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出版者:电子工业出版社

作者:

出品人:

页数:532

译者:

出版时间:2008-1

价格:59.00元

装帧:

isbn号码:9787121071645

丛书系列:

图书标签:

• 电气
• 计算机技术
• 简体中文
• 中国
• PLC
• 2008
• PLC
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图书简介：软件定义网络中的高级路由与转发机制 书名： 软件定义网络中的高级路由与转发机制 作者： [在此处填写作者姓名] 出版社： [在此处填写出版社名称] --- 内容提要 本书深入探讨了当前网络架构中最为关键且发展迅猛的领域之一——软件定义网络（Software-Defined Networking, SDN）。区别于传统的、依赖于设备自身控制平面进行决策的网络范式，SDN通过解耦控制平面与数据平面，实现了网络的集中化管理、灵活配置和快速创新。本书聚焦于如何在SDN框架下实现高级路由算法的设计、优化以及高效的转发机制的构建，旨在为网络工程师、系统架构师和研究人员提供一套系统化、理论与实践并重的知识体系。 我们将从SDN的基础架构（如OpenFlow协议、控制应用层）入手，逐步深入到那些决定网络性能和可扩展性的核心难题：如何利用集中控制器提供的全局视野，设计出超越传统最短路径算法（如OSPF/IS-IS）的、面向特定业务需求（如负载均衡、服务质量保障QoS、网络切片）的优化路由策略。随后，我们将详细剖析数据平面如何快速、准确地执行这些复杂的路由决策，包括基于流表（Flow Tables）的高速查找、冲突处理、以及如何集成网络功能虚拟化（NFV）以支持动态服务链的部署。 本书的特色在于强调控制与转发的深度协同。我们不仅会讲解理论模型，更会剖析当前主流SDN控制器（如ONOS, ODL）中路由模块的实现细节，并提供基于真实场景的实验案例和代码片段（主要使用Python和Go语言辅助说明），帮助读者将抽象的理论转化为可落地的网络解决方案。 章节结构与核心内容详解 第一部分：SDN基础与高级抽象模型 第1章：从传统网络到SDN的范式转变 本章首先回顾了传统网络设备控制平面与数据平面的紧密耦合带来的局限性，为SDN的出现奠定背景。重点阐述SDN的三层架构（应用层、控制层、基础设施层）及其API接口的标准化意义。 第2章：控制平面：集中式智能与拓扑发现 深入解析SDN控制器作为网络“大脑”的角色。详细讨论拓扑发现协议（如LLDP扩展、自定义探测机制）在构建全局、一致性视图中的作用。重点介绍一致性模型在多域、多控制器环境下的挑战与解决方案。 第3章：数据平面：流表与快速转发的艺术 本章聚焦于SDN数据面设备（如OpenFlow交换机或P4可编程设备）如何接收、解释并执行来自控制器的指令。详述流表（Flow Entry）的结构、匹配域（Match Fields）的多样性，以及硬件/软件转发引擎（如TCAM、ASIC）对转发速度和吞吐量的影响。 第二部分：高级路由算法与策略优化 第4章：超越最短路径：面向业务的路由优化 本部分是本书的核心。传统的路由协议基于跳数或带宽进行静态优化。本章将引入基于约束的路由（Constraint-Based Routing, CBR）。讨论如何将QoS需求（延迟、抖动）、资源可用性（链路饱和度）和安全策略作为约束条件，集成到路由算法中。我们将详细分析K-Shortest Path (KSP) 算法在SDN环境下的适用性改进，以及启发式算法在解决NP难路由问题上的应用。 第5章：负载均衡与流量工程（Traffic Engineering, TE） 探讨如何利用SDN的全局可见性实现精确的流量工程。本章将对比基于端口的简单负载均衡与基于流的动态路径选择。详细介绍如何构建数学模型（如线性规划）来最小化网络拥塞，并阐述如何将优化模型的解实时映射为交换机的流表策略。 第6章：网络切片与隔离路由 随着5G和物联网的发展，网络切片成为关键需求。本章讲解如何设计隔离路由域，确保不同租户或业务流量路径的完全独立性。内容包括基于隧道（VXLAN/NVGRE）的Overlay网络构建，以及如何在Underlay网络中为每个切片预留必要的带宽和路径资源。 第三部分：转发机制的性能与可编程性 第7章：流表冲突管理与并发控制 在高速变化的网络中，控制器需要实时下发大量流表。本章分析了流表冲突（例如，不同策略对同一数据包的匹配优先级冲突）的成因，并提出基于时间戳和版本控制的并发流表更新策略，以保证网络操作的原子性和稳定性。 第8章：P4语言与数据平面编程的未来 本书将引入可编程数据平面（Programmable Data Plane）的概念，重点介绍P4语言。阐述P4如何允许网络开发者定义自定义的报文解析器、状态机和转发逻辑，从而突破传统ASIC的固定功能限制。通过实例展示如何使用P4实现自定义的隧道封装、深度包检测或基于机器学习的异常流量分类。 第9章：控制器性能优化与分布式架构 讨论单控制器架构的扩展瓶颈。本章深入研究分布式SDN控制器架构的设计原则，包括数据同步机制（如Raft/Paxos协议在拓扑状态同步中的应用）、控制信息的分区策略，以及如何最小化控制面延迟（Control Plane Latency）。 读者对象 本书面向： 1. 网络架构师与规划师： 希望利用SDN技术重构企业或运营商网络，实施先进流量工程策略的专业人士。 2. 网络工程师与运维人员： 负责部署、管理和故障排除基于OpenFlow或P4的SDN/白盒网络环境的实践者。 3. 计算机科学与通信工程专业的研究生与高年级本科生： 需要深入理解SDN高级路由理论模型和最新硬件/软件实现技术的学习者。 实践价值与前瞻性 本书不仅停留在理论介绍，更注重实现细节。通过对当前主流开源项目（如Floodlight、ONOS）中路由模块的分析，读者将能够理解如何从零开始构建或定制自己的SDN路由应用。它前瞻性地探讨了硬件可编程性对未来网络带来的变革，使读者能为下一代网络基础设施的演进做好准备。理解本书内容，意味着掌握了构建高效、弹性、服务驱动型下一代网络的核心能力。

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这本书在实际应用方面的讲解，简直是工业现场的“宝典”。它不仅仅局限于理论知识，而是大量引用了实际工程中的案例，让我看到了PLC在各种自动化场景下的具体应用。从工厂流水线的生产控制，到楼宇的智能照明和空调系统，再到水处理厂的流程控制，书中几乎涵盖了PLC应用的各个方面。我特别仔细地研究了关于运动控制和过程控制的章节，作者通过模拟实际的运动轨迹和温度、压力等参数的调节过程，让我对PLC在这些复杂控制领域的强大能力有了全新的认识。书中的代码示例，也都经过了精心的设计，清晰明了，便于我理解和模仿，这对于我在实际项目中快速上手和借鉴提供了极大的帮助。

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《可编程逻辑控制器》对于安全性方面的讲解，更是让我感到“眼前一亮”。在工业自动化越来越普及的今天，系统安全的重要性不言而喻。书中对于PLC系统的安全防护措施，如访问控制、密码保护、通信加密等，进行了详细的介绍。作者还探讨了如何通过程序设计来避免潜在的安全风险，例如防止误操作、异常数据输入等。这让我认识到，PLC不仅仅是实现自动化功能的工具，更是保障生产安全和企业资产的重要组成部分。

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最后，这本书的语言风格和排版设计，都极大地提升了阅读体验。作者的讲解深入浅出，行文流畅，即使是对于复杂的概念，也能用通俗易懂的语言进行解释。书中大量的图表、插图和代码示例，使得内容更加直观生动，易于理解和记忆。排版清晰，章节划分合理，索引详细，让我在查阅和复习时都感到非常方便。总的来说，《可编程逻辑控制器》是一本集理论性、实践性和前瞻性于一体的优秀教材，无论是初学者还是有经验的工程师，都能从中获益匪浅。

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《可编程逻辑控制器》在数据处理和通信方面的讲解，更是让我对PLC的“智能化”有了更深的理解。书中详细介绍了PLC如何进行数据采集、存储、运算和传输，以及如何与其他设备，如人机界面（HMI）、上位机（SCADA系统）进行通信。作者对Modbus、Ethernet/IP等常见工业通信协议的介绍，让我能够理解不同设备之间信息是如何流通的，以及如何构建一个互联互通的自动化系统。我记得其中有一个章节，讲解了如何利用PLC实现数据报表的功能，这对于提升生产效率和质量追溯有着重要的意义。通过这些讲解，我感觉PLC不再仅仅是一个简单的开关控制器，而是真正成为了工业自动化网络中的一个核心节点。

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本书对PLC在特定行业应用领域的探讨，让我看到了PLC的无限可能性。从制造业的离散控制，到能源行业的连续过程控制，再到交通领域的智能交通管理，书中都提供了深入的案例分析。作者通过对不同行业PLC应用特点的剖析，让我能够根据具体的应用场景，选择最合适的PLC型号和编程策略。例如，在讲解楼宇自动化时，书中提到了关于节能和舒适度平衡的控制逻辑，这让我看到了PLC在提升生活品质方面的潜力。

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《可编程逻辑控制器》在提升编程效率和代码质量方面，提供了许多宝贵的建议。作者不仅仅是教你写出能够运行的程序，更重要的是如何写出易于理解、易于维护、高效可靠的程序。书中关于程序结构设计、模块化编程、子程序和函数的运用，以及注释规范等方面，都进行了细致的讲解。我尤其欣赏书中对于程序优化和资源管理的讨论，这让我明白了在有限的PLC资源下，如何最大化程序的性能。这些技巧，对于我在实际工作中编写出更专业的PLC程序，起到了至关重要的作用。

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这本《可编程逻辑控制器》简直像一把开启工业自动化大门的钥匙，让我这个初学者都觉得豁然开朗。书的开篇就以一种非常友好的方式，循序渐进地介绍了PLC的基本概念，没有上来就抛出晦涩难懂的术语，而是从最基础的“它是做什么用的”、“为什么需要它”开始讲起，就像一位经验丰富的老工程师在耳边耐心讲解。我记得其中有一章详细阐述了PLC的硬件构成，从CPU到输入/输出模块，再到电源和通信接口，每一个部分都配以清晰的图示和生动的比喻，让我这个对电子硬件了解不多的人也能很快理解它们各自的功能和协同工作的方式。更重要的是，书中对于不同品牌PLC的共性与特性的介绍，让我在面对实际工作中可能接触到的多种设备时，不再感到茫然，而是能够抓住核心要点，快速适应。

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我尤其喜欢书中对于梯形图（Ladder Diagram）编程语言的讲解。这种图文并茂的编程方式，对于习惯了传统文本编程的我来说，简直是一种全新的体验。作者并没有仅仅停留在介绍指令的表面，而是深入剖析了梯形图的逻辑思维方式，如何通过触点、线圈的组合来模拟物理电路的工作，如何用更直观的方式表达复杂的控制逻辑。书中大量的实例，从简单的开关控制灯，到稍复杂的电机启停和正反转控制，都循序渐进，让我能够跟着书本一步步去实践，去理解每条指令的含义和应用场景。最让我印象深刻的是，书中不仅仅教你“怎么做”，更重要的是教你“为什么这么做”，对于某些看似常规但背后有深刻逻辑的设计思路，作者都进行了详细的解释，这对于培养我独立解决问题的能力起到了至关重要的作用。

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让我印象最深刻的，是书中关于故障排除和维护的部分。工业现场的设备故障，往往会带来巨大的经济损失，而这本书提供的系统性的故障诊断方法，简直是为我量身定做的“急救指南”。作者从常见故障类型入手，逐步引导读者分析可能的原因，并给出相应的解决方案。书中提供的调试技巧和方法，例如在线监视、强制输入/输出等，让我能够更高效地找到问题的根源。尤其是在讲解PLC程序的异常情况分析时，作者列举了大量的实际案例，并通过图示和代码片段，让我能够快速定位问题所在。这不仅仅是技术上的指导，更是一种解决实际问题的思路和方法的传承。

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这本书在人机界面（HMI）和上位机（SCADA）系统的集成方面的讲解，为我打开了更广阔的视野。过去我可能只关注PLC本身的功能，但这本书让我明白，一个完整的自动化系统，离不开友好的操作界面和强大的监控平台。书中对HMI设计的基本原则、常用控件的使用，以及与PLC的数据交换方式进行了详细的阐述。对于SCADA系统的功能，如数据采集、趋势显示、报警处理和报表生成等，作者也进行了深入的介绍。这让我明白了如何将PLC采集到的数据，通过HMI和SCADA系统，以可视化的方式呈现给操作人员，并进行有效的管理和决策。

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