目录
第1章计算机网络体系结构概述1
1.1引言1
1.2网络的基本概念2
1.2.1网络的基本组成2
1.2.2通信网络的分类2
1.3Internet简介4
1.3.1Internet发展历史4
1.3.2互联网发展的主要阶段6
1.3.3互联网在中国的发展7
1.3.4互联网标准化组织7
1.3.5互联网主要架构8
1.3.6互联网主要接入方式9
1.4互联网体系结构及设计9
1.4.1协议分层10
1.4.2边缘论(EndtoEnd Argument)13
1.5互联网的主要创新14
1.6新一代互联网发展现状19
1.6.1新一代互联网与IPv619
1.6.2新一代互联网体系结构基础研究及探索21
1.7本章小结23
参考文献24
第2章互联网体系结构研究进展26
2.1引言26
2.2互联网体系结构发展概述27
2.2.1互联网体系结构面临的主要技术挑战27
2.2.2互联网体系结构发展的三种思路31
2.3基于改良式路线的互联网体系结构研究进展33
2.3.1位置/身份分离的LISP协议33
2.3.2安全协议IPSec38
2.3.3内容分发网络42
2.3.4身份与位置分离的新型路由体系结构46
2.3.5小结55
2.4基于革命式路线的互联网体系结构研究进展55
2.4.1基于革命式路线的互联网体系结构研究计划55
2.4.2基于革命式路线的新一代互联网体系结构59
2.4.3小结75
2.5基于可演进式路线的互联网体系结构研究进展75
2.5.1互联网体系结构发展的两个关键问题75
2.5.2基于可演进式路线的互联网体系结构早期研究78
2.5.3可演进互联网体系结构定义81
2.5.4可演进互联网体系结构设计原则82
2.5.5可演进互联网体系结构设计路线83
2.5.6可演进式的互联网体系结构试验网络85
2.6本章小结87
参考文献88
第3章互联网体系结构评估模型94
3.1引言94
3.2互联网体系结构评估工作现状95
3.2.1基于定性分析和比较的互联网体系结构评估95
3.2.2基于模型的互联网体系结构评估96
3.2.3互联网体系结构评估工作特点总结99
3.3基于模型的互联网体系结构评估99
3.3.1互联网体系结构可服务性评估模型100
3.3.2互联网体系结构可扩展性评估模型101
3.3.3互联网体系结构可部署性评估模型106
3.3.4互联网体系结构可演化性评估模型107
3.3.5互联网体系结构可信性评估模型108
3.3.6小结110
3.4效用机制在互联网体系结构评估工作中的应用111
3.4.1效用的相关理论介绍111
3.4.2基于ISP的效用模型111
3.4.3基于用户的基本效用模型113
3.4.4小结114
3.5多学科融合的互联网体系结构评估方法114
3.5.1基于博弈论的互联网体系结构可部署性评估115
3.5.2基于最优化理论的互联网体系结构评估116
3.5.3小结117
3.6互联网体系结构可演进性评估框架117
3.6.1互联网体系结构可演进性评估框架118
3.6.2互联网体系结构可演进性评估原理118
3.7面向应用适应能力的互联网体系结构评估模型及应用分析119
3.7.1互联网体系结构应用适应能力评估模型119
3.7.2基于2ACT模型的innetwork内容缓存机制分析125
3.7.3基于2ACT模型的组播协议评估129
3.8本章小结132
参考文献133
第4章基于微分方程的互联网体系结构演化评估与实例分析140
4.1引言140
4.2微分方程在数学建模中的应用142
4.2.1微分方程简介142
4.2.2微分方程建模143
4.3互联网体系结构评估应用实例146
4.3.1互联网体系结构可部署性评估146
4.3.2三网融合问题建模与评估153
4.3.3P2P网络的性能模型与分析162
4.3.4互联网点到多点传输机制的演进性评估167
4.4本章小结175
参考文献176
第5章数学最优化与网络体系结构及协议设计180
5.1引言180
5.2数学最优化简介181
5.2.1数学最优化的描述181
5.2.2最优性条件183
5.2.3凸优化185
5.2.4Lagrange对偶188
5.2.5梯度/次梯度投影法190
5.2.6最优化分解191
5.3分层是最优化分解194
5.3.1网络效用最大化194
5.3.2水平分解的TCP拥塞控制196
5.3.3垂直分解的协议栈设计202
5.4两个应用实例209
5.4.1LBMP: 基于对数障碍法的多径流量管理协议210
5.4.2基于OSPF的最优流量工程214
5.5随机和非凸网络效用最大化224
5.5.1随机网络效用最大化225
5.5.2非凸网络效用最大化228
5.6本章小结228
参考文献229
第6章博弈论及其在计算机网络中的应用234
6.1引言234
6.2博弈论简介235
6.2.1博弈论基本概念235
6.2.2博弈的发展历史242
6.2.3博弈的表述方法244
6.2.4纳什均衡246
6.3博弈分类248
6.3.1静态博弈与动态博弈248
6.3.2完全信息博弈与不完全信息博弈250
6.3.3非合作博弈与合作博弈251
6.3.4交叉分类252
6.4完全信息动态博弈252
6.4.1子博弈精炼纳什均衡252
6.4.2斯塔尔伯格博弈254
6.4.3重复博弈254
6.5不完全信息静态博弈257
6.5.1古诺模型257
6.5.2贝叶斯纳什均衡259
6.6合作博弈260
6.6.1简介260
6.6.2纳什讨价还价解264
6.6.3核267
6.6.4支付配置的稳定集271
6.6.5Shapley值272
6.6.6核仁275
6.7博弈论在计算机网络中的应用279
6.7.1概述279
6.7.2应用层组播中节点自私性防止策略研究280
6.7.3互联网演进中的经济适应性分析285
6.8本章小结304
参考文献305
第7章控制理论与网络系统性能优化308
7.1引言308
7.2控制理论简介309
7.2.1控制理论的发展历史309
7.2.2控制系统的组成与分类310
7.2.3控制系统模型312
7.2.4控制系统的性能分析316
7.3基于控制理论的网络系统性能分析与优化324
7.3.1网络系统中典型的闭环反馈系统324
7.3.2流量控制算法设计329
7.3.3TCP/AQM系统的分析与设计335
7.3.4Web服务器的服务质量保证352
7.4本章小结355
参考文献356
第8章随机模型与网络随机化设计原则358
8.1引言358
8.2随机过程简介和建模实例359
8.2.1随机过程简介359
8.2.2随机过程建模362
8.3随机Petri网370
8.3.1Petri网模型概述371
8.3.2时间变迁372
8.3.3随机Petri网(SPN)373
8.3.4随机Petri网的仿真工具375
8.4基于随机Petri网的网络系统和网络协议性能分析375
8.4.1分布式路由器的性能模型与分析376
8.4.2OSPF协议的随机Petri网模型与性能分析382
8.4.3PIMSM协议的随机Petri网模型分析与协议改进387
8.4.4计算机系统与计算机网络中的动态优化398
8.5随机性设计原则403
8.5.1以太网多路访问协议403
8.5.2去除路由器同步405
8.5.3可靠组播和IGMP408
8.5.4队列管理410
8.5.5负载均衡412
8.6本章小结414
参考文献414
附录AMATLAB简介418
A.1MATLAB功能简介418
A.2MATLAB的安装418
A.3MATLAB R2013a操作界面简介420
A.4MATLAB简单实例分析421
A.5MATLAB复杂实例分析422
参考文献429
第1章THINPAD教学计算机硬件平台1
1.1概述1
1.2可编程逻辑器件简介2
1.2.1可编程逻辑器件简介2
1.2.2FPGA工作原理及内部结构3
1.2.3CPLD工作原理及内部结构7
1.3教学机总体结构9
1.4实验芯片11
1.4.1FPGA芯片11
1.4.2CPLD芯片15
1.5存储器18
1.5.1SRAM18
1.5.2Flash19
1.6总线19
1.7外部接口20
第2章THINPAD教学计算机软件平台21
2.1概述21
2.2指令系统21
2.2.1教学计算机指令格式22
2.2.2教学计算机指令及功能22
2.3监控程序32
2.3.1监控程序简介32
2.3.2监控程序框架33
2.3.3监控程序支持的命令34
2.3.4对中断的支持35
2.3.5监控程序使用36
2.4模拟器36
2.4.1模拟器简介36
2.4.2模拟器使用36
2.5汇编器Assembleler42
2.6终端程序Term42
2.7数据通信43
第3章VHDL硬件描述语言45
3.1概述45
3.2程序结构46
3.2.1基本结构46
3.2.2实体47
3.2.3结构体49
3.2.4配置50
3.2.5包集合50
3.2.6库52
3.2.7结构体子结构54
3.3语言元素56
3.3.1标识符56
3.3.2数据对象56
3.3.3数据类型59
3.3.4运算符与操作符64
3.3.5属性67
3.4基本描述语句69
3.4.1顺序描述语句69
3.4.2并行描述语句76
3.5描述方式80
3.5.1行为描述80
3.5.2寄存器传输描述方式81
3.5.3结构化描述82
第4章开发环境83
4.1概述83
4.2ISE用户界面84
4.3秒表设计实例85
4.3.1创建空白工程85
4.3.2添加源文件87
4.3.3综合与功能仿真91
4.3.4添加用户约束95
4.3.5实现97
4.3.6配置97
第5章验证性实验101
5.1THCO MIPS指令系统实验101
5.1.1实验目的101
5.1.2实验环境101
5.1.3实验内容101
5.1.4实验原理101
5.1.5主要实验步骤101
5.1.6思考题102
5.2监控程序扩展实验102
5.2.1实验目的102
5.2.2实验环境102
5.2.3实验内容103
5.2.4实验原理103
5.2.5主要实验步骤103
5.2.6思考题103
5.3算术逻辑部件ALU实验103
5.3.1实验目的103
5.3.2实验环境103
5.3.3实验内容103
5.3.4实验原理104
5.3.5主要实验步骤104
5.3.6实验数据106
5.3.7思考题106
5.4内存储器系统实验106
5.4.1实验目的106
5.4.2实验环境106
5.4.3实验内容106
5.4.4实验原理107
5.4.5主要实验步骤108
5.4.6实验数据110
5.4.7思考题111
5.5串行接口实验111
5.5.1实验目的111
5.5.2实验环境111
5.5.3实验内容111
5.5.4实验原理112
5.5.5主要实验步骤113
5.5.6实验数据115
5.5.7思考题115
5.6VGA接口实验116
5.6.1实验目的116
5.6.2实验环境116
5.6.3实验内容116
5.6.4实验原理116
5.6.5主要实验步骤117
5.6.6实验数据118
5.6.7思考题118
5.7PS2键盘接口控制器设计实验119
5.7.1实验目的119
5.7.2实验环境119
5.7.3实验内容119
5.7.4实验原理119
5.7.5主要实验步骤122
5.7.6实验数据123
5.7.7思考题124
5.8Flash实验124
5.8.1实验目的124
5.8.2实验环境124
5.8.3实验内容124
5.8.4实验原理124
5.8.5主要实验步骤127
5.8.6实验数据130
5.8.7思考题130
5.9控制器观测实验131
5.9.1实验目的131
5.9.2实验环境131
5.9.3实验内容131
5.9.4实验原理131
5.9.5主要实验步骤136
5.9.6实验数据138
5.9.7思考题138
第6章设计性实验139
6.1多周期CPU实验139
6.1.1实验目的139
6.1.2实验环境139
6.1.3实验内容139
6.1.4实验原理139
6.1.5主要实验步骤139
6.1.6实验测试及数据140
6.1.7思考题140
6.2指令流水CPU实验141
6.2.1实验目的141
6.2.2实验环境141
6.2.3实验内容141
6.2.4实验原理141
6.2.5主要实验步骤141
6.2.6实验测试及数据142
6.2.7思考题143
第7章综合性实验144
7.1基于多周期CPU的计算机系统设计与实现144
7.1.1实验目的144
7.1.2实验环境144
7.1.3实验内容144
7.1.4实验原理144
7.1.5主要实验步骤145
7.1.6实验测试及数据145
7.1.7思考题146
7.2支持指令流水的计算机系统设计与实现146
7.2.1实验目的146
7.2.2实验环境146
7.2.3实验内容146
7.2.4实验原理146
7.2.5主要实验步骤147
7.2.6实验测试及数据147
7.2.7思考题148
7.3扩展: 中断148
7.3.1实验目的148
7.3.2实验环境148
7.3.3实验内容148
7.3.4实验原理148
7.3.5主要实验步骤148
7.3.6实验测试149
7.3.7思考题149
7.4扩展: 双机通信149
7.5扩展: 多道程序149
7.6扩展: 外部设备150
7.7扩展: 应用程序动态加载150
附录A监控程序源代码151
附录BCPLD中UART的源代码165
附录C实验5.9所使用的控制器源代码174