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出版者:西安电子科技大学出版社

作者:刘后铭

出品人:

页数:267 页

译者:

出版时间:1996年01月

价格:18.00

装帧:平装

isbn号码:9787560604053

丛书系列:

图书标签:

• 计算机网络
• 通信原理
• 数据通信
• 网络协议
• TCP/IP
• 网络安全
• 网络工程
• 计算机科学
• 信息技术
• 通信技术

编织数字世界的脉络：一部聚焦于未来计算与信息基础设施的著作 书名：数字基石：下一代计算架构与信息交换范式 作者： [此处可填写一个虚构的资深专家或研究团队的署名] --- 内容简介： 在信息技术日新月异的今天，我们正站在一个由数据洪流和智能驱动的时代门槛上。传统的计算与通信范式正面临着前所未有的挑战：摩尔定律的放缓、数据处理需求的指数级增长、对低延迟和高可靠性的不懈追求，以及安全与隐私保护的日益紧迫性。本书《数字基石：下一代计算架构与信息交换范式》并非对现有成熟体系的简单梳理，而是深入探索和前瞻性布局未来信息技术的核心领域，旨在为构建下一代数字基础设施提供理论指导和实践蓝图。 本书摒弃了对现有经典网络协议栈的冗余介绍，转而将聚光灯聚焦于那些正在重塑计算与通信边界的前沿技术和颠覆性思想。全书内容深度聚焦于计算、存储、传输的深度融合，以及新型物理层介质的应用，旨在构建一个高效、智能、可信赖的数字生态系统。 第一部分：超越冯·诺依曼：新型计算架构的演进 本部分探讨了如何突破传统集中式计算模型的瓶颈，迎接异构化、分布化和近数据处理的趋势。 第一章：后摩尔时代的计算范式转型 本章首先分析了当前高性能计算面临的功耗墙和内存墙问题。我们深入探讨了存内计算（In-Memory Computing, IMC）与近数据处理（Processing-in-Memory, PIM）的最新研究进展，重点剖析了新兴的阻变存储器（RRAM）、相变存储器（PCM）等非易失性存储器（NVM）在实现高密度和低功耗计算方面的潜力与挑战。探讨了如何通过硬件加速器（如FPGA、ASIC）的设计，实现特定工作负载（如AI推理、图计算）的极致优化，而非依赖通用CPU的迭代。 第二章：分布式计算的深度协同与联邦学习 着眼于数据主权和隐私保护的法规要求，本章详细阐述了联邦学习（Federated Learning, FL）架构的设计原则、优化算法及其在边缘侧的部署策略。我们超越了基础的参数聚合方法，深入研究了在通信受限、设备异构环境下的模型收敛性保证、安全多方计算（SMPC）与差分隐私（DP）在FL中的集成技术，构建了适应大规模物联网场景的分布式智能系统模型。 第三章：量子计算的计算模型与信息编码 本章系统地介绍了量子比特（Qubit）的物理实现、量子门操作的基础理论，以及量子纠错码（Quantum Error Correction, QEC）的关键算法。重点分析了量子退火与门模型量子计算在特定优化问题和密码破解方面的应用前景，并讨论了如何设计能够与经典高性能计算集群协同工作的混合量子-经典工作流（Hybrid Quantum-Classical Workflows）。 第二部分：信息交换的物理层突破与高维路由 本部分关注于数据传输介质和拓扑结构上的革命性变化，以应对Tbps级别的数据流需求。 第四章：光子集成与超高带宽光通信 本书详细分析了硅光子学（Silicon Photonics）在数据中心内部互连中的关键技术，包括调制器、解调器和光开关的集成工艺。重点讨论了空分复用（SDM）技术，如少模光纤（MMF）和多芯光纤（MCF），如何通过增加空间维度来打破现有波分复用（WDM）的频谱限制，并探讨了实现高效空间模式复用/解复用的实时数字信号处理（DSP）算法。 第五章：太赫兹通信与超宽带无线连接 本章将研究领域拓展至毫米波及太赫兹（THz）频段。详细阐述了在太赫兹波段进行信号产生、传输和接收所面临的大气吸收和路径损耗挑战。本书提出了一种基于大规模MIMO（Massive MIMO）与波束赋形（Beamforming）技术的混合集成阵列设计，以克服高频段的传播劣势，为实现Tbps级别的无线点对点链路提供理论基础。 第六章：软件定义网络（SDN）的下一代控制平面 本部分超越了传统的Overlay网络管理，探讨了如何将意图驱动网络（Intent-Based Networking, IBN）与网络功能虚拟化（NFV）深度融合。重点分析了基于可编程数据平面（Programmable Data Plane）技术（如P4语言）的新型交换芯片如何实现控制逻辑的动态重构，从而使网络能够实时响应应用层的性能需求，并探讨了基于强化学习的闭环网络优化机制。 第三部分：计算与通信交汇点的安全与信任构建 本书的第三部分聚焦于在高度分布式和异构化的信息环境中，如何确保数据的完整性、机密性和系统的可信赖性。 第七章：基于零信任模型的边缘安全架构 本书不采用边界防御模型，而是全面介绍零信任架构（Zero Trust Architecture, ZTA）在跨域资源访问中的应用。重点分析了微隔离（Microsegmentation）技术如何结合身份验证和上下文感知策略引擎，对每一个数据包和计算请求进行动态授权。探讨了如何利用可信执行环境（Trusted Execution Environments, TEE）（如Intel SGX, ARM TrustZone）来保护敏感数据在使用中（In-Use）的状态安全。 第八章：区块链与分布式账本技术在数据交换中的应用 本章深入分析了区块链技术在构建去中心化身份（Decentralized Identifiers, DIDs）和可验证凭证（Verifiable Credentials, VCs）方面的潜力。讨论了许可链（Permissioned Blockchains）如何在企业级数据共享场景中提供高吞吐量和可审计性，并提出了针对物联网海量设备身份管理和固件更新验证的轻量级共识机制。 第九章：信息物理系统的韧性与抗攻击设计 本章关注于对工业控制系统（ICS）和关键基础设施构成的威胁。分析了侧信道攻击（Side-Channel Attacks），如功耗分析和电磁泄露，对加密模块的威胁。本书提出了一种面向系统韧性（System Resilience）的设计方法，包括引入随机化技术（如指令混淆、时间抖动）和冗余检测机制，以提高物理世界与数字世界交互系统的鲁棒性。 --- 本书特色与受众： 《数字基石》超越了任何单一学科的界限，它是一本跨越计算机体系结构、光电子工程、无线通信理论和网络安全的高阶参考书。本书适合于致力于下一代数据中心、智能边缘计算、高速光网络部署及前沿信息系统安全研究的高级研究人员、系统架构师以及具备扎实计算机科学或电子工程背景的专业工程师。书中包含大量的数学建模、算法推导和前沿实验结果分析，为读者提供了一个深入理解和参与未来数字基础设施构建的知识体系。

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这本厚重的著作，初次翻阅时便给人一种沉甸甸的知识感。书中的内容组织得极为严谨，每一个章节都像是精心搭建的乐高积木，紧密相连，层层递进。我尤其欣赏作者在讲解那些复杂的网络协议和架构时，所采用的类比和图示。比如，在阐述TCP/IP协议栈的层次结构时，作者没有停留在枯燥的定义上，而是通过一个生动的生活场景来剖析数据包的封装和解封装过程，这种处理方式极大地降低了初学者的理解门槛。读完关于路由选择算法的那几章，我感觉自己仿佛置身于一个庞大的、错综复杂的城市交通网络中，明白了数据如何在众多可能的路径中做出“最优”决策。全书的语言风格偏向学术性，但又不失条理清晰的务实，大量引用了最新的行业标准和前沿技术动态，确保了内容的时效性。它不仅仅是一本教科书，更像是一本详尽的网络工程师操作手册，即便是对网络原理有一定基础的人，也能从中挖掘出许多平日里容易忽略的细节和深层原理。对于想要系统、深入理解现代通信基础设施是如何运作的读者来说，这本书无疑提供了坚实的基础和广阔的视野。

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这本书的广度与深度达到了一个令人敬佩的平衡点。它覆盖了从物理层信号传输到应用层数据表示的整个通信链条，但令人称奇的是，作者在每一个层次都没有流于表面。例如，在讲解物理层的调制解调技术时，它简要介绍了OFDM（正交频分复用）的基本思想，虽然没有深入到复杂的傅里叶变换细节，但已经足够让读者理解现代高速无线通信背后的核心物理原理。更难得的是，作者在处理那些快速迭代的网络技术（如5G的切片技术）时，并没有简单地罗列特性，而是从网络功能虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN）这些更底层的变革角度去解释它们如何使得这些新功能成为可能。读完之后，我对整个互联网的运作逻辑有了一种全新的、更具层次感的认识，不再是零散知识点的堆砌，而是一个紧密耦合的、动态变化的复杂系统。这本书的份量，完全对应了它所承载的知识体系的庞大与精深，是任何严肃对待通信领域的人士书架上不可或缺的参考书。

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阅读体验上，这本书给我的感觉更像是在跟随一位经验极其丰富的教授进行为期一年的密集辅导。作者的叙事风格非常平实、冷静，没有过多的激情渲染，而是用精确的术语和逻辑链条将复杂的概念串联起来。我特别欣赏它在介绍不同网络架构对比时的中立和客观。例如，在比较面向连接与无连接服务时，作者没有简单地下结论哪个更好，而是详细分析了在不同的业务需求（如实时视频流与文件传输）下，各种协议的性能权衡点。这对于一个需要为实际项目选择技术栈的工程师来说，提供了极其宝贵的决策依据。书中附带的大量图表，特别是性能分析图，绘制得非常清晰，即便不看文字描述，也能大致理解协议状态机的转换过程。有一点让我印象深刻，作者在讨论网络安全章节时，不仅讲解了加密和认证机制，更深入剖析了像DDoS攻击这类应用层攻击的底层网络特征，这种跨越多个知识领域的整合能力，让这本书的价值远超一般的入门教材。

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说实话，拿到这本书的时候，我正被一个实习项目里的网络延迟问题搞得焦头烂额。这本书的结构设计，对我来说简直是雪中送炭。它不像有些教材那样，把所有知识点堆砌在一起，而是非常有目的地将基础概念、核心协议、以及高级应用场景分块处理。我直接跳到了关于拥塞控制算法的那部分，作者对TCP慢启动、竞争窗口的演变过程描述得极其细腻，每一个参数的微小变动是如何影响整个链路效率的，都有详尽的数学模型和实际案例支撑。最让我拍案叫绝的是，作者似乎预料到了读者在学习过程中可能产生的困惑点，总能在关键的转折处设置“深入探讨”的小节，用更加口语化但又不失严谨的方式，解释那些晦涩难懂的数学推导背后的物理意义。我用它来分析我们项目中的丢包问题，书中的流量控制机制章节，帮我迅速定位了问题出在滑动窗口的边界条件上。这本书的价值，在于它能将理论的严谨性与工程实践的灵活性完美结合起来，读完后，我不仅知道了“是什么”，更明白了“为什么是这样”以及“如何去优化”。

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这本书的排版和设计，透露出一种老派但又极其可靠的专业气质。纸张的质感很好，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到特别疲劳，这对于一本动辄需要查阅上百次的工具书来说，是极其重要的体验。内容上，我个人非常喜欢作者在处理“分布式系统中的通信”这一章节时的视角转换。它没有仅仅局限于传统的端到端连接，而是将目光投向了大规模云计算和物联网环境下的通信挑战。书中对诸如服务网格（Service Mesh）中的侧车模式（Sidecar Pattern）如何处理服务间通信的安全与观测性，进行了相当深入的探讨，这在许多传统的通信网络教材中是很难见到的。作者在讨论这些新技术的时，依然不忘回溯到网络层和传输层的基本原理，确保了我们理解这些前沿技术时，脚下踩的是坚实的理论地基，而不是漂浮的空中楼阁。这种对基础的尊重和对未来的洞察力，使得整本书的厚度在知识的密度上得到了完美的平衡，读起来既有踏实感，又有被前沿知识推动的兴奋感。

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