網絡體系結構：系統工程思維

前言
基礎篇
第1章 網絡體系結構概述 3
1.1 何謂“體系結構” 3
1.1.1 體系結構是系統設計與實施的風格和方法 3
1.1.2 體系結構是指導系統設計的總體原則 4
1.1.3 體系結構是功能構件的有序排列及其組合匹配方式 5
1.2 網絡體系結構的概念與內涵 6
1.2.1 信息網絡的本質特征 6
1.2.2 網絡體系結構的概念 8
1.2.3 網絡體系結構的內涵 10
1.3 網絡體系結構中的系統工程思維 17
1.3.1 系統工程思維概述 17
1.3.2 典型的系統工程思維 19
1.4 典型的網絡體系結構 35
1.4.1 電信網體系結構 35
1.4.2 計算機網絡體系結構 40
參考文獻 46
第2章 互聯網體系結構 48
2.1 互聯網體系結構歷史沿革 48
2.1.1 面向數字終端直接互聯 49
2.1.2 分組交換網 55
2.1.3 TCP/IP網絡 62
2.1.4 IPv6網絡 67
2.2 互聯網體系結構設計的系統工程思維 75
2.2.1 以核心矛盾驅動網絡架構設計 75
2.2.2 以支持多樣性促進技術發展 76
2.2.3 以模塊化簡化覆雜系統設計 77
2.2.4 以分層推進覆雜系統實現 78
2.2.5 以持續優化保證整體效能 78
2.2.6 以可擴展性支撐未來變革 80
2.2.7 以結構設計保障內生安全 81
2.2.8 以冗餘設計保障網絡韌性 82
2.3 小結 82
參考文獻 83
第3章 新型網絡體系結構 85
3.1 網絡體系結構的變革 85
3.2 命名數據網絡（NDN） 86
3.2.1 NDN概述 86
3.2.2 NDN基本原理與關鍵技術 87
3.2.3 NDN應用及其優勢分析 89
3.3 表達型互聯網架構（XIA） 93
3.3.1 XIA概述 93
3.3.2 XIA基本原理與關鍵技術 93
3.3.3 XIA應用及其優勢分析 94
3.4 以移動支持為中心的未來互聯網架構 95
3.4.1 MobilityFirst概述 95
3.4.2 MobilityFirst基本原理與關鍵技術 96
3.4.3 MobilityFirst應用及其優勢分析 98
3.5 其他典型新型網絡體系結構 99
3.5.1 NEBULA網絡體系結構 99
3.5.2 GeoNetworking網絡體系結構 101
3.5.3 標識網絡體系結構 104
3.6 新型網絡體系結構試驗床 106
3.6.1 全球網絡創新環境 106
3.6.2 未來互聯網研究和試驗項目FIRE 109
3.6.3 新一代網絡架構設計AKARI 111
3.6.4 未來網絡試驗設施CENI 113
3.7 小結 114
參考文獻 115
發展篇
第4章 網絡發展新範式：多模態網絡環境 119
4.1 傳統網絡發展範式歸納與分析 120
4.1.1 網絡發展範式的歷史沿革 120
4.1.2 傳統發展範式存在“基因缺陷” 122
4.1.3 傳統發展範式的理論困境 126
4.2 網絡發展第三範式：多模態網絡環境 129
4.2.1 多模態與網絡模態的概念 129
4.2.2 多模態網絡環境的核心思想 132
4.3 多模態網絡環境的能力坐標 136
4.4 多模態網絡環境的系統形態 141
4.5 多模態網絡環境的運行邏輯 142
4.6 多模態網絡環境的核心技術 145
4.6.1 網絡功能全維可定義技術 145
4.6.2 網絡模態編譯與加載技術 150
4.6.3 多模態路由與尋址技術 159
4.6.4 網絡內生安全構造技術 165
4.7 典型應用場景 172
4.7.1 互聯網基礎設施場景 174
4.7.2 典型行業網絡場景 175
4.7.3 移動接入網絡場景 177
4.7.4 天地協同網絡場景 178
4.8 小結 180
參考文獻 180
第5章 雲數據中心網絡技術 182
5.1 數據中心網絡架構 182
5.1.1 數據中心的物理網絡（Underlay網絡） 183
5.1.2 數據中心的邏輯網絡（Overlay網絡） 191
5.2 雲數據中心網絡架構 196
5.2.1 雲數據中心網絡體系結構 196
5.2.2 雲計算與虛擬化 199
5.2.3 數據中心雲化方案 202
5.2.4 超融合數據中心網絡 205
5.3 雲數據中心網絡的核心技術—軟件定義網絡 209
5.3.1 軟件定義網絡與OpenFlow 210
5.3.2 控制平面可編程 211
5.3.3 數據平面可編程 213
5.4 多雲數據中心網絡 217
5.4.1 多雲數據中心網絡體系結構 217
5.4.2 多雲數據中心網絡應用場景 221
5.5 小結 224
參考文獻 225
第6章 算網融合技術 226
6.1 算網融合概述 226
6.1.1 算網融合的需求 227
6.1.2 算網融合基本概念 230
6.2 算網融合分層結構 233
6.2.1 算網基礎設施層 234
6.2.2 算網編排管理層 237
6.2.3 算網運營服務層 239
6.3 算網融合核心技術 241
6.3.1 算網原生編排 241
6.3.2 算力標識 243
6.3.3 算力感知 248
6.3.4 算力路由 249
6.3.5 在網計算與算力卸載 251
6.4 面向AI的智算網絡 254
6.4.1 智算網絡面臨的關鍵挑戰 255
6.4.2 智算網絡發展趨勢 256
6.5 小結 257
參考文獻 258
第7章 網絡確定性承載技術 259
7.1 網絡確定性承載技術概述 259
7.2 L1.5層確定性承載技術—FlexE 261
7.2.1 FlexE總體架構 261
7.2.2 關鍵技術 264
7.2.3 發展現狀及趨勢 266
7.3 L2層確定性承載技術—時間敏感網絡 267
7.3.1 體系架構 267
7.3.2 關鍵技術 271
7.3.3 TSN標準化工作 289
7.3.4 發展現狀及趨勢 289
7.4 L3層確定性承載技術—DetNet和DIP 291
7.4.1 DetNet 291
7.4.2 DIP 298
7.5 小結 304
參考文獻 304
第8章 天地一體化網絡技術 306
8.1 天地一體化網絡技術概述 306
8.1.1 天地一體化網絡發展歷程 307
8.1.2 天地一體化網絡技術需求 310
8.1.3 天地一體化網絡演進方向 311
8.2 天地一體化網絡組成結構 312
8.2.1 天基信息網 313
8.2.2 地面互聯網 315
8.2.3 移動通信網 318
8.3 天地一體化網絡核心技術 320
8.3.1 天地一體化網絡體系架構設計 320
8.3.2 天地一體化網絡智能切片技術 322
8.3.3 天地一體化網絡協議設計 324
8.3.4 高動態拓撲下的智能路由技術 327
8.3.5 網絡智能運維管理技術 329
8.3.6 面向大時延與異構環境的傳輸優化技術 331
8.3.7 天地一體化網絡高效傳輸技術 334
8.3.8 其他關鍵技術 336
8.4 典型系統 339
8.4.1 SpaceX Starlink系統 339
8.4.2 “鴻雁”系統 340
8.4.3 Intelsat通信網絡 341
8.4.4 全球網絡信息柵格GIG 342
8.5 小結 342
參考文獻 343
第9章 典型垂直行業網絡技術 345
9.1 垂直行業網絡技術概述 345
9.2 物聯網技術 346
9.2.1 體系結構 348
9.2.2 關鍵技術 349
9.2.3 發展趨勢 359
9.3 車聯網技術 363
9.3.1 體系結構 363
9.3.2 關鍵技術 366
9.3.3 發展趨勢 373
9.4 工業互聯網技術 374
9.4.1 體系結構 375
9.4.2 關鍵技術 377
9.4.3 發展現狀及趨勢 387
9.5 小結 389
參考文獻 390