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通信網(wǎng)協(xié)議是交換、傳輸?shù)韧ㄐ旁O(shè)備之間交互的規(guī)則集合，它是通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行的保障。本書(shū)著眼于通信網(wǎng)運(yùn)行的基礎(chǔ)核心協(xié)議，側(cè)重于協(xié)議機(jī)理的解析和實(shí)例分析，本書(shū)第1章是通信網(wǎng)概述，簡(jiǎn)要描述了通信網(wǎng)發(fā)展歷程，以及各基礎(chǔ)協(xié)議在通信網(wǎng)架構(gòu)中所處位置與功能，第2章至第9章詳細(xì)介紹了通信網(wǎng)常用的核心協(xié)議，包括七號(hào)信令系統(tǒng)(SS7)、高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議(HDLC)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議(PPP)、多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)和運(yùn)營(yíng)級(jí)骨干網(wǎng)傳輸(PBT)，可靠傳輸協(xié)議(SCTP)、會(huì)話初始化協(xié)議(SIP)、抽象語(yǔ)法標(biāo)記(ASN.1)、無(wú)線應(yīng)用協(xié)議(WAP)、前臺(tái)認(rèn)證協(xié)議(PPP)與后臺(tái)授權(quán)協(xié)議(Diameter)，第10章給出了網(wǎng)絡(luò)工程協(xié)議及協(xié)議開(kāi)發(fā)工程的基本概念。 本書(shū)在選材上兼具系統(tǒng)性和實(shí)用性，可作為信息通信工程類研究生和高年級(jí)本科生的教材，也可供其他相關(guān)人員參考。

本書(shū)是通信網(wǎng)協(xié)議課程的經(jīng)典教材！通信網(wǎng)協(xié)議是通信系統(tǒng)各要素之間進(jìn)行信息傳遞而必須遵循的技術(shù)規(guī)范和要求，涉及通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電子技術(shù)等眾多領(lǐng)域，是社會(huì)信息化的基礎(chǔ)。本書(shū)首先分析通信網(wǎng)的發(fā)展史及分層模型，建立通信網(wǎng)協(xié)議的整體框架，然后精選框架中涉及的核心基礎(chǔ)協(xié)議詳細(xì)論述，具體包括：七號(hào)信令系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、分組傳送網(wǎng)協(xié)議、可靠傳輸協(xié)議、會(huì)話控制協(xié)議、表示層協(xié)議、無(wú)線應(yīng)用協(xié)議、接入控制協(xié)議等。*后簡(jiǎn)要介紹網(wǎng)絡(luò)協(xié)議工程，探討如何減少協(xié)議開(kāi)發(fā)中的潛在錯(cuò)誤、提高協(xié)議開(kāi)發(fā)質(zhì)量。本書(shū)通過(guò)案例式、啟發(fā)式的敘述方式系統(tǒng)介紹了通信網(wǎng)領(lǐng)域*基礎(chǔ)、*核心的協(xié)議，不僅著眼于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)協(xié)議機(jī)制的理解，更側(cè)重培養(yǎng)其分析、解決問(wèn)題的思維能力。選用本教材的教師，可以到可到清華大學(xué)出版社網(wǎng)站本書(shū)頁(yè)面下載配書(shū)教案（PPT）。

前言
信息交流是人類社會(huì)的基本活動(dòng)，而通信網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)信息交流的重要設(shè)施，是推動(dòng)人類社會(huì)文明、進(jìn)步與發(fā)展的巨大動(dòng)力。其中通信網(wǎng)協(xié)議是通信系統(tǒng)之間就如何進(jìn)行信息傳遞而達(dá)成的規(guī)則集合，可以實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)、不同硬件結(jié)構(gòu)、不同廠商網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信和數(shù)據(jù)交換，是通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)交流的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)通信網(wǎng)協(xié)議，有利于構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)的全景認(rèn)知，有利于從精妙的協(xié)議設(shè)計(jì)中了解通信網(wǎng)各協(xié)議的原理和機(jī)制，有利于從協(xié)議設(shè)計(jì)的應(yīng)用中培養(yǎng)理解問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。為了適應(yīng)當(dāng)前通信技術(shù)的發(fā)展，彌補(bǔ)市場(chǎng)通信網(wǎng)協(xié)議相關(guān)教材的不足，培養(yǎng)通信人才，拓寬學(xué)生知識(shí)視野，拓展學(xué)生思維，我們組織相關(guān)人員編寫(xiě)了這本《通信網(wǎng)協(xié)議》。本書(shū)的編寫(xiě)緊密圍繞反映當(dāng)代通信發(fā)展最新成果這條主線，充分吸收通信網(wǎng)協(xié)議前沿研究成果，在對(duì)已出版的同類代表性教材學(xué)習(xí)和借鑒基礎(chǔ)上，編寫(xiě)過(guò)程中注重與時(shí)俱進(jìn)、挖掘協(xié)議內(nèi)部原理，希望學(xué)生不僅掌握具體協(xié)議，更培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的思維能力。從整體結(jié)構(gòu)上看，《通信網(wǎng)協(xié)議》共設(shè)置了10章。第1章通信網(wǎng)概述，介紹通信網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)和協(xié)議基本知識(shí)，并給出通信網(wǎng)架構(gòu)。第2章七號(hào)信令系統(tǒng)，是電話網(wǎng)中最重要的信令協(xié)議，用于傳輸電話控制信息。第3章數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，用于建立相鄰節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)鏈路，通過(guò)差錯(cuò)控制提供數(shù)據(jù)幀在信道上無(wú)差錯(cuò)的傳輸，主要介紹高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC）和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議（PPP），其中PPP協(xié)議從數(shù)據(jù)傳輸角度進(jìn)行介紹。第4章分組傳送網(wǎng)協(xié)議，負(fù)責(zé)端到端分組數(shù)據(jù)的快速傳送和用戶數(shù)據(jù)隔離，主要介紹多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS）和運(yùn)營(yíng)級(jí)骨干網(wǎng)傳輸（PBT）。第5章可靠傳輸協(xié)議，流控制傳輸協(xié)議（SCTP）最初設(shè)計(jì)用于分組網(wǎng)絡(luò)上傳輸電路交換網(wǎng)信令，而后由于其多宿主、多流、穩(wěn)定、有序等特征，成為IP上的高效、可靠、安全數(shù)據(jù)報(bào)傳輸協(xié)議。第6章會(huì)話初始化協(xié)議，主要是控制IP網(wǎng)絡(luò)用戶間呼叫和會(huì)話控制的會(huì)話初始化協(xié)議（SIP）。第7章抽象語(yǔ)法標(biāo)記，是表示層協(xié)議，主要介紹解決不同體系不同語(yǔ)言之間通信問(wèn)題的ASN．1。第8章無(wú)線應(yīng)用協(xié)議，主要介紹用于移動(dòng)終端因特網(wǎng)接入和網(wǎng)頁(yè)顯示的無(wú)線應(yīng)用協(xié)議（WAP）。第9章接入控制協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶接入的控制、管理和計(jì)費(fèi)，主要為前臺(tái)認(rèn)證協(xié)議PPP，和后臺(tái)授權(quán)協(xié)議Diameter，其中PPP協(xié)議從認(rèn)證角度進(jìn)行介紹。第10章網(wǎng)絡(luò)協(xié)議工程，是集成化、形式化的協(xié)議開(kāi)發(fā)過(guò)程，其目的是減少協(xié)議開(kāi)發(fā)過(guò)程中潛在的錯(cuò)誤，提高協(xié)議開(kāi)發(fā)的效率，促進(jìn)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展�！锻ㄐ啪W(wǎng)協(xié)議》適合通信工程相關(guān)專業(yè)本科生或研究生學(xué)習(xí)； 由于教材深入淺出、條理分明，學(xué)生可以結(jié)合PPT自學(xué)，也可以在老師的授課中獲得更全面的講解； 本教材主要按分層思想安排各章節(jié)，章節(jié)內(nèi)容相互獨(dú)立，卻也有著內(nèi)在聯(lián)系，學(xué)生可以按章節(jié)順序?qū)W習(xí)，也可以針對(duì)感興趣的章節(jié)專門學(xué)習(xí)。本書(shū)中，第1章由吳晶和奚杰杰執(zhí)筆，第2章由奚杰杰和任朝陽(yáng)執(zhí)筆，第3章由奚杰杰和任朝陽(yáng)執(zhí)筆，第4章由吳晶和王篤會(huì)執(zhí)筆，第5章由吳晶和劉尹平執(zhí)筆，第6章由奚杰杰和任朝陽(yáng)執(zhí)筆，第7章由奚杰杰和王篤會(huì)執(zhí)筆，第8章由顧宏博和劉尹平執(zhí)筆，第9章由顧宏博和劉尹平執(zhí)筆，第10章由顧宏博和王篤會(huì)執(zhí)筆，附錄由吳晶和王篤會(huì)執(zhí)筆。全書(shū)由徐名海副教授統(tǒng)編定稿。為了便于各校的教學(xué)，本書(shū)編者還制作了電子教學(xué)課件，各校的任課教師均可以從出版社免費(fèi)索取。本次編寫(xiě)工作得到了南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院的大力支持，同時(shí)感謝糜正琨老師的指導(dǎo)。最后，對(duì)于支持本書(shū)出版的教師和讀者表示衷心的感謝，并真誠(chéng)希望對(duì)于書(shū)中的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，給予指正。編者的電子郵件地址如下：徐名海： d0207@njupt．edu．cn(若來(lái)函請(qǐng)注明真實(shí)姓名、單位、職務(wù)、電話和通信地址。)編者2016年4月

徐名海 南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院副教授，長(zhǎng)期從事通信與網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)應(yīng)用研究與教學(xué)工作。近年來(lái)，主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目各1項(xiàng)、企業(yè)合作項(xiàng)目3項(xiàng)，發(fā)表論文20余篇，獲國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)10余項(xiàng)，向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提交標(biāo)準(zhǔn)提案6份；連續(xù)多年承擔(dān)通信網(wǎng)協(xié)議、通信網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)和現(xiàn)代通信技術(shù)課程的教學(xué)工作。2012年12月至2013年11月，受江蘇省高校優(yōu)秀中青年教師和校長(zhǎng)境外研修計(jì)劃資助，赴香港中文大學(xué)研修一年。

目錄

第1章通信網(wǎng)概述

1.1通信網(wǎng)及其演進(jìn)

1.1.1電信網(wǎng)及其演進(jìn)

1.1.2計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)及其演進(jìn)

1.1.3廣播電視網(wǎng)及其演進(jìn)

1.1.4網(wǎng)絡(luò)融合

1.2通信網(wǎng)協(xié)議

1.2.1通信網(wǎng)絡(luò)分層模型

1.2.2協(xié)議基本概念

1.2.3網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與主要通信協(xié)議

第2章七號(hào)信令系統(tǒng)

2.1七號(hào)信令系統(tǒng)的基本思想

2.2七號(hào)信令系統(tǒng)的基本概念

2.2.1信令的定義

2.2.2七號(hào)信令系統(tǒng)特點(diǎn)

2.2.3七號(hào)信令系統(tǒng)基本術(shù)語(yǔ)和定義

2.3七號(hào)信令網(wǎng)

2.3.1電話網(wǎng)與信令網(wǎng)

2.3.2信令點(diǎn)編號(hào)計(jì)劃

2.4七號(hào)信令協(xié)議棧和消息結(jié)構(gòu)

2.4.1七號(hào)信令系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

2.4.2七號(hào)信令消息結(jié)構(gòu)

2.5消息傳遞部分（MTP）

2.5.1MTP簡(jiǎn)介

2.5.2信令數(shù)據(jù)鏈路功能級(jí)（MTP1）

2.5.3信令鏈路功能級(jí)（MTP2）

2.5.4信令網(wǎng)功能級(jí)（MTP3）

2.6電話用戶部分（TUP）

2.6.1TUP簡(jiǎn)介

2.6.2TUP消息格式與類型

2.6.3TUP消息的基本信令過(guò)程

2.7信令連接控制部分（SCCP）

2.7.1SCCP簡(jiǎn)介

2.7.2SCCP消息格式與編碼

2.7.3SCCP尋址

2.7.4SCCP消息傳送示例

2.8事務(wù)處理能力應(yīng)用部分（TCAP）

2.8.1TCAP簡(jiǎn)介

2.8.2TCAP基本結(jié)構(gòu)和功能

2.8.3TCAP消息格式與編碼

2.8.4TCAP應(yīng)用

2.9本章小結(jié)

2.10課后習(xí)題

第3章數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議

3.1數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的基本思想

3.2數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)計(jì)問(wèn)題

3.2.1向網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)

3.2.2組幀

3.2.3差錯(cuò)控制

3.2.4流量控制

3.3廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議

3.3.1高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）協(xié)議

3.3.2因特網(wǎng)中的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議（PPP）

3.4媒體接入控制（Media Access Control,MAC）

3.4.1共享信道的分配問(wèn)題

3.4.2CSMA協(xié)議

3.4.3無(wú)線局域網(wǎng)MAC層

3.5本章小結(jié)

3.6課后習(xí)題

第4章分組傳送網(wǎng)協(xié)議

4.1分組傳送網(wǎng)的發(fā)展與演進(jìn)

4.2分組傳送網(wǎng)協(xié)議的基本思想

4.3基于MPLS的分組傳送技術(shù)

4.3.1MPLS起源與發(fā)展

4.3.2MPLS協(xié)議機(jī)制

4.3.3標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議

4.3.4MPLS應(yīng)用

4.4基于以太網(wǎng)的分組傳送技術(shù)

4.4.1以太網(wǎng)發(fā)展簡(jiǎn)史

4.4.2以太網(wǎng)基本概念

4.4.3基于運(yùn)營(yíng)級(jí)以太網(wǎng)的分組傳輸技術(shù)

4.5本章小結(jié)

4.6課后習(xí)題

第5章可靠傳輸協(xié)議

5.1SCTP起源與發(fā)展

5.2SCTP功能

5.3SCTP消息結(jié)構(gòu)

5.4SCTP協(xié)議機(jī)制

5.4.1偶聯(lián)的建立和關(guān)閉

5.4.2擁塞控制

5.5SCTP與應(yīng)用層交互原語(yǔ)

5.5.1SCTP用戶向SCTP發(fā)送的請(qǐng)求原語(yǔ)

5.5.2SCTP向SCTP用戶發(fā)送的通知原語(yǔ)

5.6SCTP拓展與應(yīng)用

5.6.1SCTP部分可靠性拓展與PRSCTP

5.6.2SCTP動(dòng)態(tài)地址重新配置與mSCTP

5.6.3基于SCTP的并行多路徑傳輸

5.7本章小結(jié)

5.8課后習(xí)題

第6章會(huì)話初始化協(xié)議

6.1SIP簡(jiǎn)介

6.1.1SIP的基本思想

6.1.2SIP的誕生背景

6.1.3SIP協(xié)議基本概念

6.1.4SIP協(xié)議相關(guān)協(xié)議和相關(guān)術(shù)語(yǔ)

6.1.5SIP體系架構(gòu)

6.2SIP消息

6.2.1消息類型

6.2.2消息結(jié)構(gòu)

6.3SDP協(xié)議

6.3.1SDP簡(jiǎn)介

6.3.2SDP協(xié)議字段

6.3.3SDP在SIP中的應(yīng)用

6.4SIP應(yīng)用

6.4.1SIP會(huì)話過(guò)程

6.4.2SIP在IMS中的應(yīng)用

6.5SIP擴(kuò)展

6.5.1SIP消息類型擴(kuò)展

6.5.2SIP消息頭擴(kuò)展

6.5.3SIP消息體擴(kuò)展

6.5.4SIP在IMS中的擴(kuò)展

6.6本章小結(jié)

6.7課后習(xí)題

第7章抽象語(yǔ)法標(biāo)記

7.1ASN.1簡(jiǎn)介

7.1.1ASN.1誕生背景

7.1.2ASN.1基本概念

7.2ASN.1的數(shù)據(jù)類型

7.2.1ASN.1數(shù)據(jù)類型

7.2.2子類型約束

7.2.3數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示例

7.3ASN.1的基本編碼規(guī)則

7.4ASN.1的編碼示例

7.4.1ASN.1查看工具和證書(shū)獲取

7.4.2證書(shū)ASN.1解析

7.5本章小結(jié)

7.6課后習(xí)題

第8章無(wú)線應(yīng)用協(xié)議

8.1Web技術(shù)發(fā)展歷程

8.2無(wú)線應(yīng)用協(xié)議

8.2.1WAP起源與發(fā)展

8.2.2WAP基本思想

8.2.3WAP協(xié)議棧

8.2.4WAP的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

8.3Web Service

8.3.1Web Service基本概念

8.3.2Web Service機(jī)制

8.3.3Restful Web Service

8.4本章小結(jié)

8.5課后習(xí)題

第9章接入控制協(xié)議

9.1接入網(wǎng)與接入控制

9.1.1接入網(wǎng)技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史

9.1.2接入控制模型

9.1.3接入控制協(xié)議的基本思想

9.2前臺(tái)認(rèn)證協(xié)議

9.2.1PPP協(xié)議產(chǎn)生背景

9.2.2LCP消息結(jié)構(gòu)

9.2.3PPP認(rèn)證方式

9.3后臺(tái)授權(quán)協(xié)議Diameter

9.3.1Diameter協(xié)議的起源

9.3.2Diameter協(xié)議機(jī)制

9.3.3Diameter協(xié)議在IMS中的應(yīng)用

9.4本章小結(jié)

9.5課后習(xí)題

第10章網(wǎng)絡(luò)協(xié)議工程技術(shù)

10.1協(xié)議工程基本概念

10.1.1協(xié)議分層模型

10.1.2協(xié)議開(kāi)發(fā)過(guò)程

10.1.3協(xié)議工程技術(shù)

10.2協(xié)議設(shè)計(jì)

10.2.1協(xié)議設(shè)計(jì)目標(biāo)與困難

10.2.2協(xié)議設(shè)計(jì)原則與方法

10.2.3協(xié)議設(shè)計(jì)舉例

10.3協(xié)議形式化描述

10.3.1協(xié)議描述

10.3.2FSM

10.3.3Petri網(wǎng)

10.4本章小結(jié)

10.5課后習(xí)題

附錄ATUP編碼規(guī)則

附錄BIEEE 802.11 MAC幀格式

附錄CTMPLS/MPLSTP

附錄DSCTP消息格式

附錄EWAP協(xié)議棧元素

附錄F典型的接入管理系統(tǒng)