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出版者:Prentice Hall

作者:Christian Huitema

出品人:

页数:385

译者:

出版时间:1999-12-3

价格:USD 64.99

装帧:Hardcover

isbn号码:9780130226471

丛书系列:

图书标签:

• IT
• 互联网
• 路由
• 网络
• TCP/IP
• 数据通信
• 网络协议
• 计算机网络
• 路由算法
• 网络工程
• 网络技术

深入理解网络核心：下一代互联网架构与协议设计 图书名称： 深入理解网络核心：下一代互联网架构与协议设计 作者： [此处可留空，或填充虚构专家姓名] 出版社： [此处可留空，或填充虚构专业出版社名称] ISBN： [此处可留空，或填充虚构ISBN] --- 内容概述 本书旨在为网络工程师、系统架构师、计算机科学研究生以及任何致力于理解和构建未来互联网基础设施的专业人士，提供一套全面、深入且具有前瞻性的知识体系。我们聚焦于当前网络协议栈面临的挑战——从传统IP架构的扩展性瓶颈到日益复杂的安全威胁——并详尽探讨了支撑下一代互联网运行的关键技术、新兴架构范式以及协议设计哲学。 本书超越了对现有技术（如BGP、OSPF等）的简单描述，转而深入剖析了驱动网络演进的根本力量，包括数据平面与控制平面的解耦、软件定义网络（SDN）的实践应用、网络功能虚拟化（NFV）带来的基础设施变革，以及面向更高性能、更强弹性和更优安全性的新型路由与转发机制的理论基础。 第一部分：现代网络基础设施的基石与局限 本部分奠定了理解当代网络复杂性的基础，回顾了TCP/IP协议族的核心设计思想，并敏锐地指出了其在超大规模部署和新兴应用场景（如物联网、边缘计算）下的固有局限性。 第一章：网络协议栈的演进与挑战 回顾互联网核心协议（IP、TCP、UDP）的设计哲学，以及它们如何适应了过去数十年的发展。 详述当前网络规模（万亿级连接、PB级流量）对现有路由表大小、收敛速度和隧道机制带来的压力。 探讨流量工程的复杂性：如何在不中断业务的前提下，优化路径选择以应对突发流量和链路故障。 关键议题： 扩展性（Scalability）与状态管理（State Management）的矛盾。 第二章：数据平面与控制平面的解耦：SDN的诞生 深入剖析SDN（软件定义网络）的核心概念： 控制器与转发器的分离。这不仅仅是一种架构变化，更是对网络编程范式的根本重塑。 OpenFlow协议的机制与限制： 不仅介绍其工作原理，更重要的是分析其在实际部署中面对大规模、异构环境时的性能瓶颈和安全隐患。 集中式与分布式控制的权衡： 探讨从单一中心化控制器到多层级、去中心化控制架构的过渡策略，以及如何保证控制面的高可用性和低延迟。 可编程性： 如何利用P4等语言，将网络功能从专用硬件中解放出来，实现硬件级的、自定义的数据平面编程。 第三章：网络功能虚拟化（NFV）与基础设施抽象 介绍NFV如何通过虚拟化技术（如VM、容器）来部署网络服务（如防火墙、负载均衡器、CPE），及其对运营模式的颠覆性影响。 VNF的生命周期管理： 探讨MANO（管理与编排）框架，重点分析了如何实现VNF的自动实例化、弹性伸缩和故障恢复。 性能隔离与硬件加速： 深入研究如何在虚拟化环境中实现接近物理硬件的转发性能，包括SR-IOV、DPDK等关键技术。 网络切片（Network Slicing）的基础： 将NFV概念扩展到5G和边缘计算场景，探讨如何为特定服务提供端到端的隔离资源。 第二部分：下一代路由与转发机制的理论与实践 本部分着眼于超越传统基于前缀匹配的路由算法，探索如何利用新的信息维度和更精细的控制机制来优化路径选择和资源利用。 第四章：基于意图的网络（Intent-Based Networking, IBN） 从配置到意图的转变： 阐述IBN如何通过高层级的业务需求（意图）来自动推导出复杂的网络配置和策略。 分析与验证： 重点讨论如何建立闭环系统，实时监控网络状态，并自动验证当前配置是否满足预期的业务意图。 状态同步与冲突解决： 在大型网络中，当多个意图发生冲突时，如何设计高效的决策算法来确定最终的执行策略。 第五章：转发信息库（FIB）的优化与压缩技术 结构化路由的挑战： 分析大规模BGP路由表对交换机TCAM（内容可寻址存储器）资源的巨大消耗。 内容寻址网络（Content-Centric Networking, CCN）基础： 介绍如何从“Where”（地址）转向“What”（内容），及其对缓存和多路径传输的潜在优势。 高级数据结构： 深入研究用于高效地址查找的数据结构，如Patricia树的变种、多精度前缀匹配算法及其在ASIC硬件中的实现细节。 第六章：网络度量与路径选择的量化模型 超越跳数（Hop Count）： 探讨更先进的路径选择模型，纳入延迟、抖动、带宽可用性和链路拥塞概率等多个变量。 应用层洞察（Application-Aware Routing）： 如何将应用层的性能指标反馈到网络层的路径选择中，实现QoS保证。 基于机器学习的流量预测与路径优化： 介绍如何利用时间序列分析和强化学习模型来预测未来流量模式，并主动调整路由以实现最优资源分配。 第三部分：安全性、可信度与未来展望 本部分关注在日益开放和软件化的网络环境中，如何保证通信的机密性、完整性以及整个系统的可信赖性。 第七章：安全边界的重塑与零信任模型 传统边界安全失效分析： 探讨东西向流量检测的困难性，以及VPN/隧道技术在现代微服务架构中的限制。 零信任（Zero Trust）架构在网络层的落地： 讨论基于身份的微隔离（Micro-segmentation）的实现技术，包括使用策略引擎和动态访问控制列表（ACL）。 加密与转发的结合： 研究如何在不显著增加转发延迟的情况下，高效部署MACsec或IPsec，尤其是在数据中心和边缘网络中。 第八章：网络可观测性与调试的范式转变 从主动探针到被动遥测： 介绍Streaming Telemetry（流式遥测）技术，如何从设备中高效、实时地抽取精细化的性能数据。 eBPF在内核级监控中的应用： 详述eBPF如何提供一个安全沙箱，允许工程师在不重启或修改内核代码的情况下，实现对网络事件的精细捕获和处理。 分布式追踪与网络延迟分析： 结合应用层信息，建立端到端延迟的可视化模型，实现故障的快速定位和根因分析。 第九章：面向未来的网络构想 量子安全通信的挑战： 探讨后量子密码学（PQC）对现有密钥交换和数字签名协议的影响，以及网络层需要做出的准备。 自主网络（Autonomous Networks）： 展望一个完全自我配置、自我修复、自我优化的网络系统，并讨论实现这一目标所需要的关键技术突破。 开放标准与互操作性： 总结全球标准化组织在定义下一代协议时需要平衡创新速度与广泛兼容性的重要性。 --- 目标读者与本书价值 本书适合具备扎实网络基础知识（熟悉OSI模型、TCP/IP协议和基本路由原理）的专业人士。它将帮助读者： 1. 解构复杂性： 清晰理解SDN、NFV等新兴技术背后的驱动力，而非仅仅停留在表面的技术堆砌。 2. 设计前瞻性架构： 掌握设计面向未来数十年扩展性、安全性和弹性的网络架构所需的理论工具。 3. 掌握前沿技术： 深入学习P4编程、流式遥测以及基于意图的自动化，为网络工程师向网络架构师转型提供知识支撑。 本书通过严谨的理论推导、详实的案例分析和对行业最新标准的深入解读，确保读者不仅能“运行”网络，更能“理解并重塑”网络。

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