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出版者:

作者:Setton, Eric/ Girod, Bernd

出品人:

页数:164

译者:

出版时间:2007-10

价格:$ 145.77

装帧:

isbn号码:9780387741147

丛书系列:

图书标签:

• P2P视频流
• 视频点播
• 视频直播
• 流媒体
• 网络视频
• 分布式系统
• CDN
• QoS
• 网络协议
• 视频编码

《数字时代的连接与协作：点对点技术的深度探索》 本书简介 在信息爆炸与全球互联的今天，数据传输的效率与去中心化的潜力已成为驱动技术革新的核心动力。本书《数字时代的连接与协作：点对点技术的深度探索》并非聚焦于特定的应用层协议，如视频流媒体，而是将视角拔高至整个点对点（Peer-to-Peer, P2P）范式——这一革命性的网络架构的底层逻辑、拓扑结构、安全机制及其在跨领域协作中的深远影响。 本书旨在为读者提供一个全面、深入且高度技术化的视角，去理解和掌握构建去中心化、高韧性信息系统的基础原理。我们假设读者对基础计算机网络知识有所了解，但希望能够深入挖掘P2P网络超越传统客户端-服务器（C/S）架构的独特设计哲学。 第一部分：P2P网络的基石与拓扑演进 本部分奠定了理解P2P系统的理论基础。我们从网络拓扑的分类开始，详细剖析了纯P2P（Pure P2P）、混合P2P（Hybrid P2P）以及超级节点结构（Super-node Architectures）的数学建模和性能权衡。 1.1 拓扑结构与可扩展性分析： 我们将深入探讨环形、网格（Mesh）、树状等不同拓扑结构在延迟、带宽利用率和节点动态性（Churn Tolerance）方面的差异。重点分析了“小世界网络”（Small-World Networks）和“无标度网络”（Scale-Free Networks）在现实P2P系统中的涌现机制，并使用图论工具对这些结构的鲁棒性进行量化评估。 1.2 结构化与非结构化网络： 核心章节对比了两种主要的组织方式。在非结构化网络中，我们详细解析了“泛洪”（Flooding）策略的局限性，并重点分析了如Chord、Pastry和Kademlia等结构化哈希表（Distributed Hash Tables, DHTs）的底层算法。对于Kademlia，本书将详述其异或距离度量、K桶（K-buckets）维护机制以及如何通过优化路由表实现高效的 $O(log N)$ 查找复杂度，即便在大量节点频繁离开的情况下依然保持高可用性。 1.3 节点发现与维护： 节点动态性是P2P系统的核心挑战。本书不探讨具体应用中的特定发现机制，而是专注于通用的邻居选择算法和心跳机制。我们将分析如何利用指数退避（Exponential Backoff）和随机游走（Random Walks）策略来平衡网络维护的开销与对节点失效的响应速度。 第二部分：资源定位与数据一致性 高效定位分散在成千上万节点上的数据是P2P成功的关键。本部分聚焦于数据索引和一致性维护的复杂工程问题。 2.1 分布式哈希表（DHT）的深度应用： 相比于简单的查找实现，本部分关注DHT在实现键值存储和范围查询方面的扩展。我们探讨了如何通过局部性保持（Locality Preservation）技术，优化数据在地理分布和逻辑结构上的放置，从而减少跨区域查询的延迟。 2.2 数据冗余与容错机制： 面对节点不可预测的下线，数据冗余是保障可用性的必要手段。本书详细分析了纠删码（Erasure Coding），特别是Reed-Solomon码在P2P环境中的应用，并将其与传统的简单复制（Simple Replication）策略进行性能和存储成本的对比。 2.3 最终一致性模型： 考虑到P2P网络中缺乏全局时钟的现实，我们深入研究了基于向量时钟（Vector Clocks）和Lamport时间戳的冲突检测与解决策略。我们将讨论如何设计满足特定一致性级别（如因果一致性）的P2P存储系统，重点分析Merkle树在验证数据完整性和同步状态变更中的作用。 第三部分：安全、隐私与激励机制 一个开放的P2P网络极易受到恶意行为的攻击，如何保障数据和通信的安全，是系统设计中不可回避的议题。 3.1 对抗恶意节点： 本章详细阐述了针对P2P网络的常见攻击：Sybil攻击（女巫攻击）、Eclipse攻击（日食攻击）和路由注入攻击。我们侧重于基于声誉的（Reputation-Based）防御系统设计，分析了如何设计一个公平、抗欺骗的信任评分模型，以及如何利用零知识证明（Zero-Knowledge Proofs）在不暴露数据内容的前提下验证工作量或数据所有权。 3.2 隐私保护技术： 针对数据交换中暴露元数据的风险，我们探讨了混合网络（Mix Networks）和洋葱路由（Onion Routing）的设计原理，重点分析了它们如何通过分层加密和延迟混合来解耦发送者与接收者。此外，还涉及基于同态加密（Homomorphic Encryption）的去中心化计算模型，使节点可以在加密数据上执行聚合操作而不需解密。 3.3 激励层面的设计： 在许多缺乏中心化管理者的P2P生态中，激励机制是维持网络健康运转的关键。本书不讨论特定加密货币的实施细节，而是分析博弈论（Game Theory）在P2P资源共享中的应用。我们研究了如何构建“贡献即回报”的机制，例如通过工作量证明（Proof-of-Work）或权益证明（Proof-of-Stake）的P2P变体，来鼓励节点提供带宽、存储或计算资源。 第四部分：P2P在跨领域协作中的未来蓝图 本部分将前述的底层技术应用于更广泛的去中心化应用场景，展望P2P架构的未来潜能。 4.1 去中心化自治组织（DAO）的网络基础： 分析P2P网络如何作为DAO底层通信和投票的基础设施，确保决策过程的透明性和抗审查性。 4.2 物联网（IoT）与边缘计算中的P2P： 探讨在资源受限的边缘设备网络中，如何利用P2P的自组织能力来构建本地化的、低延迟的数据交换网格，实现设备间的直接通信，减少对云中心的依赖。 4.3 联邦学习（Federated Learning）的P2P部署： 研究如何将模型参数的聚合过程去中心化，使多个客户端节点在不共享原始数据的情况下，通过P2P网络交换和融合模型更新，从而在保护数据主权的前提下提升模型性能。 总结 《数字时代的连接与协作：点对点技术的深度探索》旨在成为一本面向高级开发者、系统架构师和网络研究人员的权威参考书。它剥离了具体应用层的实现细节，直击P2P技术栈的本质，为读者提供了构建下一代可扩展、高韧性、安全可信的分布式系统的核心理论框架和工程实践指导。本书承诺提供的是构建互联网“底层肌肉”的知识，而非关注某一特定“表面应用”。

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