现代交换原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:人民邮电出版社

作者:桂海

出品人:

页数:327

译者:

出版时间:2002-12

价格:28.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787115106933

丛书系列:

图书标签:

• 交换代数
• 交换环
• 代数几何
• 代数数论
• 抽象代数
• 高等代数
• 数学
• 现代数学
• 代数
• 环论

洞悉未来通信的基石：一部关于下一代网络架构与深度融合的专著 书名： 现代交换原理 内容简介： 本书旨在全面、深入地剖析当前及未来通信网络的核心——交换技术的最新发展、关键理论与工程实践。在信息爆炸与万物互联的时代背景下，传统交换范式正经历着前所未有的颠覆与重构。本书并非简单地回顾历史，而是聚焦于面向高性能计算、云计算、大数据传输以及未来物联网（IoT）和工业互联网（IIoT）场景所必需的新型交换架构、智能控制平面与数据转发机制的构建。 全书结构严谨，逻辑清晰，从通信网络的基本拓扑和协议栈入手，逐步深入到复杂系统的设计与优化。我们认为，现代交换的本质不再是简单的“连接与转发”，而是“感知、决策与高效执行”的复杂系统工程。 第一部分：基础重构与理论深化 本部分奠定了理解现代交换系统的理论基础，但其核心关注点在于超越传统电路交换与分组交换的局限性。我们详细探讨了软件定义网络（SDN）的架构哲学，特别是控制平面与数据平面的解耦如何为网络提供前所未有的灵活性和集中控制能力。 深度解析OpenFlow及后续协议的演进： 讨论了早期的OpenFlow协议在处理大规模、高吞吐量场景时遇到的可扩展性瓶颈，并引入了P4（Programming Protocol-Independent Packet Processors）语言的概念。P4的重要性在于，它允许网络工程师直接在交换芯片级别定义数据包的处理逻辑，实现“可编程数据平面”。我们通过具体的代码示例和硬件实现路径，展示了如何利用P4打破传统ASIC的固定功能限制，使交换机能够适应未知的未来协议。 多维度的QoS保障机制： 现代网络承载了语音、视频、实时控制信号等多种对延迟和抖动极其敏感的应用。本书超越了传统的基于端口的优先级队列，深入研究了时间敏感网络（TSN）中的关键技术，如时间同步（IEEE 802.1AS）、基于时间的整形（802.1Qbv）以及流的预留和保护机制。这部分内容对于工业自动化和自动驾驶领域的应用至关重要。 第二部分：高速交换架构与硬件加速 本部分是本书的工程核心，聚焦于如何将复杂的控制逻辑高效地映射到物理硬件上，以实现线速转发。我们摒弃了对传统ASIC（专用集成电路）设计原理的赘述，转而关注新兴的、更具弹性的硬件实现方式。 基于FPGA和SmartNIC的卸载与加速： 详细分析了使用现场可编程门阵列（FPGA）构建定制化数据路径（Data Path）的优势与挑战。讨论了如何利用FPGA的并行处理能力实现复杂的流表匹配、隧道封装/解封装以及深度包检测（DPI）。更进一步，我们探讨了智能网卡（SmartNIC）如何承担起网络功能虚拟化（NFV）中的部分核心任务（如负载均衡、加密卸载），从而解放CPU资源，提升整体系统的效率。 无阻塞交换矩阵设计与分析： 针对万兆、百兆乃至太比特级别的交换机内部结构，本书分析了不同无阻塞架构（如Clos网络、多级互联网络）的拓扑特性、缓冲管理策略和路由算法。特别关注了动态负载均衡在大型交换集群中的实现，如何利用ECMP（等价多路径路由）的扩展版本来优化路径利用率，避免热点交换机过载。 第三部分：智能控制与网络编排 现代网络的复杂性要求控制平面必须具备学习、预测和自我修复的能力。本部分将网络智能化提升到新的高度。 集中式与分布式控制的融合： 探讨了如何构建一个既能提供全局视图的集中式控制器，又能保持本地决策快速响应能力的混合控制架构。我们分析了分层控制模型在超大规模数据中心网络中的应用，以及如何在不同控制层级之间进行状态同步与策略下发。 基于机器学习的网络优化： 引入了强化学习（RL）在网络路由决策中的应用前景。研究如何训练智能体来学习复杂的流量模式，实时调整路由和资源分配，以最小化平均延迟或最大化链路利用率。这部分内容侧重于算法的可解释性与在真实环境中的稳定性验证。 网络功能虚拟化（NFV）与服务链： 详细阐述了如何将传统硬件设备（如防火墙、负载均衡器）虚拟化为软件功能（VNFs）。本书的重点在于服务链的动态编排：如何根据实时业务需求，自动、高效地将数据流导向一系列特定的VNF，实现灵活的网络服务部署。我们对比了基于容器化技术（如DPDK/SR-IOV）和纯软件实现的服务链性能差异。 第四部分：面向未来的新兴范式 本部分着眼于当前科研和产业界的前沿探索，为读者描绘未来交换网络的蓝图。 光电融合与全光网络： 讨论了在核心骨干网中，如何更高效地集成光层技术。探讨了无源光网络（PON）在接入网的增强，以及下一代光交叉连接（OXC）在提高网络容量和降低能耗方面的潜力。 边缘计算中的交换需求： 随着计算能力下沉到网络边缘，边缘节点的交换机必须具备低延迟、高安全性的特点。本书分析了边缘网络对物理安全、低功耗设计以及快速部署的特殊要求，并提出了针对移动边缘计算（MEC）环境的轻量级转发机制。 本书面向对象是网络工程师、系统架构师、通信领域的研究人员和高年级本科生/研究生。通过对这些前沿技术的深入剖析和工程化探讨，读者将能够掌握设计、部署和优化下一代高性能、高智能通信交换系统的核心能力。本书的价值在于，它提供了一个从底层硬件架构到顶层智能控制的完整、连贯的知识体系，确保读者能够适应瞬息万变的通信技术发展趋势。

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