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計算機網絡：自頂向下方法
文末送書！
Kurose和他的自頂向下方法
就在最近，Kurose和Ross教授合著的《計算機網絡：自頂向下方法》中文版也剛剛升級到了第8版，這是一本目前世界上使用最為廣泛的網絡教科書，書中倡導的方法就是目前最為流行的自頂向下方法。下面我們就深入地談談Kurose和他的自頂向下教學方法以及他的經典著作《計算機網絡：自頂向下方法》。
迄今為止，Kurose教授從事計算機網絡的教學工作將近40年。從1996年，Kurose就和Ross（美國紐約大學（NYU）理工學院Leonard J. Shustek首席教授和上海紐約大學（NYU Shanghai）計算機科學系主任）就一起計劃撰寫一本關于網絡教學的課本。
Kurose和Ross于1979年在哥倫比亞大學相識，共同選了由Mischa Schwartz執教的碩士研究生計算機網絡課程，之后兩人又都是計算機網絡領域活躍的研究人員，又都在大學里長期從事著計算機網絡的教學工作。所有的這些緣份和經歷，都讓Kurose和Ross對網絡現狀和網絡未來的可能發展方向具有良好的洞察力，并對計算機網絡的教學方法有著相同的認知和見解。
一直以來，由于計算機網絡這門學科的內容極為復雜，涉及許多以錯綜復雜的方式彼此交織的概念、協議和技術。為了處理這種大跨度和高復雜性，許多計算機網絡教科書都圍繞計算機網絡體系結構的“層次”來組織內容。借助于這種分層的組織結構，學生們能夠透過計算機網絡復雜性看到其內部。他們在學習整個體系結構的某個部分中的獨特概念和協議的同時，也看清了所有這些部分是如何整合在一起的，從而了解計算機網絡的全貌。從教學法的角度來看，Kurose和Ross教授的經驗認為這種分層的教學方法的確是非常必要的，但是對于現代計算機網絡課程并不是最佳的方法。
自從Kurose和Ross教授發現那種自底向上的傳統教學方法，即從物理層到應用層逐層講解的方法，對于現代的計算機網絡課程并非是最佳方法后，他們想為計算機網絡教學提供另一種新穎的、與時俱進的方法。
自頂向下方法的特點
其實早在1996年開始撰寫《計算機網絡：自頂向下方法》前，Kurose和Ross教授已經首次以自頂向下的方式來對待網絡，這就是說從應用層開始向下一直講到物理層。他們從教師以及學生那里得到的反饋證實了這種自頂向下方法有許多好處，并且從教學法來講的確很好實施。
第一，它特別強調應用層（它是網絡中的“高增長領域”）。的確，計算機網絡中的許多近期革命都發生在應用層，其中包括Web和媒體流。及早強調應用層的問題與大多數其他教科書中所采取的方法不同，那些教科書中只有少量有關網絡應用、網絡應用的需求、應用層范式（例如客戶-服務器和對等方到對等方）以及應用編程接口方面的內容。
第二，Kurose和Ross（和使用本書的許多教師）作為教師的經驗是，在課程開始后就教授網絡應用的內容，是一種有效激發學習積極性的工具。學生急切地想了解諸如電子郵件、流式視頻和Web等網絡應用是如何工作的，這些應用是多數學生每天都在使用的東西。一旦理解了這些應用，學生便能夠理解支持這些應用的網絡服務，接下來則會仔細思考在較低層次中可能提供和實現這些服務的各種方式。因此，及早涉及應用程序能夠激發學生學習本書其余部分的積極性。
第三，自頂向下方法使得教師能夠在教學的早期階段介紹網絡應用程序的開發。學生不僅能夠明白流行的應用程序和協議的工作原理，還能學到創造自己的網絡應用程序和應用級協議是多么容易。采用自頂向下的方法后，學生能夠及早清楚套接字編程、服務模型和協議的概念，這些重要概念為后續各層的討論做了鋪墊。通過提供基于Python語言的套接字編程的例子，我們強調主要思想，而不致使學生受到復雜代碼的困擾。電氣工程和計算機科學系的本科生理解這些代碼應當不會有困難。
聚焦因特網
盡管自第4版起（前1-3版書名都叫《計算機網絡:自頂向下方法與Internet 特色》)，Kurose和Ross從書名中去掉了“Featuring the Internet”(描述因特網特色)這個短語，但這并不意味著Kurose和Ross的教學方法不再聚焦于因特網!的確，一切如初!而且由于因特網已經變得無所不在，兩位作者反而認為任何網絡教科書都必須非常關注因特網，因此該短語在某種程度上已經沒有必要了。Kurose和Ross繼續使用因特網的體系結構和協議作為基本載體來學習基本的計算機網絡概念。當然，兩位作者也能把概念和協議放入其他網絡體系結構中講解。但是關注焦點還是因特網，這反映在Kurose和Ross兩位作者還是圍繞因特網體系結構的5層模型來組織材料，這5個層次是應用層、運輸層、網絡層、鏈路層和物理層。
聚焦因特網的另一個好處是，大多數計算機科學和電氣工程的學生迫切希望學習因特網及其協議。眾所周知，知道因特網是一種革命性和破壞性的技術，正在深刻地改變著人類的世界。有了對因特網大量中肯的認識后，讀者自然而然會對學習其內部原理有了求知欲。因此，教師用因特網作為引導性的焦點，就易于調動學生學習基本原理的積極性了。
教授網絡原理
《計算機網絡：自頂向下方法》一書的兩個獨特之處是自頂向下方法和聚焦因特網，如果增加第三個獨特之處的話，那就是對網絡原理的講授。網絡領域已經發展得相當成熟，我們能夠清楚認識許多基礎性的重要問題。例如，在運輸層，基礎性問題包括建立在不可靠的網絡層上的可靠通信、連接建立/拆除與握手、擁塞和流量控制以及多路復用。三個非常重要的網絡層問題是，在兩臺路由器之間找到“好的”路徑、互連大量的異構網絡和管理現代網絡的復雜性。在鏈路層，基礎性問題是共享多路訪問信道。在網絡安全中，提供機密性、鑒別和報文完整性的技術都基于密碼學基本原理。本書在指明基礎性網絡問題的同時，也會介紹解決這些問題的方法。學習這些原理的讀者將獲得具有長“保質期”的知識，在今天的網絡標準和協議變得過時后的很長時間，其中的原理將仍然重要和中肯。我們相信，用因特網將讀者引入網絡之門后，再強調基礎性問題及其解決方案，這種兩者結合的方法將使他們迅速理解幾乎任何網絡技術。
計算機網絡：自頂向下方法
（原書第8版）
[美]詹姆斯·F. 庫羅斯(James F. Kurose)
基思·W. 羅斯(Keith W. Ross) 著
陳鳴 譯
中文版（第8版）ISBN: 978-7-111-71236-7
英文版（第7版）ISBN: 978-7-111-68996-6
第8版配套的習題集即將出版！
本書的兩位作者都教了30多年的計算機網絡課程，這本書凝聚了他們超過60年教了幾千名學生的教學經驗。在此期間，Kurose和Ross教授一直是計算機網絡領域活躍的研究人員。（事實上，James和Keith于1979年在哥倫比亞大學相識，共同選了由Mischa Schwartz執教的碩士研究生計算機網絡課程。）所有這些都讓兩位作者對網絡現狀和網絡未來的可能發展方向具有良好的洞察力。無論如何，他們在組織這本書的材料時，抵御住了偏向自己所鐘愛的研究項目的誘惑。如果有讀者對作者們的研究工作感興趣的話，可以訪問他們的個人網站。因此，這是一本關于現代計算機網絡的書，即該書包含了當代協議和技術以及支撐這些協議和技術的基本原理。我們認為學習（和講授）網絡是令人開心的事，本書中包括的幽默、使用的類比和現實世界的例子將有望使相關材料更具趣味性。
購買鏈接參考：
豐富的補充材料
http://gaia.cs.umass.edu/kurose_ross/，這是kurose和ross的網站，上面提供了PPT、視頻等豐富的補充資料。由于本書的廣泛影響，B站也有不少UP主自發制作的本書學習視頻。
譯 者 簡 介
? 譯者的話 ?
我自2003年翻譯本書第2版起，已有19個年頭了。連續7次翻譯這本計算機網絡經典教科書為我提供了難得的學習機會，使我能夠有機會靜下心來體會作者的所思所想，洞悉他們對飛速發展的網絡技術的分析，品味他們講解網絡原理和技術時的方法與智慧……盡管我們現在可以從多種來源學習和研究網絡技術，但是專心研讀這本書無疑能夠為成長為網絡技術專門人才提供一條捷徑。本書能幫助讀者系統地理解錯綜復雜的網絡技術是如何組織為復雜的網絡系統的，觀察新型網絡技術是如何替代過時技術的，感受許多網絡術語是如何悄然變化的，學習大師級人物是如何創新網絡技術和網絡教學方法的……總之，這本教科書被眾多讀者稱為世界上最流行、最優秀的網絡教科書的確當之無愧。同時，第8版教材的中譯本有助于我國的高校學生、科技工作者以及其他讀者高效地學習計算機網絡的基礎知識和新技術（而不是學習英文!），進一步促進我國計算機網絡教學水平的提升。
第8版對教科書內容做了大量的更新。例如：第1章全面概述無所不在的物聯網應用以及4G/5G發展對因特網的影響；第2章涉及用于Web的HTTP/2和HTTP/3新協議；第3章更新了5年來運輸層擁塞控制和差錯控制的進展與使用方面的演化，如TCP CUBIC和QUIC協議；第4章增加了中間盒、路由器緩存數量、網絡中立性和因特網架構原則等主題；第5章包含SDN控制平面的新材料以及網絡管理中的NETCONF和YANG新協議；第6章介紹了以太網鏈路層技術的持續演化和有關數據中心網絡的新內容；第7章反映了無線網絡的許多變化，如4G LTE和5G網絡以及關于移動性的內容；第8章關注無線網絡安全性的變化以及在4G/5G網絡中共有設備/網絡的相互鑒別和機密性。
在本書的翻譯過程中，我得到了南京航空航天大學計算機科學與技術學院/人工智能學院的領導和同事的支持及幫助。許多專家和讀者通過電子郵件對本書的翻譯提出了意見和建議，本書的第二作者Keith W.Ross教授對教材中的某些技術和文字問題進行了確認，機械工業出版社編輯團隊出色的專業技能和耐心細致使本書增色，在此表示感謝。
近年來我與Keith W.Ross教授在中國的兩次會議上見過面。在第一次見面前，Ross教授就已經知道我翻譯了他們的教材的多個版本，并在每次翻譯過程中都會通過電子郵件向他們建言獻策，指出技術瑕疵及排版錯誤。Ross教授對我的翻譯工作表示了由衷的感謝，并稱贊中國高校的計算機網絡教學水平高，為世界培養了很多優秀的網絡學生。同樣，作為譯者，在每次翻譯過程中，我都會更加深切地從這本教科書的字里行間感受到這兩位作者作為網絡科學家和網絡教育家對網絡科學技術的領悟力和嚴謹學風。就我的認識而言，這本教科書應當是世界上最流行、最好的網絡教科書!
Kurose和Ross兩位教授的這本計算機網絡教科書的顯著特點是：
1)極負盛名的“自頂向下”網絡教學法。由于計算機網絡的復雜性，長期以來按分層體系結構自下而上講授網絡課程內容是一種定式。本書特別強調應用層，及早激發學生們的學習熱情，及早強調動手開發網絡應用程序。
2)著眼原理。當前計算機網絡領域的許多基礎性的重要問題和基本原理已經研究得較為清楚了，重點把握這些原理，將使學生獲得長“保質期”的知識，在飛速發展的網絡研究開發中保持判斷力和啟發創造力。
3)以因特網為研究對象。該書以因特網體系結構的5層模型來組織學習過程，學以致用，為學生們的學習熱情提供原動力。
4)注重教學法。
例如：
精心編排教學內容。面向重要的網絡知識點組織教學內容，與時俱進地補充了新知識、淘汰了舊內容。
強化能力訓練。每章內容后面都配置了Wireshark實驗，部分章節后面還配置了課程設計內容。
優質的課后資料。在保證大多數學生掌握網絡核心知識點的同時，在課后習題和問題中為優秀學生提供了思考空間。
教學手段多樣化。包括了許多類比、幽默和實際的例子，引人入勝的歷史事件和實踐原則，對網絡領域聲名卓著的創新家們的專訪，以及網站上翔實的教學資料和實驗內容。
5)及時更新教學內容。
本教科書及時引入重要的最新知識并舍棄了過時的內容。例如，第1章更新了接入網的論述，增加了因特網ISP生態系統的描述，更新了分組交換和電路交換的表述。第2章用Python替代了Java，希望更容易為編程新手所理解。第3章呈現了一個簡化的可靠數據傳輸協議，增加了用于優化云服務的TCP分岔內容。第4章更新了路由器體系結構的章節。重新組織并簡化了第5章內容，以反映近年來局域網技術的發展變化。第6章反映了無線網絡中的最近進展，如蜂窩數據網絡和4G體系結構。較多地更新了第7章內容，深入討論了流式視頻和CDN等技術。
本書已經成為世界著名大學采用最為廣泛的網絡教科書，本書的中譯本能為緩解在有限時間內學習更多的計算機網絡知識（而不是英文!）這一矛盾起到重要作用。由于本書的篇幅較大，我們對使用本書進行教學的一個建議是：前6章內容可作為本科“計算機網絡原理”課程的教材，而后3章內容可作為碩士研究生“高級計算機網絡”課程或其他相關課程的教學內容。
陳鳴
南京航空航天大學計算機科學與技術學院/人工智能學院
編輯推薦：
本書是當前世界上最為流行的計算機網絡教科書之一，采用作者獨創的自頂向下方法講授計算機網絡的原理及其協議，即從應用層協議開始沿協議棧向下講解，讓讀者從實現、應用的角度明白各層的意義，強調應用層范例和應用編程接口，使讀者盡快進入每天使用的應用程序環境之中進行學習和“創造”。
該書的第1版于20多年前出版以來，已經被國內外數百所大學和學院采用，譯成14種語言廣為傳播，世界上幾十萬的學生和從業人員在使用。贊揚之聲不絕于耳。本書如此成功的一個重要原因是，它能持續為計算機網絡學習提供新穎的和與時俱進的方法，第1～6章適合作為高等院校計算機、電子工程等相關專業本科生 “計算機網絡”課程的教材，第7～9章可用于碩士研究生 “高級計算機網絡”課程教學。第8版配套的習題集也將由機械工業出版社推出，敬請關注。
送書福利
活動方式：關注程序喵大人，在本篇文章留言，我會在下方評論區選3個點贊數最多的及2個優質留言送出《計算機網絡：自頂向下方法》全新第8版。
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