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书名：新型数据中心网络 从云数据中心到智算中心网络
定价：199.8
ISBN：9787115682765
作者：张娇 潘恬 黄韬 刘韵洁
版次：第1版
出版时间：2025-12
内容提要：
本书探讨了新型数据中心网络的发展现状与技术，涵盖从网络架构到性能优化的多个方面。回顾了数据中心网络的演变历程。随后，深入讨论了新型数据中心网络架构、传输控制、负载均衡、性能隔离、可编程数据面、网络测量、故障管理等关键技术的实现与应用。本书内容翔实，叙述逻辑严谨，避免了过多抽象的内容，力求通过解析各项技术标准、展望多种应用前景，将新型数据中心网络生动地呈现给读者。 本书适合网络工程师、数据中心技术专 家，以及相关领域的研究人员和学生阅读。无论是对数据中心网络有兴趣的读者，还是进行技术研发的专业人士，皆能从中获得丰富的理论支持和实践指导。
作者简介：
张娇 北京邮电大学长聘教授、博导，国 家 级青年人才。长期致力于数据中心网络、智算中心网络等研究。曾获CCF优 秀博士学位论文奖、中国通信学会技术发明特等奖/一等奖和中国电子学会创新团队奖等荣誉。主持国家重点研发计划（青年科 学 家项目）、国家自然科学企业联合基金等多项国 家 级项目以及华为等领军企业合作项目20余项。在SIGCOMM、NSDI、TON等网络领域会议/期刊上发表学术论文一百余篇。 潘恬 北京邮电大学副教授，从事云数据中心网络、可编程网络设备、卫星互联网等研究，在SIGCOMM、NSDI等会议上发表论文一百余篇，授权专利70余项，主持多个国 家 级项目，并与产业界开展紧密合作，获通信学会、电子学会科技奖励。 黄韬 北京邮电大学教授、博导，国 家 级人才，紫金山实验室未来网络中心主任。长期从事未来网络、确定性网络、网络人工智能等方面研究工作。主持20余项国 家 级重点科研项目，在重要期刊和会议发表SCI/EI论文一百五十余篇，授权专利八十余项，出版中英文专著八部，获中国通信学会科技进步特等奖、技术发明一等奖，中国电子学会科技进步一等奖、全 国发明展览会金奖等多项奖励，相关技术成果已规模应用到电信、电力、国防等多个领域。 刘韵洁 中国工程院院士，现任紫金山实验室* 席 科 学 家，国家未来网络试验设施重大科技基础设施（CENI）项目负责人。曾主持设计、建设和运营管理我国第 一个公用数据网络体系，开拓了我国公用数据通信新领域；主持中国联通多业务统一网络平台的设计、建设和运营工作，在全球率先实现在一个网络平台上同时提供话音、数据和视频等多种业务。目前主要研究方向为未来网络、网络融合与演进，曾获得国家科技进步一等奖一项，部级科技进步一等奖二项，从事网络技术工作近五十年，在数据网、互联网以及网络融合等方面做出了开拓性工作。
目录：
第 1章 新型数据中心网络概述 001
1.1 数据中心网络发展历程 001
1.1.1 物理数据中心 002
1.1.2 互联网数据中心 003
1.1.3 云数据中心 004
1.1.4 智算中心 005
1.2 新型数据中心网络架构 007
1.2.1 硬件设备 007
1.2.2 组网结构 011
1.3 新型数据中心网络流量控制 013
1.3.1 传输控制 013
1.3.2 负载均衡 015
1.4 新型数据中心网络性能隔离 017
1.5 新型数据中心网络运营维护 019
1.5.1 可编程数据面 020
1.5.2 网络测量 021
1.5.3 故障管理 022
1.6 新型数据中心网络典型应用场景 023
1.6.1 云计算 023
1.6.2 大数据 024
1.6.3 物联网 024
1.6.4 边缘计算 024
1.6.5 人工智能 024
1.7 本章小结 025
第 2章 新型数据中心网络架构 027
2.1 基于树状拓扑的数据中心网络架构 028
2.1.1 Fat-tree网络 029
2.1.2 VL2网络 032
2.1.3 VxLAN技术 038
2.1.4 Leaf-Spine网络 043
2.2 基于混合递归结构的数据中心网络架构 044
2.2.1 DCell网络 045
2.2.2 FiConn网络 046
2.3 统一、低时延的新型数据中心网络架构 049
2.3.1 Aquila网络设计目标 050
2.3.2 Aquila网络硬件设计 052
2.3.3 Aquila网络SDN实现 058
2.4 智算中心网络架构 062
2.4.1 HPN 062
2.4.2 Google的TPUv4机器学习*算中心 067
2.4.3 英伟达基于NVLink、NVSwitch的RDMA全互联网络 070
2.5 本章小结 072
参考文献 072
第3章 新型数据中心网络传输控制 075
3.1 新型数据中心业务特征与需求 075
3.1.1 新型数据中心业务分布式架构 076
3.1.2 新型数据中心对低时延和高吞吐量的需求 078
3.2 数据中心网络传输控制 081
3.2.1 传统TCP传输控制 082
3.2.2 云数据中心网络传输控制 087
3.2.3 智算中心网络传输控制 095
3.3 本章小结 109
参考文献 109
第4章 新型数据中心网络负载均衡 111
4.1 新型数据中心网络负载均衡的背景与挑战 111
4.1.1 新型数据中心网络架构特点 111
4.1.2 新型数据中心网络流量特征 112
4.1.3 新型数据中心能耗 113
4.2 新型数据中心网络负载均衡概述 114
4.2.1 负载均衡定义 115
4.2.2 负载均衡目标 115
4.2.3 负载均衡与广域网流量调度的对比 117
4.2.4 负载均衡基本流程 118
4.2.5 性能评价指标 120
4.3 新型数据中心网络负载均衡方案 121
4.3.1 负载均衡方案分类 121
4.3.2 传统数据中心网络负载均衡 122
4.3.3 智算中心网络负载均衡 146
4.4 本章小结 148
参考文献 149
第5章 新型公有云网络性能隔离 153
5.1 公有云网络性能隔离 153
5.1.1 性能隔离方案概述 154
5.1.2 集中式性能隔离方案 156
5.1.3 分布式性能隔离方案 167
5.2 智算中心RDMA网络性能隔离 178
5.2.1 软件性能隔离方案——Justitia 179
5.2.2 硬件性能隔离方案——SR-IOV/HW TC 182
5.2.3 RDMA微架构资源 186
5.3 公有云网络性能隔离发展出路 190
5.4 本章小结 191
参考文献 192
第6章 新型数据中心可编程数据面 195
6.1 网络设备：黑盒与白盒 195
6.2 数据面可编程技术 198
6.2.1 软硬件解耦技术 198
6.2.2 网络可编程技术 199
6.2.3 硬件加速技术 202
6.3 部署案例 203
6.3.1 新型数据中心组网 203
6.3.2 在网计算 205
6.4 数据面编程语言——P4 206
6.4.1 变量 207
6.4.2 Parser 208
6.4.3 Ingress处理与Egress处理 209
6.4.4 Deparser 210
6.4.5 一个简单的P4程序 211
6.5 本章小结 215
参考文献 216
第7章 新型数据中心网络测量 217
7.1 新型数据中心网络测量概述 217
7.2 网络测量学术研究 219
7.2.1 新型数据中心网络流量测量 220
7.2.2 带内网络遥测 224
7.2.3 Sketch数据结构 234
7.2.4 虚拟网络测量 237
7.2.5 云原生网络测量 238
7.3 网络测量工业界解决方案 248
7.3.1 Barefoot芯片 249
7.3.2 博通芯片 251
7.3.3 思科Silicon One 253
7.3.4 华为IFIT 255
7.4 本章小结 259
参考文献 259
第8章 新型数据中心网络故障管理 263
8.1 新型数据中心网络故障管理背景 263
8.2 新型数据中心网络故障管理架构 265
8.3 数据中心网络故障及其影响 265
8.3.1 主机间网络故障 266
8.3.2 主机内网络故障 266
8.3.3 网络故障对业务性能的影响 267
8.4 新型数据中心网络监控与故障定位指标 268
8.5 新型数据中心网络监控与故障定位相关技术 270
8.5.1 Ping命令/端到端探测 270
8.5.2 Traceroute命令 271
8.5.3 ERSPAN 272
8.5.4 INT 273
8.6 新型数据中心网络监控与故障定位典型方案 274
8.6.1 Pingmesh 274
8.6.2 NetBouncer 276
8.6.3 EverFlow 277
8.7 智算中心网络故障管理典型方案 278
8.7.1 Hostping 278
8.7.2 R-Pingmesh 280
8.8 本章小结 282
参考文献 283
名词索引 285
定价：199.8
ISBN：9787115682765
作者：张娇 潘恬 黄韬 刘韵洁
版次：第1版
出版时间：2025-12
内容提要：
本书探讨了新型数据中心网络的发展现状与技术，涵盖从网络架构到性能优化的多个方面。回顾了数据中心网络的演变历程。随后，深入讨论了新型数据中心网络架构、传输控制、负载均衡、性能隔离、可编程数据面、网络测量、故障管理等关键技术的实现与应用。本书内容翔实，叙述逻辑严谨，避免了过多抽象的内容，力求通过解析各项技术标准、展望多种应用前景，将新型数据中心网络生动地呈现给读者。 本书适合网络工程师、数据中心技术专 家，以及相关领域的研究人员和学生阅读。无论是对数据中心网络有兴趣的读者，还是进行技术研发的专业人士，皆能从中获得丰富的理论支持和实践指导。
作者简介：
张娇 北京邮电大学长聘教授、博导，国 家 级青年人才。长期致力于数据中心网络、智算中心网络等研究。曾获CCF优 秀博士学位论文奖、中国通信学会技术发明特等奖/一等奖和中国电子学会创新团队奖等荣誉。主持国家重点研发计划（青年科 学 家项目）、国家自然科学企业联合基金等多项国 家 级项目以及华为等领军企业合作项目20余项。在SIGCOMM、NSDI、TON等网络领域会议/期刊上发表学术论文一百余篇。 潘恬 北京邮电大学副教授，从事云数据中心网络、可编程网络设备、卫星互联网等研究，在SIGCOMM、NSDI等会议上发表论文一百余篇，授权专利70余项，主持多个国 家 级项目，并与产业界开展紧密合作，获通信学会、电子学会科技奖励。 黄韬 北京邮电大学教授、博导，国 家 级人才，紫金山实验室未来网络中心主任。长期从事未来网络、确定性网络、网络人工智能等方面研究工作。主持20余项国 家 级重点科研项目，在重要期刊和会议发表SCI/EI论文一百五十余篇，授权专利八十余项，出版中英文专著八部，获中国通信学会科技进步特等奖、技术发明一等奖，中国电子学会科技进步一等奖、全 国发明展览会金奖等多项奖励，相关技术成果已规模应用到电信、电力、国防等多个领域。 刘韵洁 中国工程院院士，现任紫金山实验室* 席 科 学 家，国家未来网络试验设施重大科技基础设施（CENI）项目负责人。曾主持设计、建设和运营管理我国第 一个公用数据网络体系，开拓了我国公用数据通信新领域；主持中国联通多业务统一网络平台的设计、建设和运营工作，在全球率先实现在一个网络平台上同时提供话音、数据和视频等多种业务。目前主要研究方向为未来网络、网络融合与演进，曾获得国家科技进步一等奖一项，部级科技进步一等奖二项，从事网络技术工作近五十年，在数据网、互联网以及网络融合等方面做出了开拓性工作。
目录：
第 1章 新型数据中心网络概述 001
1.1 数据中心网络发展历程 001
1.1.1 物理数据中心 002
1.1.2 互联网数据中心 003
1.1.3 云数据中心 004
1.1.4 智算中心 005
1.2 新型数据中心网络架构 007
1.2.1 硬件设备 007
1.2.2 组网结构 011
1.3 新型数据中心网络流量控制 013
1.3.1 传输控制 013
1.3.2 负载均衡 015
1.4 新型数据中心网络性能隔离 017
1.5 新型数据中心网络运营维护 019
1.5.1 可编程数据面 020
1.5.2 网络测量 021
1.5.3 故障管理 022
1.6 新型数据中心网络典型应用场景 023
1.6.1 云计算 023
1.6.2 大数据 024
1.6.3 物联网 024
1.6.4 边缘计算 024
1.6.5 人工智能 024
1.7 本章小结 025
第 2章 新型数据中心网络架构 027
2.1 基于树状拓扑的数据中心网络架构 028
2.1.1 Fat-tree网络 029
2.1.2 VL2网络 032
2.1.3 VxLAN技术 038
2.1.4 Leaf-Spine网络 043
2.2 基于混合递归结构的数据中心网络架构 044
2.2.1 DCell网络 045
2.2.2 FiConn网络 046
2.3 统一、低时延的新型数据中心网络架构 049
2.3.1 Aquila网络设计目标 050
2.3.2 Aquila网络硬件设计 052
2.3.3 Aquila网络SDN实现 058
2.4 智算中心网络架构 062
2.4.1 HPN 062
2.4.2 Google的TPUv4机器学习*算中心 067
2.4.3 英伟达基于NVLink、NVSwitch的RDMA全互联网络 070
2.5 本章小结 072
参考文献 072
第3章 新型数据中心网络传输控制 075
3.1 新型数据中心业务特征与需求 075
3.1.1 新型数据中心业务分布式架构 076
3.1.2 新型数据中心对低时延和高吞吐量的需求 078
3.2 数据中心网络传输控制 081
3.2.1 传统TCP传输控制 082
3.2.2 云数据中心网络传输控制 087
3.2.3 智算中心网络传输控制 095
3.3 本章小结 109
参考文献 109
第4章 新型数据中心网络负载均衡 111
4.1 新型数据中心网络负载均衡的背景与挑战 111
4.1.1 新型数据中心网络架构特点 111
4.1.2 新型数据中心网络流量特征 112
4.1.3 新型数据中心能耗 113
4.2 新型数据中心网络负载均衡概述 114
4.2.1 负载均衡定义 115
4.2.2 负载均衡目标 115
4.2.3 负载均衡与广域网流量调度的对比 117
4.2.4 负载均衡基本流程 118
4.2.5 性能评价指标 120
4.3 新型数据中心网络负载均衡方案 121
4.3.1 负载均衡方案分类 121
4.3.2 传统数据中心网络负载均衡 122
4.3.3 智算中心网络负载均衡 146
4.4 本章小结 148
参考文献 149
第5章 新型公有云网络性能隔离 153
5.1 公有云网络性能隔离 153
5.1.1 性能隔离方案概述 154
5.1.2 集中式性能隔离方案 156
5.1.3 分布式性能隔离方案 167
5.2 智算中心RDMA网络性能隔离 178
5.2.1 软件性能隔离方案——Justitia 179
5.2.2 硬件性能隔离方案——SR-IOV/HW TC 182
5.2.3 RDMA微架构资源 186
5.3 公有云网络性能隔离发展出路 190
5.4 本章小结 191
参考文献 192
第6章 新型数据中心可编程数据面 195
6.1 网络设备：黑盒与白盒 195
6.2 数据面可编程技术 198
6.2.1 软硬件解耦技术 198
6.2.2 网络可编程技术 199
6.2.3 硬件加速技术 202
6.3 部署案例 203
6.3.1 新型数据中心组网 203
6.3.2 在网计算 205
6.4 数据面编程语言——P4 206
6.4.1 变量 207
6.4.2 Parser 208
6.4.3 Ingress处理与Egress处理 209
6.4.4 Deparser 210
6.4.5 一个简单的P4程序 211
6.5 本章小结 215
参考文献 216
第7章 新型数据中心网络测量 217
7.1 新型数据中心网络测量概述 217
7.2 网络测量学术研究 219
7.2.1 新型数据中心网络流量测量 220
7.2.2 带内网络遥测 224
7.2.3 Sketch数据结构 234
7.2.4 虚拟网络测量 237
7.2.5 云原生网络测量 238
7.3 网络测量工业界解决方案 248
7.3.1 Barefoot芯片 249
7.3.2 博通芯片 251
7.3.3 思科Silicon One 253
7.3.4 华为IFIT 255
7.4 本章小结 259
参考文献 259
第8章 新型数据中心网络故障管理 263
8.1 新型数据中心网络故障管理背景 263
8.2 新型数据中心网络故障管理架构 265
8.3 数据中心网络故障及其影响 265
8.3.1 主机间网络故障 266
8.3.2 主机内网络故障 266
8.3.3 网络故障对业务性能的影响 267
8.4 新型数据中心网络监控与故障定位指标 268
8.5 新型数据中心网络监控与故障定位相关技术 270
8.5.1 Ping命令/端到端探测 270
8.5.2 Traceroute命令 271
8.5.3 ERSPAN 272
8.5.4 INT 273
8.6 新型数据中心网络监控与故障定位典型方案 274
8.6.1 Pingmesh 274
8.6.2 NetBouncer 276
8.6.3 EverFlow 277
8.7 智算中心网络故障管理典型方案 278
8.7.1 Hostping 278
8.7.2 R-Pingmesh 280
8.8 本章小结 282
参考文献 283
名词索引 285
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