High-Performance Communication Networks (The Morgan Kaufmann Series in Networking) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Morgan Kaufmann Pub

作者:Jean Walrand

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1996-10

价格:USD 79.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781558603417

丛书系列:

图书标签:

• Networking
• Communication Networks
• High-Performance
• Data Communication
• Network Architecture
• Protocols
• Queueing Theory
• Performance Analysis
• TCP/IP
• Wireless Networks

现代网络架构与未来演进：深度解析 本书深入探讨了当代高速通信网络的核心原理、设计挑战与前沿发展方向。在数字化浪潮席卷全球的今天，网络已不再仅仅是数据传输的管道，更是支撑人工智能、物联网、云计算乃至全球经济运行的基石。理解和优化这些复杂系统的底层机制，对于构建下一代高性能、高可靠性的信息基础设施至关重要。 第一部分：网络架构的基石与性能瓶颈分析 本书首先建立了一个坚实的理论基础，详细阐述了现代网络协议栈的演变历程，从传统的TCP/IP模型出发，深入剖析了数据链路层、网络层和传输层在超大规模环境下面临的性能限制。 1. 物理层与介质访问控制（MAC）的极限挑战： 我们详细分析了光纤通信技术（如DWDM、SDM）在容量扩展方面取得的突破，但同时也聚焦于非线性效应、延迟敏感性以及高密度互联带来的信号完整性问题。在MAC层面，重点考察了如何设计更高效的竞争和调度机制来应对爆发式流量和异构负载。例如，探讨了基于随机接入协议（如CSMA/CA的改进版本）在极低延迟场景下的性能损耗，以及确定性网络（DetNet）的初步设计思路。 2. 网络层路由与拥塞控制的再思考： 传统的路由协议（如OSPF、BGP）在面对动态的网络拓扑和瞬态拥塞时，其收敛速度和全局优化能力受到了严峻考验。本书详细对比了基于状态信息（Stateful）和无状态（Stateless）的转发机制。在无状态转发领域，我们深入剖析了基于流（Flow-based）的转发策略，并探讨了如何利用最短路径优先（SPF）算法的变体来优化网络利用率，同时规避热点链路。 3. 传输层协议的进化： TCP作为互联网的支柱，其“公平性”和“可靠性”在现代高带宽、高延迟（BDP）网络环境中显露出效率瓶颈。我们详尽分析了TCP的拥塞窗口管理机制在长肥网络（LFN）中的表现，并对新兴的快速恢复和快速重传算法进行了严格的性能评估。更重要的是，本书将大量篇幅用于讨论QUIC协议的设计哲学——如何通过在传输层之上集成加密和多路复用功能，有效解决TCP的队头阻塞（HOL Blocking）问题，并提升了连接建立的速度。 第二部分：软件定义网络（SDN）与网络功能虚拟化（NFV）的架构革新 软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）是当前网络基础设施转型的两大核心驱动力。本书超越了概念介绍，着重于其实际部署中的关键技术细节和性能优化。 1. SDN的控制平面与数据平面解耦： 我们详细研究了OpenFlow协议的工作机制，并分析了控制器（Controller）设计中的可扩展性（Scalability）与容错性（Resiliency）问题。特别关注了如何设计分布式控制器集群，以保证在网络规模扩大和故障发生时，控制指令的下发延迟和一致性。 2. 数据平面加速技术： 为了实现高性能转发，必须对数据平面进行优化。本书系统地介绍了基于DPDK（Data Plane Development Kit）的用户态网络处理框架，分析了其如何绕过操作系统内核，实现线速的数据包捕获和处理。此外，还探讨了可编程网络芯片（P4）的应用，展示了如何通过硬件级的编程来定制数据包处理流水线，从而支持更复杂的流分析和安全策略的实时执行。 3. NFV中的资源编排与性能隔离： 网络功能虚拟化（NFV）涉及将传统硬件设备（如防火墙、负载均衡器）转化为软件实例（VNF）。本书重点分析了VNF部署中面临的性能开销，包括虚拟化层（Hypervisor）引入的延迟。我们深入讨论了SR-IOV（Single Root I/O Virtualization）和VirtIO等关键技术，用于实现高效的I/O直通，确保VNF能够接近裸机性能。同时，探讨了基于Kubernetes等容器编排工具对云原生网络功能（CNF）的管理和生命周期调度。 第三部分：前沿应用场景下的网络优化 本章聚焦于当前对网络性能提出最高要求的几个新兴领域，并探讨了为满足这些需求而诞生的特定网络范式。 1. 数据中心网络（DCN）的演进： 现代超大规模数据中心对东西向流量的处理能力提出了前所未有的要求。本书深入分析了Clos（无阻塞）架构的扩展性，对比了等价多路径路由（ECMP）在负载均衡方面的优劣。同时，详细介绍了RDMA（Remote Direct Memory Access）技术（包括RoCEv2和iWARP），阐述了其如何通过绕过操作系统协议栈，为高性能计算和存储访问提供超低延迟的内存访问能力。 2. 时间敏感网络（TSN）与工业物联网： 对于工业控制、自动驾驶等对时间精度要求极高的应用，传统尽力而为的网络是不可接受的。TSN作为以太网的增强标准，其核心机制，如基于时间的接入（TTE）、流量整形（Shaping）和保证时隙调度（Guaranteed Time Slot Scheduling），被细致地解析，以展示如何构建确定性的网络底层。 3. 5G/6G核心网的架构与切片技术： 5G网络的关键在于网络切片（Network Slicing）能力，即在同一物理基础设施上为不同应用提供定制化的SLA。本书探讨了服务化架构（SBA）在5G核心网中的实现，以及如何利用SDN/NFV技术动态地在控制平面和用户平面之间分配资源，以满足高带宽、低延迟和大规模连接这三重矛盾的需求。 第四部分：网络安全与韧性设计 高性能网络必须是安全的、具备韧性的。本书以网络攻击面分析为起点，探讨了在高速转发路径上集成安全检测与缓解机制的挑战。 1. 流量可视化与深度包检测（DPI）： 在高线速下执行复杂的应用层检测是计算密集型的挑战。我们分析了如何利用可编程数据平面卸载DPI任务，以及如何利用流分析技术（如NetFlow/sFlow的高级变体）进行异常流量的快速识别。 2. 拥塞与DoS/DDoS防御策略： 针对分布式拒绝服务攻击，本书研究了速率限制、基于信誉的过滤机制以及微隔离（Micro-segmentation）在数据中心内部的防御作用。重点分析了如何在不显著增加正常业务延迟的前提下，快速识别并隔离攻击源。 本书旨在为网络工程师、系统架构师和研究人员提供一个全面的视角，不仅理解当前高速网络是如何工作的，更要掌握未来网络基础设施的演进方向和关键技术实现路径。

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这本《高性能通信网络》真是让人眼前一亮，特别是对于那些渴望深入理解现代网络底层机制的读者来说，简直是打开了一扇新世界的大门。我记得我刚开始接触网络编程的时候，总是被各种协议的复杂性搞得晕头转向，总感觉自己停留在应用层的皮毛上。这本书却非常巧妙地将理论深度与工程实践完美地结合起来，它不仅仅是罗列了一堆枯燥的规范和算法，而是真正地在“教你思考”如何构建一个高效、可靠的网络系统。比如，它对拥塞控制算法的剖析，从经典的TCP Reno到最新的BBR，那种层层递进的逻辑推导，让我彻底明白了为什么某些场景下网络会“变慢”，以及如何通过精妙的参数调整和算法设计来优化性能。我尤其欣赏作者在讲解数据路径选择和路由算法时的那种细致入微，完全不像某些教科书那样只是简单地提及概念，而是深入到数据结构和时间复杂度的层面，让你不仅知其然，更知其所以然。读完后，再去看任何一个网络诊断报告，都会有一种豁然开朗的感觉，那些曾经模糊不清的性能瓶颈，现在都清晰可见，仿佛自带了X光透视眼。

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我必须得承认，这本书的阅读体验并非一帆风顺，它对读者的先验知识有一定的要求，但正是这种挑战性，才使得学习的收获更为显著。它没有采用那种“喂食式”的教学方法，而是倾向于提供一个严谨的数学框架和一套完备的理论工具箱。例如，在讨论多播和组播路由的扩展性问题时，作者并没有简单地给出解决方案，而是先建立了一个基于图论和复杂性理论的模型，然后在此基础上推导出不同树形结构（如SPT和RPT）的性能权衡。这种“先建立模型，再解决问题”的思路，极大地提升了读者的抽象思维能力。我发现，当我用这本书中学到的建模方法去分析我们内部自研的QoS调度策略时，一下子就能发现其模型中的一个潜在的死锁风险。这种从理论到实践的反哺作用，是很多更偏向于“操作手册”的书籍所无法提供的。它不是教你如何配置路由器，而是教你如何设计一个不存在配置问题的网络架构。

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从一个纯粹的网络工程师的角度来看，这本书最宝贵的价值在于其对“测量”和“验证”的重视程度。在实际的网络运维中，我们经常遇到的难题是：理论上应该跑得很快的系统，实际部署后性能却不如预期。这本书详尽地阐述了如何科学地设计实验来隔离变量、如何正确地解释延迟抖动分布（Jitter Distribution）的统计学意义，以及如何构建逼真的网络仿真环境来预先验证设计。它把网络性能优化从一种“凭经验”的艺术，提升到了一种可重复、可量化的科学过程。我记得有一次，我们团队为了区分是硬件问题还是软件协议栈的瓶颈，耗费了数周时间。如果早点精读过书中关于端到端测量工具和探针部署策略的那几章，我们本可以少走很多弯路。这本书的深度，使得它超越了一般的参考手册，更像是一份指导工程师如何成为真正的“网络科学家”的密笈。它要求你不仅仅是一个操作者，更是一个检验者和创造者。

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这本书的排版和内容组织也体现出一种严谨的学术态度，这在当前的快餐式技术出版物中是相当少见的。它仿佛一本被精心打磨的“工具书”，而不是一本流行读物。我特别喜欢作者在每章末尾设置的“深入探讨”环节，那里往往会涉及一些前沿的研究课题，比如软件定义网络（SDN）的控制平面与数据平面分离后带来的性能考量，以及面向未来的光网络架构的挑战。这些内容虽然可能需要查阅更多的相关论文才能完全消化，但它无疑为我们指明了未来技术发展的方向。它没有停留在现有技术的“最好实践”上，而是更关注“下一个最佳实践”的理论基础。对于正在进行博士研究或者需要设计创新网络方案的研发人员来说，这本书简直是最好的思想催化剂。它教会你的，是如何在技术爆炸的时代，保持一份清醒的、以不变应万变的理论定力。

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说实话，这本书的份量可不轻，但读起来却有一种踏实的充实感，仿佛自己正在攀登一座知识的高峰。最让我印象深刻的是它对于物理层和数据链路层那些常常被忽视的细节的探讨。很多书籍会匆匆略过这些基础，直接跳到IP和TCP，但这恰恰是决定最终网络性能的基石啊！作者对于信号完整性、噪声处理以及MAC协议（尤其是针对高并发环境下的改进方案）的讲解，简直是教科书级别的典范。我曾参与过一个对延迟要求极高的金融交易系统优化项目，当时我们遇到了一个瓶颈，怎么也找不到原因，后来翻阅这本书中关于线路上采样和调度延迟的章节，才意识到我们忽略了最后一公里物理传输中的微小抖动累积效应。这种“老派”的、对底层物理限制的敬畏之心，是现代很多只关注软件抽象的工程师所缺乏的。这本书就像一位经验丰富的老工程师，耐心地拉着你的手，带你走过每一个可能出错的角落，确保你的“地基”是稳固的，这对于任何想要设计企业级或数据中心级网络的专业人士来说，都是无价的财富。

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