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出版者:人民邮电出版社

作者:[美]Abe Martey

出品人:

页数:299

译者:

出版时间:2002-9

价格:42.00元

装帧:

isbn号码:9787115105448

丛书系列:

图书标签:

• Cisco
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《边缘智能与联邦学习：下一代分布式数据处理的构建》 图书简介 在数据爆炸式增长和隐私法规日益严格的时代背景下，传统的集中式数据处理架构正面临严峻的挑战。对低延迟、高可靠性以及数据主权的需求，正驱动着计算范式的深刻变革。本书《边缘智能与联邦学习：下一代分布式数据处理的构建》深入探讨了如何利用分布式机器学习技术，特别关注边缘计算（Edge Computing）与联邦学习（Federated Learning, FL）的融合应用，来构建下一代高效、安全且保护用户隐私的数据处理基础设施。 本书并非关注传统的网络协议设计或企业级骨干网的部署，而是聚焦于智能的下沉和数据的协同训练。它旨在为系统架构师、数据科学家、嵌入式系统工程师以及希望在新兴技术领域进行创新的专业人士，提供一套系统化的理论框架、关键技术解析和实用的工程实践指导。 第一部分：范式转移——从云计算到边缘智能 本部分首先为读者勾勒出当前数据处理面临的困境，并阐述边缘智能作为解决方案的必要性。 第一章：分布式计算的新格局与挑战 本章详细分析了云计算模型的局限性，包括网络带宽瓶颈、高昂的传输延迟以及日益凸显的单点故障风险。重点阐述了物联网（IoT）设备数量的激增如何使得数据处理的地理分布成为必然趋势。我们深入探讨了数据主权和监管合规（如GDPR）对数据流向的限制，从而引出在数据源头附近进行计算的需求。 第二章：边缘计算基础架构与资源约束 本章对边缘计算的层次结构进行了细致的划分，从云端核心到雾计算节点（Fog Nodes），再到最端的设备边缘。我们详细剖析了边缘设备的硬件特性——通常是资源受限（低功耗、有限内存和计算能力）的平台。内容涵盖了异构硬件环境下的软件栈设计原则，以及如何进行轻量级的操作系统选择和资源调度，以确保算法能够在资源受限的环境中有效运行。 第三章：实时决策与低延迟需求 本章侧重于业务场景对实时性的要求。通过分析自动驾驶、工业自动化（IIoT）中的预测性维护以及远程医疗等高风险应用，展示了毫秒级延迟的重要性。我们引入了衡量延迟的关键指标，并讨论了如何通过边缘缓存、本地推理加速技术（如模型剪枝和量化）来满足严格的实时性要求。 第二部分：联邦学习的理论基石与安全机制 在确定了计算的物理位置（边缘）后，本部分转向如何实现数据的安全协同利用，这是联邦学习的核心价值所在。 第四章：联邦学习的核心范式与算法 本章系统地介绍了联邦学习的运作流程，区分了横向联邦（Horizontal FL）和纵向联邦（Vertical FL）的应用场景。深入解析了联邦平均算法（FedAvg）的收敛性分析、通信效率优化（如梯度压缩和稀疏化）。同时，探讨了非独立同分布（Non-IID）数据对模型训练稳定性和公平性的影响，并介绍了针对Non-IID问题的改进型算法，例如FedProx和MOON。 第五章：隐私增强技术（PETs）在FL中的集成 隐私保护是联邦学习成功的关键。本章详尽阐述了如何结合不同的隐私增强技术来提升FL的安全性。内容包括： 差分隐私（Differential Privacy, DP）：在本地数据上添加噪声或在模型更新上传输时应用DP，并分析噪声量与模型效用之间的权衡。 安全多方计算（Secure Multi-Party Computation, MPC）：探讨了如何在不暴露个体贡献数据的情况下，安全地聚合梯度信息，重点介绍基于同态加密（Homomorphic Encryption, HE）和秘密共享的实现方法。 第六章：对抗性攻击与鲁棒性设计 在分布式环境中，恶意行为者或数据中毒的风险增加。本章专注于防御策略。详细分析了数据投毒（Data Poisoning）、模型逃逸（Model Inversion Attacks）以及后门攻击（Backdoor Attacks）的机理。接着，介绍了鲁棒的聚合机制，如Krum、Trimmed Mean等，以及如何通过可信执行环境（TEE）来保护模型在边缘节点的完整性。 第三部分：融合与实践——构建端到端的分布式智能系统 本书的最后部分将理论与实践相结合，聚焦于如何将边缘计算和联邦学习有效整合，部署到实际的复杂场景中。 第七章：边缘联邦学习（EFL）的系统架构 本章设计了一个完整的EFL系统蓝图。讨论了中心服务器（或聚合服务器）与海量边缘节点的通信协议设计，重点在于异步通信和弹性参与机制的设计，以应对边缘节点频繁掉线或资源波动的问题。内容还包括了任务调度器如何根据节点的实时性能和数据量来动态分配训练任务。 第八章：联邦学习中的资源管理与能效优化 在资源受限的边缘环境中，能耗是至关重要的考量因素。本章深入探讨了如何通过优化模型大小（如知识蒸馏到边缘模型）、智能地决定哪些节点参与训练（基于数据价值或网络状态），以及何时进行本地训练与何时进行模型同步，来实现整体系统的能效最大化。 第九章：工业与健康领域的应用案例分析 本章通过具体的案例研究，展示了EFL的落地能力： 智能制造：利用工厂内部的多条生产线数据，在不泄露生产工艺细节的前提下，协同训练设备故障预警模型。 移动医疗：在医疗设备（如可穿戴设备）上进行敏感健康数据的初步处理和模型训练，仅将脱敏的更新上传，满足严格的HIPAA或本地法规要求。 第十章：展望与未来趋势 本章总结了当前边缘联邦学习面临的主要挑战，如异构性管理、模型漂移的长期稳定性、以及在极度带宽受限环境下的技术突破方向。展望了区块链技术在联邦学习中建立去中心化信任和激励机制的潜力，以及如何将强化学习引入到FL的聚合策略优化中。 本书内容聚焦于分布式系统优化、机器学习的去中心化部署、以及数据隐私的工程化实现，是理解和实施下一代智能系统的必备参考资料。

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这本书的封面设计就带着一股沉稳的技术范儿，深蓝色的背景上，用简洁的银白色字体勾勒出书名“IS-IS网络设计解决方案”。拿到手里，分量适中，纸张触感也很不错，翻开来，首页的目录条理清晰，每一章的标题都直击核心，让人一眼就能看出这本书的专业性和深度。尽管我还没来得及细读，但光是目录和前言部分，就足以让我对这本书的价值充满期待。它似乎不像市面上那些泛泛而谈的网络技术书籍，而是真正聚焦于IS-IS协议这个相对小众但至关重要的领域，深入探讨其设计原则、实现细节以及在复杂网络环境中的应用策略。我相信，这本书会是一本值得反复研读的工具书，对于我们这些在实际工作中需要构建和优化IS-IS网络的工程师来说，无疑是雪中送炭。我特别留意到其中几个章节的标题，比如“IS-IS的路由策略优化”和“大规模IS-IS网络的收敛性分析”，这表明作者在深入挖掘IS-IS协议的潜力，并且关注实际应用中最棘手的问题。

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这本书给我带来的最大的启发，在于它让我看到了IS-IS协议更广阔的应用前景。作者不仅仅局限于传统的IS-IS部署，而是将其与最新的网络技术趋势相结合，比如SDN Overlay、BGP EVPN等。他详细阐述了IS-IS如何作为Underlay，为Overlay网络提供可靠的连接，以及如何通过IS-IS的扩展属性来实现更灵活的网络控制。关于“IS-IS与SRv6/SRMPLS的集成”的章节，让我对未来网络架构有了更清晰的认识。这本书还涉及了IS-IS的性能优化和故障排除技巧，这对于提升网络的可用性和可靠性至关重要。我尤其喜欢书中关于“IS-IS网络监控和性能调优”的章节，它提供了切实可行的建议，帮助我们主动发现和解决潜在问题，而非被动地应对故障。总而言之，这本书为我们打开了一扇通往下一代网络设计的大门，让我对IS-IS协议的应用有了更深刻的理解和更前瞻的认识。

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从技术的严谨性角度来看，这本书无疑是教科书级别的。作者在讲解IS-IS协议的各个组成部分时，都引用了RFC的标准，并且对关键参数的含义进行了深入的剖析。他对IS-IS路由更新机制的描述，包括LSP的生成、泛洪和处理，都极其细致，并配以清晰的图示。我特别欣赏他对IS-IS协议“可扩展性”和“稳定性”两个核心优势的深入阐述，以及如何通过精巧的设计来维持这些优势。书中对于IS-IS的度量值（metric）设计、SPF（Shortest Path First）算法的应用、以及垃圾收集（garbage collection）机制的讲解，都体现了作者深厚的技术功底。而且，作者还探讨了IS-IS协议在不同厂商设备上的实现差异，以及在多厂商混合环境下的兼容性问题，这对于实际工程落地来说，是不可或缺的信息。这本书不仅仅是理论的堆砌，更是对IS-IS协议在实际应用中的深刻洞察。

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这本书的实战案例分析部分是我最期待的内容。我知道IS-IS在很多运营商级别的网络中扮演着核心角色，而书中的案例覆盖了从数据中心互联到骨干网的各种典型场景。作者并没有回避在实际部署IS-IS时可能遇到的各种疑难杂症，比如路由环路、协议收敛缓慢、以及与其他协议的互通性问题。他提出的解决方案，都是基于大量的实践经验提炼而来，并且有详细的配置示例和流量分析。我尤其关注关于“IS-IS的区域划分策略”和“多IS-IS域互联设计”的章节，这直接关系到我们如何构建一个可扩展、可管理的大型IS-IS网络。书中还涉及了一些高级特性，例如Segment Routing与IS-IS的结合，这预示着IS-IS在 SDN/NFV 时代依然具有强大的生命力。这本书的价值在于，它能够帮助我们避免踩进已知的“坑”，并且掌握应对复杂网络挑战的有效方法。

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读完这本书的绪论部分，我被作者对IS-IS协议的理解深度所折服。它并非仅仅罗列协议的字段和工作流程，而是从更宏观的网络演进和协议设计的哲学层面，阐述了IS-IS为何能在复杂的大型网络中脱颖而出。作者的语言通俗易懂，即使是对于IS-IS协议接触不多的读者，也能逐渐建立起对其核心优势和设计思想的认知。他巧妙地将IS-IS与OSPF等其他路由协议进行了对比，既指出了IS-IS的独到之处，也说明了在不同场景下的适用性。我印象最深刻的是关于IS-IS的TLVs（Type-Length-Value）设计理念的讲解，作者将其比作构建网络信息的“乐高积木”，既灵活又高效，这种生动的比喻极大地降低了理解门槛。这本书显然不是那种教你如何配置几条命令的“菜鸟教程”，而是让你理解“为什么”这样做，“为什么”IS-IS会这样设计。这种从根本上解决问题的思路，对于提升工程师的网络设计和排错能力至关重要。

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