數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)教程：英文版

PREFACE   xix
 CHAPTER 1 INTRODUCTION TO COMMUNICATIONS, STANDARDS, AND PROTOCOLS
 1.1  WHY STUDY COMMUNICATIONS?  1
 A Brief History  1
 Applications  4
 Issues  8
 1.2  COMPUTER NETWORKS  9
 Common Bus Topology  10
 Star Topology  11
 Ring Topology  12
 Fully Connected Topology  13
 Combined Topologies  13
 1.3  STANDARDS AND STANDARDS ORGANIZATIONS  15
 The Need for Standards  15
 Standards Organizations  16
 1.4  OPEn SYSTEMS AND THE OSI MODEL  18
 Overview of the Model  22
 Connection Strategies  24
 Physical Layer  29
 Data Link Layer  30
 Network Layer  32
 Transport Layer  33
 Session Layer  36
 Presentation Layer  38
 Application Layer  40
 Intemet Layers  42
 Summary  42
 1.5  THE FUTURE OF DATA COMMUNICATIONS  44
 REVIEW QUESTIONS  51
 EXERCISES  52
 REFERENCES  53
 CHAPTER 2  TRANSMISSION MEDIA AND CODES
 2.1  INTRODUCTION  S4
 2.2  CONDUCTIVE METAL  57
 Twisted Pair  57
 Coaxial Cable  59
 2.3  OPTICAL FIBER  61
 2.4  WIRELESS COMMUNICATIONS  66
 Microwave Transmission  67
 Satellite Transmission  70
 Geosynchronous Satellites  71
 Low Earth Orbit Satellites  77
 Wireless LANs  81
 Bluetooth  82
 Free Space Optics  83
 Summary  84
 2.5  CODES  87
 Early Codes  87
 ASCII Code  89
 EBCDIC Code  92
 Unicode  92
 2.6  SUMMARY  93
 REVIEW QUESTIONS  94
 EXERCISES  95
 REFERENCES  96
 CHAPTER 3  ANALOG AND DIGITAL SIGNALS
 3.1  INTRODUCTION  97
 3.2  DIGITAL ENCODING SCHEMES  98
 NRZ Encoding  98
 Manchester Encoding  100
 3.3  ANALOG SIGNALS  101
 Fourier's Results  103
 Applications of Fourier's Results  106
 3.4  BIT RATE  107
 The Nyquist Theorem and Noiseless Channels  107
 Noisy Channels  109
 Shannon's Result  110
 3.5  DIGITAL-TO-ANALOG CONVERSION  112
 Frequency Modulation  113
 Amplitude Modulation  114
 Phase Modulation  114
 Quadrature Amplitude Modulation  115
 3.6  ANALOG-TO-DIGITAL CONVERSION  118
 Pulse Amplitude Modulation  119
 Pulse Code Modulation  119
 3.7  MODEMS  121
 Signal Constellation  122
 Modem Standards  125
 Cable Modems  127
 3.8 DSL    131
 How It Works  132
 Different DSL Technologies , 135
 ADSL Lite (G. Lite, ITU standard ITU G. 992.2)  135
 SDSL  136
 HDSL and HDSL2  136
 SHDSL  137
 RADSL  137
 IDSL  137
 VDSL  137
 3.9  SUMMARY  138
 REVIEW QUESTIONS  139
 EXEROSES  141
 REFERENCES  143
 CHAPTER 4 MAKING CONNECTIONS             144
 4.1  INTRODUCTION  144
 4.2  COMMUNICATION CARRIERS AND DEVICES  145
 The Telephone System  145
 Call Routing  147
 Private Branch Exchanges  148
 Cellular Phones  149
 Fax Machines  151
 4.3  TRANSMISSION MODES  153
 Serial and Parallel Transmission  153
 Asynchronous, Synchronous, and Isochronous Transmission  154
 Simplex, Half-Duplex, and Full-Duplex Communications  158
 4.4  INTERFACE STANDARDS  159
 EIA-232 Interface  160
 EIA-232 Subsets  162
 Null Modems  163
 X.21 Interface  164
 USB 166
 USB Connections  166
 Data Transfer  168
 USB Packets  170
 FireWire 172
 Connections  173
 Communications  175
 Arbitration  176
 4.5  MULTIPLEXING  178
 Frequency-Division Multiplexing  180
 Time-Division Multiplexing  182
 Statistical Multiplexers  183
 Wave-Division Multiplexing  185
 4.6  DIGITAL CARRIERS  186
 Tl  186
 SONET 188
 Device Types  189
 Payloads and Frames  191
 4.7  CONTENTION PROTOCOLS  195
 Aloha Protocols  196
 Cartier Sense Multiple Access  199
 Collision Detection  202
 Collision Avoidance  205
 Token Passing  205
 Summary of Protocols  207
 4.8  SUMMARY  207
 RENEW QUESTIONS  210
 EXERCISES  212
 REFERENCES  214
 CHAPTER 5 DATA COMPRESSION      215
 5.1  INTRODUCTION  215
 5.2  FREQUENCY-DEPENDENT CODES  217
 Huffman Code  217
 Arithmetic Compression  220
 5.3  RUN-LENGTH ENCODING  225
 Runs of the Same Bit  225
 Runs with Different Characters  226
 Facsimile Compression  226
 5.4  RELATIVE ENCODING  229
 5.5  LEMPEL~ZIV COMPRESSION  229
 5.6  IMAGE COMPRESSION  235
 Image Representation  235
 JPEG Compression  238
 DCT Phase  238
 Encoding Phase  244
 GIF Files  245
 5.7  MULTIMEDIA COMPRESSION  246
 MPEG  246
 MP3  251
 5.8  SUMMARY  254
 REVIEW QUESTIONS  254
 EXERCISES  255
 REFERENCES  257
 CHAPTER 6  DATA INTEGRITY   258
 6.1  INTRODUCTION  258
 6.2  SIMPLE ERROR DETECTION TECHNIQUES  259
 Parity Checks  259
 Analysis of Parity Checking  260
 Checksums  261
 6.3  CYCLIC REDUNDANCY CHECKS FOR ERROR DETECTION  261
 Polynomial Division  262
 How CRC Works  263
 Analysis of CRC  265
 CRC Implementation Using Circular Shifts  268
 6.4  HAMMING CODES: ERROR CORRECTION  270
 Single-Bit Error Correction  270
 Multiple-Bit Error Correction  273
 6.5  SUMMARY  274
 RENEW QUESTIONS  275
 EXERCISES  276
 REFERENCES  277
 CHAPTER7 DATA SECURITY   279
 7.1  INTRODUCTION  279
 7.2  ENCRYPTION ALGORITHMS  281
 Caesar Cipher  282
 Polyalphabetic Cipher  284
 Transposition Cipher  284
 Bit-Level Ciphering  285
 Data Encryption Standards  287
 DES  287
 Triple DES 291
 AES and the Rijndael Algorithm  292
 Clipper Chip and the Skipjack Algorithm  296
 7.3  KEY DISTRIBUTION AND PROTECTION  299
 Shamir's Method  300
 Diffie-Hellman Key Exchange  300
 7.4  PUBLIC KEY ENCRYPTION  302
 RSA Algorithm 302
 Digital Signatures  305
 Authentication and Message Digests  308
 Pretty Good Privacy  311
 7.5  TRANSPORT LAYER SECURITY AND SERVER AUTHENTICATION  315
 Transport Layer Security  316
 X.509 Certificate  317
 Handshakes  320
 7.6  FIREWALLS  323
 Packet Filtering  324
 Application-Level Gateway  325
 Stateful Inspection  327
 7.7  VIRUSES  329
 Infecting Files  330
 Memory-Resident Viruses  332
 Virus Evolution  333
 Virus Sources  335
 7.8  THREATS AND ATTACKS  336
 The Intemet Worm  336
 Computer Hackers  338
 Other Threats  339
 7.9  SUMMARY  341
 RENEW QUESTIONS  345
 EXERCISES  346
 REFERENCES  348
 CHAPTER 8 FLOW CONTROL    350
 8.1  INTRODUCTION  350
 8.2  SIGNALING  352
 DTE-DCE Flow Control  353
 X-ON/X-OFF  353
 8.3  FRAME-ORIENTED CONTROL  354
 Unrestricted Protocol  355
 Stop-and-Wait Protocol  356
 Protocol Efficiency  358
 8.4  GO-BACK-n: A SLIDING WINDOW PROTOCOL  360
 Frame Format  362
 Features  363
 Algorithm  366
 8.5  SELECTIVE REPEAT: A SLIDING WINDOW PROTOCOL  370
 Features  370
 Algorithm  374
 8.6  EFFICIENCY OF SLIDING WINDOW PROTOCOLS  377
 8.7  PROTOCOL CORRECTNESS  380
 Finite State Machines  380
 STD for a Simplified Go-Back-n Protocol  381
 State Transition Diagram for a Faulty Go-Back-n Protocol  383
 Petri Nets  386
 8.8  SUMMARY  390
 RENEW QUESTIONS  392
 EXERCISES  393
 REFERENCES  395
 CHAPTER 9 LOCAL AREA NETWORKS   396
 9.1  INTRODUCTION  396
 9.2  DATA LINK CONTROL  398
 High-level Data Link Control Protocol  400
 Frame Format  402
 HDLC Example  405
 Binary Synchronous Communications Protocol  408
 9.3  ETHERNET: IEEE STANDARD 802.3  410
 Concepts  411
 Ethernet Frame Format  413
 Physical Implementations of 10 Mbps Ethernet  415
 9.4  FAST ETHERNET (100 MBPS)  417
 100BaseTX  418
 100BaseFX  421
 100BaseT4  422
 Collision Domain  424
 9.5  GIGABIT ETHERNET  424
 MAC Sublayer  425
 1000BaseX  427
 1000BaseT  428
 Beyond Gigabit Rates  430
 9.6  TOKEN RING: IEEE STANDARD 802.5  433
 Token and Frame Formats  434
 Reserving and Claiming Tokens  436
 Ring Maintenance  440
 9.7  WIRELESS NETWORKS: IEEE STANDARD 802.11  443
 Infrared and Radio Waves  444
 Contention  447
 Addressing  449
 Frame Format  451
 Wired Equivalent Privacy  453
 Variations of 802.11  454
 9.8  SUMMARY  455
 REVIEW QUESTIONS  457
 EXERCISES  459
 REFERENCES  461
 CHAPTER 10 CONNECTING NETWORKS   462
 10.1  INTRODUCTION  462
 10.2  LAYER 1 CONNECTIONS  465
 Repeaters and Hubs  465
 10.3  LAYER 2 CONNECTIONS  467
 Bridges  467
 Bridging Different Types of LANs  468
 Routing  469
 Routing Tables  469
 Transparent Bridges  471
 Route Learning  471
 Frame Propagation  473
 Spanning Tree Algorithm  475
 Source-Routing Bridges  479
 Switches and Switched Ethernet  480
 Virtual LANs  484
 10.4  LAYER 3 CONNECTIONS  487
 Routing Tables  488
 Centralized Routing  490
 Distributed Routing  491
 Static Routing  492
 Adaptive Routing  492
 10.5  DIJKSTRA'S ALGORITHM  493
 10.6  THE BELLMAN-FORD ALGORITHM  496
 Problems with the Bellman-Ford Algorithm   500
 10.7  ADDITIONAL ROUTING METHODS  502
 Link State Routing  502
 Hierarchical Routing  503
 Routing Information Protocol  506
 Open Shortest Path First  509
 Border Gateway Protocol  510
 Summary of Routing Techniques  512
 10.8  CONGESTION AND DEADLOCK  512
 Congestion  512
 Deadlock  515
 10.9  SUMMARY  517
 REVIEW QUESTIONS  519
 EXERCISES  520
 REFERENCES  523
 CHAPTER 11  INTERNET PROTOCOLS AND APPLICATIONS    524
 11.1  INTRODUCTION  524
 11.2  INTERNET PROTOCOL  525
 Overview of TCP/IP  526
 Internet Addressing  528
 Classless Addresses  531
 Obtaining an Address  533
 Domain Name System  534
 IP Packets  537
 Fragmentation  540
 IP Routing  541
 Routers  546
 Multicast Routing  549
 Resource Reservation Protocol  555
 Internet Control Message Protocol  557
 11.3  IPv6     559
 IP Shortcomings  560
 Packet Headers  561
 IPSec  564
 lPv6 Addressing  566
 Compatibility with IPv4  569
 Summary  570
 11.4  TRANSPORT PROTOCOLS  571
 Transmission Control Protocol  573
 TCP Segment  574
 Connection Management  577
 Flow Control  580
 Congestion Control  582
 User Datagram Protocol  584
 Real-Time Transfer Protocol  585
 11.5  INTERNET APPLICATIONS  589
 Virtual Terminal Protocols  589
 Telnet  590
 Secure Shell  593
 File Transfers  596
 FTP  597
 Secure Copy  600
 Simple Mail Transfer Protocol  600
 Simple Network Management Protocol  604
 Management Information Base  605
 SNMP Commands  606
 11.6  SUMMARY  608
 REVIEW QUESTIONS  610
 EXERCISES  612
 REFERENCES  614
 CHAPTER 12 INTERNET PROGRAMMING  616
 12.1  INTRODUCTION  616
 12.2  SOCKET PROGRAMMING  617
 Sockets  618
 Client/Server Model  619
 Socket Data Structures  620
 Socket Commands  621
 Client/Server Example  621
 Client Source Code  624
 Server Source Code  631
 12.3  WORLD WIDE WEB  633
 Web Page Access  634
 Hypertext Markup Language  636
 Tags  637
 HTML Forms  641
 Client-Side Programming and JavaScript  644
 12.4  COMMON GATEWAY INTERFACE AND SERVER-SIDE PROGRAMMING:
 SETTING UP A SEARCH ENGINE  649
 Forms  650
 Query Strings  651
 Example Search Engine  651
 12.5  PERL PROGRAMMING: PIZZA ORDERING SYSTEM  654
 Customer Interaction  655
 Verifying Phone Numbers  658
 Updating Customer Information  665
 Placing an Order  668
 Verifying the Order  669
 12.6  SUMMARY  672
 REVIEW QUESTIONS  673
 EXERCISES  674
 REFERENCES  676
 CHAPTER 13  CIRCUIT TECHNOLOGIES   677
 13.1  INTRODUCTION  677
 13.2  INTEGRATED SERVICES DIGITAL NETWORK  678
 Services  679
 Architecture  681
 Protocols  683
 Signaling System 7  684
 Basic Service Protocols  686
 Call Setup  689
 Broadband ISDN  691
 13.3  VIRTUAL CIRCUIT PROTOCOLS: X.25 AND FRAME RELAY  692
 Packet-Switched Network Modes  693
 Virtual Circuits  693
 Datagram Service  695
 X.25 Interface Standard  696
 Packet Format  697
 Virtual Calls  698
 Frame Relay  699
 Frame Format  701
 Committed Information Rate  702
 Congestion Control  703
 13.4  ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE  705
 Benefits of Small Fixed-Size Cells  706
 Overview of ATM Network  708
 Switching  709
 Banyan Switches  710
 Reference Model  712
 Cell Definition  713
 Header Error Control  714
 Cell Loss Priority  716
 Payload Type  716
 Virtual Circuits and Paths  716
 Connection Management  717
 Connection Parameters  719
 Adaptation Layers  720
 AAL 1  721
 AAL 2  723
 AAL 5 724
 Service-Specific Connection-Oriented Protocol  725
 Gigabit Ethernet versus ATM  726
 13.5  SUMMARY  727
 RENEW QUESTIONS  727
 EXERCISES  729
 REFERENCES  730
 GLOSSARY
 ACRONYMS
 INDEX