Handbook on Theoretical and Algorithmic Aspects of Sensor, Ad Hoc Wireless, and Peer-to-Peer Network pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Auerbach Publications

作者:Wu, Jie (EDT)

出品人:

页数:896

译者:

出版时间:2005-08-08

价格:USD 152.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780849328329

丛书系列:

图书标签:

Sensor Networks
Ad Hoc Networks
Wireless Networks
Peer-to-Peer Networks
Network Theory
Algorithms
Computer Communications
Distributed Systems
Network Security
Wireless Communication

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具体描述

The availability of cheaper, faster, and more reliable electronic components has stimulated important advances in computing and communication technologies. Theoretical and algorithmic approaches that address key issues in sensor networks, ad hoc wireless networks, and peer-to-peer networks play a central role in the development of emerging network paradigms. Filling the need for a comprehensive reference on recent developments, "Handbook on Theoretical and Algorithmic Aspects of Sensor, Ad Hoc Wireless, and Peer-to-Peer Networks" explores two questions: What are the central technical issues in these SAP networks? What are the possible solutions/tools available to address these issues? The editor brings together information from different research disciplines to initiate a comprehensive technical discussion on theoretical and algorithmic approaches to three related fields: sensor networks, ad hoc wireless networks, and peer-to-peer networks. With chapters written by authorities from Motorola, Bell Lab, and Honeywell, the book examines the theoretical and algorithmic aspects of recent developments and highlights future research challenges. The book's coverage includes theoretical and algorithmic methods and tools such as optimization, computational geometry, graph theory, and combinatorics. Although many books have emerged recently in this area, none of them address all three fields in terms of common issues.

现代通信与网络架构前沿：从理论基石到新兴应用本书深入探讨了当代信息科学与工程领域中至关重要的几个核心议题：下一代移动通信系统中的物理层与媒介接入控制（MAC）机制、大规模分布式系统的拓扑优化与可靠性设计，以及网络安全与隐私保护在数据密集型应用中的实施策略。本书旨在为高级研究人员、工程师以及致力于网络技术前沿发展的学者提供一套系统化、理论与实践并重的知识体系。本书的结构分为四大紧密关联的模块，每一模块都致力于解决当前网络领域面临的关键技术瓶颈。 --- 第一部分：下一代无线电频谱管理与高效编码理论本部分聚焦于无线通信系统的性能极限与频谱资源的最优利用。我们首先回顾了香农-哈特利定理在非理想信道环境下的修正与应用，并重点分析了认知无线电（CR）网络中的动态频谱接入策略。不同于传统的固定分配模式，本书详细阐述了基于机器学习的机会性频谱共享协议，该协议通过实时信道状态估计和预测，实现频谱空洞的精确识别与利用。随后，我们将深入研究面向高阶调制和MIMO系统的前向纠错（FEC）技术。重点讨论了低密度奇偶校验码（LDPC）和极化码（Polar Codes）在实现接近香农极限的性能方面的最新进展。本书不仅提供了这些编码方案的数学构造原理，还探讨了如何在资源受限的嵌入式系统中实现高效的硬件加速编解码器设计，以满足5G及未来6G网络对超低延迟和极高吞吐量的要求。特别地，我们引入了智能反射面（RIS）在无线信道建模中的作用，并分析了如何通过优化RIS单元的相移矩阵来提升特定用户链路的信噪比（SNR）。 --- 第二部分：分布式拓扑构建与路由优化算法现代网络不再是集中式的星型或树型结构，而是倾向于高度分散、自组织的拓扑形态。本部分的核心在于研究如何在动态、不可靠的环境中构建稳定、高效的自组织网络（SON）架构。我们首先考察了基于地理位置服务的路由（GPS-based Routing）和拓扑感知路由（Topology-Aware Routing）的局限性，并引入了信息中心网络（ICN）的基本设计哲学。ICN（如NDN）通过内容命名而非IP地址进行通信，这为分布式缓存、多路径负载均衡和内容分发提供了新的理论基础。本书详细解析了ICN中的内容缓存放置策略，该策略结合了内容流行度预测模型和网络拓扑的层次结构，以最大化内容可达性和最小化重复传输。在路由层面，本书深入分析了基于群体智能（Swarm Intelligence）的路由优化方法，如蚁群优化（ACO）算法在网络寻路中的应用。我们超越了经典的单路径路由，探讨了多播与拥塞控制的联合优化，特别是如何利用基于博弈论的激励机制来驱动网络节点自主地选择有利于全局性能的路径，避免“囚徒困境”式的局部最优陷阱。 --- 第三部分：网络功能虚拟化与服务链编排随着云计算和边缘计算的兴起，网络服务的部署方式正在从专有硬件转向软件定义的基础设施。本部分重点关注软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）如何重塑网络运营的范式。我们首先界定了SDN控制器（Control Plane）与数据平面（Data Plane）分离带来的架构优势，并详细阐述了OpenFlow协议的限制及其在更复杂、更具弹性的控制架构（如基于P4的可编程数据平面）中的演进。 NFV的实现依赖于高效的服务功能链（SFC）编排。本书提供了一套详细的算法框架，用于解决SFC映射与资源分配问题。这包括如何在多个异构的虚拟化基础设施（如公有云、私有数据中心和移动边缘计算节点）之间，根据延迟、带宽和可靠性要求，动态地选择最佳的虚拟网络功能（VNF）实例并链化它们。我们运用整数线性规划（ILP）模型来描述这些资源分配问题，并介绍了启发式算法来处理其高维NP-难问题特性。 --- 第四部分：网络可靠性、弹性与韧性工程在任何大规模分布式系统中，节点故障、链路中断和恶意攻击都是不可避免的挑战。本部分聚焦于设计具有高韧性的系统。我们首先探讨了容错网络设计的理论基础，包括冗余度（Redundancy）的量化以及故障诊断与隔离（FDI）机制。重点分析了基于共识机制的分布式状态同步，例如Paxos和Raft协议在确保状态一致性方面的差异和适用场景。在面对蓄意攻击时，网络弹性（Resilience）变得尤为重要。本书详细介绍了抗DoS/DDoS攻击的流量清洗与过滤技术，特别是基于深度包检测（DPI）和行为分析模型的实时异常检测系统。我们还深入研究了加密签名与零知识证明（ZKP）在不暴露底层数据内容的前提下，验证数据源和处理权限的机制，这对于构建高度信任的跨域协作网络至关重要。最后，本书以区块链技术在去中心化身份管理（DID）和安全日志审计中的应用作为总结，展示了如何利用分布式账本技术来增强传统网络架构中信任链的不可篡改性和透明度。 --- 本书为读者提供了一个全面的视角，从底层的物理信号处理，到中层的路由拓扑优化，再到上层的服务编排与安全保障，全面覆盖了构建和维护现代复杂网络的关键理论与算法工具。