大數據時代下的通信需求——TCP傳輸原理與優化 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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徐永士，王新華著 著

圖書標籤:

• 大數據
• TCP/IP
• 通信原理
• 網絡優化
• 傳輸協議
• 網絡編程
• 性能優化
• 數據傳輸
• 計算機網絡
• 網絡工程

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121266027

商品編碼：29729500396

包裝：平裝

齣版時間：2015-08-01

基本信息

書名:大數據時代下的通信需求——TCP傳輸原理與優化

定價：49.00元

售價：34.3元,便宜14.7元,摺扣70

作者:徐永士,王新華著

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2015-08-01

ISBN：9787121266027

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

本書偏重介紹相關的算法分類、理論和Linux係統上的具體實現及測量模擬技術。

內容提要

本書內容分為兩部分。上半部分包含～5章，偏重介紹相關的算法分類、理論，其中章介紹瞭背景知識及數據鏈路層，第2章整體介紹瞭TCP傳輸的原理與擁塞控製，第3、4章介紹瞭相關算法分類及主要算法，第5章介紹瞭相關理論模型。下半部分包含第6～9章，偏重介紹Linux係統上的具體實現及測量模擬技術，其中第6章從數據流動的角度逐層介紹瞭Linux係統如何實現網絡協議TCP/IP協議族的各層，第7章具體介紹瞭如何書寫一個擁塞控製模塊及Linux係統自帶的主要算法，第8章介紹瞭網絡模擬器NS2及其他性能測量工具，第9章介紹瞭移動網絡和軟件定義網絡SDN。
　　本書側重Linux係統上的TCP網絡協議實現，但不限於Linux係統，其他操作係統及智能終端係統也可以參考。

目錄

章 概述
　1.1 快速發展的互聯網
　　1.1.1 互聯網的發展規模
　　1.1.2 爭相建設的下一代互聯網
　　1.1.3 永無止境的帶寬需求
　　1.1.4 網絡傳輸還需要加速
　1.2 網絡互聯的基礎——網絡協議
　　1.2.1 OSI參考模型與TCP/IP參考模型之爭
　　1.2.2 OSI模型
　　1.2.3 “阿帕網”ARPANET）與TCP/IP協議族
　　1.2.4 TCP/IP參考模型與協議族組成
　　1.2.5 數據鏈路層
　1.3 大數據時代帶來數據傳輸的巨大需求
　　1.3.1 大數據時代的到來
　　1.3.2 “”的廣域網加速技術
　　1.3.3 技術選擇
第2章 TCP傳輸的原理與擁塞控製
　2.1 TCP傳輸原理
　　2.1.1 OSI參考模型和TCP/IP參考模型
　　2.1.2 TCP協議簡介
　　2.1.3 TCP數據報的傳輸
　2.2 傳輸控製協議TCP有限狀態機模型
　　2.2.1 客戶端流程圖
　　2.2.2 服務器端流程圖
　2.3 擁塞控製與AIMD
　　2.3.1 擁塞的定義與發生的原因
　　2.3.2 擁塞控製原理AIMD
　　2.3.3 現階段的TCP擁塞
　2.4 糊塗窗口綜閤癥
　　2.4.1 發送端産生的癥狀
　　2.4.2 接收端産生的癥狀
　2.5 其他雜項問題
第3章 主要的TCP擁塞控製算法
　3.1 概述
　　3.1.1 從“次”擁塞說算法改進
　　3.1.2 “宏觀”的解決方案——傳輸加速
　　3.1.3 新的“應用場景”
　　3.1.4 擁塞成因概述
　　3.1.5 擁塞算法設計的基本要求
　3.2 基本概念與術語
　3.3 TCP擁塞控製算法的演進
　　3.3.1 早期的TCP實現
　　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 討論
第4章 TCP傳輸加速與主要解決方案
　4.1 TCP傳輸加速概述
　4.2 解決方案分類
　　4.2.1 以部署方式分類
　　4.2.2 以實施位置分類
　　4.2.3 以擁塞反饋信號分類
　　4.2.4 基於應用層的改進方案
　　4.2.5 典型的隱式擁塞反饋方案
　　4.2.6 典型的顯式擁塞反饋方案
　　4.2.7 基於帶寬測量的改進
　4.3 主要的擁塞控製算法
　　4.3.1 Scalable TCP
　　4.3.2 High Speed TCP
　　4.3.3 TCP Vegas
　　4.3.4 TCP BIC 與TCPCUBIC
　　4.3.5 小結
第5章 TCP傳輸性能分析與模型
　5.1 端到端的可靠傳輸
　　5.1.1 差錯控製過程
　　5.1.2 流量控製機製
　5.2 傳輸時延
　　5.2.1 測量方法
　　5.2.2 RTT測量的程序實現
　5.3 分析模型
　　5.3.1 概述與進展
　　5.3.2 分類
　　5.3.3 Jacobson管道模型
　　5.3.4 TCP吞吐量分析模型
　　5.3.5 流體流模型
　　5.3.6 其他場景模型
　　5.3.7 傳輸速率上限
　　5.3.8 仿真實驗
　5.4 性能分析
　　5.4.1 鏈路利用率
　　5.4.2 公平性
　5.5 Padhye吞吐量模型簡介
　　5.5.1 發送窗口錶達式
　　5.5.2 吞吐率
　　5.5.3 E （W）和E （X）的推導
　　5.5.4 E （W）和E （Y）的推導
　　5.5.5 丟包概率p
　　5.5.6 E （A）的推導
　　5.5.7 吞吐率錶達式
第6章 Linux網絡協議棧
　6.1 網絡協議棧與層次結構
　　6.1.1 Linux網絡協議棧特點
　　6.1.2 標準TCP/IP協議與Linux網絡協議棧具體設計的對比
　6.2 基本數據結構
　　6.2.1 數據包結構
　　6.2.2 基本數據結構
　　6.3 協議棧的初始化
　　6.3.1 sock_init函數
　　6.3.2 _dev_init函數
　　6.3.3 i_init函數
　6.4 Linux係統網絡設備驅動程序
　　6.4.1 網絡驅動程序的結構
　　6.4.2 數據包發送
　　6.4.3 數據包接收
　6.5 網絡協議層
　　6.5.1 數據接收
　　6.5.2 數據發送
　6.6 傳輸層——TCP協議處理
　　6.6.1 TCP協議的數據接收
　　6.6.2 TCP協議的數據發送
　　6.6.3 擁塞控製的事件處理
第7章 擁塞控製模塊編程實踐
　7.1 擁塞控製模塊的調用
　　7.1.1 模塊的初始化
　　7.1.2 主要窗口的計算
　　7.1.3 擁塞狀態機
　　7.1.4 狀態處理函數
　　7.1.5 “成員函數”的調用關係
　7.2 模塊編程基礎
　　7.2.1 基本數據結構
　　7.2.2 內核函數介紹
　　7.2.3 編譯
　7.3 主要算法介紹
　　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 代碼中常見的修飾符
　7.4 用戶態獲取當前擁塞窗口值編程示例
　7.5 實踐舉例
第8章 仿真與測量
　8.1 網絡仿真
　　8.1.1 軟件仿真
　　8.1.2 ns—2簡介
　　8.1.3 OPNET簡介
　　8.1.4 硬件模擬
　8.2 性能測量方法
　　8.2.1 網絡帶寬測量
　　8.2.2 網絡延遲測量
第9章 新的數據傳輸場景——研究熱點
　9.1 無綫傳輸新場景——移動網絡
　　9.1.1 移動智能終端逐步普及
　　9.1.2 需求催生的“新成員”
　　9.1.3 移動網絡的特性
　　9.1.4 移動設備操作平颱
　　9.1.5 主要的研究進展
　9.2 數據中心內部傳輸遇到的新問題——TCP Incast
　　9.2.1 數據中心的網絡架構
　　9.2.2 MapReduce新業務與發展
　　9.2.3 TCP Incast的發生
　　9.2.4 國內外研究現狀
　　9.2.5 主要的解決方案介紹
　9.3 網絡發展的新趨勢——軟件定義網絡SDN與大二層結構
　　9.3.1 軟件定義網絡
　　9.3.2 大二層結構
　　9.3.3 虛擬機遷移與數據中心二層網絡的變化
　　9.3.4 大二層網絡需要有多大
參考文獻

作者介紹

徐永士，中科院博士，工作於北京三星通信研究院，中國係統分析員協會顧問。主持、參與過中科院和三星通信研究院的多項科研項目。

文摘

序言

《數據洪流的脈絡：網絡通信的基石與演進》 在這個信息爆炸的時代，數據如同奔騰不息的洪流，以前所未有的速度和規模席捲而來，重塑著我們的生活、工作乃至整個社會的麵貌。從社交媒體上的實時更新，到智能設備間的無縫交互，再到支撐全球經濟運轉的龐大數據中心，無一不依賴於高效、穩定、可靠的網絡通信。而在這龐大而復雜的網絡體係中，數據傳輸的底層邏輯與演進，構成瞭信息流通的血脈，決定著整個數字世界的脈搏。 本書並非專注於某一種特定技術或某個特定時期，而是將目光投嚮網絡通信的宏觀圖景，深入剖析其核心原理，並探討其在時代發展中的演進軌跡。我們將穿越信息傳遞的漫長曆史，迴溯到最早的電報，到電話的誕生，再到互聯網的崛起，去理解網絡通信是如何一步步演化至今，每一次的技術飛躍都帶來瞭何種變革。 第一部分：信息傳遞的底層邏輯——從比特到字節的旅程 在深入探討復雜網絡協議之前，我們首先需要理解信息是如何被分解、編碼、傳輸，然後又被重新組閤的。本部分將從最基礎的層麵入手，解釋： 比特與字節的誕生： 數據最根本的構成單位是什麼？它們如何被錶示和存儲？我們將探討二進製編碼的原理，以及它如何成為所有數字信息的基礎。 信號的轉換與編碼： 數字信號如何轉化為可以在物理介質上傳輸的模擬信號，反之亦然？我們將介紹各種調製解調技術（如ASK, FSK, PSK, QAM），理解它們在不同通信場景下的應用和權衡。 數據幀的構建與封裝： 原始數據如何被組織成可傳輸的“數據包”？我們將深入理解數據幀的結構，包括頭部信息（如源/目的地址、控製信息）、有效載荷和校驗碼，以及不同網絡層級（如數據鏈路層）如何進行封裝和解封裝。 差錯檢測與糾正： 在不可靠的傳輸介質上，數據傳輸難免會産生錯誤。我們將探討各種差錯檢測機製（如奇偶校驗、CRC）和差錯糾正編碼（如海明碼），理解它們如何保證數據的完整性。 多路復用與信道劃分： 如何讓多路信號共享同一條傳輸綫路？我們將介紹時分復用（TDM）、頻分復用（FDM）和碼分復用（CDM）等技術，理解它們在提高信道利用率方麵的作用。 第二部分：網絡互聯的智慧——從局域到廣域的橋梁 一旦我們理解瞭單個數據包的傳輸原理，下一步就是探討如何將這些數據包在龐大的網絡中高效地傳遞。本部分將聚焦於網絡互聯的關鍵技術和協議： 物理層與數據鏈路層： 計算機網絡的起點。我們將深入瞭解各種傳輸介質（如雙絞綫、光縴、無綫電波）的特性，以及以太網、Wi-Fi等數據鏈路層協議如何實現設備間的可靠連接和幀的傳輸。 網絡層：路由的藝術： 如何找到從源地址到目的地址的最優路徑？我們將詳細介紹IP協議（IPv4與IPv6），理解IP地址的分配與解析，並重點講解各種路由協議（如RIP, OSPF, BGP）的工作原理，以及它們在構建全球互聯網中的核心作用。 傳輸層的可靠性保障： 在網絡層提供“盡力而為”的服務基礎上，如何確保數據能夠按序、無損地到達目標應用程序？我們將深入剖析麵嚮連接的傳輸控製協議（TCP）和無連接的用戶數據報協議（UDP）的特性、工作流程、擁塞控製、流量控製機製，以及它們在不同應用場景下的選擇。 應用層的萬花筒： 各種網絡應用是如何與底層網絡交互的？我們將探索HTTP/HTTPS、FTP、SMTP、DNS等常見應用層協議，理解它們如何構建我們日常使用的各種互聯網服務。 第三部分：網絡演進的脈搏——應對海量數據的挑戰 隨著互聯網的飛速發展，網絡通信麵臨著前所未有的挑戰：數據量的爆炸式增長、用戶需求的多元化、以及對低延遲、高可靠性的極緻追求。本部分將探討網絡通信在這些挑戰下的演進方嚮： 擁塞控製的再思考： 傳統的擁塞控製算法在應對突發流量和大規模網絡時可能顯得力不從心。我們將探討新型擁塞控製算法（如BBR, CUBIC）的設計理念和優勢，以及它們如何更有效地管理網絡資源。 低延遲通信的探索： 對於實時應用（如在綫遊戲、視頻會議、自動駕駛），低延遲是關鍵。我們將介紹各種優化技術，包括但不限於： 傳輸層優化： 探討QUIC等新興傳輸層協議，它如何通過減少握手次數、優化丟包恢復等手段降低延遲。 內容分發網絡（CDN）： 如何將內容緩存在離用戶更近的服務器，從而縮短訪問路徑。 邊緣計算： 將計算能力部署在網絡邊緣，減少數據傳輸到中心服務器的距離。 無綫通信的革新： 從4G到5G乃至未來的6G，無綫通信技術在速度、容量和連接密度方麵取得瞭巨大飛躍。我們將迴顧無綫通信標準的發展曆程，並探討5G在網絡切片、超低延遲通信等方麵的創新。 軟件定義網絡（SDN）與網絡功能虛擬化（NFV）： 如何讓網絡更加靈活、易於管理和部署？我們將介紹SDN如何通過分離控製平麵和數據平麵來實現集中控製，以及NFV如何將傳統硬件網絡功能轉化為軟件運行在通用硬件上。 網絡安全與隱私的挑戰： 在網絡通信日益普及的同時，安全和隱私問題也日益凸顯。我們將探討常見的網絡攻擊手段（如DDoS攻擊、中間人攻擊），以及加密技術、防火牆、入侵檢測係統等安全防護措施。 本書的獨特性與價值： 與許多側重於單一技術或協議的著作不同，《數據洪流的脈絡》力求提供一個全麵、宏觀的視角。我們不僅僅停留在對某個協議工作機製的描述，更注重理解其背後的設計思想、麵臨的挑戰以及在整個網絡生態係統中的位置。本書旨在幫助讀者： 建立紮實的理論基礎： 從比特到協議棧，層層遞進，深入理解網絡通信的每一個環節。 洞察技術演進的邏輯： 理解為何某些技術會興起，某些技術又會被淘汰，以及未來網絡通信的發展趨勢。 培養解決實際問題的能力： 掌握分析網絡故障、優化網絡性能、設計更健壯網絡係統的關鍵知識。 擁抱未來的數字世界： 更好地理解和應對日益復雜的數字信息環境，為未來的技術創新和應用打下堅實基礎。 無論您是計算機科學的學生、網絡工程師、軟件開發者，還是對網絡通信的底層原理充滿好奇的愛好者，本書都將是您探索數據洪流奧秘的得力助手。讓我們一起踏上這段穿越網絡通信曆史、理解當下、展望未來的旅程。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得相當專業，那種深沉的藍色調配上現代感的字體，一下子就抓住瞭我的眼球。我本以為這會是一本非常枯燥的技術手冊，畢竟“TCP傳輸原理”這幾個字聽起來就讓人頭大，但翻開目錄後，我發現作者的思路非常清晰。他似乎並不滿足於僅僅講解協議的底層細節，而是將這些技術點融入到瞭一個更宏大的背景——“大數據時代下的通信需求”中去。這種結閤讓人耳目一新，感覺這不是一本寫給純粹工程師的書，更像是一本給架構師或者産品經理看的“技術解讀”。我特彆欣賞它對“需求”的強調，畢竟再精妙的技術，如果不能解決實際問題，也隻能是空中樓閣。我期待著它能深入剖析在海量數據湧入時，傳統TCP協議在延遲、吞吐量和可靠性之間是如何權衡的，以及現代通信係統為瞭應對這些挑戰所做的各種創新嘗試。那種將理論與前沿應用緊密結閤的敘事方式，著實激發瞭我繼續閱讀的興趣，希望它能提供一些超越教科書層麵的深刻見解。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這類技術專著，最怕的就是作者的視野不夠開闊。大數據時代不僅僅意味著數據量大，更意味著實時性、多樣性和復雜性。我希望這本書不僅僅停留在對傳統TCP窗口機製的修修補補上，而是能夠前瞻性地探討新興技術，比如QUIC協議的齣現對TCP地位的挑戰。如果作者能在這個背景下，對各種優化策略進行一番“乾坤大挪移”式的梳理，將它們置於一個動態發展的曆史坐標係中進行比較，那這本書的深度就體現齣來瞭。我更看重的是那種批判性的思維，而不是簡單的技術羅列。比如，在哪些場景下，傳統TCP的優化已經達到瞭極限，必須引入更高層的協議棧來輔助或替代？這種對技術局限性的清晰認識，往往是創新發生的起點。這本書能否提供這種宏觀的審視角度，是我最為期待的部分。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題很抓人，但真正吸引我的是它隱含的“解決之道”。在日常工作中，我們經常遇到網絡瓶頸，但往往隻能停留在“網絡問題”這個模糊的層麵，無法深入到TCP層的具體機製去診斷和優化。我非常好奇，作者是如何構建起“通信需求”到“傳輸原理”再到“優化實踐”這條邏輯鏈條的。一個好的技術書籍，應該能讓讀者在讀完後，不僅知道“是什麼”，更知道“為什麼是這樣”以及“如何改進”。我特彆希望它能花大力氣講解那些邊緣場景下的行為，比如長肥管道（LFP）中的TCP行為，或者跨越不同運營商網絡的錶現差異。如果書中能提供一些實際的性能分析工具或腳本的使用指南，那就更貼近工程實踐瞭。這種工具性的指導價值，往往比純理論的闡述更為立竿見影，能讓讀者直接將書本知識應用於生産環境，解決實際的燃眉之急。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我拿到這本書時，內心是充滿期待又夾雜著一絲絲忐忑的。期待是因為這個選題切中瞭當下熱點，大數據和高速網絡已經是基礎設施，而TCP作為核心，其優化必然是重中之重。忐忑則是因為這類書籍往往陷於細節的泥潭，要麼過於理論化，導緻讀者難以落地；要麼過於淺嘗輒止，無法提供真正的深度。我希望這本書能夠在這兩者之間找到一個完美的平衡點。我尤其關注作者如何處理那些復雜的擁塞控製算法，比如BBR、CUBIC等，它們在不同網絡環境下的錶現差異究竟有多大？如果能通過生動的案例或者對比實驗來展示這些算法的優劣，那就太棒瞭。這本書的價值，我認為並不在於復述RFC文檔的內容，而在於它如何“翻譯”這些冰冷的代碼和數學模型，將其轉化為指導我們設計高並發、低延遲係統的實用智慧。閱讀體驗上，如果排版和圖示能再精緻一些，想必會更加分，畢竟麵對如此復雜的主題，清晰的可視化是理解力的助推器。

評分☆☆☆☆☆

從書名來看，它似乎瞄準的是一個非常硬核的領域，但如果麵嚮的讀者群體更廣泛，例如網絡工程師、係統架構師乃至是數據科學傢，那麼其敘事節奏就顯得尤為重要。我希望這本書的語言風格是那種既保持學術的嚴謹性，又充滿工程師的務實精神。我希望它能像一位經驗豐富的老前輩在咖啡館裏跟你深入交流，而不是一份冷冰冰的規範文檔。例如，在講解流量控製時，如果能穿插一些“我們曾經嘗試過A方法，但發現B問題更嚴重，所以轉嚮瞭C機製”的故事綫索，那會大大增加閱讀的趣味性和代入感。技術的發展往往是試錯的結果，將這些“踩坑”的經驗融入進去，能幫助讀者更好地理解現有機製的設計哲學。一本好的書，應該是能引發讀者思考，甚至促使讀者去動手驗證的，期待它能帶來這樣一種實踐的召喚力。