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出版者:

作者:Chong, Ilyoung 编

出品人:

页数:843

译者:

出版时间:

价格:$ 157.07

装帧:

isbn号码:9783540895237

丛书系列:

图书标签:

• 信息网络
• 计算机网络
• 数据通信
• 网络技术
• 信息技术
• 网络安全
• 互联网
• 通信工程
• 网络协议
• 信息科学

《跨越边界：数字时代的通信基础设施与未来展望》 导论：信息洪流中的航行指南 在信息爆炸的今天，我们正处于一个由数据驱动的时代。从智能手机的即时通讯到全球金融市场的毫秒级交易，再到物联网设备间的无缝协作，一切都依赖于一个强大、可靠且快速的通信网络。然而，支撑这一切的底层技术与架构，其复杂性和演进速度，常常超出了普通用户的认知范围。《跨越边界：数字时代的通信基础设施与未来展望》这本书，旨在为技术爱好者、行业专业人士以及政策制定者提供一张详尽的地图，指引我们穿梭于错综复杂的现代通信网络之中，理解其核心原理、当前挑战以及通往未来的关键路径。 本书并非仅仅停留在对现有技术的简单罗列，而是深入剖析了驱动信息网络发展的底层物理层、数据链路层乃至应用层的关键技术和设计哲学。我们关注的重点是“如何连接”以及“如何优化连接”，而不是局限于某一特定厂商或某一种特定的应用协议。 第一部分：基石——构建现代网络的物理与逻辑结构 第一章：从比特到波——光纤通信的物理极限与突破 现代通信的骨干是光纤。本章将从电磁波在介质中的传播特性入手，详细阐述光纤的结构、信号的衰减与色散问题。我们将探讨先进的调制技术，如相干光通信（Coherent Optical Communication）如何最大限度地提高单波长信道容量，以及空分复用（SDM）技术，如多芯光纤（MCF）和少模光纤（少模光纤，Few-Mode Fiber），如何突破传统光纤的“单模限制”，为未来 Tbps 级别的骨干网需求奠定基础。此外，对超低损耗光纤和新型光放大器（如掺铒光纤放大器EDFA的下一代替代方案）的最新研究进展也将进行深入探讨。 第二章：网络拓扑的演进：从星型到超网格 网络的物理布局决定了其韧性和扩展性。本章将系统梳理从早期的电话交换局到今天的超大规模数据中心互联（DCI）网络所采用的拓扑结构。重点分析扁平化网络（Leaf-Spine Architecture）的设计优势及其在东西向流量爆炸背景下的必要性。我们还将深入研究光层和电层如何协同工作，探讨波长选择型交换机（WSS）和动态波长分配在构建灵活、可重构的波长选择性交换（WSS）网络中的关键作用。超级计算机集群与分布式存储网络对超低延迟和高带宽的特殊需求，也将作为案例分析的一部分。 第三章：数据链路层的智能：软件定义与网络功能虚拟化 传统的网络设备“硬编码”了功能，限制了网络的敏捷性。本部分聚焦于如何将控制平面与数据平面分离。软件定义网络（SDN）的中央化控制理念，如何通过OpenFlow等协议实现对转发行为的集中管理，极大地提高了网络的编程能力和部署效率。紧接着，网络功能虚拟化（NFV）的引入，使得防火墙、负载均衡器等传统硬件功能可以运行在通用服务器上，这不仅降低了资本支出（CAPEX），更重要的是，它加速了新服务的创新和部署周期。本章还将探讨服务功能链（SFC）的编排和管理挑战。 第二部分：互联的挑战——无线接入与移动性管理 第四章：蜂窝网络的代际飞跃：从4G到5G及更远的探索 移动通信是信息网络最面向用户的部分。本章将详细解析5G技术的三大核心场景（eMBB, uRLLC, mMTC）背后的关键技术，包括大规模MIMO（Massive MIMO）如何通过空间复用和波束赋形提高频谱效率；毫米波（mmWave）频段的巨大带宽潜力及其面临的传播损耗挑战；以及网络切片（Network Slicing）如何为不同应用提供定制化的QoS保障。我们还将展望6G网络的研究方向，如太赫兹通信、非地面网络（NTN）与低轨卫星的融合。 第五章：无线频谱的精细化管理与认知接入 频谱资源是有限的。本章探讨如何更有效地利用现有频谱。认知无线电（CR）的概念及其在动态频谱接入中的应用将是核心内容。我们将分析如何通过实时环境感知和智能决策，避免传统固定频谱分配带来的低效。此外，对Wi-Fi 6/7等局域网技术的增强，特别是正交频分多址（OFDMA）和多用户MIMO（MU-MIMO）在提高室内网络容量方面的贡献，也将被详细阐述。 第六章：边缘计算：将智能推向用户侧 随着对实时性和低延迟要求的提高，数据处理必须更靠近源头。本章深入探讨移动边缘计算（MEC）的架构。MEC如何与5G核心网协同工作，为自动驾驶、工业控制和增强现实等应用提供毫秒级的响应时间。我们将讨论边缘云资源的管理、应用容器化在边缘环境中的优化部署，以及数据一致性和安全如何在分布式边缘节点间保持。 第三部分：网络安全与未来治理 第七章：网络韧性与零信任架构 在日益复杂的攻击面前，传统的边界防御模型已不再适用。本章的核心是“零信任安全模型”（Zero Trust Architecture, ZTA）在网络基础设施中的落地实践。我们将剖析持续验证、最小权限访问和微隔离（Micro-segmentation）等关键机制如何构建一个纵深防御体系。同时，对网络取证和威胁情报共享在维护网络韧性方面的作用也将进行讨论。 第八章：量子计算对密码学的冲击与后量子密码学 量子计算机的出现对当前广泛使用的公钥加密体系构成了生存威胁。本章将解释Shor算法和Grover算法的工作原理及其对RSA和ECC的威胁。重点介绍国际标准化组织（NIST）推进的后量子密码学（PQC）算法族，如格基密码（Lattice-based Cryptography）和基于哈希的签名方案，以及在现有网络协议栈中迁移至PQC的路线图和工程挑战。 第九章：可持续网络与绿色通信 随着全球数据中心和通信基础设施能耗的持续攀升，构建环境可持续的网络刻不容缓。本章关注通信网络的“绿色化”趋势。我们将分析光网络、无线接入网如何通过智能休眠、流量引导优化和更高能效的硬件设计来降低PUE（电源使用效率）。此外，如何利用先进的冷却技术和可再生能源整合，实现碳中和目标，将是本章的收官讨论。 结论：连接的未来与无限可能 《跨越边界》的最后一章将汇集前述的技术洞察，描绘一个高度自洽、自愈合、自优化的未来网络愿景。我们将探讨人机共生的网络管理范式、数据主权在跨国网络间的协调，以及如何在技术进步与社会责任之间找到平衡点。这本书相信，未来的信息网络不仅是速度的竞赛，更是智能、安全和可持续性的综合体现。它为读者提供了一个从底层物理层到顶层治理理念的完整知识框架，足以应对未来十年的技术变革浪潮。

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