<<高級計算機網絡>>（Advaned Computer Networks） 徐恪 徐明偉 陳文龍 馬東超

目錄

第1章 計算機網絡與Internet1

1.1 引言1

1.2 Internet發展歷史2

1.2.1 互聯網發展的主要階段4

1.2.2 互聯網在中國的發展5

1.2.3 互聯網主要創新5

1.3 互聯網邊緣層與核心層10

1.3.1 互聯網邊緣層10

1.3.2 互聯網核心層11

1.4 互聯網標準化組織11

1.5 下一代互聯網發展示狀12

1.5.1 新一代互聯網與IPv613

1.5.2 下一代互聯網體系結構基礎研究及探索14

1.6 新興網絡形態介紹16

1.6.1 物聯網16

1.6.2 雲計算19

1.6.3 數據中心網絡20

1.7 結論和進一步的研究工做22

參考文獻23

第2章 Internet單播路由26

2.1 引言26

2.2 Internet路由體系結構與路由算法26

2.2.1 Internet結構特色26

2.2.2 Internet的路由結構27

2.2.3 路由算法分類30

2.3 Internet域內路由協議33

2.3.1 路由信息協議（RIP) 34

2.3.2 開放最短路徑優先協議（OSPF) 40

2.4 Internet域間路由協議BGP54

2.4.1 自治系統級網絡拓撲55

2.4.2 自治系統間鏈接關係57

2.4.3 國內ISP互聯狀況61

2.4.4 邊界網關協議（BGP）簡介63

2.4.5 BGP中的策略路由71

2.4.6 BGP路由收斂問題75

2.4.7 BGP穩定路徑問題81

2.4.8 BGP路由安全問題86

2.5 結論和進一步的研究工做90

參考文獻91

第3章 Internet組播95

3.1 引言95

3.1.1 計算機網絡中的通訊方式95

3.1.2 組播發展的歷史、現狀及挑戰97

3.1.3 IP組播技術的優缺點98

3.2 組播地址100

3.2.1 IPv4組播地址100

3.2.2 組播MAC地址101

3.3 Internet組管理協議IGMP102

3.4 組播轉發103

3.4.1 源樹103

3.4.2 共享樹104

3.4.3 源樹和共享樹的比較105

3.4.4 組播轉發105

3.5 組播路由協議107

3.5.1 域內組播路由協議109

3.5.2 域間組播路由協議116

3.5.3 分析與比較125

3.6 IPv6組播131

3.6.1 IPv6組播地址131

3.6.2 IPv6組成員關係協議132

3.6.3 IPv6組播路由協議132

3.6.4 CNGI 大規模可控組播133

3.7 結論和進一步的研究工做134

參考文獻136

第4章 擁塞控制139

4.1 引言139

4.2 基本概念140

4.2.1 擁塞和擁塞控制140

4.2.2 Internet中擁塞發生的緣由141

4.2.3 擁塞控制的目標141

4.2.4 IP組播中的擁塞控制143

4.3 TCP擁塞控制機制研究143

4.3.1 Internet的網絡模型143

4.3.2 線性擁塞控制機制144

4.3.3 線性擁塞控制機制評價145

4.4 端到端擁塞控制算法研究147

4.4.1 端到端擁塞控制算法設計的困難148

4.4.2 端到端擁塞控制算法的研究概況148

4.4.3 擁塞控制的源算法149

4.4.4 擁塞控制的鏈路算法153

4.5 組播擁塞控制算法和協議158

4.5.1 組播擁塞控制協議的目標158

4.5.2 組播擁塞控制算法的分類159

4.6 結論和進一步的研究工做161

參考文獻162

第5章 服務質量控制166

5.1 引言166

5.2 QoS的基本框架168

5.2.1 流量分類與標記168

5.2.2 流量監管與整形168

5.2.3 隊列調度172

5.3 集成服務與區分服務174

5.3.1 集成服務IntServ174

5.3.2 區分服務DiffServ180

5.3.3 集成服務與區分服務相結合的端到端QoS提供機制188

5.3.4 各類服務機制的簡單比較192

5.4 分組調度算法193

5.4.1 分組調度概述193

5.4.2 經常使用的調度算法193

5.5 動態分組狀態200

5.5.1 核心無狀態網絡體系結構SCORE概述201

5.5.2 SCORE中的保證型服務207

5.6 結論和進一步的研究工做210

參考文獻211

第6章 高性能路由器體系結構與關鍵技術216

6.1 引言216

6.2 路由器的發展歷史216

6.3 路由器軟硬件系統組成217

6.3.1 路由器基本結構單元217

6.3.2 路由器軟件結構219

6.4 路由器體系結構220

6.4.1 爲何須要高性能路由器221

6.4.2 單機集中式總線結構221

6.4.3 單機分佈式總線結構223

6.4.4 單機分佈式Crossbar結構223

6.4.5 多機互連的集羣結構224

6.4.6 可擴展集羣路由器產品簡介226

6.5 路由器關鍵技術228

6.5.1 路由查找算法228

6.5.2 IP分組分類算法251

6.5.3 路由器交換結構及調度算法262

6.6 新型路由器體系結構研究進展280

6.6.1 並行分組交換機PPS280

6.6.2 可編程路由器研究進展283

6.6.3 可重構路由器287

6.7 結論和進一步的研究工做290

參考文獻290

第7章 網絡安全300

7.1 引言300

7.2 計算機網絡安全基礎301

7.2.1 網絡安全風險301

7.2.2 網絡安全目標、安全服務和安全機制302

7.3 密碼學基礎及其應用303

7.3.1 密碼學歷史304

7.3.2 密碼學基本概念310

7.3.3 對稱密鑰算法簡介312

7.3.4 非對稱密碼算法簡介317

7.3.5 信息認證與單向散列函數321

7.4 IP層安全機制IPSec326

7.4.1 IPSec協議族結構326

7.4.2 小結333

7.5 分佈式拒絕服務攻擊DDoS防範333

7.5.1 DDoS攻擊的基本方式335

7.5.2 現有DDoS攻擊防範方案339

7.5.3 小結343

7.6 惡意軟件和僵屍網絡343

7.6.1 傳統計算機病毒344

7.6.2 蠕蟲345

7.6.3 特洛伊木馬346

7.6.4 僵屍網絡348

7.6.5 小結348

7.7 結論和進一步的研究工做349

參考文獻350第8章 P2P系統原理354

8.1 引言354

8.2 P2P技術的發展歷史354

8.3 P2P的組織結構356

8.3.1 P2P與應用層網絡357

8.3.2 無結構的P2P網絡358

8.3.3 有結構的P2P網絡362

8.4 P2P應用以及典型P2P系統分析371

8.4.1 BitTorrent371

8.4.2 CoolStreaming376

8.4.3 PPLive378

8.4.4 PPVA382

8.5 結論和進一步的研究工做384

參考文獻385

第9章 物聯網388

9.1 引言388

9.2 物聯網的由來388

9.2.1 物聯網的起源及發展388

9.2.2 射頻識別技術389

9.2.3 智慧的地球391

9.2.4 感知中國392

9.3 常見應用場景392

9.3.1 智能生產線392

9.3.2 智能家居393

9.3.3 智能交通393

9.3.4 智慧農業395

9.3.5 醫療物聯網396

9.3.6 安防系統396

9.3.7 路燈控制系統397

9.3.8 世博會門票397

9.4 無線傳感器網絡簡介398

9.4.1 無線傳感器網絡的概念與定義398

9.4.2 無線傳感器網絡的技術特色398

9.4.3 傳感器網絡的應用402

9.5 物聯網體系結構405

9.5.1 物聯網的特性405

9.5.2 物聯網發展面臨的難點406

9.5.3 物聯網體系結構設計原則406

9.5.4 一種物聯網應用參考模型407

9.5.5 一種層次化物聯網體系結構408

9.5.6 融合物聯網的下一代互聯網體系結構與協議棧409

9.6 物聯網典型協議411

9.6.1 IEEE 802.15.4標準411

9.6.2 ZigBee414

9.6.3 6LoWPAN414

9.6.4 路由機制419

9.6.5 TCP/IP協議棧的簡化427

9.6.6 CoRE428

9.7 硬件平臺與操做系統429

9.7.1 Crossbow硬件平臺430

9.7.2 操做系統430

9.8 物聯網體系結構的主要研究問題433

9.8.1 新型可擴展層次化路由434

9.8.2 輕量級IPv6協議棧434

9.8.3 物聯網節點和互聯網的互聯互通問題435

9.8.4 物聯網安全問題436

9.9 結論和進一步的研究工做437

參考文獻437

第10章 IPv6與新一代互聯網441

10.1 引言441

10.2 IPv6簡介441

10.2.1 IETF441

10.2.2 IPv6協議的歷史442

10.2.3 IPv6協議內容443

10.2.4 IPv6展望446

10.3 下一代互聯網的主要特徵447

10.3.1 下一代互聯網基本特徵447

10.3.2 下一代互聯網的主要技術挑戰448

10.3.3 下一代互聯網研究中的幾個重要問題449

10.4 國內外新一代互聯網的主要進展451

10.4.1 基於改良式的新一代互聯網體系結構研究451

10.4.2 基於革命式的新一代互聯網體系結構研究454

10.4.3 我國下一代互聯網研究實踐458

10.4.4 小結461

10.5 結論和進一步的研究工做463

參考文獻463

附錄A 計算機網絡實驗系統NetRiver簡介467

A.1 滑動窗口協議實驗468

A.2 IPv4協議收發實驗472

A.3 IPv4協議轉發實驗475

A.4 IPSec協議實驗480

參考文獻490

附錄B NetFPGA實驗平臺簡介491

B.1 NetFPGA開發板簡介491

B.2 NetFPGA硬件系統491

B.3 NetFPGA軟件系統492

B.4 NetFPGA使用模型493

參考文獻495

附錄C PlanetLab簡介496

參考文獻500