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

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121266027

商品編碼：29729635462

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

：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

《網絡之脈：深度解析TCP協議及其現代優化之道》 在一個信息爆炸、數據洪流席捲而來的數字時代，我們賴以生存和發展的網絡通信基礎設施，正以前所未有的速度和規模經曆著變革。在這場變革的底層，有一個古老而又至關重要的協議，默默地承載著億萬數據的可靠傳輸——這就是傳輸控製協議（TCP）。它如同數字世界的血脈，維係著信息傳遞的每一個環節，從簡單的網頁瀏覽到復雜的實時音視頻通信，再到如今如火如荼的大數據分析和人工智能訓練，TCP都在其中扮演著不可或缺的角色。 本書《網絡之脈：深度解析TCP協議及其現代優化之道》並非簡單地羅列TCP的各項指令或參數，而是緻力於深入剖析TCP協議的核心原理，並在此基礎上，探討如何在瞬息萬變的現代網絡環境中，對其進行精細化、智能化以及高效化的優化。我們旨在為讀者提供一個全麵、深刻且具有前瞻性的視角，去理解TCP為何能在幾十年的發展中曆久彌新，又如何在應對海量數據、低延遲、高可靠性等嚴苛需求的挑戰中，展現齣強大的生命力。 第一部分：TCP協議的基石——原理探微 本部分將帶領讀者迴到TCP的起源，但絕非止步於曆史的陳跡，而是深入挖掘其設計的精妙之處。我們將詳細解析TCP如何實現麵嚮連接的可靠數據傳輸，這包括： 三次握手與四次揮手的奧秘： 不僅僅是流程圖的描繪，我們將深入理解每一次握手和揮手的包結構、標誌位含義以及狀態轉移，探討其在建立和釋放連接時的嚴謹邏輯，以及潛在的安全風險與對策。例如，SYN Flood攻擊為何能對TCP連接造成影響，以及TCP本身的防禦機製。 可靠傳輸的基石——序列號與確認應答（ACK）： 我們將解析TCP如何利用序列號來標識每個字節的數據，以及接收端如何通過ACK包來告知發送端哪些數據已成功接收。這背後涉及滑動窗口機製，我們將詳細講解其工作原理、如何動態調整窗口大小以提高吞吐量，以及在丟包、亂序情況下的重傳機製。 流量控製與擁塞控製——動態平衡的藝術： TCP最令人稱道的兩大機製——流量控製和擁塞控製，將是本部分的重點。 流量控製： 詳細介紹接收窗口（rwnd）的概念，以及發送端如何根據接收端的窗口大小來調整發送速率，避免因接收端處理能力不足而導緻的數據丟失。我們將探討不同流量控製算法的演進，如基於固定窗口和基於滑動窗口的機製。 擁塞控製： 這是TCP能夠穩定運行在共享網絡中的關鍵。我們將深入剖析慢啓動（Slow Start）、擁塞避免（Congestion Avoidance）、快重傳（Fast Retransmit）和快恢復（Fast Recovery）等核心算法。理解它們如何在網絡擁塞發生時，主動降低發送速率，並在網絡狀況好轉時，逐步恢復發送速率，以達到“皆大歡喜”的動態平衡。我們將分析這些算法在實際網絡中的錶現，以及它們如何應對突發性的網絡擁塞。 端口號與套接字： 解釋端口號如何區分同一主機上的不同應用進程，以及套接字（Socket）作為應用程序與TCP/IP協議棧交互的接口，其在網絡通信中的作用。 TCP報文段結構詳解： 逐一解析TCP報文段中的各個字段，如源端口、目的端口、序列號、確認號、數據偏移、標誌位（SYN, ACK, FIN, RST, PSH, URG）、窗口大小、校驗和、緊急指針等，理解它們在數據傳輸中的具體功能。 第二部分：現代網絡中的TCP優化挑戰與策略 隨著互聯網的飛速發展，尤其是大數據、雲計算、物聯網、5G等技術的興起，傳統的TCP在某些場景下顯露齣其局限性。本部分將聚焦於現代網絡環境下TCP麵臨的挑戰，並探討相應的優化策略： 高延遲與高帶寬網絡下的TCP性能瓶頸： 帶寬延遲積（Bandwidth-Delay Product, BDP）： 解釋BDP的概念，以及在大帶寬、高延遲的網絡（如衛星通信、長距離骨乾網）中，TCP的窗口大小可能不足以充分利用可用帶寬。 TCP窗口縮減問題： 分析在BDP較大的網絡中，TCP的接收窗口和擁塞窗口可能成為瓶頸，導緻吞吐量無法達到理論上限。 延遲敏感型應用（如實時音視頻）： 探討TCP的可靠性機製（如重傳）如何引入額外的延遲，影響實時性。 TCP優化技術深度剖析： TCP擁塞控製算法的演進與選擇： CUBIC： 重點介紹CUBIC算法，它是Linux等主流操作係統默認的擁塞控製算法。分析其在快速響應網絡變化、有效利用大帶寬方麵的優勢。 BBR（Bottleneck Bandwidth and Round-trip Propagation Time）： 詳細講解Google提齣的BBR算法，它如何通過測量瓶頸帶寬和往返傳播時間來直接估計網絡狀態，規避傳統算法的“擁塞避免”陷阱，實現更高的吞吐量和更低的延遲。我們將對比BBR與CUBIC等傳統算法的優劣。 其他新興算法： 簡要介紹如DCTCP（Data Center TCP）、PCC（Per-Congestion Control）等針對特定場景優化的擁塞控製算法，以及它們的適用性。 TCP參數調優： 講解如何根據實際網絡環境和應用需求，調整TCP相關的內核參數，如最大TCP段大小（MSS）、TCP窗口大小、重傳超時時間（RTO）等。提供實用的調優思路和方法。 TCP選項的利用： 窗口擴大選項（Window Scaling Option）： 解釋其如何剋服TCP早期版本窗口大小的限製，實現大窗口傳輸。 時間戳選項（Timestamps Option）： 分析其在應對序列號迴繞和計算往返時間（RTT）時的重要作用。 選擇性確認（SACK）： 詳細講解SACK如何提升TCP在丟包時的效率，允許接收端隻確認已收到的數據塊，避免不必要的重傳。 應用層與傳輸層的協同優化： HTTP/2與QUIC協議： 探討HTTP/2如何通過多路復用緩解TCP的隊頭阻塞問題，以及QUIC（基於UDP）如何繞過TCP的某些限製，實現更低的連接建立延遲和更強的抗丟包能力。我們將分析QUIC的優勢與挑戰，以及其對未來網絡通信的潛在影響。 RDMA（Remote Direct Memory Access）： 介紹RDMA技術如何實現繞過CPU和操作係統內核，實現內存到內存的直接傳輸，尤其適用於高性能計算和數據中心環境，其對TCP的補充和替代作用。 大數據與TCP： 大數據傳輸的挑戰： 分析大文件傳輸、分布式計算中頻繁的數據交換對TCP性能提齣的更高要求。 TCP在分布式文件係統（如HDFS）中的角色與優化： 探討TCP如何在HDFS等係統中支撐海量數據的讀寫，以及可能的優化方嚮。 數據壓縮與編碼： 討論在TCP傳輸前進行數據壓縮和編碼，如何有效減少傳輸量，間接提升TCP的傳輸效率。 網絡虛擬化與SDN（Software Defined Networking）對TCP的影響： 探討虛擬化環境和SDN架構下，TCP的性能錶現以及可能麵臨的新挑戰與優化機遇。 第三部分：實踐與展望——TCP的未來圖景 本部分將從實踐齣發，引導讀者如何應用所學知識，並對TCP的未來發展進行展望。 TCP性能的監控與分析工具： 介紹tcpdump、Wireshark、netstat、ss等常用工具，以及如何利用它們來抓包、分析TCP連接狀態、診斷性能問題。 案例分析： 通過實際的網絡通信案例，如大文件傳輸失敗、視頻卡頓、網頁加載緩慢等，運用TCP原理進行診斷，並給齣具體的優化建議。 TCP的未來趨勢： 探討在物聯網、邊緣計算、6G等新興技術背景下，TCP可能麵臨的新挑戰和演進方嚮。例如，對低功耗、低延遲、高可靠性在極端場景下的需求。 主動擁塞控製與機器學習： 展望利用機器學習技術，實現更智能、更自適應的TCP擁塞控製算法。 本書並非一本枯燥的技術手冊，而是一次深入的探索之旅。我們相信，通過對TCP協議原理的深刻理解，以及對其現代優化策略的全麵掌握，讀者將能夠更好地駕馭復雜的網絡環境，構建更加高效、可靠、智能的網絡通信係統。無論您是網絡工程師、係統管理員、軟件開發者，還是對網絡通信原理充滿好奇的技術愛好者，都能從中受益，洞悉數字世界的脈搏。

評分☆☆☆☆☆

我個人認為，這本書在結構安排上體現瞭極高的匠心。它不是簡單地將知識點羅列齣來，而是構建瞭一個清晰的學習路徑。開篇的背景鋪墊，為讀者建立起理解協議必要性的宏觀視野；中間部分深入剖析技術細節，循序漸進，保證瞭基礎的紮實；而結尾部分則聚焦於如何應用這些知識去解決實際問題，完成瞭從理論到實踐的閉環。這種“宏觀認識—微觀解構—實踐應用”的結構，使得這本書既適閤希望快速入門並建立係統認知的初級工程師，也適閤需要進行深度調試和性能優化的資深專傢。它成功地在“易讀性”和“專業性”之間找到瞭一個近乎完美的平衡點，這在同類專業書籍中是相當罕見的成就。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計很有意思，封麵采用瞭深藍與亮橙的撞色，給人一種科技感和專業性的初步印象。我最初拿到這本書的時候，其實是抱著一種比較謹慎的態度。畢竟，“大數據時代”和“通信需求”這兩個詞匯在技術書籍中已經很常見瞭，擔心內容會是泛泛而談，堆砌一些大傢都知道的概念。然而，翻開目錄，我立刻被其中對具體技術細節的深入程度所吸引。書中對底層協議的剖析，那種抽絲剝繭的分析方式，讓我覺得作者不僅僅是在描述“是什麼”，更是在解釋“為什麼會這樣”。尤其是關於擁塞控製算法的演進部分，作者沒有簡單地羅列RFC文檔，而是結閤瞭實際網絡環境的復雜度，深入探討瞭每種算法的優缺點和適用場景，這種層層遞進的敘述方式，極大地提升瞭閱讀體驗，讓人感覺像是在跟隨一位經驗豐富的老工程師進行實戰指導，而不是單純地啃教科書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的行文風格著實讓人耳目一新。它不像某些技術著作那樣，充滿瞭晦澀難懂的術語堆砌，讀起來像是在攻剋一座高山。相反，作者的語言邏輯清晰，論述嚴謹中帶著一種引導性的節奏感。在解釋復雜概念時，總能找到恰當的比喻或圖示來輔助理解，使得像我這樣偶爾會忘記底層細節的開發者，也能迅速跟上思路。例如，關於流量控製和擁塞控製的區分，書中通過生動的案例將其間的細微差彆闡釋得淋灕盡緻，避免瞭許多初學者常犯的混淆。這種對讀者學習麯綫的細緻考量，是這本書超越普通技術手冊的關鍵所在。它讓你在感到自己掌握瞭深層知識的同時，又不會因為理解上的睏難而産生挫敗感，閱讀過程非常舒暢。

評分☆☆☆☆☆

從學術研究的角度來看，這本書的深度和廣度都達到瞭一個很高的水準。它不僅覆蓋瞭TCP協議棧的核心機製，更難得的是，它將這些機製置於一個更宏大的“通信需求”背景下進行審視。作者並沒有把網絡協議視為一成不變的真理，而是將其視為應對特定時代需求的工程妥協的産物。書中對於QUIC協議的引入和對比分析，更是體現瞭作者的遠見卓識。這種對未來發展趨勢的預判和對現有技術局限性的深刻洞察，使得這本書的價值超越瞭單純的技術手冊範疇，更像是一份對未來網絡架構演進的思考錄。對於希望站在前沿，理解下一代互聯網核心協議變遷的科研人員或高級架構師而言，這本書提供的理論深度和前瞻性思考是極其寶貴的。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期從事網絡應用開發的人士，我深知網絡延遲和吞吐量對於用戶體驗的決定性影響。這本書的價值，恰恰體現在它對“優化”二字的精準把握上。許多市麵上的書籍往往停留在理論層麵，講解完TCP的三次握手和四次揮手就戛然而止。但這本書的厲害之處在於，它把理論知識無縫地嫁接到瞭實際的性能調優場景中。我特彆欣賞其中關於現代網絡環境（比如高帶寬、高延遲鏈路）下傳統TCP行為錶現的分析，那部分內容猶如醍醐灌頂。它清晰地指齣瞭傳統滑動窗口機製在特定場景下的瓶頸所在，並引入瞭如BBR等新型擁塞控製機製的討論。這種與時俱進的視角，使得這本書不僅具有學術價值，更具有極強的實操指導意義，對於想從“能用”到“好用”轉變的工程師來說，簡直是寶典級彆的參考資料。