图解服务器端网络架构 pdf epub mobi txt 电子书下载在线阅读 2026

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出版者:人民邮电出版社作者:[日] 宫田宽士出品人: 页数:376 译者:曾薇薇出版时间:2015-4 价格:79.00元装帧:平装 isbn号码:9787115388179 丛书系列:图灵程序设计丛书·图解与入门系列

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具体描述

本书以图配文，详细说明了服务器端网络架构的基础技术和设计要点。基础设计是服务器端网络架构最重要的一个阶段。本书就立足于基础设计的设计细分项目，详细介绍各细分项目的相关技术和设计要点。全书共分为5章，分别讲述进行物理设计、逻辑设计、安全设计和负载均衡设计、高可用性设计以及管理设计时所必需的技术和设计要点。

《服务器端网络架构：从原理到实践》本书旨在为读者构建一套全面而深入的服务器端网络架构知识体系。我们不拘泥于特定技术的细节，而是着重于底层原理、设计思路以及通用的最佳实践。通过对网络协议栈的剖析，我们将揭示数据在服务器端如何流动、处理以及在网络中传输的奥秘。第一部分：网络协议基础与模型我们将从互联网最核心的基石——TCP/IP协议簇开始。在这里，读者将系统性地学习OSI七层模型和TCP/IP四层模型，理解每一层的功能、职责以及它们之间的交互关系。物理层与数据链路层：简要回顾信号传输、介质访问控制、MAC地址等概念，为上层协议打下基础。网络层（IP）：深入讲解IP协议的报文结构、寻址机制（IPv4与IPv6）、路由选择的基本原理。我们将探讨静态路由和动态路由的区别，并简要介绍RIP、OSPF等经典路由协议的演进思路，帮助理解数据包如何在互联网上找到目的地。传输层（TCP/UDP）：这是本书的重点之一。我们将详细阐述TCP的可靠性保障机制，包括三次握手与四次挥手、序列号、确认应答、超时重传、流量控制（滑动窗口）和拥塞控制。同时，也会介绍UDP的无连接、不可靠特性，以及其在流媒体、DNS等场景下的应用。理解TCP的这些机制，是构建高效稳定服务器端网络应用的关键。应用层协议：简要介绍HTTP、DNS、FTP等常用应用层协议的报文格式和工作流程，为后续讨论服务器端的具体应用打下基础。第二部分：服务器端网络通信模型理解了基础协议后，我们将聚焦于服务器端如何构建网络通信能力。 Socket编程模型：深入讲解Socket API，包括TCP Socket和UDP Socket的创建、绑定、监听、连接、发送与接收数据等关键操作。我们将通过大量示例代码（以C/C++或Java为主，注重通用性）展示如何在服务器端实现监听并接受客户端连接，以及如何与客户端进行数据交换。同步阻塞I/O（BIO）：详细分析传统的BIO模型，包括其工作原理、优缺点。我们将演示一个简单的BIO服务器，让读者直观感受其“一个请求一个线程”的局限性，并探讨如何通过多线程或线程池来缓解部分性能问题。同步非阻塞I/O（NIO）：引入NIO的概念，讲解其核心组件：Channel、Buffer、Selector。通过 NIO，服务器端可以实现“一个线程处理多个连接”的高效模型。我们将深入剖析Selector的工作机制，如事件注册、事件轮询、事件分发，并提供基于NIO的服务器端示例，展示其在并发处理上的优势。异步I/O（AIO）：介绍AIO模型，即“发起一个操作，不需要等待结果，结果会通过回调或Future对象返回”。我们将对比AIO与NIO的异同，并讨论AIO在某些场景下的适用性，帮助读者理解更高级的I/O模型。 Reactor模式与Proactor模式：深入讲解这两种经典的并发I/O设计模式。 Reactor模式（反应器模式）：详细分解其事件分发器、事件处理器等组件，并演示如何使用Reactor模式构建高并发服务器。我们将区分单线程Reactor、多线程Reactor以及主从Reactor等变种，并分析它们的适用场景。 Proactor模式（主动器模式）：讲解其异步事件处理机制，与Reactor模式进行对比，分析各自的优劣势。第三部分：高效服务器端网络架构设计在掌握了底层原理和通信模型后，我们将探讨如何设计健壮、可扩展、高性能的服务器端网络架构。连接管理：探讨如何高效地管理服务器端的大量连接，包括连接的生命周期管理、空闲连接的回收、心跳机制的应用等。数据处理与序列化：协议设计：讨论自定义协议与标准协议（如HTTP、gRPC）的选择，以及如何设计高效、易于扩展的自定义协议。序列化/反序列化：深入分析JSON、XML、Protocol Buffers、MessagePack等主流序列化技术的特点、性能对比，以及在不同场景下的选择依据。负载均衡：介绍负载均衡的必要性，以及常见的负载均衡算法（如轮询、加权轮询、最少连接等）。我们将简要介绍反向代理（如Nginx）在负载均衡中的作用。服务发现与注册：探讨在分布式环境下，服务如何相互发现和通信。我们将简要介绍服务注册中心（如ZooKeeper、etcd）的工作原理。容错与高可用：讨论如何设计容错机制，如重试、超时、熔断、降级等。我们将探讨主备、集群等高可用架构的实现思路。网络安全基础：简要介绍SSL/TLS握手过程，以及HTTPS在服务器端网络安全中的作用。性能优化策略：内存管理：讲解内存池、对象池等优化技术。缓存策略：讨论本地缓存、分布式缓存的应用。异步化与并发：强调业务逻辑的异步化处理，以及线程、进程、协程等并发模型的选择。网络参数调优：简要介绍TCP/IP栈的一些关键参数，如缓冲区大小、超时时间等，以及如何根据实际情况进行调整。第四部分：现代服务器端网络技术趋势我们将展望未来的服务器端网络架构发展。微服务架构下的网络通信：探讨微服务之间是如何进行网络通信的，如RESTful API、RPC（gRPC、Thrift）等。云原生网络：简要介绍容器化（Docker）、服务网格（Service Mesh，如Istio）等技术对服务器端网络架构带来的影响。事件驱动架构：探讨事件驱动模型如何进一步提升服务器端系统的响应能力和可扩展性。通过本书的学习，读者将能够：深入理解服务器端网络通信的核心原理。掌握不同I/O模型（BIO, NIO, AIO）的实现与应用。学会设计和构建高性能、高可用、可扩展的服务器端网络服务。为理解和应用更高级的网络技术打下坚实基础。本书旨在提供一个清晰、结构化的学习路径，帮助读者从根本上掌握服务器端网络架构的关键知识，从而能够自信地应对复杂的网络应用开发挑战。

作者简介

作者简介：

宫田宽士

大学和研究生在读期间专攻地球环境科学。毕业后就职于某公司基础架构系统工程师部门，初来乍到即参与了一个思科设备的项目，由此决定向网络工程师的方向发展。在该项目中掌握了路由选择和交换技术，之后又通过大量的其他项目积累了丰富的经验，涉及领域包括金融、制造等多种行业，通过这些项目对网络技术有了全面的了解，包括数据安全和服务器负载均衡技术等，对网络技术的兴趣也愈发浓厚。能独立执行从设计到架构和测试的一系列网络架构业务，多年来日复一日，勤奋钻研至今。拥有CCIE和FF5CE认证。

译者简介：

曾薇薇

IBM管理顾问，从事SAP咨询实施和项目管理工作，有基础架构项目经验。海归，日语高级口译翻译，上海科技翻译学会会员。

目录信息

第0章　本书的用法　　1
0.1　网络架构的流程　　2
0.1.1　网络架构分为六个阶段　　2
0.1.1.1　需求定义　　2
0.1.1.2　基础设计　　2
0.1.1.3　详细设计　　2
0.1.1.4　架构　　3
0.1.1.5　测试　　3
0.1.1.6　运行　　3
0.1.2　网络架构的重点是基础设计　　4
0.1.2.1　物理设计　　5
0.1.2.2　逻辑设计　　6
0.1.2.3　安全设计与负载均衡设计　　7
0.1.2.4　高可用性设计　　8
0.1.2.5　管理设计　　9
第1章　物理设计　　11
1.1　物理层的技术　　12
1.1.1　物理层里有多种规格　　12
1.1.1.1　规格整理好后物理层就会水落石出　　13
1.1.1.2　双绞线电缆有两大要素——类和传输距离　　15
1.1.1.3　光纤光缆是用玻璃制成的　　25
1.2　物理设计　　31
1.2.1　服务器端有两种结构类型　　31
1.2.1.1　采用串联式结构管理起来更方便　　32
1.2.1.2　采用单路并联式结构更容易扩展　　33
1.2.2　选用设备时应参考考查项的最大值　　36
1.2.2.1　应用程序不同吞吐率也就不同　　37
1.2.2.2　新增连接数和并发连接数都要考虑　　38
1.2.3　选择稳定可靠的 OS版本　　39
不懂就问是捷径　　39
1.2.4　根据实际配置和使用目的选择线缆　　40
1.2.4.1　远距离传输选择光纤光缆　　40
1.2.4.2　追求宽频带和高可靠性时选择光纤　　41
1.2.4.3　通过大小分类决定使用哪种双绞线电缆　　42
1.2.4.4　预先决定好使用线缆的颜色　　43
1.2.5　端口的物理设计出乎意料地重要　　44
1.2.5.1　必须统一规划连接到哪里　　44
1.2.5.2　速率和双工、Auto MDI/MDI-X 的设置也要统一规划　　44
1.2.6　巧妙地配置设备　　45
1.2.6.1　将核心交换机和汇聚交换机置于中央部位　　45
1.2.6.2　要考虑设备中空气吸入和排出的方向　　48
1.2.6.3　从两套系统获取电源　　49
1.2.6.4　切莫超过最大承重　　51
第2章　逻辑设计　　53
2.1　数据链路层的技术　　54
2.1.1　数据链路层是物理层的帮手　　54
用以太网标准进行成帧处理　　55
2.1.2　数据链路层的关键在于 L2交换机的运作　　61
2.1.2.1　交换 MAC地址　　62
2.1.2.2　通过 VLAN将广播域分隔开　　67
2.1.3　ARP 将逻辑和物理关联到一起　　74
2.1.3.1　ARP 通过IP地址查询MAC地址　　75
2.1.3.2　抓取 ARP包，观察它的写法　　81
2.1.3.3　有几个特殊的 ARP　　82
2.2　网络层的技术　　85
2.2.1　网络是由网络层拼接起来的　　85
2.2.1.1　添加 IP报头，进行分组化处理　　86
2.2.1.2　IP 地址由32位构成　　91
2.2.2　将网段连接起来　　99
2.2.2.1　利用 IP地址进行路由选择　　100
2.2.2.2　建立路由表　　104
2.2.2.3　整理路由表　　114
2.2.3　转换 IP地址　　118
2.2.3.1　转换 IP地址　　118
2.2.3.2　私网 IP地址　　122
2.2.4　自动设置 IP地址的DHCP　　123
2.2.4.1　DHCP 的消息部分中包含着诸多的信息　　123
2.2.4.2　DHCP 的原理非常简单　　125
2.2.4.3　对 DHCP报文作中继处理　　126
2.2.5　用于故障排除的 ICMP　　127
2.2.5.1　ICMP 的关键在于类型和代码　　127
2.2.5.2　常见的类型和代码有四种组合　　128
2.2.5.3　出现问题时先尝试用 ping去排除故障　　130
2.3　逻辑设计　　132
2.3.1　整理出所需的 VLAN　　132
2.3.1.1　实际所需的 VLAN会因为诸多因素而变化　　132
2.3.1.2　规定 VLAN的ID　　138
2.3.2　在考虑数量增减的基础上分配 IP地址　　140
2.3.2.1　IP 地址的估算数量应高于当前所需数量　　140
2.3.2.2　按顺序排列网段，使之更容易汇总　　142
2.3.2.3　必须统一规定从何处开始分配 IP地址　　145
2.3.3　路由选择以简为上　　145
2.3.3.1　考虑在路由选择中使用哪些协议　　145
2.3.3.2　考虑采用哪种路由选择方法　　146
2.3.3.3　将路径汇总以减少路径数量　　150
2.3.4　NAT 要按入站和出站分别考虑　　152
2.3.4.1　NAT 是在系统边界进行的　　152
2.3.4.2　通过入站通信转换地址　　152
2.3.4.3　通过出站通信转换地址　　153
第3章　数据安全设计和负载均衡设计　　155
3.1.1　通过端口号划分服务器进程　　156
3.1.1.1　传输层使用 TCP和UDP两种协议　　157
3.1.1.2　TCP 的工作原理比较复杂　　164
3.1.1.3　MTU 和MSS的差异在于对象层不同　　170
3.1.2　用防火墙守卫系统　　173
3.1.2.1　基于连接进行控制　　174
3.1.2.2　状态检测和包过滤之间的区别　　177
3.1.2.3　防火墙在不断进步　　179
3.1.3　通过负载均衡器分散服务器的负荷　　184
3.1.3.1　目的 NAT是服务器负载均衡技术的基础　　185
3.1.3.2　通过健康检查监控服务器的状态　　189
3.1.3.3　熟练掌握可选功能　　200
3.2　从会话层到应用层的技术　　204
3.2.1　HTTP 支撑着互联网　　204
3.2.1.1　HTTP/1.0 和HTTP/1.1的TCP连接用法大相径庭　　204
3.2.1.2　HTTP 因请求和响应而得以成立　　206
3.2.2　用 SSL保护数据　　211
3.2.2.1　防止窃听、篡改和冒充　　212
3.2.2.2　通过 SSL可以给各种各样的应用程序协议加密　　215
3.2.2.3　SSL 使用混合加密方式进行加密　　216
3.2.2.4　消息摘要是消息的概要　　219
3.2.2.5　SSL 中执行着大量的处理　　222
3.2.2.6　用客户端证书对客户端进行认证　　230
3.2.3　用 FTP传输文件　　233
3.2.3.1　主动模式使用特定的端口　　234
3.2.3.2　被动模式改变使用的端口　　236
3.2.3.3　FTP 就应该当作FTP去处理　　239
3.2.4　用 DNS解析名称　　240
3.2.4.1　用 UDP进行名称解析　　241
3.2.4.2　用 TCP进行区域传输　　242
3.3　数据安全设计与负载均衡设计　　246
3.3.1　数据安全设计　　246
3.3.1.1　整理出真正需要的通信　　246
3.3.1.2　通过多级防御提高安全系数　　250
3.3.1.3　默认启动的服务应控制在最小范围内　　251
3.3.2　负载均衡设计　　251
3.3.2.1　要高效地均衡负载　　252
3.3.2.2　启用哪些可选功能　　255
第4章　高可用性设计　　257
4.1　冗余技术　　258
4.1.1　物理层的冗余技术　　258
4.1.1.1　将多条物理链路集结成一条逻辑链路　　258
4.1.1.2　将多个物理网卡集结成一个逻辑网卡　　263
4.1.1.3　将多台物理设备集结成一台逻辑设备　　269
4.1.1.4　当上行链路中断时，让下行链路也随之中断　　278
4.1.2　数据链路层的冗余技术　　279
4.1.2.1　STP 的关键在于根网桥和阻塞端口　　279
4.1.2.2　STP 有三种　　286
4.1.2.3　同时启用多项可选功能　　289
4.1.2.4　利用 BPDU切断桥接环路　　290
4.1.3　网络层的冗余技术　　292
4.1.3.1　FHRP　　292
4.1.3.2　利用路由协议确保通往上层设备的路径　　302
4.1.4　从传输层到应用层的冗余技术　　304
4.1.4.1　防火墙的冗余技术　　304
4.1.4.2　负载均衡器的冗余技术　　310
4.2　高可用性设计　　312
4.2.1　高可用性设计　　312
4.2.1.1　串联式结构　　312
4.2.1.2　单路并联式结构　　316
4.2.2　理清通信流　　320
4.2.2.1　串联式结构　　320
4.2.2.2　单路并联式结构　　332
第5章　管理设计　　339
5.1　管理技术　　340
5.1.1　用 NTP同步时间　　340
NTP 的工作原理非常简单　　340
5.1.2　用 SNMP检测故障　　346
5.1.2.1　通过 SNMP管理器和SNMP代理交换信息　　346
5.1.2.2　熟练掌握三种运作模式　　347
5.1.2.3　限制源 IP地址　　351
5.1.3　用 Syslog检测故障　　352
Syslog 的工作原理非常简单　　352
5.1.4　传递设备信息　　355
5.1.4.1　CDP　　355
5.1.4.2　LLDP　　356
5.1.4.3　注意 CDP和LLDP的数据安全问题　　357
5.2　管理设计　　358
5.2.1　确定主机名　　358
5.2.2　通过标签管理连接　　358
5.2.2.1　线缆标签　　358
5.2.2.2　本体标签　　359
5.2.3　设计密码　　359
5.2.4　管理设置信息　　360
5.2.4.1　在备份设计中应定义时机、方式和保存地点　　360
5.2.4.2　发生故障时执行恢复处理　　361
· · · · · · (收起)

读后感

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1、物理设计以太网、WLAN 铜线、光纤常用为LC 串联式结构选设备时考虑：吞吐率、并发连接数、选择光纤：远距离、高宽带、高可靠速率和双工要一致汇聚和核心放中间还要考虑机架的承重 2、逻辑链路设计 DHCP 3、数据安全设计、负载均衡设计常用端口安全区域： 4、高可用...

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用户评价

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《图解服务器端网络架构》——光是这个名字，就足以勾起我对网络世界背后运作机制的好奇心。我设想，它一定是一本能够将复杂的技术原理，用通俗易懂的图解方式呈现出来的书籍。我期待它能够深入剖析服务器端网络架构的方方面面，从最底层的网络协议，到更高级的分布式系统设计。或许，它会详细解释TCP/IP协议栈的工作流程，HTTP请求的生命周期，以及DNS解析的神秘过程。我尤其希望能看到它如何图解负载均衡、CDN、API网关等关键技术，让它们不再是抽象的概念，而是清晰可见的系统组成。我猜想，这本书还会探讨如何在高并发、海量数据的情况下，保证服务器端网络的稳定性、可用性和安全性。我渴望了解，那些支撑起我们日常网络生活的庞大系统，是如何被设计、构建和维护的。总而言之，《图解服务器端网络架构》在我看来，将是一本能够帮助读者建立起对服务器端网络架构全面而深刻理解的不可或缺的参考书。

☆☆☆☆☆

一本能够引发深入思考的书，即便我尚未翻开它。只是看到《图解服务器端网络架构》这个书名，我的脑海中就已经勾勒出了一幅宏大的图景。我设想，它不仅仅是关于那些冷冰冰的服务器、复杂的协议和线路图，更重要的是它可能揭示了信息如何在庞大的互联网世界里穿梭，如何从用户的指尖触达到最终的服务器，再又一次完美地返回，这一切是如何在瞬间完成的。我想，作者一定有独特的视角，能够将那些晦涩难懂的技术概念，通过“图解”这种直观而生动的方式，化繁为简，让我们这些非专业人士也能窥见其堂奥。我期待它能为我打开一扇通往服务器端网络世界的大门，让我理解那些支撑起我们日常网络生活的基石，是如何被巧妙地设计和构建的。或许，它还会触及到安全性、可靠性、高性能等关键要素，这些都是现代互联网不可或缺的支柱，也是我一直渴望深入了解的领域。我希望这本书能够用一种循序渐进的方式，带领我认识服务器端网络架构的方方面面，从最基础的TCP/IP协议，到更高级的负载均衡、CDN、API网关等等。它是否会包含一些实际的案例分析？我非常希望如此，因为理论知识固然重要，但结合实际应用，才能让知识活起来，变得更加有血有肉。

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《图解服务器端网络架构》——这个书名本身就带有一种强大的吸引力，仿佛打开了一扇通往神秘技术领域的大门。我深信，它不仅仅是一本枯燥的技术手册，更是一次探索数据传输奥秘的旅程。我希望这本书能够带领我走进服务器端网络架构的核心，让我理解那些支撑起互联网运行的底层逻辑。或许，它会从最基础的网络模型入手，层层递进，讲解TCP/IP协议的精髓，以及HTTP协议的工作原理。我尤其期待它能够用生动的图解，展示数据包如何在网络中传递，路由器是如何工作的，以及DNS解析的整个过程。更进一步，我希望它能揭示负载均衡、CDN、API网关等关键组件的架构设计理念和实际应用。这本书是否会包含一些关于网络安全和性能优化的讨论？我非常期待，因为在当今的网络环境中，这些问题至关重要。总之，我认为《图解服务器端网络架构》将是一本能够帮助读者建立起对服务器端网络架构的全面认知，并能激发进一步学习和探索的强大工具。

☆☆☆☆☆

乍一看《图解服务器端网络架构》这个书名，我的脑海中立刻浮现出无数张精心绘制的图表，它们如同指引我们穿越信息洪流的地图。我坚信，这本书的价值在于它能够将那些原本抽象、难以理解的网络架构概念，通过视觉化的方式呈现出来，让原本枯燥的技术变得生动有趣。我期待它能详细讲解服务器端网络架构的各个组成部分，从基础的网络协议，到复杂的分布式系统设计。我想象中，它会为我们描绘出数据如何在服务器之间流动，请求是如何被处理和响应的，以及如何在高并发环境下保证系统的稳定性和可用性。或许，它还会涉及一些前沿的技术趋势，例如云原生架构下的网络挑战，或者DevOps理念如何影响网络架构的设计和运维。这本书是否会包含一些实用的案例研究，展示成功的服务器端网络架构是如何构建的？我非常期待，因为理论结合实践，才能够真正掌握技术精髓。总而言之，《图解服务器端网络架构》应该是一本能够让技术爱好者们，甚至是非技术背景的读者，都能轻松理解服务器端网络架构的精妙之处的优秀读物。

☆☆☆☆☆

读到《图解服务器端网络架构》这个书名，我便禁不住联想到那些在幕后默默工作的技术人员，他们构建了我们赖以生存的网络世界。我猜想，这本书的价值，可能在于它能够帮助我们理解这些“看不见”的工程师们所面对的挑战和他们所采用的智慧。我设想，它会深入浅出地剖析服务器端网络架构的复杂性，可能涉及各种协议栈、数据传输的原理、以及在高并发场景下如何保证服务的稳定性和可用性。我尤其期待它能解释清楚，当我们在浏览器中输入一个网址，按下回车键的那一刻，究竟发生了什么。信息的传递路径，中间经过了哪些节点，又是如何被处理和路由的？这本书或许能用图示化的方式，将这些抽象的过程变得具象化，让我们能够直观地感受到网络运作的精妙。我也很好奇，它是否会涉及一些前沿的技术，例如微服务架构下的网络通信，或者容器化技术对网络部署的影响。总而言之，我认为这本书能够提供一个全面的视角，让我们从更宏观的角度去理解服务器端网络架构的重要性，以及支撑起这一切的强大技术力量。

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偏向硬件底层组网

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图解系列图书，mark 里面图解没有诚意，很多废图

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都是比较简单基础的内容，通俗易懂，但是至少可以让我这种网络渣和SA同学沟通了....具体的概念和细节还有待进一步扎实。

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运维工程师网络学习部分推荐： * <CCNA学习指南> * <图解服务器端网络架构> * <腾云:云计算和大数据时代网络技术揭秘>

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反正是送的书，看一遍简单的把知识过一遍，挺好的，重点清楚，偏重实用经验，理论说的不多。