Introduction to the Internet for Engineers (B.E.S.T. Series) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Irwin Professional Publishing

作者:Raymond Greenlaw

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1999-01-27

价格:USD 42.25

装帧:Paperback

isbn号码:9780072291438

丛书系列:

图书标签:

• Internet
• Engineering
• Networking
• Computer Science
• Technology
• B
• E
• S
• T
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• Communication
• Digital Literacy
• IT

深入探索现代信息架构：超越基础的视角 本书聚焦于现代信息系统、网络基础设施及其背后的核心工程原理。 本书旨在为技术专业人员提供一个全面、深入的框架，用以理解和设计支撑当代数字世界的复杂架构。我们将探讨从物理层面的信号传输到上层应用协议的完整栈，特别关注在高性能、高可靠性和大规模部署环境下，工程决策是如何制定的。 第一部分：网络物理基础与传输介质的精细化分析 本部分将彻底考察数据在不同物理介质中传播的工程学挑战与解决方案。我们不满足于对基础概念的简单回顾，而是深入钻研信号完整性（Signal Integrity）在高速传输中的关键作用。 1.1 传输介质的物理特性与局限： 详细分析光纤（单模、多模的衰减、色散特性及其在城域和骨干网中的适用性）、铜缆（双绞线、同轴电缆的近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT）管理）以及新兴的无线信道（毫米波传播、MIMO技术的空间复用增益）。我们将引入先进的信道建模技术，如基于传输线理论的S参数分析，以精确预测信号在复杂电路板和布线环境下的行为。 1.2 物理层协议与编码机制： 超越标准的8B/10B编码介绍，深入研究前向纠错（FEC）技术在光通信系统中的应用。讨论高效的脉冲整形（如滚降系数的选择）如何最小化码间干扰（ISI），并分析在高速率以太网标准（如400G/800G）中采用的先进调制方案，例如PAM-4（四电平脉冲幅度调制）的均衡技术和非线性失真补偿。 1.3 时钟与同步管理： 在分布式系统中，时钟域的漂移是性能瓶颈的关键因素。本节将详述同步、定时与恢复（Timing and Recovery）的工程实践。深入解析如PLL（锁相环）和CDR（时钟和数据恢复）电路的设计原理，并探讨IEEE 1588v2（PTP，精确时间协议）在数据中心和电信网络中实现纳秒级同步的底层机制及其在软件层面的实现复杂性。 --- 第二部分：数据链路层与局域网络架构的演进 本部分关注局域网（LAN）和城域网（MAN）中的帧结构、介质访问控制（MAC）以及虚拟化技术在物理层之上构建逻辑隔离的方法。 2.1 介质访问控制（MAC）的优化与挑战： 重点分析冲突域的消除和带宽效率的提升。详细审视全双工以太网的运行机制，以及无源光网络（PON）架构中如何通过TDMA（时分多址）实现上行和下行的公平调度。对于数据中心环境，探讨RDMA（远程直接内存访问）协议（如RoCEv2）如何绕过内核协议栈，以最小化延迟，并分析其对网络拥塞控制提出的新要求。 2.2 虚拟化与隔离技术： 深入探讨VLAN（虚拟局域网）的二层隧道技术，并着重分析VXLAN（虚拟可扩展局域网）在超大规模云计算环境中如何实现大规模L2扩展和网络策略的统一管理。我们将分析VXLAN的封装、网关（VTEP）的部署拓扑以及其对多播和泛洪流量的处理机制。 2.3 高效的转发平面设计： 剖析现代交换机芯片（ASIC）中的查找表结构（TCAM/SRAM）和流表（Flow Tables）的工作原理。重点阐述OpenFlow协议作为控制平面与数据平面分离的典范，其在SDN（软件定义网络）架构中如何实现灵活的流量工程和快速的拓扑变更管理。 --- 第三部分：网络层：路由算法的复杂性与规模化部署 本部分是网络工程的核心，聚焦于如何在大规模、动态变化的互联网环境中，实现可靠、高效的数据包转发决策。 3.1 内部网关协议（IGP）的收敛性与稳定性： 细致比较OSPF和IS-IS在大型企业网络中的优劣。重点分析链路状态数据库（LSDB）的同步机制、SPF（最短路径优先）算法的计算效率，以及如何通过区域划分、摘要路由和路由过滤策略来保障网络的稳定性和快速收敛性。 3.2 外部网关协议（EGP）——BGP的深度剖析： 将BGP视为互联网的“骨架”，深入研究BGP路径选择算法的精细化步骤。分析路由反射器（Route Reflectors）和联盟（Confederations）在EBGP全互联拓扑中的扩展限制及解决方案。讨论BGP安全实践，如RPKI（资源公钥基础设施）和ROA（路由源验证）在防止路由劫持中的实际部署和验证流程。 3.3 IPv6过渡与地址空间管理： 探讨IPv6的地址结构、无状态地址自动配置（SLAAC）的安全性问题，以及在过渡期内NAT64/DNS64等双栈策略的工程实现细节。分析如何规划和管理大规模的IPv6地址块，以适应未来物联网和移动应用的增长需求。 --- 第四部分：传输层与应用层服务的可靠性工程 本部分将关注端到端通信的质量保证，以及如何设计能抵御高负载和瞬时故障的应用交付架构。 4.1 TCP协议的拥塞控制与性能调优： 不再局限于传统的Tahoe/Reno，而是深入探讨现代操作系统内核中采用的拥塞控制算法，如CUBIC和BBR（Bottleneck Bandwidth and Round-trip propagation time）。分析在长肥管道（Long Fat Networks, LFNs）环境中，TCP窗口管理和延迟敏感性带来的挑战。探讨QUIC协议如何通过基于UDP实现可靠性、多路复用和头部阻塞消除，重新定义下一代Web传输模型。 4.2 负载均衡与服务发现的分布式挑战： 研究四层（L4）和七层（L7）负载均衡的技术差异及其适用场景。深入解析L7均衡器如何处理SSL/TLS终止、会话保持（Session Persistence）以及请求重写。在微服务架构中，探讨服务网格（Service Mesh）（如Envoy/Istio）如何通过Sidecar代理实现精细化的流量路由、熔断（Circuit Breaking）和分布式追踪（Tracing）。 4.3 流量工程与服务质量（QoS）的实施： 分析DiffServ（区分服务）模型中如何通过区分代码点（DSCP）标记流量，并在核心网络中应用整形（Shaping）和限速（Policing）策略。探讨主动队列管理（AQM）技术（如RED、ECN）在防止网络突发拥塞和实现公平共享方面的工程价值。 --- 第五部分：网络架构的高级主题：可编程性与韧性 本部分面向未来，探讨软件定义架构如何提升网络的敏捷性和弹性。 5.1 软件定义网络（SDN）的实际部署考量： 评估SDN控制器的可靠性（集群部署、状态同步）和性能（北向/南向API的延迟）。讨论如何将传统网络设备的命令行配置转化为可编程脚本和自动化工作流，实现零接触配置（ZTP）。 5.2 网络功能虚拟化（NFV）的生态系统： 分析NFV如何将传统硬件网络设备（如防火墙、负载均衡器）解耦为虚拟网络功能（VNF）。讨论VIM（虚拟化基础设施管理器）、MANO（管理与编排）框架在实现VNF生命周期管理中的核心作用，及其对电信运营商网络云化带来的效率提升和成本优化。 5.3 弹性、安全与故障域分析： 系统性地探讨网络故障域（Fault Domains）的设计原则，确保单点故障不会导致大规模中断。分析冗余设计的级别（N+1, 1+1, 2N）及其在不同网络层次上的成本效益。结合威胁模型，探讨如何设计分层防御机制，以抵御分布式拒绝服务（DDoS）攻击，包括源地址验证和流量清洗中心的部署策略。 本书为读者提供了一套严谨的、从物理定律到分布式协议栈的工程方法论，是构建、管理和优化下一代复杂信息系统的必备参考。

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