第 1章绪论 ................................................................................................................ 1
1.1 数字产品 ......................................................................................................... 1
1.2 数字通信及其基础 ........................................................................................... 6
1.3 数字通信指南 .................................................................................................. 9
1.4 术语表 ...........................................................................................................10
第 2章历史回顾 ........................................................................................................12
2.1 文字的发展 ....................................................................................................12 补充材料 1：语言的发展 .................................................................................14
2.2 第一个通信网络 .............................................................................................20
2.3 印刷的发展 ....................................................................................................23
2.4 报业的诞生 ....................................................................................................28
2.5 电力和电信系统 .............................................................................................31
2.5.1光学电报 ..............................................................................................31
2.5.2电子电报 ..............................................................................................33
2.6 个人通信的推进 .............................................................................................35
2.6.1电话 .....................................................................................................35
2.6.2从留声机到唱片机 ................................................................................37
2.6.3摄影 .....................................................................................................38
2.7 无线通信 ——广播和电视 .............................................................................41
2.7.1无线电电报 ..........................................................................................41
2.7.2无线电广播 ..........................................................................................42
2.7.3电影和电影院 .......................................................................................44
2.7.4电视 .....................................................................................................46
2.7.5模拟和数字录制方法 ............................................................................48
2.8 个人计算机的通信及管理 ...............................................................................49
2.9 互联网和万维网之间不可分割的历史 ..............................................................55
2.9.1阿帕网 ——一切的起源 .......................................................................55
2.9.2互联网走进大众生活 ............................................................................58
2.9.3万维网彻底改变了互联网 .....................................................................59
2.9.4 Web 2.0和语义网 ——万维网的未来 ...................................................63
2.10术语表 ..........................................................................................................64
第 3章计算机网络通信基础知识 ................................................................................67
3.1 基本术语和概念 .............................................................................................67
3.1.1通信和数据传输 ...................................................................................67
3.1.2通信系统分类 .......................................................................................70
数字通信技术
3.2 计算机网络与分组交换 ...................................................................................73
3.2.1传统点对点连接 ...................................................................................74
3.2.2电路交换网络 .......................................................................................74
3.2.3从电路交换到分组交换 .........................................................................75
3.2.4分组交换原理 .......................................................................................76
3.2.5分组交换的优点 ...................................................................................78
3.2.6报文头 .................................................................................................79
3.2.7分组交换的缺点 ...................................................................................79
3.2.8无连接网络服务和面向连接的网络服务 ................................................81
3.2.9计算机网络服务范式 ............................................................................81
3.2.10错误检测与校正 .................................................................................83 补充材料 2：错误检测与纠错码 ......................................................................84
3.3 计算机网络性能指标 ......................................................................................90
3.3.1用户性能指标 .......................................................................................90
3.3.2定性的性能准则 ...................................................................................90
3.3.3服务质量 ..............................................................................................91 补充材料 3：分组交换网络中的延迟 ...............................................................94
3.4 通信协议 ........................................................................................................97
3.4.1协议族 .................................................................................................98
3.4.2层模型 .................................................................................................99 补充材料 4：ISO/OSI分层模型 .................................................................... 102
3.4.3互联网和 TCP/IP分层模型 ............................................................... 105
3.4.4协议功能 ............................................................................................ 109
3.5 术语表 ......................................................................................................... 112
第 4章多媒体数据及其编码 ..................................................................................... 116
4.1 媒体的多样性和多媒体格式问题 ................................................................... 116
4.2 信息和编码 .................................................................................................. 118
4.2.1信息和熵 ............................................................................................ 118
4.2.2冗余 ——带来的是价值还是浪费 ....................................................... 120
4.3 文本的数据格式与压缩 ................................................................................. 121
4.3.1文字编码 ............................................................................................ 121 补充材料 5：统一码标准 ............................................................................... 126
4.3.2文本压缩 ............................................................................................ 128 补充材料 6：数据压缩的简单算法 ................................................................. 130
4.4 图形的数据格式与压缩算法 .......................................................................... 132 补充材料 7：什么是颜色 ——颜色和颜色系统 ............................................. 135
4.4.1图形数据行程长度编码的变量 ............................................................ 140
4.4.2 LZW-算法 .......................................................................................... 141
4.4.3 GIF-格式 ............................................................................................ 143
目录 vii
补充材料 8：GIF文件结构 ........................................................................... 144
4.4.4 PNG格式 .......................................................................................... 147
4.4.5 JPEG格式 ......................................................................................... 148 补充材料 9：JPEG压缩和 JPEG文件格式 ................................................... 150
4.5音频的数据格式与压缩方法 .......................................................................... 159
4.5.1模拟-数字转换 .................................................................................... 161
4.5.2无损压缩的音频数据格式 ................................................................... 164
4.5.3音频压缩 ............................................................................................ 166
4.5.4 MPEG音频编码 ................................................................................ 171 补充材料 10：MPEG-1音频编码 .................................................................. 173 补充材料 11：MP3文件结构 ........................................................................ 177
4.5.5其他音频压缩方法 .............................................................................. 183
4.5.6流媒体技术 ........................................................................................ 185
4.6视频和动画：数据格式及压缩 ....................................................................... 185
4.6.1数字化视频编码 ................................................................................. 186
4.6.2视频信号的压缩 ................................................................................. 190
4.6.3运动补偿和运动预测 .......................................................................... 193
4.6.4 MPEG压缩：关键问题 ...................................................................... 194
4.6.5 MPEG压缩：基本步骤 ...................................................................... 195
4.6.6 MPEG-2标准 ..................................................................................... 200 补充材料 12：MPEG数据格式 ..................................................................... 203
4.6.7 MPEG-4标准 ..................................................................................... 208
4.6.8 MPEG-7标准 ..................................................................................... 215
4.6.9 MPEG-21标准 ................................................................................... 219 补充材料 13：其他视频格式和压缩方法 ........................................................ 220
4.7术语表 ......................................................................................................... 223
第 5章数字安全 ...................................................................................................... 229
5.1计算机网络安全基础 .................................................................................... 229
5.1.1安全目标 ............................................................................................ 230
5.1.2加密原理 ............................................................................................ 233
5.2保密性和加密 ............................................................................................... 236
5.2.1对称加密算法 ..................................................................................... 236 补充材料 14：历史上简单的加密算法 ............................................................ 236 补充材料 15：数据加密标准 (DES)和高级加密标准 (AES) ............................ 241
5.2.2非对称加密算法 ................................................................................. 244 补充材料 16：RSA公钥加密算法 .................................................................. 246
5.2.3身份验证 ............................................................................................ 248
5.3数字签名 ...................................................................................................... 252
5.3.1数据完整性和真实性 .......................................................................... 252
数字通信技术
5.3.2信息摘要 ............................................................................................ 253 补充材料 17：密码学中的 Hash函数 ............................................................. 255
5.4公共密钥基础设施和证书 ............................................................................. 260
5.4.1密钥分发中心 ..................................................................................... 260
5.4.2数字证书认证机构 .............................................................................. 262
5.4.3信托模式 ............................................................................................ 264
5.5术语表 ......................................................................................................... 265 第 6章后记 ............................................................................................................. 270 附录 A人物索引 ...................................................................................................... 277 附录 B缩略语 .......................................................................................................... 295 表格索引 ...................................................................................................................... 301 插图索引 ...................................................................................................................... 302 参考文献 ...................................................................................................................... 306
