数据通信基础电子书

内 容 提 要

丛书编委会

本书编委会

序一

序二

推荐语

前言

第一篇 数据通信基础篇

第1章 数据通信概述

1.1 什么是数据通信

1.2 数据通信的基本概念

1.2.1 数据和信息

1.2.2 数据通信系统与数据通信网络

1.2.3 互连网和互联网

1.3 数据通信的前世今生

1.3.1 缘起：互联网的前身ARPANET

1.3.2 孕育：全球学术科研网

1.3.3 爆发：互联网走向商业化

1.3.4 泛化：从消费互联网走向产业互联网

1.4 数据通信的关键技术指标

1.4.1 带宽

1.4.2 时延

1.4.3 抖动

1.4.4 丢包率

1.5 数据通信的关键定律

1.5.1 摩尔定律

1.5.2 香农定理

1.5.3 梅特卡夫定律

1.6 数据通信的标准化组织

第2章 如何构建一个数据通信网络

2.1 交换式局域网的构建

2.1.1 简单的共享式局域网

2.1.2 从“共享”走向“交换”

2.1.3 如何解决广播域的问题

2.1.4 通信从“一对一”走向“多对多”会发生什么

2.2 无线局域网的构建

2.2.1 如何实现移动终端随时随地联网

2.2.2 如何给无线AP便捷供电

2.2.3 高速数据传输和长距离PoE

2.2.4 网络从有线延伸到无线会发生什么

2.3 网络和网络的互连

2.3.1 用路由器连接多个网络

2.3.2 用DNS解释IP地址和域名

2.3.3 企业私网和NAT转换

2.3.4 IPv6彻底解决IPv4地址耗尽危机

2.3.5 分布式网络与路由机制

2.4 典型数据通信网络举例

2.4.1 园区网络

2.4.2 数据中心网络

2.4.3 广域网络

第二篇 数据通信技术篇

第3章 以太网技术

3.1 以太网的起源与发展

3.1.1 以太网的诞生

3.1.2 以太网的早期发展

3.1.3 以太网的标准化与推广

3.1.4 以太网的应用

3.2 以太网技术体系

3.2.1 以太网在OSI模型中的位置

3.2.2 以太网物理层关键技术

3.2.3 以太网数据链路层关键技术

3.3 IEEE 802.3技术及标准体系

3.3.1 IEEE 802.3标准的概况

3.3.2 IEEE 802.3标准的演进

3.4 以太网技术的扩展

3.4.1 PoE

3.4.2 EEE

3.4.3 车载以太网

3.4.4 单对线以太网

3.5 以太网技术的无线侧延伸：WLAN

3.5.1 WLAN的基本概念

3.5.2 WLAN的工作机制

3.5.3 WLAN标准的演进

3.5.4 WLAN的关键技术

3.5.5 WLAN的组网方式

第4章 TCP/IP体系架构

4.1 电路交换与分组交换

4.2 TCP/IP是如何战胜OSI的

4.2.1 OSI模型

4.2.2 TCP/IP架构

4.2.3 TCP/IP与OSI之争

4.3 TCP和IP为什么要拆分

4.4 IP和ATM的较量

4.4.1 ATM简介

4.4.2 IP vs. ATM：不同的理念之争

4.5 IP的“尽力而为”还能走多远

4.5.1 尽力而为模式

4.5.2 IP尽力而为模式的优势和挑战

4.5.3 IP尽力而为模式的演进方向和改进措施

4.6 TCP/IP网络体系设计原则及其演进

4.7 数据通信网络的12条原则

第5章 IP/MPLS网络技术

5.1 IP简介

5.1.1 网络层转发过程

5.1.2 IP地址

5.1.3 IPv4报文结构

5.1.4 IPv6报文结构

5.2 IP路由简介

5.2.1 路由表

5.2.2 动态路由协议

5.2.3 路由器的路由匹配原则

5.3 MPLS技术的产生

5.4 MPLS技术的简介

5.4.1 什么是MPLS

5.4.2 MPLS的基本概念

5.4.3 MPLS的转发原理

5.4.4 基于MPLS的扩展应用：MPLS VPN

5.5 IP和MPLS的通病：最短路径≠最佳路径

5.6 RSVP-TE：流量工程的先驱

5.6.1 什么是MPLS TE

5.6.2 基于RSVP-TE的MPLS TE

5.7 鱼和熊掌如何兼得：SR入场

第6章 “IPv6+”网络协议创新

6.1 IPv4的教训：地址不足和可扩展性

6.2 MPLS的困局：网络孤岛

6.3 IPv6的难题：兼容性和驱动力

6.4 5G对IP网络的影响

6.5 从SRv6到“IPv6+”

6.6 “IPv6+”关键技术介绍

6.6.1 网络切片

6.6.2 IFIT

6.6.3 DetNet

6.6.4 SFC

6.6.5 SD-WAN

6.6.6 BIERv6

6.6.7 SRv6传输效率提升

6.6.8 SRv6 Path Segment

6.6.9 APN6

第7章 从SDN到ADN

7.1 SDN的核心和本质

7.2 SDN与传统网络

7.3 SDN的核心技术：OpenFlow

7.4 SDN的主要技术流派

7.5 SDN的应用价值

7.6 SDN未能解决的老问题

7.7 从SDN到ADN

第三篇 数据通信产品与架构篇

第8章 数据通信的主要产品

8.1 数据通信的产品全景

8.2 交换机

8.3 路由器

8.4 WLAN产品

8.5 安全产品

8.6 网络控制器

第9章 数据通信产品的硬件架构

9.1 数据通信产品的硬件架构概述

9.1.1 整机架构

9.1.2 MPU

9.1.3 SFU

9.1.4 LPU

9.1.5 电源模块

9.1.6 散热模块

9.2 数据通信产品常见的硬件形态

9.2.1 插卡框式

9.2.2 插卡盒式

9.2.3 固定盒式

9.3 数据通信产品的硬件架构演进

9.3.1 背板架构的演进

9.3.2 新兴的硬件架构

9.3.3 数据通信产品硬件的未来演进

第10章 数据通信产品的软件架构

10.1 路由器软件架构的演进

10.1.1 功能逻辑架构

10.1.2 软件实现架构

10.2 以太网交换机软件架构的演进

10.3 防火墙软件架构的演进

10.4 WLAN产品软件架构的演进

第11章 数据通信产品的交换架构

11.1 什么是交换网

11.2 包交换和信元交换

11.3 交换架构的主要功能和典型模式

11.3.1 交换架构的主要功能

11.3.2 交换架构的典型模式

11.4 共享总线交换

11.5 共享存储交换

11.6 Crossbar矩阵交换

11.7 基于动态路由的CLOS交换

11.7.1 CLOS交换的基本原理

11.7.2 CLOS交换的扩展应用

11.8 交换架构的未来演进

11.8.1 传统交换架构的总结

11.8.2 新型交换架构展望

第12章 数据通信产品的转发架构

12.1 什么是转发

12.1.1 二层转发

12.1.2 三层转发

12.1.3 MPLS转发

12.1.4 SR转发

12.1.5 组播转发

12.2 转发的基本流程

12.3 转发的基本原则

12.3.1 端到端原则

12.3.2 宽进严出原则

12.3.3 转控分离原则

12.4 转发系统的关键质量属性

12.5 转发的主流架构

12.5.1 集中式转发架构

12.5.2 分布式转发架构

12.6 转发处理器的主要技术

12.6.1 ASIC技术

12.6.2 NP技术

12.7 路由器的转发技术

12.7.1 集中式转发技术

12.7.2 准分布式转发技术

12.7.3 分布式转发技术

12.7.4 ASIC分布式转发技术

12.7.5 NP分布式转发技术

12.8 交换机的转发技术

12.8.1 集中式转发技术：固定接口

12.8.2 集中式转发技术：模块化接口

12.8.3 ASIC分布式转发技术

12.8.4 ENP分布式转发技术

12.9 转发架构的未来演进

第四篇 数据通信产业篇

第13章 园区网络产业

13.1 什么是园区网络

13.2 园区网络的发展趋势和挑战

13.3 园区网络的组网架构

13.3.1 办公园区的组网架构

13.3.2 生产园区的组网架构

13.4 园区网络的关键技术

13.4.1 超宽无线接入技术

13.4.2 极简汇聚承载技术

13.4.3 虚拟化组网技术

13.4.4 可靠性和确定性技术

13.4.5 高品质体验保障技术

13.4.6 智能运维技术

13.4.7 园区网络安全技术

13.5 园区网络的应用实践

13.5.1 高教园区网络的应用实践

13.5.2 车企园区网络的应用实践

13.6 园区网络的未来演进

第14章 数据中心网络产业

14.1 什么是数据中心网络

14.1.1 什么是数据中心

14.1.2 数据中心的发展趋势

14.1.3 数据中心网络架构

14.1.4 数据中心网络的技术演进

14.2 数据中心的物理网络

14.3 数据中心的逻辑网络

14.4 以太网从有损走向智能无损

14.4.1 智能时代对数据中心网络的诉求

14.4.2 如何实现低时延、零丢包和高吞吐量的数据中心网络

14.4.3 传统拥塞控制技术

14.4.4 网络流量控制技术

14.4.5 网络拥塞控制技术

14.5 数据中心网络的未来演进

第15章 广域网络产业

15.1 什么是广域网

15.2 运营商城域网架构及关键技术

15.2.1 新型城域网

15.2.2 SPN

15.3 运营商骨干网架构及关键技术

15.4 企业广域网架构及关键技术

15.4.1 传统企业广域网

15.4.2 企业云广域网

15.5 广域网的未来演进

第16章 网络安全产业

16.1 什么是网络安全及网络安全的重要性

16.1.1 什么是网络安全

16.1.2 网络安全的重要性

16.2 网络安全的起源和发展历史

16.3 网络攻击技术和网络攻击者

16.3.1 常见的网络攻击技术

16.3.2 网络攻击者是谁

16.4 网络安全体系结构

16.4.1 网络安全的基本要素

16.4.2 围绕CIA开展系统设计和安全防护设计

16.4.3 网络安全体系结构简介

16.5 网络安全的解决方案和关键技术

16.5.1 网络安全的解决方案架构

16.5.2 园区和分支网络的安全

16.5.3 广域网的安全

16.5.4 云数据中心网络的安全

16.5.5 安全运营和管理

16.5.6 内生安全

16.6 网络安全典型应用实践

16.6.1 园区和分支网络安全的典型应用

16.6.2 广域网网络安全的典型应用

16.6.3 数据中心网络安全的典型应用

16.7 网络安全未来展望

第五篇 数据通信未来演进篇

第17章 数据通信的未来展望

17.1 数据通信未来的场景创新

17.1.1 联接算力：算网融合，以网络支撑算力的按需分布

17.1.2 联接智能：智算网络，突破算力和内存瓶颈

17.1.3 联接空间：空天地海，通信边界扩展到人类活动的前沿

17.1.4 联接万物：物联网，构建万物互联的智能世界

17.1.5 联接工业：确定性网络，满足工业网络低时延、低抖动要求

17.1.6 联接安全：可信网络，构筑网络的内生安全能力

17.1.7 联接低碳：绿色节能，0 bit 0 watt

17.2 数据通信未来的技术创新

17.2.1 高速接口：为网络提供更大的带宽

17.2.2 算力路由：实现“网中有算，以网强算”

17.2.3 RDMA：网络成为一台计算机

17.2.4 网络协议：承载空天地海泛在联接

17.2.5 无线连接：从10 Gbit/s走向100 Gbit/s

17.2.6 TSN技术：为以太网提供确定性能力

17.2.7 量子通信：从安全领域起步

17.2.8 绿色节能：确保网络可持续健康发展

缩略语表

参考文献