation），以及NAT在緩解IPv4地址枯竭問題中的作用和潛在的限製。路由協議：這是網絡層最核心的技術之一。我們將分為兩大類進行深入探討：內部網關協議（IGP - Interior Gateway Protocols）：距離矢量路由協議（Distance-Vector Routing Protocols）：重點講解RIP（Routing Information Protocol），包括其工作原理、路由更新機製、跳數限製（Hop Count）以及可能遇到的“計數到無窮”（Count-to-Infinity）問題。鏈路狀態路由協議（Link-State Routing Protocols）：重點講解OSPF（Open Shortest Path First），包括其鄰居發現、鏈路狀態信息泛洪、SPF（Shortest Path First）算法（Dijkstra算法）的應用，以及區域（Area）和路由器角色的劃分（如ABR, DR）。混閤型協議：簡要介紹EIGRP（Enhanced Interior Gateway Routing Protocol）作為思科專有的混閤型協議，其結閤瞭距離矢量和鏈路狀態的優點。外部網關協議（EGP - Exterior Gateway Protocols）： BGP（Border Gateway Protocol）：這是互聯網路由的基石。我們將詳細分析BGP的報文類型（OPEN, UPDATE, NOTIFICATION, KEEPALIVE），路徑屬性（Path Attributes）如AS_PATH, NEXT_HOP, ORIGIN, LOCAL_PREF, MED等，以及BGP路徑選擇算法。理解BGP如何實現AS（Autonomous System）之間的路由。 ICMP協議（Internet Control Message Protocol）：介紹ICMP協議在網絡診斷和錯誤報告中的作用，包括Echo Request/Reply（ping命令）、Destination Unreachable、Time Exceeded等報文類型。 IP組播（IP Multicast）：介紹IP組播的概念，以及IGMP（Internet Group Management Protocol）協議如何實現主機與路由器之間關於組成員資格的管理。第三篇：應用層數據的可靠傳輸與高效服務本篇將聚焦於傳輸層和應用層，理解如何實現端到端的可靠數據傳輸，以及各種網絡應用是如何構建和運作的：傳輸層協議： TCP（Transmission Control Protocol）：這是構建可靠互聯網服務的基石。我們將深入剖析： TCP報頭結構：詳細解析TCP報頭的關鍵字段，如源端口、目標端口、序列號、確認號、數據偏移、控製位（SYN, ACK, FIN, RST, PSH, URG）、窗口大小、校驗和、緊急指針等。三次握手與四次揮手：詳細解釋TCP連接建立和關閉的過程，以及其背後的狀態機。可靠數據傳輸：深入講解TCP的確認/重傳機製，滑動窗口（Sliding Window）機製在提高傳輸效率方麵的作用，以及其流量控製和擁塞控製算法（如慢啓動、擁塞避免、快速重傳、快速恢復）。 UDP（User Datagram Protocol）：介紹UDP的特點，如無連接、不可靠、傳輸速度快。解釋UDP報頭結構，以及其在DNS、DHCP、TFTP、VoIP等應用中的適用場景。端口號與套接字（Socket）：解釋端口號的作用，以及服務器如何監聽特定端口，客戶端如何指定目標端口。介紹套接字作為應用程序與傳輸層接口的抽象概念。應用層協議：本篇將挑選一些典型且重要的應用層協議進行深入解析，幫助讀者理解實際應用是如何工作的： HTTP/HTTPS（Hypertext Transfer Protocol / Secure Hypertext Transfer Protocol）：講解HTTP的請求/響應模型，請求方法（GET, POST, PUT, DELETE等），狀態碼（2xx, 3xx, 4xx, 5xx），報頭字段，以及HTTPS如何通過SSL/TLS加密實現安全通信。 DNS（Domain Name System）：解釋域名解析的原理，包括DNS的層次結構、記錄類型（A, AAAA, CNAME, MX, NS, SOA, TXT）、遞歸查詢與迭代查詢。 DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）：講解DHCP如何為網絡中的設備動態分配IP地址、子網掩碼、默認網關和DNS服務器等配置信息。 FTP（File Transfer Protocol）：介紹FTP的控製連接和數據連接，以及其工作模式（主動模式和被動模式）。 SMTP/POP3/IMAP（Simple Mail Transfer Protocol / Post Office Protocol version 3 / Internet Message Access Protocol）：講解電子郵件的發送與接收過程。 SSH（Secure Shell）：介紹SSH協議如何提供安全的遠程登錄和文件傳輸功能。 VoIP（Voice over IP）相關協議：簡要介紹如SIP（Session Initiation Protocol）和RTP（Real-time Transport Protocol）在語音通信中的作用。網絡安全基礎：防火牆（Firewall）原理：介紹不同類型的防火牆（包過濾、狀態檢測、應用層網關）及其工作機製。 VPN（Virtual Private Network）技術：講解VPN如何構建安全隧道，實現遠程訪問和站點間連接。網絡攻擊與防禦基礎：簡要提及一些常見的網絡攻擊（如DDoS, 嗅探, 欺騙）以及基本的防禦措施。第四篇：網絡管理、性能優化與未來展望本篇將擴展到網絡協議的實際應用和發展趨勢：網絡管理協議（SNMP - Simple Network Management Protocol）：介紹SNMP如何用於監控和管理網絡設備。網絡性能指標與分析：講解吞吐量、延遲、抖動、丟包率等關鍵性能指標，以及使用Wireshark等工具進行網絡抓包和分析的方法。 SDN（Software-Defined Networking）與NFV（Network Functions Virtualization）簡介：介紹這些正在改變網絡架構的新興技術，以及它們對網絡協議和管理的影響。物聯網（IoT）中的網絡協議：簡要介紹為適應物聯網設備特點而設計的協議，如CoAP（Constrained Application Protocol）和MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）。本書的特點：係統性：覆蓋瞭從物理層到應用層的絕大多數核心網絡協議。深度性：對每個協議都進行瞭深入的原理剖析，而非簡單羅列。實踐性：輔以豐富的實例和圖示，以及對實際應用場景的分析。前瞻性：包含瞭對未來網絡技術發展趨勢的探討。易讀性：語言通俗易懂，逐步引導讀者理解復雜概念。無論您是希望夯實網絡基礎的初學者，還是尋求深化理解的網絡工程師，抑或是對網絡通信原理充滿好奇的研究者，本書都將是您不可或缺的參考。通過閱讀本書，您將能夠更深刻地理解互聯網的運作機製，更有效地解決網絡問題，並更好地應對未來網絡技術的挑戰。

用戶評價

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度都讓我感到非常震撼。我原本以為“交換”隻是一個相對簡單的概念，但通過閱讀這本書，我纔意識到它是一個龐大而復雜的係統工程。作者以一種非常係統化的方式，將各種交換技術的發展曆程、核心原理以及最新的技術趨勢都一一呈現齣來。我喜歡它對不同交換方式的分類和比較，比如硬件交換和軟件交換，它們各自的應用場景和技術特點都被講解得淋灕盡緻。讓我印象深刻的是，書中還涉及瞭許多前沿的交換技術，例如SDN（軟件定義網絡）和NFV（網絡功能虛擬化）等，這些概念對我來說之前是聞所未聞，但通過書中細緻的講解，我纔得以初步瞭解它們是如何改變傳統網絡架構的。這種對新技術的前瞻性介紹，讓這本書不僅具有紮實的理論基礎，更充滿瞭未來的發展方嚮，為我打開瞭新的視野。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是打開瞭新世界的大門！我一直對“交換”這個概念感到模糊，以為它隻是電話裏的簡單接通，但讀瞭之後纔明白，這背後牽涉到的技術之復雜、設計之精妙，簡直令人驚嘆。作者用一種循序漸進的方式，從最基礎的物理層原理講起，一點點揭示瞭數據如何在各種復雜的網絡節點之間穿梭，是如何被分割、傳輸、再重組的。我特彆喜歡它對不同交換方式的對比分析，比如電路交換和分組交換，它們各自的優劣勢被講解得清晰明瞭，讓我對網絡的演進曆史有瞭更深刻的認識。更讓我印象深刻的是，書中對各種協議的講解，雖然我並非專業人士，但作者的敘述方式很巧妙，不會讓我感到枯燥乏味。他通過生動的例子，將抽象的協議概念具象化，仿佛我親眼看到數據包在網絡中奔跑，被一個個交換設備處理。特彆是關於擁塞控製和流量管理的章節，讓我理解瞭為什麼有時候網絡會變慢，以及工程師們是如何努力維持網絡穩定性的。讀完這些，我再看待日常使用的網絡服務，感覺都充滿瞭敬畏感，背後是無數工程師和技術的默默支撐。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，就像是與一位經驗豐富的導師進行深度對話。他沒有直接給我答案，而是引導我一步步去思考，去理解交換技術背後的邏輯。我非常喜歡書中對不同交換架構的對比分析，例如集中式和分布式架構，它們各自的優缺點以及適用的場景都講得非常清楚。這讓我能夠從宏觀的角度去理解整個交換係統的設計思路。特彆是關於性能優化和故障排除的部分，作者分享瞭許多實用的方法和經驗。我從中學習到瞭如何分析網絡瓶頸，如何設計高可用性的交換方案，以及在齣現問題時如何快速定位和解決。這些內容讓我不再僅僅停留在理論層麵，而是能夠將所學知識應用於實際問題中，這對我來說是極大的提升。這本書讓我明白瞭，技術的精髓在於解決實際問題，而不僅僅是掌握理論知識。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺是，它不是一本“速成”指南，而更像是一位經驗豐富的老友，娓娓道來他的職業生涯中所遇到的種種挑戰與解決方案。他分享的不僅僅是理論知識，更多的是在實際應用中遇到的問題，以及如何通過巧妙的設計來剋服這些難題。我尤其欣賞其中關於網絡冗餘和容錯機製的討論，這讓我明白瞭為什麼即使某個環節齣現故障，我們的通信依然能夠持續。書中提供的案例研究也非常具有啓發性，它們展示瞭如何在不同規模和復雜度的網絡環境中應用交換技術，從小型企業網絡到大型互聯網骨乾網，都給齣瞭詳實的分析。讀這些案例，我能感受到作者深厚的實踐經驗，他不僅知道“是什麼”，更知道“為什麼”和“怎麼做”。這本書沒有給我那些“包治百病”的捷徑，而是讓我看到瞭一個工程師如何通過不斷的學習、實踐和創新，來解決復雜的技術問題，這種精神上的鼓舞，比任何技巧性的指導都來得更有價值。

評分☆☆☆☆☆

我一直以為網絡就是“即插即用”，沒想到背後蘊含著如此深奧的學問。這本書就像一本百科全書，將各種交換原理和技術娓娓道來，從最底層的物理信號傳輸，到上層的各種控製協議，都進行瞭深入淺齣的剖析。我之前對數據包的傳輸過程一直是一頭霧水，但讀瞭這本書之後，我終於明白瞭數據是如何被分解成小單元，然後通過各種路徑被高效地傳輸到目的地。尤其讓我受益匪淺的是關於網絡分層模型的部分，作者將其中的每一層都做瞭詳細的解釋，並說明瞭它們之間的相互關係。這讓我對整個網絡的運作流程有瞭清晰的認識，不再是零散的知識點，而是形成瞭一個完整的體係。雖然有些章節的技術細節非常深入，但我感覺作者的錶達方式非常清晰，總能抓住核心要點，讓我能夠理解其精髓。