High-Performance Packet Switching Architectures pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Elhanany, Itamar 编

出品人:

页数:230

译者:

出版时间:

价格:$ 247.47

装帧:HRD

isbn号码:9781846282737

丛书系列:

图书标签:

Packet Switching
High-Performance Networking
Network Architecture
Computer Networks
Data Communication
Queueing Theory
Switching Fabrics
Router Design
Network Performance
Parallel Processing

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具体描述

Internet traffic is increasing at a rate of at least 200% per year. The worlda (TM)s largest Internet Service Provider has recently stated that it expects traffic capacity on its regional trunks to grow to a 1-10 petabit range over the next four to five years. Wavelength division multiplexing (WDM), long-haul fiber-optic links and high-capacity all-optical circuit switches are now being employed at the Internet core to process such massive traffic, consequently creating a demand for novel high-performance packet switching technologies (IP routers, ATM switches, and Ethernet Switches) which feed the optical core. Over the last ten years, tremendous technological advances have taken place in order to achieve these objectives. High-performance Packet Switching Architectures is the first book to cover these advances in a comprehensive one-volume survey. The booka (TM)s editors have brought together contributions from leading researchers in industry and universities, yielding an integrated coverage of the state-of-the-art in packet-switching technologies. A mix of theoretical and practical material allows the book to act an essential reference for researchers in academia as well as industrial engineers.

深入剖析下一代网络基础设施的基石：下一代网络架构与流量工程本书聚焦于现代通信网络在应对爆炸性数据增长和日益复杂的应用需求时所面临的核心挑战，深入探讨了构建高效、可靠、可扩展的下一代网络架构所需的理论基础、前沿技术和实践策略。随着云计算、物联网（IoT）、5G/6G移动通信以及实时流媒体服务的广泛普及，传统网络架构已难以满足当前对低延迟、高吞吐量和极高可靠性的严苛要求。本书旨在为网络工程师、系统架构师、研究人员以及高级技术管理人员提供一个全面且深入的视角，理解如何设计、部署和优化下一代网络基础设施，使其能够承载未来十年的数据洪流。第一部分：现代网络面临的挑战与架构演进本部分首先界定了当前网络环境的关键瓶颈，包括核心网的拥塞管理、边缘计算的延迟限制、安全威胁的复杂化，以及传统路由协议的扩展性问题。我们将详细分析面向服务的网络（SONA）、软件定义网络（SDN）的兴起及其对网络控制平面的根本性重塑。流量特征的演变：深入研究从传统的“突发性”到“持续性”及“微小数据包”的流量模式转变，并分析这对缓冲管理和调度算法设计的启示。探讨大规模视频流、遥感数据和分布式机器学习训练数据对带宽分配的影响。异构接入网络的融合：分析有线光网络（如FTTH/5G回传）与无线接入（如毫米波、Sub-6GHz）在性能指标上的差异，以及如何通过统一的平面架构实现无缝漫游和一致的服务质量（QoS）。可编程性与自动化：详细考察 SDN 控制器与数据平面解耦的价值，不仅限于简单的流表配置，更在于实现动态拓扑管理、故障自愈和基于策略的流量工程。对比 OpenFlow、P4 等数据平面编程语言在不同硬件实现上的适用性。第二部分：核心交换与转发机制的深度优化本部分将目光聚焦于网络设备内部，探讨如何通过硬件与算法的协同作用，将线速转发的极限推向更高。我们将超越传统的固定功能 ASIC 限制，展望可重构和深度流水线处理的未来。流水线与并行处理：详细剖析超大规模交换芯片内部的 Lookup 结构，包括哈希查找、Ternary Content Addressable Memory (TCAM) 的优化使用及其能耗问题。介绍如何通过多级查找和缓存策略来最小化查找延迟。拥塞控制的下一代算法：传统的 TCP 拥塞控制在短路径高带宽场景下表现不佳。本书将详细介绍如 BBR (Bottleneck Bandwidth and RTT) 及其变体的原理，并讨论如何在数据中心（DC）和广域网（WAN）中部署这些新型反馈机制，以实现更公平和更高效的带宽利用率。重点分析了基于显式拥塞通知（ECN）的队列管理策略，如 CoDel 和 FQ-CoDel 的应用边界。弹性与冗余：探讨在高速网络中实现零丢包和快速恢复的机制。分析多路径技术（如 Multipath TCP, MPTCP）在提升吞吐量和可靠性方面的潜力，以及等价负载分担（ECMP）在高阶网络拓扑中的优化配置。第三部分：网络功能虚拟化与边缘智能随着计算资源的下沉，网络功能不再局限于专用硬件。本部分将深入研究网络功能虚拟化（NFV）的架构、挑战及其在加速服务部署中的作用，并探讨如何将智能计算推向网络边缘。 NFV 的部署模型与性能考量：分析 VNF（虚拟网络功能）的生命周期管理、编排框架（如 MANO），以及如何通过 SR-IOV、DPDK 等技术来克服虚拟化带来的 I/O 性能损耗。重点讨论 Telco Cloud 环境下的资源隔离与调度策略。网络切片（Network Slicing）：深入讲解在 5G/6G 框架下，网络切片如何实现不同服务（如 URLLC、eMBB、mMTC）之间的资源隔离和定制化 SLA 保证。这涉及到跨域的资源分配和端到端策略一致性的难题。边缘智能与计算卸载：探讨移动边缘计算（MEC）的架构，分析数据如何在本地快速处理以降低延迟。内容涉及容器化技术（如 Kubernetes）在边缘节点的部署，以及如何设计高效的计算卸载协议，决策将哪些任务发送到本地节点处理。第四部分：安全、可观测性与自动化运维高速率网络对安全检测和故障排查提出了新的挑战，传统基于采样的、滞后的检测方法已不再适用。本书强调主动、实时的安全防御和全栈可视性。深度包检测（DPI）的效率化：讨论如何利用硬件加速和机器学习模型，在不显著增加延迟的前提下，实现对加密流量和复杂应用层协议的实时分类和异常检测。分析基于流的遥测（Flow Telemetry）如 sFlow 和 NetFlow V10 的局限性与替代方案。零信任模型在基础设施中的应用：探讨如何在数据中心和广域网内部署微隔离（Micro-segmentation）策略，利用身份验证和上下文感知（Context-Awareness）来限制东西向流量的潜在风险。 AI 驱动的网络运维（AIOps）：介绍如何利用大数据分析和时间序列模型来预测网络性能退化、识别异常模式，并实现故障的根因分析（RCA）。重点在于构建反馈闭环，使网络能够自我优化和自我修复。本书的特点在于其高度的工程实践导向，结合了最新的学术研究成果，为读者提供了一个理解并驾驭未来数据传输核心的蓝图。它不仅仅是理论的堆砌，更是对当前业界最前沿的架构设计哲学和实现细节的详尽阐述。通过本书，读者将能够掌握设计和部署下一代高性能、高智能网络的关键技术栈。