大数据时代下的通信需求——TCP传输原理与优化 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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徐永士，王新华著 著

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• 数据传输
• 计算机网络
• 网络工程

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121266027

商品编码：29729500396

包装：平装

出版时间：2015-08-01

基本信息

书名:大数据时代下的通信需求——TCP传输原理与优化

定价：49.00元

售价：34.3元,便宜14.7元,折扣70

作者:徐永士,王新华著

出版社：电子工业出版社

出版日期：2015-08-01

ISBN：9787121266027

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

本书偏重介绍相关的算法分类、理论和Linux系统上的具体实现及测量模拟技术。

内容提要

本书内容分为两部分。上半部分包含～5章，偏重介绍相关的算法分类、理论，其中章介绍了背景知识及数据链路层，第2章整体介绍了TCP传输的原理与拥塞控制，第3、4章介绍了相关算法分类及主要算法，第5章介绍了相关理论模型。下半部分包含第6～9章，偏重介绍Linux系统上的具体实现及测量模拟技术，其中第6章从数据流动的角度逐层介绍了Linux系统如何实现网络协议TCP/IP协议族的各层，第7章具体介绍了如何书写一个拥塞控制模块及Linux系统自带的主要算法，第8章介绍了网络模拟器NS2及其他性能测量工具，第9章介绍了移动网络和软件定义网络SDN。
　　本书侧重Linux系统上的TCP网络协议实现，但不限于Linux系统，其他操作系统及智能终端系统也可以参考。

目录

章 概述
　1.1 快速发展的互联网
　　1.1.1 互联网的发展规模
　　1.1.2 争相建设的下一代互联网
　　1.1.3 永无止境的带宽需求
　　1.1.4 网络传输还需要加速
　1.2 网络互联的基础——网络协议
　　1.2.1 OSI参考模型与TCP/IP参考模型之争
　　1.2.2 OSI模型
　　1.2.3 “阿帕网”ARPANET）与TCP/IP协议族
　　1.2.4 TCP/IP参考模型与协议族组成
　　1.2.5 数据链路层
　1.3 大数据时代带来数据传输的巨大需求
　　1.3.1 大数据时代的到来
　　1.3.2 “”的广域网加速技术
　　1.3.3 技术选择
第2章 TCP传输的原理与拥塞控制
　2.1 TCP传输原理
　　2.1.1 OSI参考模型和TCP/IP参考模型
　　2.1.2 TCP协议简介
　　2.1.3 TCP数据报的传输
　2.2 传输控制协议TCP有限状态机模型
　　2.2.1 客户端流程图
　　2.2.2 服务器端流程图
　2.3 拥塞控制与AIMD
　　2.3.1 拥塞的定义与发生的原因
　　2.3.2 拥塞控制原理AIMD
　　2.3.3 现阶段的TCP拥塞
　2.4 糊涂窗口综合症
　　2.4.1 发送端产生的症状
　　2.4.2 接收端产生的症状
　2.5 其他杂项问题
第3章 主要的TCP拥塞控制算法
　3.1 概述
　　3.1.1 从“次”拥塞说算法改进
　　3.1.2 “宏观”的解决方案——传输加速
　　3.1.3 新的“应用场景”
　　3.1.4 拥塞成因概述
　　3.1.5 拥塞算法设计的基本要求
　3.2 基本概念与术语
　3.3 TCP拥塞控制算法的演进
　　3.3.1 早期的TCP实现
　　3.3.2 TCP Tahoe
　　3.3.3 TCP Reno
　　3.3.4 TCP NewReno
　　3.3.5 TCP SACK
　　3.3.6 TCP Vegas
　　3.3.7 TCP Veno
　　3.3.8 TCP BIC
　　3.3.9 TCP CUBIC
　　3.3.10 FAST TCP
　　3.3.11 Compound TCP
　3.4 讨论
第4章 TCP传输加速与主要解决方案
　4.1 TCP传输加速概述
　4.2 解决方案分类
　　4.2.1 以部署方式分类
　　4.2.2 以实施位置分类
　　4.2.3 以拥塞反馈信号分类
　　4.2.4 基于应用层的改进方案
　　4.2.5 典型的隐式拥塞反馈方案
　　4.2.6 典型的显式拥塞反馈方案
　　4.2.7 基于带宽测量的改进
　4.3 主要的拥塞控制算法
　　4.3.1 Scalable TCP
　　4.3.2 High Speed TCP
　　4.3.3 TCP Vegas
　　4.3.4 TCP BIC 与TCPCUBIC
　　4.3.5 小结
第5章 TCP传输性能分析与模型
　5.1 端到端的可靠传输
　　5.1.1 差错控制过程
　　5.1.2 流量控制机制
　5.2 传输时延
　　5.2.1 测量方法
　　5.2.2 RTT测量的程序实现
　5.3 分析模型
　　5.3.1 概述与进展
　　5.3.2 分类
　　5.3.3 Jacobson管道模型
　　5.3.4 TCP吞吐量分析模型
　　5.3.5 流体流模型
　　5.3.6 其他场景模型
　　5.3.7 传输速率上限
　　5.3.8 仿真实验
　5.4 性能分析
　　5.4.1 链路利用率
　　5.4.2 公平性
　5.5 Padhye吞吐量模型简介
　　5.5.1 发送窗口表达式
　　5.5.2 吞吐率
　　5.5.3 E （W）和E （X）的推导
　　5.5.4 E （W）和E （Y）的推导
　　5.5.5 丢包概率p
　　5.5.6 E （A）的推导
　　5.5.7 吞吐率表达式
第6章 Linux网络协议栈
　6.1 网络协议栈与层次结构
　　6.1.1 Linux网络协议栈特点
　　6.1.2 标准TCP/IP协议与Linux网络协议栈具体设计的对比
　6.2 基本数据结构
　　6.2.1 数据包结构
　　6.2.2 基本数据结构
　　6.3 协议栈的初始化
　　6.3.1 sock_init函数
　　6.3.2 _dev_init函数
　　6.3.3 i_init函数
　6.4 Linux系统网络设备驱动程序
　　6.4.1 网络驱动程序的结构
　　6.4.2 数据包发送
　　6.4.3 数据包接收
　6.5 网络协议层
　　6.5.1 数据接收
　　6.5.2 数据发送
　6.6 传输层——TCP协议处理
　　6.6.1 TCP协议的数据接收
　　6.6.2 TCP协议的数据发送
　　6.6.3 拥塞控制的事件处理
第7章 拥塞控制模块编程实践
　7.1 拥塞控制模块的调用
　　7.1.1 模块的初始化
　　7.1.2 主要窗口的计算
　　7.1.3 拥塞状态机
　　7.1.4 状态处理函数
　　7.1.5 “成员函数”的调用关系
　7.2 模块编程基础
　　7.2.1 基本数据结构
　　7.2.2 内核函数介绍
　　7.2.3 编译
　7.3 主要算法介绍
　　7.3.1 BIC算法
　　7.3.2 CUBIC算法
　　7.3.3 Vegas算法
　　7.3.4 High Speed TCP算法
　　7.3.5 H—TCP算法
　　7.3.6 Scalable TCP算法
　　7.3.7 Westwood算法
　　7.3.8 Reno算法
　　7.3.9 代码中常见的修饰符
　7.4 用户态获取当前拥塞窗口值编程示例
　7.5 实践举例
第8章 仿真与测量
　8.1 网络仿真
　　8.1.1 软件仿真
　　8.1.2 ns—2简介
　　8.1.3 OPNET简介
　　8.1.4 硬件模拟
　8.2 性能测量方法
　　8.2.1 网络带宽测量
　　8.2.2 网络延迟测量
第9章 新的数据传输场景——研究热点
　9.1 无线传输新场景——移动网络
　　9.1.1 移动智能终端逐步普及
　　9.1.2 需求催生的“新成员”
　　9.1.3 移动网络的特性
　　9.1.4 移动设备操作平台
　　9.1.5 主要的研究进展
　9.2 数据中心内部传输遇到的新问题——TCP Incast
　　9.2.1 数据中心的网络架构
　　9.2.2 MapReduce新业务与发展
　　9.2.3 TCP Incast的发生
　　9.2.4 国内外研究现状
　　9.2.5 主要的解决方案介绍
　9.3 网络发展的新趋势——软件定义网络SDN与大二层结构
　　9.3.1 软件定义网络
　　9.3.2 大二层结构
　　9.3.3 虚拟机迁移与数据中心二层网络的变化
　　9.3.4 大二层网络需要有多大
参考文献

作者介绍

徐永士，中科院博士，工作于北京三星通信研究院，中国系统分析员协会顾问。主持、参与过中科院和三星通信研究院的多项科研项目。

文摘

序言

《数据洪流的脉络：网络通信的基石与演进》 在这个信息爆炸的时代，数据如同奔腾不息的洪流，以前所未有的速度和规模席卷而来，重塑着我们的生活、工作乃至整个社会的面貌。从社交媒体上的实时更新，到智能设备间的无缝交互，再到支撑全球经济运转的庞大数据中心，无一不依赖于高效、稳定、可靠的网络通信。而在这庞大而复杂的网络体系中，数据传输的底层逻辑与演进，构成了信息流通的血脉，决定着整个数字世界的脉搏。 本书并非专注于某一种特定技术或某个特定时期，而是将目光投向网络通信的宏观图景，深入剖析其核心原理，并探讨其在时代发展中的演进轨迹。我们将穿越信息传递的漫长历史，回溯到最早的电报，到电话的诞生，再到互联网的崛起，去理解网络通信是如何一步步演化至今，每一次的技术飞跃都带来了何种变革。 第一部分：信息传递的底层逻辑——从比特到字节的旅程 在深入探讨复杂网络协议之前，我们首先需要理解信息是如何被分解、编码、传输，然后又被重新组合的。本部分将从最基础的层面入手，解释： 比特与字节的诞生： 数据最根本的构成单位是什么？它们如何被表示和存储？我们将探讨二进制编码的原理，以及它如何成为所有数字信息的基础。 信号的转换与编码： 数字信号如何转化为可以在物理介质上传输的模拟信号，反之亦然？我们将介绍各种调制解调技术（如ASK, FSK, PSK, QAM），理解它们在不同通信场景下的应用和权衡。 数据帧的构建与封装： 原始数据如何被组织成可传输的“数据包”？我们将深入理解数据帧的结构，包括头部信息（如源/目的地址、控制信息）、有效载荷和校验码，以及不同网络层级（如数据链路层）如何进行封装和解封装。 差错检测与纠正： 在不可靠的传输介质上，数据传输难免会产生错误。我们将探讨各种差错检测机制（如奇偶校验、CRC）和差错纠正编码（如海明码），理解它们如何保证数据的完整性。 多路复用与信道划分： 如何让多路信号共享同一条传输线路？我们将介绍时分复用（TDM）、频分复用（FDM）和码分复用（CDM）等技术，理解它们在提高信道利用率方面的作用。 第二部分：网络互联的智慧——从局域到广域的桥梁 一旦我们理解了单个数据包的传输原理，下一步就是探讨如何将这些数据包在庞大的网络中高效地传递。本部分将聚焦于网络互联的关键技术和协议： 物理层与数据链路层： 计算机网络的起点。我们将深入了解各种传输介质（如双绞线、光纤、无线电波）的特性，以及以太网、Wi-Fi等数据链路层协议如何实现设备间的可靠连接和帧的传输。 网络层：路由的艺术： 如何找到从源地址到目的地址的最优路径？我们将详细介绍IP协议（IPv4与IPv6），理解IP地址的分配与解析，并重点讲解各种路由协议（如RIP, OSPF, BGP）的工作原理，以及它们在构建全球互联网中的核心作用。 传输层的可靠性保障： 在网络层提供“尽力而为”的服务基础上，如何确保数据能够按序、无损地到达目标应用程序？我们将深入剖析面向连接的传输控制协议（TCP）和无连接的用户数据报协议（UDP）的特性、工作流程、拥塞控制、流量控制机制，以及它们在不同应用场景下的选择。 应用层的万花筒： 各种网络应用是如何与底层网络交互的？我们将探索HTTP/HTTPS、FTP、SMTP、DNS等常见应用层协议，理解它们如何构建我们日常使用的各种互联网服务。 第三部分：网络演进的脉搏——应对海量数据的挑战 随着互联网的飞速发展，网络通信面临着前所未有的挑战：数据量的爆炸式增长、用户需求的多元化、以及对低延迟、高可靠性的极致追求。本部分将探讨网络通信在这些挑战下的演进方向： 拥塞控制的再思考： 传统的拥塞控制算法在应对突发流量和大规模网络时可能显得力不从心。我们将探讨新型拥塞控制算法（如BBR, CUBIC）的设计理念和优势，以及它们如何更有效地管理网络资源。 低延迟通信的探索： 对于实时应用（如在线游戏、视频会议、自动驾驶），低延迟是关键。我们将介绍各种优化技术，包括但不限于： 传输层优化： 探讨QUIC等新兴传输层协议，它如何通过减少握手次数、优化丢包恢复等手段降低延迟。 内容分发网络（CDN）： 如何将内容缓存在离用户更近的服务器，从而缩短访问路径。 边缘计算： 将计算能力部署在网络边缘，减少数据传输到中心服务器的距离。 无线通信的革新： 从4G到5G乃至未来的6G，无线通信技术在速度、容量和连接密度方面取得了巨大飞跃。我们将回顾无线通信标准的发展历程，并探讨5G在网络切片、超低延迟通信等方面的创新。 软件定义网络（SDN）与网络功能虚拟化（NFV）： 如何让网络更加灵活、易于管理和部署？我们将介绍SDN如何通过分离控制平面和数据平面来实现集中控制，以及NFV如何将传统硬件网络功能转化为软件运行在通用硬件上。 网络安全与隐私的挑战： 在网络通信日益普及的同时，安全和隐私问题也日益凸显。我们将探讨常见的网络攻击手段（如DDoS攻击、中间人攻击），以及加密技术、防火墙、入侵检测系统等安全防护措施。 本书的独特性与价值： 与许多侧重于单一技术或协议的著作不同，《数据洪流的脉络》力求提供一个全面、宏观的视角。我们不仅仅停留在对某个协议工作机制的描述，更注重理解其背后的设计思想、面临的挑战以及在整个网络生态系统中的位置。本书旨在帮助读者： 建立扎实的理论基础： 从比特到协议栈，层层递进，深入理解网络通信的每一个环节。 洞察技术演进的逻辑： 理解为何某些技术会兴起，某些技术又会被淘汰，以及未来网络通信的发展趋势。 培养解决实际问题的能力： 掌握分析网络故障、优化网络性能、设计更健壮网络系统的关键知识。 拥抱未来的数字世界： 更好地理解和应对日益复杂的数字信息环境，为未来的技术创新和应用打下坚实基础。 无论您是计算机科学的学生、网络工程师、软件开发者，还是对网络通信的底层原理充满好奇的爱好者，本书都将是您探索数据洪流奥秘的得力助手。让我们一起踏上这段穿越网络通信历史、理解当下、展望未来的旅程。

评分☆☆☆☆☆

从书名来看，它似乎瞄准的是一个非常硬核的领域，但如果面向的读者群体更广泛，例如网络工程师、系统架构师乃至是数据科学家，那么其叙事节奏就显得尤为重要。我希望这本书的语言风格是那种既保持学术的严谨性，又充满工程师的务实精神。我希望它能像一位经验丰富的老前辈在咖啡馆里跟你深入交流，而不是一份冷冰冰的规范文档。例如，在讲解流量控制时，如果能穿插一些“我们曾经尝试过A方法，但发现B问题更严重，所以转向了C机制”的故事线索，那会大大增加阅读的趣味性和代入感。技术的发展往往是试错的结果，将这些“踩坑”的经验融入进去，能帮助读者更好地理解现有机制的设计哲学。一本好的书，应该是能引发读者思考，甚至促使读者去动手验证的，期待它能带来这样一种实践的召唤力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题很抓人，但真正吸引我的是它隐含的“解决之道”。在日常工作中，我们经常遇到网络瓶颈，但往往只能停留在“网络问题”这个模糊的层面，无法深入到TCP层的具体机制去诊断和优化。我非常好奇，作者是如何构建起“通信需求”到“传输原理”再到“优化实践”这条逻辑链条的。一个好的技术书籍，应该能让读者在读完后，不仅知道“是什么”，更知道“为什么是这样”以及“如何改进”。我特别希望它能花大力气讲解那些边缘场景下的行为，比如长肥管道（LFP）中的TCP行为，或者跨越不同运营商网络的表现差异。如果书中能提供一些实际的性能分析工具或脚本的使用指南，那就更贴近工程实践了。这种工具性的指导价值，往往比纯理论的阐述更为立竿见影，能让读者直接将书本知识应用于生产环境，解决实际的燃眉之急。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我拿到这本书时，内心是充满期待又夹杂着一丝丝忐忑的。期待是因为这个选题切中了当下热点，大数据和高速网络已经是基础设施，而TCP作为核心，其优化必然是重中之重。忐忑则是因为这类书籍往往陷于细节的泥潭，要么过于理论化，导致读者难以落地；要么过于浅尝辄止，无法提供真正的深度。我希望这本书能够在这两者之间找到一个完美的平衡点。我尤其关注作者如何处理那些复杂的拥塞控制算法，比如BBR、CUBIC等，它们在不同网络环境下的表现差异究竟有多大？如果能通过生动的案例或者对比实验来展示这些算法的优劣，那就太棒了。这本书的价值，我认为并不在于复述RFC文档的内容，而在于它如何“翻译”这些冰冷的代码和数学模型，将其转化为指导我们设计高并发、低延迟系统的实用智慧。阅读体验上，如果排版和图示能再精致一些，想必会更加分，毕竟面对如此复杂的主题，清晰的可视化是理解力的助推器。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得相当专业，那种深沉的蓝色调配上现代感的字体，一下子就抓住了我的眼球。我本以为这会是一本非常枯燥的技术手册，毕竟“TCP传输原理”这几个字听起来就让人头大，但翻开目录后，我发现作者的思路非常清晰。他似乎并不满足于仅仅讲解协议的底层细节，而是将这些技术点融入到了一个更宏大的背景——“大数据时代下的通信需求”中去。这种结合让人耳目一新，感觉这不是一本写给纯粹工程师的书，更像是一本给架构师或者产品经理看的“技术解读”。我特别欣赏它对“需求”的强调，毕竟再精妙的技术，如果不能解决实际问题，也只能是空中楼阁。我期待着它能深入剖析在海量数据涌入时，传统TCP协议在延迟、吞吐量和可靠性之间是如何权衡的，以及现代通信系统为了应对这些挑战所做的各种创新尝试。那种将理论与前沿应用紧密结合的叙事方式，着实激发了我继续阅读的兴趣，希望它能提供一些超越教科书层面的深刻见解。

评分☆☆☆☆☆

阅读这类技术专著，最怕的就是作者的视野不够开阔。大数据时代不仅仅意味着数据量大，更意味着实时性、多样性和复杂性。我希望这本书不仅仅停留在对传统TCP窗口机制的修修补补上，而是能够前瞻性地探讨新兴技术，比如QUIC协议的出现对TCP地位的挑战。如果作者能在这个背景下，对各种优化策略进行一番“乾坤大挪移”式的梳理，将它们置于一个动态发展的历史坐标系中进行比较，那这本书的深度就体现出来了。我更看重的是那种批判性的思维，而不是简单的技术罗列。比如，在哪些场景下，传统TCP的优化已经达到了极限，必须引入更高层的协议栈来辅助或替代？这种对技术局限性的清晰认识，往往是创新发生的起点。这本书能否提供这种宏观的审视角度，是我最为期待的部分。