Оглавление
Предисловие 14
Глава 1.Введение 16
1.1. Применение компьютерных сетей 17
1.1.1. сети в организациях 18
1.1.2. использование сетей частными лицами 21
1.1.3. использование беспроводных сетей 26
1.1.4. социальный аспект 29
1.2. сетевое оборудование 32
1.2.1. Персональные сети 34
1.2.2. локальные сети 35
1.2.3. Муниципальные сети 38
1.2.4. глобальные сети 40
1.2.5. Объединения сетей 43
1.3. сетевое программное обеспечение 44
1.3.1. иерархия протоколов 45
1.3.2. разработка уровней 49
1.3.3. службы на основе соединений и службы без установления
соединений 51
1.3.4. Примитивы служб 53
1.3.5. службы и протоколы 56
1.4. эталонные модели 57
1.4.1. эталонная модель OSI 57
1.4.2. эталонная модель TCP/IP 61
1.4.3. Модель, используемая в книге 64
1.4.4. сравнение эталонных моделей OSI и TCP 65
1.4.5. Критика модели и протоколов OSI 66
1.4.6. Критика эталонной модели TCP/IP 69
1.5. Примеры сетей 70
1.5.1. интернет 70
1.5.2. Мобильная телефонная сеть третьего поколения 81
1.5.3. Беспроводные лвс: 802.11 86
1.5.4. RFID и сенсорные сети 90
1.6. стандартизация сетей 92
1.6.1. Кто есть кто в мире телекоммуникаций 93
1.6.2. Кто есть кто в мире международных стандартов 95
1.6.3. Кто есть кто в мире стандартов интернета 97
1.7. единицы измерения 99
1.8. Краткое содержание следующих глав 100
резюме 101
вопросы 103
Глава 2. Физический уровень 106
2.1. теоретические основы передачи данных 106
2.1.1. ряды фурье 107
2.1.2. сигналы с ограниченным спектром 107
2.1.3. Максимальная скорость передачи данных через канал 110
2.2. Проводниковые среды передачи информации 112
2.2.1. Магнитные носители 112
2.2.2. витая пара 113
2.2.3. Коаксиальный кабель 114
2.2.4. линии электропитания 115
2.2.5. волоконная оптика 116
2.3. Беспроводная связь 122
2.3.1. электромагнитный спектр 123
2.3.2. радиосвязь 127
2.3.3. связь в микроволновом диапазоне 128
2.3.4. Передача в инфракрасном диапазоне 132
2.3.5. связь в видимом диапазоне 133
2.4. спутники связи 135
2.4.1. геостационарные спутники 136
2.4.2. средневысотные спутники 140
2.4.3. Низкоорбитальные спутники 140
2.4.4. спутники против оптоволокна 143
2.5. цифровая модуляция и мультиплексирование 145
2.5.1. Низкочастотная передача 145
2.5.2. Передача в полосе пропускания 150
2.5.3. Частотное уплотнение 153
2.5.4. Мультиплексирование с разделением времени 155
2.5.5. CDMКС кодовое разделение каналов 156
2.6. Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 159
2.6.1. структура телефонной системы 160
2.6.2. Политика телефонии 163
2.6.3. Местные линии связи: модемы, ADSL, беспроводная связь 165
2.6.4. Магистрали и мультиплексирование 173
2.6.5. Коммутация 182
2.7. Мобильная телефонная система 186
2.7.1. Мобильные телефоны первого поколения: аналоговая передача
речи 188
2.7.2. второе поколение мобильных телефонов: цифровая передача
голоса (G2) 192
2.7.3. Мобильные телефоны третьего поколения: цифровая речь
и данные 197
2.8. Кабельное телевидение 202
2.8.1. Абонентское телевидение 202
2.8.2. Кабельный интернет 203
2.8.3. распределение частот 205
2.8.4. Кабельные модемы 206
2.8.5. ADSL или кабель? 208
резюме 210
вопросы 211
Глава 3. Канальный уровень 216
3.1. Ключевые аспекты организации канального уровня 216
3.1.1. сервисы, предоставляемые сетевому уровню 217
3.1.2. формирование кадра 219
3.1.3. Обработка ошибок 223
3.1.4. управление потоком 224
3.2. Обнаружение и исправление ошибок 225
3.2.1. Коды с исправлением ошибок 227
3.2.2. Коды с обнаружением ошибок 233
3.3. элементарные протоколы передачи данных на канальном уровне 239
3.3.1. симплексный протокол «утопия» 244
3.3.2. симплексный протокол с ожиданием для канала без ошибок 245
3.3.3. симплексный протокол с ожиданием для зашумленных каналов 247
3.4. Протоколы скользящего окна 251
3.4.1. Протокол однобитового скользящего окна 253
3.4.2. Протокол с возвратом на n 256
3.4.3. Протокол с выборочным повтором 263
3.5. Примеры протоколов передачи данных 269
3.5.1. Передача пакетов по протоколу SONET 269
3.5.2. ADSL 273
3.6. резюме 276
вопросы 277
Глава 4. Подуровень управления доступом к среде 281
4.1. Проблема распределения канала 282
4.1.1. статическое распределение канала 282
4.1.2. допущения, связанные с динамическим распределением каналов 284
4.2. Протоколы коллективного доступа 286
4.2.1. система ALOHA 286
4.2.2. Протоколы множественного доступа с контролем несущей 291
4.2.3. Протоколы без столкновений 294
4.2.4. Протоколы с ограниченной конкуренцией 298
4.2.5. Протоколы беспроводных локальных сетей 302
4.3. сеть Ethernet 305
4.3.1. физический уровень классической сети Ethernet 306
4.3.2. Протокол подуровня управления доступом к среде в классическом Ethernet 307
4.3.3. Производительность сети Ethernet 311
4.3.4. Коммутируемые сети Ethernet 313
4.3.5. Fast Ethernet 316
4.3.6. Gigabit Ethernet 319
4.3.7. 10-гигабитный Ethernet 322
4.3.8. ретроспектива Ethernet 324
4.4. Беспроводные локальные сети 325
4.4.1. стандарт 802.11: архитектура и стек протоколов 326
4.4.2. стандарт 802.11: физический уровень 327
4.4.3. стандарт 802.11: протокол подуровня управления доступом к среде 329
4.4.4. стандарт 802.11: структура кадра 336
4.4.5. сервисы 338
4.5. ?ирокополосные беспроводные сети 340
4.5.1. сравнение стандарта 802.16 с 802.11 и 3G 341
4.5.2. стандарт 802.16: архитектура и стек протоколов 342
4.5.3. стандарт 802.16: физический уровень 343
4.5.4. стандарт 802.16: протокол подуровня MAC 345
4.5.5. стандарт 802.16: структура кадра 347
4.6. Bluetooth 348
4.6.1. Архитектура Bluetooth 349
4.6.2. Приложения Bluetooth 350
4.6.3. Bluetooth: набор протоколов 351
4.6.4. Bluetooth: уровень радиосвязи 352
4.6.5. Bluetooth: уровень немодулированной передачи 353
4.6.6. Bluetooth: структура кадра 354
4.7. RFID 356
4.7.1. Архитектура EPC Gen 2 357
4.7.2. физический уровень EPC Gen 2 357
4.7.3. уровень идентификации метки EPC Gen 2 359
4.7.4. форматы сообщения идентификации метки 360
4.8. Коммутация на канальном уровне 361
4.8.1. Применение мостов 361
4.8.2. Обучаемые мосты 363
4.8.3. Мосты связующего дерева 366
4.8.4. Повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы,
маршрутизаторы и шлюзы 368
4.8.5. виртуальные локальные сети 371
4.9. резюме 378
вопросы 380
Глава 5. сетевой уровень 384
5.1. вопросы проектирования сетевого уровня 384
5.1.1. Метод коммутации пакетов с ожиданием 384
5.1.2. сервисы, предоставляемые транспортному уровню 385
5.1.3. реализация сервиса без установления соединения 387
5.1.4. реализация сервиса с установлением соединения 389
5.1.5. сравнение сетей виртуальных каналов и дейтаграммных сетей 390
5.2. Алгоритмы маршрутизации 392
5.2.1. Принцип оптимальности маршрута 394
5.2.2. Алгоритм нахождения кратчайшего пути 395
5.2.3. заливка 398
5.2.4. Маршрутизация по вектору расстояний 399
5.2.5. Маршрутизация с учетом состояния линий 403
5.2.6. иерархическая маршрутизация 409
5.2.7. Широковещательная маршрутизация 411
5.2.8. Многоадресная рассылка 413
5.2.9. Произвольная маршрутизация 416
5.2.10. Алгоритмы маршрутизации для мобильных хостов 417
5.2.11. Маршрутизация в произвольных сетях 420
5.3. Алгоритмы борьбы с перегрузкой 424
5.3.1. Подходы к борьбе с перегрузкой 426
5.3.2. Маршрутизация с учетом состояния трафика 427
5.3.3. управление доступом 428
5.3.4. регулирование трафика 430
5.3.5. сброс нагрузки 434
5.4. Качество обслуживания 436
5.4.1. требования приложений 437
5.4.2. формирование трафика 439
5.4.3. диспетчеризация пакетов 443
5.4.4. управление доступом 447
5.4.5. интегральное обслуживание 451
5.4.6. дифференцированное обслуживание 454
5.5. Объединение сетей 457
5.5.1. различия сетей 458
5.5.2. способы объединения сетей 459
5.5.3. туннелирование 462
5.5.4. Маршрутизация в объединенных сетях 464
5.5.5. фрагментация пакетов 465
5.6. сетевой уровень в интернете 469
5.6.1. Протокол IP версии 4 471
5.6.2. IP-адреса 475
5.6.3. Протокол IP версии 6 488
5.6.4. управляющие протоколы интернета 498
5.6.5. Коммутация меток и MPLS 504
5.6.6. Протокол внутреннего шлюза OSPF 507
5.6.7. Протокол внешнего шлюза BGP 512
5.6.8. Многоадресная рассылка в интернете 518
5.6.9. Мобильный IP 519
5.7. резюме 521
вопросы 522
Глава 6. транспортный уровень 527
6.1. транспортный сервис 527
6.1.1. услуги, предоставляемые верхним уровням 527
6.1.2. Газовые операции транспортного сервиса 529
6.1.3. сокеты Беркли 533
6.1.4. Пример программирования сокета: файл-сервер для интернета 535
6.2. элементы транспортных протоколов 540
6.2.1. Адресация 541
6.2.2. установка соединения 544
6.2.3. разрыв соединения 550
6.2.4. Контроль ошибок и управление потоком данных 554
6.2.5. Мультиплексирование 559
6.2.6. восстановление после сбоев 560
6.3. Контроль перегрузки 563
6.3.1. выделение требуемой пропускной способности 563
6.3.2. регулирование скорости отправки 568
6.3.3. Проблемы беспроводного соединения 572
6.4. транспортные протоколы интернета: UDP 574
6.4.1. Основы UDP 575
6.4.2. вызов удаленной процедуры 577
6.4.3. транспортные протоколы реального масштаба времени 580
6.5. транспортные протоколы интернета: TCP 586
6.5.1. Основы TCP 586
6.5.2. Модель сервиса TCP 587
6.5.3. Протокол TCP 590
6.5.4. заголовок TCP-сегмента 591
6.5.5. установка TCP-соединения 595
6.5.6. разрыв соединения TCP 596
6.5.7. Модель управления TCP-соединением 597
6.5.8. скользящее окно TCP 599
6.5.9. управление таймерами в TCP 603
6.5.10. Контроль перегрузки в TCP 606
6.5.11. Будущее TCP 617
6.6. вопросы производительности 618
6.6.1. Причины снижения производительности компьютерных сетей 618
6.6.2. измерение производительности сети 619
6.6.3. Проектирование хостов для быстрых сетей 623
6.6.4. Быстрая обработка сегментов 626
6.6.5. сжатие заголовков 629
6.6.6. Протоколы для протяженных сетей с высокой пропускной
способностью 631
6.7. сети, устойчивые к задержкам 636
6.7.1. Архитектура DTN 637
6.7.2. Протокол Bundle 639
6.8. резюме 642
вопросы 643
Глава 7. Прикладной уровень 648
7.1. служба имен доменов DNS 648
7.1.1. Пространство имен DNS 649
7.1.2. записи ресурсов доменов 653
7.1.3. серверы имен 656
7.2. электронная почта 660
7.2.1. Архитектура и службы 661
7.2.2. Пользовательский агент 664
7.2.3. форматы сообщений 668
7.2.4. Пересылка сообщений 677
7.2.5. Окончательная доставка сообщений 682
7.3. всемирная паутина (WWW) 685
7.3.1. Представление об архитектуре 687
7.3.2. статичные веб-страницы 702
7.3.3. динамические веб-страницы и веб-приложения 712
7.3.4. HTTP С протокол передачи гипертекста 724
7.3.5. Мобильный веб 734
7.3.6. веб-поиск 736
7.4. Потоковая передача аудио и видео 739
7.4.1. цифровой звук 741
7.4.2. цифровое видео 747
7.4.3. Потоковая передача сохраненных медиафайлов 755
7.4.4. Передача медиа в реальном времени 763
7.4.5. Конференции в реальном времени 767
7.5.Кдоставка контента 778
7.5.1. Контент и интернет-трафик 779
7.5.2. серверные фермы и веб-прокси 782
7.5.3. сети доставки контента 787
7.5.4. сети одноранговых узлов (пиринговые сети) 792
7.6. резюме 801
вопросы 803
Глава 8. Безопасность в сетях 807
8.1. Криптография 810
8.1.1. Основы криптографии 811
8.1.2. Метод подстановки 814
8.1.3. Метод перестановки 815
8.1.4. Одноразовые блокноты 817
8.1.5. два фундаментальных принципа криптографии 822
8.2. Алгоритмы с симметричным криптографическим ключом 824
8.2.1. стандарт шифрования данных DES 826
8.2.2. улучшенный стандарт шифрования AES 829
8.2.3. режимы шифрования 833
8.2.4. другие шифры 838
8.2.5. Криптоанализ 839
8.3. Алгоритмы с открытым ключом 840
8.3.1. Алгоритм RSA 841
8.3.2. другие алгоритмы с открытым ключом 843
8.4. цифровые подписи 844
8.4.1. Подписи с симметричным ключом 845
8.4.2. Подписи с открытым ключом 846
8.4.3. Профили сообщений 847
8.4.4. задача о днях рождения 852
8.5. управление открытыми ключами 854
8.5.1. сертификаты 855
8.5.2. X.509 856
8.5.3. инфраструктуры систем с открытыми ключами 858
8.6. защита соединений 861
8.6.1. IPsec 862
8.6.2. Брандмауэры 866
8.6.3. виртуальные частные сети 869
8.6.4. Безопасность в беспроводных сетях 871
8.7. Протоколы аутентификации 876
8.7.1. Аутентификация, основанная на общем секретном ключе 877
8.7.2. установка общего ключа: протокол обмена ключами
Диффи—Хеллмана 882
8.7.3. Аутентификация с помощью центра распространения ключей 884
8.7.4. Аутентификация при помощи протокола Kerberos 887
8.7.5. Аутентификация с помощью шифрования с открытым ключом 889
8.8. Конфиденциальность электронной переписки 890
8.8.1. PGP 891
8.8.2. S/MIME 895
8.9. защита информации во всемирой паутине 896
8.9.1. возможные опасности 896
8.9.2. Безопасное именование ресурсов 897
8.9.3. SSL С протокол защищенных сокетов 902
8.9.4. Безопасность переносимых программ 906
8.10. социальный аспект 910
8.10.1. Конфиденциальность 910
8.10.2. свобода слова 914
8.10.3. защита авторских прав 917
8.11. резюме 921
вопросы 922
Глава 9. рекомендации для чтения и библиография 928
9.1. литература для дальнейшего чтения 928
9.1.1. введение и неспециализированная литература 929
9.1.2. физический уровень 930
9.1.3. Канальный уровень 930
9.1.4. Подуровень управления доступом к среде 931
9.1.5. сетевой уровень 931
9.1.6. транспортный уровень 932
9.1.7. Прикладной уровень 933
9.1.8. Безопасность в сетях 933
9.2. Алфавитный список литературы 935
Алфавитный указатель 947