Коммуникационные сети: краткое введение

Жан Вальран
Шьям Парех

Коммуникационные сети:

краткое введение

Communication Networks

A Concise Introduction

Second Edition

Jean Walrand
University of California, Berkeley

Shyam Parekh
AT&T Labs Research and University of California, Berkeley (Adjunct)

Москва, 2023

Жан Вальран
Калифорнийский университет, Беркли

Шьям Парех
AT&T Labs Research и Калифорнийский университет, Беркли, адьюнкт

Коммуникационные сети:

краткое введение

УДК   004.7
ББК   32.971.35
В15

В15   Жан Вальран, Шьям Парех
Коммуникационные сети: краткое введение / пер. с англ. К. В. Петрови-
чевой – М.: ДМК Пресс, 2023. – 268 с.: ил.

         ISBN 978-5-97060-967-5

Эта книга посвящена основным принципам, лежащим в основе проектирования и функционирования интернета. В ней дается целостное 
описа ние этой критически важной, но сложной инфраструктуры и четко 
и ясно объясняются основные идеи, не скрываясь за несущественными 
деталями реализации. 
Издание предназначено ИТ­специалистам, студентам, преподавателям, 
а также может быть полезно широкому кругу читателей.

Copyright ©2018 Morgan and Claypool Publishers. All Rights Reserved Morgan and Claypool 
Publishers.

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой 
бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения 
владельцев авторских прав.
Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, поскольку вероятность 
технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать 
абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство 
не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

ISBN 978­1­62705­887­2 (англ.)         Copyright © Morgan and Claypool Publishers, 2018
ISBN 978­5­97060­967­5 (рус.)                           © Оформление, перевод на русский язык, 
 
                   издание, ДМК Пресс, 2023

Оглавление

Предисловие от издательства ...........................................................11
Отзывы ................................................................................................12
Аннотация ко второму изданию ......................................................14
Предисловие .......................................................................................15

Глава 1. Интернет ...............................................................................17

1.1. Основные операции ...................................................................................17

1.1.1. Хосты, маршрутизаторы, каналы связи ...................................................... 17
1.1.2. Коммутация пакетов .................................................................................... 18
1.1.3. Адресация ...................................................................................................... 19
1.1.4. Маршрутизация ............................................................................................ 19
1.1.5. Обнаружение ошибок ................................................................................... 21
1.1.6. Повторная передача ошибочных пакетов .................................................. 22
1.1.7. Управление перегрузками ............................................................................ 22
1.1.8. Управление потоком..................................................................................... 23

1.2. DNS, HTTP и www .......................................................................................23

1.2.1. DNS ................................................................................................................. 23
1.2.2. HTTP и www................................................................................................... 23

1.3. Краткое изложение ....................................................................................24
1.4. Задачи .........................................................................................................24
1.5. Ссылки ........................................................................................................25

Глава 2. Принципы .............................................................................26

2.1. Совместное использование .......................................................................26
2.2. Метрики ......................................................................................................27

2.2.1. Скорость канала связи .................................................................................. 28
2.2.2. Широкополосный канал и его производительность .................................. 28
2.2.3. Задержка ........................................................................................................ 29
2.2.4. Пропускная способность .............................................................................. 30
2.2.5. Джиттер ......................................................................................................... 32
2.2.6. Очередь М/М/1 .............................................................................................. 33
2.2.7. Закон Литтла .................................................................................................. 35
2.2.8. Fairness, или индексы справедливости в сети ............................................ 37

2.3. Масштабируемость ....................................................................................38

2.3.1. Адресация на основе местоположения ....................................................... 38
2.3.2. Двухуровневая маршрутизация .................................................................. 39
2.3.3. Негарантированная доставка ...................................................................... 40
2.3.4. Сквозной (end-to-end ) принцип и маршрутизаторы stateless ................. 41
2.3.5. Иерархическое именование ......................................................................... 42

2.4. Приложения и технологическая независимость .....................................42

2.4.1. Уровни модели OSI ....................................................................................... 43

2.5. Топология приложений .............................................................................44

2.5.1. Клиент/сервер ............................................................................................... 44
2.5.2. P2P ................................................................................................................. 45

 Оглавление

2.5.3. Облачные вычисления ................................................................................. 45
2.5.4. Распределение контента .............................................................................. 46
2.5.5. multicast/anycast ........................................................................................... 46
2.5.6. push/pull ........................................................................................................ 46
2.5.7. Подбор контента по местоположению ........................................................ 47

2.6. Резюме ........................................................................................................47
2.7. Задачи .........................................................................................................47
2.8. Ссылки ........................................................................................................51

Глава 3. Ethernet .................................................................................52

3.1. Типовая установка .....................................................................................52
3.2. История Ethernet ........................................................................................52

3.2.1. Сеть Aloha (Alohanet) .................................................................................... 53
3.2.2. Кабельная сеть Ethernet ................................................................................ 54
3.2.3. Хаб Ethernet ................................................................................................... 56
3.2.4. Коммутируемый Ethernet ............................................................................. 57

3.3. Адреса .........................................................................................................57
3.4. Кадр .............................................................................................................57
3.5. Физический уровень ..................................................................................58
3.6. Коммутируемый Ethernet ..........................................................................59

3.6.1. Пример .......................................................................................................... 59
3.6.2. Обучение (learning) ....................................................................................... 59
3.6.3. Протокол spanning tree ................................................................................. 60

3.7. Aloha ............................................................................................................62

3.7.1. Версия с тайм-слотами ................................................................................. 62

3.8. Aloha без слотов .........................................................................................63
3.9. Хаб Ethernet ................................................................................................63

3.9.1. Максимальное время обнаружения коллизии ............................................ 63

3.10. Приложение: теория вероятности ..........................................................65

3.10.1. Вероятность ................................................................................................. 65
3.10.2. Аддитивность эксклюзивных событий ..................................................... 65
3.10.3. Независимые события ................................................................................ 66
3.10.4. Слотовая Aloha ............................................................................................ 67
3.10.5. Неслотовая Aloha ........................................................................................ 67
3.10.6. Ожидание успеха ........................................................................................ 69
3.10.7. Хаб Ethernet ................................................................................................. 69

3.11. Резюме ......................................................................................................70
3.12. Задачи .......................................................................................................70
3.13. Ссылки ......................................................................................................73

Глава 4. Wi-Fi.......................................................................................74

4.1. Основные операции ...................................................................................74
4.2. Управление доступом к среде (MAC) ........................................................75

4.2.1. Протокол MAC ............................................................................................... 75
4.2.2. Усовершенствования для доступа к среде передачи .................................. 78
4.2.3. MAC-адреса ................................................................................................... 79

4.3. Физический уровень ..................................................................................80
4.4. Анализ эффективности протокола MAC ...................................................81

Оглавление  7

4.4.1. Одно устройство ........................................................................................... 81
4.4.2. Несколько устройств ..................................................................................... 82

4.5. Последние достижения ..............................................................................87

4.5.1. IEEE 802.11n – введение MIMO в Wi-Fi ........................................................ 87
4.5.2. IEEE 802.11ad – Wi-Fi в миллиметровом диапазоне .................................. 88
4.5.3. IEEE 802.11ac – введение MU-MIMO в Wi-Fi ............................................... 88
4.5.4. IEEE 802.11ah – Wi-Fi для IoT и M2M ........................................................... 89
4.5.5. Одноранговая Wi-Fi ...................................................................................... 90

4.6. Приложение: цепи Маркова ......................................................................91
4.7. Резюме.........................................................................................................94
4.8. Задачи .........................................................................................................95
4.9. Ссылки ........................................................................................................97

Глава 5. Маршрутизация ...................................................................98

5.1. Домены и двухуровневая маршрутизация ...............................................98

5.1.1. Масштабируемость ....................................................................................... 99
5.1.2. Транзит и пиринг .......................................................................................... 99

5.2. Междоменная маршрутизация ............................................................... 100

5.2.1. Алгоритм вектора пути .............................................................................. 101
5.2.2. Возможные колебания................................................................................ 102
5.2.3. Мультивыходные дискриминаторы .......................................................... 103

5.3. Внутридоменная маршрутизация по кратчайшему пути ..................... 103

5.3.1. Алгоритм Дейкстры и состояние связи ..................................................... 103
5.3.2. Алгоритм Беллмана–Форда и вектор расстояния .................................... 105

5.4. Anycast, multicast ...................................................................................... 107

5.4.1. Anycast ......................................................................................................... 108
5.4.2. Multicast ....................................................................................................... 108
5.4.3. Прямая коррекция ошибок (FEC) .............................................................. 109
5.4.4. Сетевое кодирование .................................................................................. 111

5.5. Сети ad hoc ................................................................................................ 113

5.5.1. AODV ............................................................................................................ 113
5.5.2. OLSR ............................................................................................................. 114
5.5.3. Муравьиная маршрутизация ..................................................................... 114
5.5.4. Географическая маршрутизация ............................................................... 114
5.5.5. Маршрутизация обратного давления ....................................................... 114

5.6. Резюме ...................................................................................................... 114
5.7. Задачи ....................................................................................................... 115
5.8. Ссылки ...................................................................................................... 118

Глава 6. Работа в сети Интернет ..................................................... 119

6.1. Цель ........................................................................................................... 119
6.2. Основные компоненты: маска, шлюз, ARP ............................................ 120

6.2.1. Адреса и подсети ........................................................................................ 121
6.2.2. Шлюз ............................................................................................................ 121
6.2.3. DNS-сервер .................................................................................................. 122
6.2.4. ARP ............................................................................................................... 122
6.2.5. Конфигурация ............................................................................................. 122

6.3. Примеры ................................................................................................... 122

6.3.1. Одна и та же подсеть................................................................................... 123

 Оглавление

6.3.2. Разные подсети ........................................................................................... 123
6.3.3. Поиск IP-адресов ........................................................................................ 124
6.3.4. Фрагментация ............................................................................................. 124

6.4. DHCP ......................................................................................................... 125
6.5. NAT ............................................................................................................ 125
6.6. Резюме ...................................................................................................... 127
6.7. Задачи ....................................................................................................... 127
6.8. Ссылки ...................................................................................................... 128

Глава 7. Транспорт ............................................................................ 129

7.1. Транспортные услуги ............................................................................... 129
7.2. Транспортный заголовок ......................................................................... 130
7.3. Состояния TCP .......................................................................................... 131
7.4. Контроль ошибок ...................................................................................... 132

7.4.1. Stop-and-wait ............................................................................................... 132
7.4.2. Go Back N ...................................................................................................... 133
7.4.3. Выборочные подтверждения ..................................................................... 134
7.4.4. Таймеры ....................................................................................................... 135

7.5. Управление перегрузками ....................................................................... 135

7.5.1. AIMD ............................................................................................................. 136
7.5.2. Усовершенствования: быстрая ретрансляция и быстрое  
восстановление ........................................................................................... 137

7.5.3. Регулировка производительности ............................................................. 138
7.5.4. Размер окна TCP .......................................................................................... 139
7.5.5. Терминология .............................................................................................. 140

7.6. Управление потоком ................................................................................ 140
7.7. Альтернативные схемы управления перегрузками ............................... 141
7.8. Резюме ...................................................................................................... 142
7.9. Задачи ....................................................................................................... 143
7.10. Ссылки ..................................................................................................... 148

Глава 8. Модели ................................................................................ 149

8.1. Графы ........................................................................................................ 149

8.1.1. Max-flow, min-cut ........................................................................................ 150
8.1.2. Раскраска графа и протоколы MAC ........................................................... 151

8.2. Очереди .................................................................................................... 153

8.2.1. Очередь М/М/1 ............................................................................................ 154
8.2.2. Сети Джексона............................................................................................. 155
8.2.3. Очередь против коммуникационных сетей ............................................. 156

8.3. Роль уровней............................................................................................. 158
8.4. Управление перегрузками ....................................................................... 159

8.4.1. Справедливость против производительности .......................................... 159
8.4.2. Распределенное управление перегрузками.............................................. 162
8.4.3. И снова о TCP .............................................................................................. 165

8.5. Динамические маршрутизация и управление перегрузками .............. 167
8.6. Беспроводная связь .................................................................................. 169
8.7. Приложение: обоснование  теоремы двойственности линейного 
программирования .................................................................................. 172

Оглавление  9

8.8. Резюме ...................................................................................................... 173
8.9. Задачи ....................................................................................................... 174
8.10. Ссылки .................................................................................................... 177

Глава 9. LTE ........................................................................................ 179

9.1. Сотовая сеть .............................................................................................. 179
9.2. Технологическая эволюция ..................................................................... 182
9.3. Ключевые аспекты LTE ............................................................................ 183

9.3.1. Архитектура системы LTE .......................................................................... 185
9.3.2. Физический уровень ................................................................................... 187
9.3.3. Поддержка требований QоS ....................................................................... 190
9.3.4. Планировщик .............................................................................................. 190

9.4. LTE-Advanced ............................................................................................ 192

9.4.1. Агрегация несущих ..................................................................................... 193
9.4.2. Поддержка расширенного MIMO ............................................................... 193
9.4.3. Узлы ретрансляции (RN)............................................................................. 193
9.4.4. Координированная многоточечная работа (CoMP) .................................. 194

9.5. 5G ............................................................................................................... 195
9.6. Резюме ...................................................................................................... 196
9.7. Задачи ....................................................................................................... 196
9.8. Ссылки ...................................................................................................... 198

Глава 10. QOS ..................................................................................... 199

10.1. Обзор ....................................................................................................... 199
10.2. Формирование трафика ......................................................................... 200

10.2.1. Механизм leaky bucket .............................................................................. 200
10.2.2. Границы задержки .................................................................................... 201

10.3. Планирование ........................................................................................ 202

10.3.1. GPS ............................................................................................................. 202
10.3.2. WFQ ............................................................................................................ 204

10.4. Регулируемые потоки и WFQ ................................................................ 205
10.5. Сквозное QOS ......................................................................................... 206
10.6. Управление сквозным пропусканием .................................................. 207
10.7. Сетевой нейтралитет .............................................................................. 207
10.8. Резюме .................................................................................................... 208
10.9. Задачи ..................................................................................................... 208
10.10. Ссылки .................................................................................................. 210

Глава 11. Физический уровень сети ................................................ 211

11.1. Как передавать биты? ............................................................................ 211
11.2. Характеристики каналов связи ............................................................. 212
11.3. Проводные и беспроводные каналы связи .......................................... 213

11.3.1. Схемы модуляции: BPSK, QPSK, QAM ...................................................... 213
11.3.2. Межсотовые помехи и OFDM ................................................................... 216

11.4. Оптические линии связи ....................................................................... 218

11.4.1. Работа оптоволокна .................................................................................. 218
11.4.2. Модуляция ООК ........................................................................................ 219
11.4.3. Мультиплексирование с разделением по длине волны ......................... 220

 Оглавление

11.4.4. Оптическая коммутация .......................................................................... 220
11.4.5. Пассивная оптическая сеть ...................................................................... 221

11.5. Резюме .................................................................................................... 222
11.6. Ссылки .................................................................................................... 223

Глава 12. Дополнительные темы .................................................... 224

12.1. Коммутаторы .......................................................................................... 224

12.1.1. Модульные коммутаторы ......................................................................... 224
12.1.2. Матричные коммутаторы каналов .......................................................... 227

12.2. Оверлейные сети .................................................................................... 229

12.2.1. Примеры сетей: CDN и P2P ...................................................................... 231
12.2.2. Маршрутизация в оверлейных сетях ....................................................... 232

12.3. Как работают популярные протоколы P2P ........................................... 232

12.3.1. Первое поколение: на базе сервер/клиент .............................................. 232
12.3.2. Второе поколение: централизованный каталог ..................................... 233
12.3.3. Третье поколение: полностью распределенный протокол .................... 233
12.3.4. Появление иерархического оверлея – суперузлов ................................. 233
12.3.5. Продвинутый распределенный совместный доступ  
к файлам: BitTorrent .................................................................................... 234

12.4. Сенсорные сети ...................................................................................... 235

12.4.1. Вопросы проектирования ........................................................................ 235

12.5. Распределенные приложения ............................................................... 238

12.5.1. Алгоритм маршрутизации Беллмана–Форда ......................................... 238
12.5.2. Регулировка мощности ............................................................................. 239

12.6. Византийское соглашение ..................................................................... 241

12.6.1. Соглашение при ненадежном канале связи ........................................... 241
12.6.2. Консенсус в присутствии противников ................................................... 242

12.7. Сжатие источника .................................................................................. 244
12.8. SDN и NFV ............................................................................................... 244

12.8.1. Архитектура SDN ...................................................................................... 245
12.8.2. Новые услуги, предоставляемые SDN...................................................... 246
12.8.4. Фреймворк управления для NFV ............................................................. 250

12.9. Интернет вещей (IoT) ............................................................................ 252

12.9.1. Парадигмы удаленных вычислений и хранения данных ...................... 252

12.10. Резюме .................................................................................................. 253
12.11. Задачи ................................................................................................... 254
12.12. Ссылки .................................................................................................. 256

Об авторах ......................................................................................... 258

Библиография................................................................................... 259

Предметный указатель .................................................................... 266

Предисловие от издательства

Отзывы и пожелания
Мы всегда рады отзывам наших читателей. Расскажите нам, что вы думаете 
об этой книге – что понравилось или, может быть, не понравилось. Отзывы 
важны для нас, чтобы выпускать книги, которые будут для вас максимально 
полезны.
Вы можете написать отзыв или оставить комментарий в разделе «Отзывы 
и рецензии». Также можно послать письмо главному редактору по адресу 
dmkpress@gmail.com; при этом укажите название книги в теме письма. 
Если вы являетесь экспертом в какой-либо области и заинтересованы в 
напи сании новой книги, заполните форму на нашем сайте по адресу http://
dmkpress.com/authors/publish_book/ или напишите в издательство по адресу dmkpress@
gmail.com.

Список опечаток
Хотя мы приняли все возможные меры для того, чтобы обеспечить высокое 
качество наших текстов, ошибки все равно случаются. Если вы найдете ошибку 
в одной из наших книг – возможно, ошибку в основном тексте или программном 
коде, – мы будем очень благодарны, если вы сообщите нам о ней. Сделав 
это, вы избавите других читателей от недопонимания и поможете нам улучшить 
последую щие издания этой книги. 
Если вы найдете какие-либо ошибки в коде, пожалуйста, сообщите о них 
главному редактору по адресу dmkpress@gmail.com, и мы исправим это в следующих 
тиражах.

Нарушение авторских прав
Пиратство в интернете по-прежнему остается насущной проблемой. Издательства «
ДМК Пресс» и Morgan & Claypool Publishers очень серьезно относятся 
к вопро сам защиты авторских прав и лицензирования. Если вы столкнетесь в 
интернете с незаконной публикацией какой-либо из наших книг, пожалуйста, 
пришлите нам ссылку на интернет-ресурс, чтобы мы могли применить санкции.

Ссылку на подозрительные материалы можно прислать по адресу электронной 
почты dmkpress@gmail.com.
Мы высоко ценим любую помощь по защите наших авторов, благодаря которой 
мы можем предоставлять вам качественные материалы.

Отзывы

Эта книга является желанным дополнением к литературе по коммуникационным 
сетям. В ней рассматривается с инновационной и современной точки 
зрения множество тем, отражающих быстрое развитие, которое претерпела 
эта область. Она информативна, познавательна и полезна для студентов, 
преподавателей и практиков, работающих в этой области. Эта книга просто необходима!

 
Энтони Эфремидес, Мэрилендский университет

Компьютерные сети являются чрезвычайно сложными системами, и учебники 
университетского уровня часто содержат пространные описания, которые 
жертвуют базовым концептуальным пониманием в пользу подробных операционных 
объяснений. Вальран и Парех отходят от этого подхода, предлагая 
краткое и освежающее изложение, фокусирующееся на фундаментальных 
принципах, которые студенты могут (и должны) использовать. Издание обновлено 
с учетом последних достижений и представляет большую ценность 
для преподавания курса по компьютерным сетям.

 
Массимо Франческетти, Калифорнийский университет, Сан-Диего

В книге в четкой и ясной форме представлены наиболее важные принципы проектирования 
коммуникационных сетей с акцентом на интернет. Рассматриваются вопросы физического уровня, вплоть до ключевых распределенных 
приложений. Книга станет ценным пособием для студентов, преподавателей 
и практиков на долгие годы.

 
Брюс Хайек, Иллинойский университет, Урбана-Шампейн

Концептуальная ясность, простота объяснения и краткость – душа этой книги. 
Она охватывает очень широкий круг современных тем, разлагает сложные 
системы на их абсолютно базовые составляющие и объясняет каждую идею 
четко и лаконично. Она является образцом того, каким должен быть учебник. 
Жаль, что такой книги не было, когда я изучал коммуникационные сети.

 
П. Р. Кумар, Техасский университет A&M

Эта книга посвящена основным принципам, лежащим в основе проектирования 
и функционирования интернета. В ней дается целостное описание этой 
критически важной, но сложной инфраструктуры и четко и ясно объясняются 
основные идеи, не скрываясь за несущественными деталями реализации или 
аналитики. Это лучшее введение в сетевые технологии, на основе которого 
можно продолжить рассмотрение различных более специализированных тем.

 
Стивен Лоу, Калифорнийский технологический институт (Caltech)

   13

«Коммуникационные сети. Краткое введение» Жана Вальрана и Шьяма Пареха 
– замечательная книга. Авторы имеют уникальный опыт благодаря фундаментальному 
вкладу, который они внесли в эту область в ходе многолетнего 
преподавания этого курса в Калифорнийском университете в Беркли. Книга 
охватывает множество важных тем – от архитектуры интернета до современных 
беспроводных технологий и таких новых тем, как SDN и IoT. Книга фокусируется 
на ключевых принципах и основных концепциях каждой проблемы, 
а также представляет краткое обсуждение того, насколько эти принципы 
необходимы для масштабируемых и надежных сетей связи. Математические 
инструменты, такие как цепи Маркова и теория графов, вводятся на уровне, 
довольно простом, но в то же время достаточном для моделирования и анализа 
ключевых компонентов коммуникационных сетей. Всесторонний охват 
основных понятий коммуникационных сетей и интуитивно­принципиальный 
подход делают эту книгу лучшим учебником для вводного курса по коммуникационным 
сетям для тех студентов, кто заинтересован в проведении исследований 
в этой области. Эта книга, безусловно, необходима для студентов и 
исследователей в данной области.

 
Лей Инг, Университет штата Аризона

Аннотация  
ко второму изданию

Эта книга является результатом многолетнего преподавания курса по 
коммуникационным сетям на факультете EECS Калифорнийского университета 
в Беркли. Ее создание было продиктовано потребностью в 
легкодоступном учебнике, в котором основное внимание уделяется основным 
концепциям, лежащим в основе современных сетей следующего 
поколения связи. После краткого обзора того, как работает современный 
интернет, и обсуждения основных принципов его архитектуры, мы 
поговорим о ключевых идеях, лежащих в основе Ethernet, сетей Wi-Fi, 
маршрутизации, интернетизации и TCP. Чтобы сделать книгу как можно 
более самодостаточной, в приложения включены краткое изложение 
вероятности и концепции цепей Маркова. Затем следует обсуждение 
математических моделей, которые дают представление о работе сетевых 
протоколов. Далее излагаются основные идеи нового поколения 
беспроводных сетей на основе LTE, а также понятие QoS. Также кратко 
обсуждаются технологии физического уровня, лежащие в основе различных 
сетей. Наконец, представлена выборка тем, которые могут оказать 
существенное влияние на будущую эволюцию сетей, включая оверлейные 
сети, такие как сети доставки контента и одноранговые сети, 
сенсорные сети, рассматриваются распределенные алгоритмы, задача 
византийских генералов1 (сжатие исходного кода, SDN и NFV, а также 
Internet of Things – IoT (интернет вещей). 

Ключевые слова
Интернет, Ethernet, Wi-Fi, маршрутизация, алгоритм Беллмана–Форда, 
алгоритм Дейкстры, TCP, управление перегрузкой, управление потоком 
передачи, QoS, LTE, одноранговые сети, SDN, NFV, IoT.

1 
В вычислительной технике и криптологии задача взаимодействия нескольких удаленных абонентов, 
которые получили приказы из одного центра в мысленный эксперимент, призванный 
проиллюстрировать проблему синхронизации состояния систем в случае, когда коммуникации 
считаются надежными, а процессоры – нет. – Прим. ред.

Предисловие

Эти конспекты лекций основаны на курсе по коммуникационным сетям 
для старших курсов, который авторы читали на факультете электротехники 
и вычислительной техники Калифорнийского университета 
в Беркли.
За 30 лет, что мы преподаем этот курс, сети прошли путь от раннего 
Arpanet и экспериментальных версий Ethernet до глобального интернета 
с широкополосным беспроводным доступом и новыми приложениями – 
от социальных до сенсорных сетей.
За эти годы мы пользовались множеством учебников. Цель этой книги – 
быть ближе к фактическому материалу, который мы излагаем. 
В рамках курса, рассчитанного на один семестр, невозможно охватить 
800-страничную книгу. Поэтому в преподаваемом нами курсе и в этих 
заметках мы сосредоточились на ключевых принципах, которые, по нашему 
мнению, студенты должны понять. 
Мы хотели бы показатькак лес, так и деревья. Сетевые технологии 
продолжают развиваться. Нашим студентам не придется заново изобретать 
TCP/IP. Им нужно концептуальное понимание, чтобы продолжать 
создавать будущее.
Помимо исправления найденных ошибок и добавления некоторых 
разъяснений, основные изменения во втором издании следующие. 
Глава 4, посвященная Wi-Fi, была обновлена с учетом последних достижений. 
Глава 7, посвященная транспортным протоколам, включает 
обсуждение альтернативных схем борьбы с заторами в сети. Глава 8 о 
моделях была расширена разделами, посвященными графикам и очередям. 
Кроме того, в этой главе теперь объясняется формулировка TCP 
и совместного использования беспроводной связи для оптимизации 
сетей. В главе 9, посвященной LTE, теперь обсуждаются основы сотовых 
сетей и более подробное излагается ряд ключевых аспектов LTE. Она 
также включает презентации LTE-Advanced и 5G. Обсуждение WiMAX 
было удалено в свете подавляющего признания LTE. В главе12 «Дополнительные 
темы» мы добавили следующие разделы: «Коммутаторы», 
«SDN и NFV», а также «IoT».
У нас есть соответствующий веб-сайт https://bit.ly/2zPXDL3, который мы 
планируем использовать для будущих обновлений материала этих 
лекций. В последние годы наш курс в Беркли также включает исследовательский 
проект, в рамках которого студенты применяют фундаментальные 
концепции из курса к широкому спектру тем, связанных с 
сетевыми технологиями. Заинтересованные читатели могут найти расширенные 
аннотации этих исследовательских проектов на сайте.

 Предисловие

Многие коллеги по очереди преподают курс в Беркли. Такая ротация 
позволяет сохранить свежесть и широту охвата материала. С удовольствием 
мы отмечаем важный вклад в представленный здесь материал 
Кевина Фолла, Рэнди Катца, Стива МакКанна, Абхая Парекса, Верна 
Паксон, Сильвии Ратнасами, Скотта Шенкер, Иона Стоика, Дэвида Тсе 
и Адама Волич. Мы также благодарим многочисленных ассистентов, 
помо гавших нам на протяжении многих лет, и любознательных студентов 
Беркли, которые всегда держат нас в напряжении.
Мы благодарны рецензентам ранних черновиков этого материала. 
В частности, Ассане Гуйе, Либин Цзян, Дживун Ли, Стивену Лоу, Джону 
Мусаккио, Дженнифер Рексфорд и Нихил Шетти, которые предоставили 
полезные конструктивные комментарии. Мы благодарим Майка Моргана 
из Morgan & Claypool за его поддержку и помощь в рецензировании 
и публикации этого текста.
Жан Вальран получил частичную поддержку от NSF и грант MURI от 
ARO во время написания этой книги. Шьям Парех благодарен своим 
коллегам и руководству AT&T Labs Research за их поддержку. В частности, 
он благодарен Гагану Чоудхури, Мазину Гилберту, Кэролин Джонсон, 
Кэти Майер-Хеллстерн и Крису Райсу.
Самое главное, как всегда, – мы глубоко признательны нашим семьям 
за их неизменную поддержку.

Жан Вальран и Шьям Парех.
Октябрь, 2017 г.