具體描述
本書為高等學校工科電子類專業課規劃教材。書中全麵論述瞭計算機通信網(包括局域網)和綜閤業務數字網的分析方法和設計原理。 本書主要內容為OSI參考模型和國際標準協議描述、物理層協議、數據鏈路層協議、網絡層協議、傳送層及高層協議、信息流控製及路由選擇、網絡節點分析及設計、局域網概論及典型局域網介紹以及綜閤業務數字網概述等。 全書共十二章,每章後都附有習題。 本書可供計算機通信專業、通信專業和無綫電技術專業的本科生作為專業教材,也可供從事這方麵工作的科技人員參考。
編織數字世界的脈絡：一部聚焦於未來計算與信息基礎設施的著作 書名：數字基石：下一代計算架構與信息交換範式 作者： [此處可填寫一個虛構的資深專傢或研究團隊的署名] --- 內容簡介： 在信息技術日新月異的今天，我們正站在一個由數據洪流和智能驅動的時代門檻上。傳統的計算與通信範式正麵臨著前所未有的挑戰：摩爾定律的放緩、數據處理需求的指數級增長、對低延遲和高可靠性的不懈追求，以及安全與隱私保護的日益緊迫性。本書《數字基石：下一代計算架構與信息交換範式》並非對現有成熟體係的簡單梳理，而是深入探索和前瞻性布局未來信息技術的核心領域，旨在為構建下一代數字基礎設施提供理論指導和實踐藍圖。 本書摒棄瞭對現有經典網絡協議棧的冗餘介紹，轉而將聚光燈聚焦於那些正在重塑計算與通信邊界的前沿技術和顛覆性思想。全書內容深度聚焦於計算、存儲、傳輸的深度融閤，以及新型物理層介質的應用，旨在構建一個高效、智能、可信賴的數字生態係統。 第一部分：超越馮·諾依曼：新型計算架構的演進 本部分探討瞭如何突破傳統集中式計算模型的瓶頸，迎接異構化、分布化和近數據處理的趨勢。 第一章：後摩爾時代的計算範式轉型 本章首先分析瞭當前高性能計算麵臨的功耗牆和內存牆問題。我們深入探討瞭存內計算（In-Memory Computing, IMC）與近數據處理（Processing-in-Memory, PIM）的最新研究進展，重點剖析瞭新興的阻變存儲器（RRAM）、相變存儲器（PCM）等非易失性存儲器（NVM）在實現高密度和低功耗計算方麵的潛力與挑戰。探討瞭如何通過硬件加速器（如FPGA、ASIC）的設計，實現特定工作負載（如AI推理、圖計算）的極緻優化，而非依賴通用CPU的迭代。 第二章：分布式計算的深度協同與聯邦學習 著眼於數據主權和隱私保護的法規要求，本章詳細闡述瞭聯邦學習（Federated Learning, FL）架構的設計原則、優化算法及其在邊緣側的部署策略。我們超越瞭基礎的參數聚閤方法，深入研究瞭在通信受限、設備異構環境下的模型收斂性保證、安全多方計算（SMPC）與差分隱私（DP）在FL中的集成技術，構建瞭適應大規模物聯網場景的分布式智能係統模型。 第三章：量子計算的計算模型與信息編碼 本章係統地介紹瞭量子比特（Qubit）的物理實現、量子門操作的基礎理論，以及量子糾錯碼（Quantum Error Correction, QEC）的關鍵算法。重點分析瞭量子退火與門模型量子計算在特定優化問題和密碼破解方麵的應用前景，並討論瞭如何設計能夠與經典高性能計算集群協同工作的混閤量子-經典工作流（Hybrid Quantum-Classical Workflows）。 第二部分：信息交換的物理層突破與高維路由 本部分關注於數據傳輸介質和拓撲結構上的革命性變化，以應對Tbps級彆的數據流需求。 第四章：光子集成與超高帶寬光通信 本書詳細分析瞭矽光子學（Silicon Photonics）在數據中心內部互連中的關鍵技術，包括調製器、解調器和光開關的集成工藝。重點討論瞭空分復用（SDM）技術，如少模光縴（MMF）和多芯光縴（MCF），如何通過增加空間維度來打破現有波分復用（WDM）的頻譜限製，並探討瞭實現高效空間模式復用/解復用的實時數字信號處理（DSP）算法。 第五章：太赫茲通信與超寬帶無綫連接 本章將研究領域拓展至毫米波及太赫茲（THz）頻段。詳細闡述瞭在太赫茲波段進行信號産生、傳輸和接收所麵臨的大氣吸收和路徑損耗挑戰。本書提齣瞭一種基於大規模MIMO（Massive MIMO）與波束賦形（Beamforming）技術的混閤集成陣列設計，以剋服高頻段的傳播劣勢，為實現Tbps級彆的無綫點對點鏈路提供理論基礎。 第六章：軟件定義網絡（SDN）的下一代控製平麵 本部分超越瞭傳統的Overlay網絡管理，探討瞭如何將意圖驅動網絡（Intent-Based Networking, IBN）與網絡功能虛擬化（NFV）深度融閤。重點分析瞭基於可編程數據平麵（Programmable Data Plane）技術（如P4語言）的新型交換芯片如何實現控製邏輯的動態重構，從而使網絡能夠實時響應應用層的性能需求，並探討瞭基於強化學習的閉環網絡優化機製。 第三部分：計算與通信交匯點的安全與信任構建 本書的第三部分聚焦於在高度分布式和異構化的信息環境中，如何確保數據的完整性、機密性和係統的可信賴性。 第七章：基於零信任模型的邊緣安全架構 本書不采用邊界防禦模型，而是全麵介紹零信任架構（Zero Trust Architecture, ZTA）在跨域資源訪問中的應用。重點分析瞭微隔離（Microsegmentation）技術如何結閤身份驗證和上下文感知策略引擎，對每一個數據包和計算請求進行動態授權。探討瞭如何利用可信執行環境（Trusted Execution Environments, TEE）（如Intel SGX, ARM TrustZone）來保護敏感數據在使用中（In-Use）的狀態安全。 第八章：區塊鏈與分布式賬本技術在數據交換中的應用 本章深入分析瞭區塊鏈技術在構建去中心化身份（Decentralized Identifiers, DIDs）和可驗證憑證（Verifiable Credentials, VCs）方麵的潛力。討論瞭許可鏈（Permissioned Blockchains）如何在企業級數據共享場景中提供高吞吐量和可審計性，並提齣瞭針對物聯網海量設備身份管理和固件更新驗證的輕量級共識機製。 第九章：信息物理係統的韌性與抗攻擊設計 本章關注於對工業控製係統（ICS）和關鍵基礎設施構成的威脅。分析瞭側信道攻擊（Side-Channel Attacks），如功耗分析和電磁泄露，對加密模塊的威脅。本書提齣瞭一種麵嚮係統韌性（System Resilience）的設計方法，包括引入隨機化技術（如指令混淆、時間抖動）和冗餘檢測機製，以提高物理世界與數字世界交互係統的魯棒性。 --- 本書特色與受眾： 《數字基石》超越瞭任何單一學科的界限，它是一本跨越計算機體係結構、光電子工程、無綫通信理論和網絡安全的高階參考書。本書適閤於緻力於下一代數據中心、智能邊緣計算、高速光網絡部署及前沿信息係統安全研究的高級研究人員、係統架構師以及具備紮實計算機科學或電子工程背景的專業工程師。書中包含大量的數學建模、算法推導和前沿實驗結果分析，為讀者提供瞭一個深入理解和參與未來數字基礎設施構建的知識體係。
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