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出版者:人民邮电出版社

作者:Joseph Davies

出品人:

页数:415

译者:

出版时间:2009-6

价格:65.00元

装帧:

isbn号码:9787115206176

丛书系列:

图书标签:

• 计算机
• 网络
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• 网络安全
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• 网络编程
• 网络管理
• 下一代互联网
• 技术指南

揭秘现代网络架构：从底层协议到应用层实践 本书聚焦于构建和优化下一代网络基础设施所必需的核心技术栈，而非专门探讨IPv6地址分配或过渡机制。 本书旨在为网络工程师、系统架构师和高级技术爱好者提供一个全面、深入的视角，剖析支撑现代互联网高效、安全运行的关键底层协议、新兴架构范式以及实际部署中的性能调优策略。 本书分为四大核心模块，层层递进，力求在理论深度和工程实践之间架起一座坚实的桥梁。 --- 第一部分：网络核心——超越寻址的协议哲学 本部分将网络通信的视角从单一的地址家族转移到数据包处理的本质、传输机制的优化以及控制平面的演进。 1. 传输层深度优化与拥塞控制新范式 本章将深入探讨TCP（传输控制协议）的内部工作原理，重点分析其在高延迟、高带宽网络环境下的局限性。我们将详细剖析BBR（Bottleneck Bandwidth and RTT）、CUBIC以及最新的PCC（Performance-Oriented Congestion Control）算法族。内容涵盖了如何通过修改窗口管理、RTT采样和反馈机制来提升网络利用率，同时避免“队头阻塞”效应。 案例分析： 针对不同物理介质（如光纤与卫星链路）下拥塞控制参数的自适应调整策略。 技术细节： RTT测量中的抖动处理与队列深度估算模型的数学推导。 2. 数据平面加速与可编程网络 现代网络设备面临着每秒数万亿比特的数据流处理压力。本章聚焦于如何将数据包处理从传统的CPU密集型操作转向高效的硬件加速。我们将详细阐述DPDK (Data Plane Development Kit)、XDP (eXpress Data Path) 的工作原理及其在Linux内核中的集成方式。 核心技术剖析： 零拷贝技术、内存池管理与大页内存（Huge Pages）的使用。 可编程性实践： 介绍eBPF (extended Berkeley Packet Filter) 如何允许用户空间安全地在内核中注入自定义数据包处理逻辑，实现动态负载均衡、DDoS清洗和自定义路由策略。 3. 路由协议的健壮性与扩展性挑战 本章超越基础的OSPF和BGP配置，深入探讨大规模自治系统（AS）间的路由收敛性、策略路由的复杂性以及互联网面临的路由安全威胁。 BGP的深度剖析： 路由反射器（Route Reflectors）、联盟（Confederations）的设计哲学，以及Path Attributes的精确解析。 路由安全机制： 详细介绍RPKI (Resource Public Key Infrastructure) 的工作流程，以及如何利用ROA（Route Origin Authorization）来验证路由宣告的真实性，预防路由劫持。 多协议标签交换（MPLS）： 分析其在VPN和流量工程中的关键作用，以及如何与L3 VPN技术结合构建复杂的企业互联网络。 --- 第二部分：系统架构的演进——微服务与分布式基石 本部分将讨论网络服务如何从单体应用向高可用、弹性伸缩的分布式架构迁移，并关注支撑这些架构的数据一致性挑战。 4. 分布式一致性协议的权衡与实现 在分布式系统中，CAP定理的取舍是架构设计的核心难题。本章将对比分析几种主流的一致性协议，并提供实际应用场景下的选择指导。 Raft协议的实践： 状态机复制、日志一致性与领导者选举的细节。 Paxos的理论深度： 理解其在实际工程应用中（如Chubby、ZooKeeper）的简化和优化版本。 事务处理： 探讨两阶段提交（2PC）与三阶段提交（3PC）的局限性，并介绍Saga模式在长事务处理中的应用。 5. 服务网格（Service Mesh）的互联与控制 服务网格作为现代微服务架构的“基础设施层”，负责服务间的通信、安全和可观测性。本章将聚焦于Envoy Proxy、Istio/Linkerd等主流框架的技术实现。 数据平面解析： 侧载代理（Sidecar Proxy）如何接管所有进出服务的流量，并实现流量整形、熔断（Circuit Breaking）和超时重试。 控制平面设计： 动态配置的分发机制（如xDS协议），以及如何利用控制平面实现灰度发布和蓝绿部署。 安全基石： 探讨mTLS（Mutual TLS）在服务网格中如何实现零信任通信的自动化管理。 --- 第三部分：数据存储与高性能 I/O 本部分深入到数据持久化和高性能输入/输出（I/O）的底层机制，这对任何需要处理大量实时数据的应用至关重要。 6. 现代文件系统与块存储技术 本书将超越传统的文件系统概念，聚焦于分布式块存储系统的设计原理。 Ceph/GlusterFS 架构解构： 分析它们如何通过元数据服务器和OSD（Object Storage Daemon）实现数据分布、副本冗余和数据修复。 数据冗余策略： 纠删码（Erasure Coding）与传统副本机制的性能和空间效率对比分析。 NVMe over Fabrics (NVMe-oF)： 探讨如何将高性能的本地SSD性能扩展到网络存储，实现低延迟的远程数据访问。 7. 异步 I/O 与零拷贝数据传输 为了最大化系统吞吐量，必须高效管理CPU与存储、网络设备之间的数据搬运。 Linux I/O 栈： 对比`read()/write()`、`mmap()`、`sendfile()` 以及io_uring 接口的工作流程，重点分析上下文切换（Context Switching）的开销。 零拷贝实践： 详细说明如何通过`splice()`和Direct I/O来避免数据在内核缓冲区和用户缓冲区间的冗余复制。 --- 第四部分：可观测性、弹性与自动化运维 高性能系统必须是可理解、可预测和可自愈的。本部分关注如何利用现代工具和理念来监控、诊断和自动化管理复杂的网络与应用环境。 8. 现代可观测性栈（Metrics, Traces, Logs） 本书将系统地介绍如何构建一个统一的可观测性平台，超越简单的指标收集。 分布式追踪（Tracing）： 深入分析OpenTelemetry标准，理解Span、Trace的构造，以及如何利用采样策略来平衡性能与诊断需求。 时间序列数据库（TSDB）： 分析Prometheus的数据模型，包括Labeling机制、Rule Evaluation和Remote Write的实现原理。 日志聚合与关联： ELK/EFK栈的架构，以及如何利用上下文ID（Correlation IDs）将Metrics、Traces和Logs有效关联起来进行故障溯源。 9. 基础设施即代码（IaC）与自动化部署流水线 确保环境的一致性是复杂系统稳定的前提。本章将聚焦于配置管理和持续交付的最佳实践。 状态管理工具： 深入对比Terraform（声明式基础设施管理）和Ansible（过程式配置管理）在不同场景下的适用性。 不可变基础设施（Immutable Infrastructure）： 讨论如何通过容器化（Docker/OCI）和编排（Kubernetes）实现快速、可预测的部署和回滚。 混沌工程（Chaos Engineering）： 介绍Netflix的Chaos Monkey理念，以及如何在生产环境中安全地注入故障以测试系统的弹性边界。 --- 本书的最终目标是培养读者一种系统思维： 不仅要理解每个协议或工具是如何工作的，更要理解它们是如何在一个复杂的、相互依赖的生态系统中协同作用，共同支撑起高可用、高性能的网络服务。本书适合具有扎实网络基础（如TCP/IP协议栈基础）并希望向架构设计和底层优化迈进的专业人士阅读。

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更让我感到惊喜的是，书中对“实践中的陷阱”着墨颇多。很多教材在介绍新技术时，总是倾向于描绘一个理想化的、无摩擦的部署环境，仿佛只要遵循标准，一切都会自动解决。但现实是，兼容性问题、遗留系统的僵尸引用、以及人员技能的代沟，才是迁移工作中的真正拦路虎。这本书没有回避这些尴尬的现实，反而提供了一系列基于实际部署案例的“避坑指南”。例如，关于DNS解析在IPv6环境下的潜在延迟问题分析，以及如何在复杂的企业环境中设计一个平滑的“双栈”策略，这些内容都带着浓厚的现场经验味道。读到这些部分，我感觉自己不是在听一位研究员讲课，而是在听一位刚刚完成大型核心网升级的首席工程师分享他的血泪教训，这种实战导向的叙事风格，极大地增强了书籍的说服力和实用价值。

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这本厚重的技术专著甫一入手，就给我一种沉甸甸的学术气息，那种感觉就像面对一位不苟言笑的资深教授，他眼神里藏着无数你尚未涉足的知识疆域。我原本以为它会是那种晦涩难懂、充斥着冗长定义和枯燥协议编号的教科书式读物，但翻开首页后，我的预感被彻底颠覆了。作者似乎深谙技术学习者的痛点，他没有急于抛出那些令人望而生畏的RFC文档编号，而是选择了一条更具引导性的叙事路径。开篇部分，对于网络协议栈的演进历史，尤其是从IPv4到IPv6迁移过程中所遭遇的哲学困境和工程实践的权衡，描述得极为精妙。尤其是关于地址空间扩展背后的社会需求和技术必然性的探讨，简直像在读一篇优秀的科技评论，而非单纯的技术手册。他对于“地址短缺”这一概念的解构，不再是简单的数字对比，而是将其放入了整个互联网基础设施建设的历史洪流中去审视，让人不得不为之深思。那种对技术背景的深挖，使得后续那些复杂的寻址和路由机制的学习，都变得有血有肉，仿佛不再是抽象的符号运算，而是一场在广袤网络空间中进行的高精度导航。

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我向来对那些只停留在“是什么”和“怎么做”层面的技术书籍感到乏味，真正吸引我的，是那些能够深入到“为什么”的内核。而这本书在这方面做得堪称典范。它没有将IPv6的特性——比如简化的头部结构、内在的安全机制（IPsec的强制性）——仅仅视为一组参数的堆砌，而是将其置于一个更为宏大的网络性能优化和未来扩展性的视角下进行剖析。特别是在描述多播和任播的实现细节时，作者展现出一种近乎偏执的严谨性，他不仅仅解释了这些机制如何工作，更深入地探讨了不同厂商在不同网络环境下对这些标准的实际解释和微小差异，这对于一线网络工程师来说，简直是无价之宝。我清晰地记得有一章，专门对比了不同厂商路由器在处理特定边缘路由策略时的性能差异，这种将理论与现实世界复杂性紧密结合的写法，远超出了普通入门书籍的范畴，它更像是一份为资深架构师准备的“内部参考手册”。

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从宏观视角来看，这本书不仅仅是一本关于IPv6协议本身的指南，它更像是一部关于“未来网络基础设施构建哲学”的论述。作者在收尾部分，并没有草草结束，而是将目光投向了更远的未来，探讨了IPv6在物联网（IoT）、移动互联网以及软件定义网络（SDN）等新兴领域中的潜力和挑战。这种前瞻性，让这本书的价值超越了单纯的技术参考，使其具备了战略规划的意义。它促使读者思考，我们今天所做的每一个技术选型和协议部署，将如何形塑未来十年的网络形态。这种由浅入深、由点及面的叙述逻辑，以及对技术伦理和未来趋势的深刻洞察，使得这本书成为了一份极具厚度和深度的行业必备藏书。

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这本书的排版和图示设计，也极大地提升了我的阅读体验，这绝对不是一本可以随便对待的资料。很多复杂的概念，例如邻居发现协议（NDP）的状态机转换，如果仅靠文字描述，极易让人迷失在状态转移的循环中。然而，作者团队显然投入了巨大的精力在视觉化呈现上。那些精心绘制的流程图和时序图，逻辑清晰、层次分明，它们不是简单的示意图，而是经过深思熟虑的“信息压缩器”，将数百行的协议文本核心逻辑提炼成了几分钟内可以被大脑瞬间吸收的图形语言。我甚至发现自己可以仅凭着其中几张关于隧道技术的示意图，就重新构建起对6to4和Teredo机制的完整理解，这在以往阅读其他同类书籍时是难以想象的顺畅感。这种对学习者认知负荷的细致考量，体现了作者的大家风范。

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