现代网络技术：SDN、NFV、QoE、物联网和云计算

本书是一本讨论现代网络技术的教材，包括六个部分。第壹部分（第1~2章）提供了现代网络的概述和本书其余部分的背景；第二部分（第3~6章）专注于SDN概念、技术和应用的全面且透彻的呈现；第三部分（第7~9章）专注于网络功能虚拟化的概念、技术和应用的宽泛且透彻的呈现以及网络虚拟化的讨论；第四部分（第10~12章）介绍与SDN和NFV同等重要的服务质量（QoS）和体验质量（QoE）的演化；第五部分（第13~15章）探讨云计算和物联网这两种占支配地位的现代网络体系结构；第六部分（第16~17章）对安全性进行分析并讨论职业相关的问题。本书适合作为高校计算机网络课程的教材和参考书，也可供相关技术人员阅读参考。

作者简介
Foundations of Modern Networking: SDN, NFV, QoE, IoT, and Cloud
William Stallings博士在理解计算机安全、计算机网络和计算机体系结构领域的全方位技术发展方面做出了独特的贡献。他写作了18本教科书，算上各种修订的版本，在这些主题的多个方面共写了70本书。他的作品出现在各种ACM和IEEE出版物上，包括《Proceedings of the IEEE》和《ACM Computing Reviews》。他曾13次荣获教科书和学术作者协会（Text and Academic Authors Association）颁发的年度优计算机科学教科书奖。
在30多年间，他成为该领域的技术贡献者、技术管理者和几个高科技公司的总经理。他在各种计算机和操作系统上设计并实现了基于TCP/IP和基于OSI的协议栈，既包括微机也包括大型计算机。当前，他是一名独立的咨询顾问，他的客户包括计算机、网络制造商、客户、软件开发公司和技术先进的政府研究机构。
他在ComputerScienceStudent.com/创建并维护着计算机科学学生资源网站。该网站为计算机科学的学生（和教授）提供有关各种主题的普遍感兴趣的文档和链接。他是《Cryptologia》杂志的编委，该杂志是致力于密码学研究的学术性期刊。
Stallings博士拥有麻省理工学院计算机科学博士学位和诺特丹（Notre Dame）大学电子工程硕士学位。

出版者的话
译者序
前言
致谢
作者简介
贡献作者简介
第一部分　现代网络
第1章　现代网络的组成 2
1.1　网络生态系统 2
1.2　网络体系结构的例子 4
1.2.1　全球性网络的体系结构 4
1.2.2　典型的网络层次结构 6
1.3　以太网 7
1.3.1　以太网应用 7
1.3.2　标准 9
1.3.3　以太网数据速率 10
1.4　Wi-Fi 13
1.4.1　Wi-Fi应用 13
1.4.2　标准 14
1.4.3　Wi-Fi数据速率 14
1.5　4G/5G蜂窝网 15
1.5.1　第一代 15
1.5.2　第二代 15
1.5.3　第三代 16
1.5.4　第四代 16
1.5.5　第五代 16
1.6　云计算 17
1.6.1　云计算的概念 17
1.6.2　云计算的好处 18
1.6.3　云网络 18
1.6.4　云存储 18
1.7　物联网 19
1.7.1　物联网中的物 19
1.7.2　演化 19
1.7.3　物联网的层次 19
1.8　网络汇聚 20
1.9　统一通信 21
1.10　重要术语 24
1.11　参考文献 24
第2章　需求和技术 25
2.1　网络和因特网流量的类型 25
2.1.1　弹性流量 25
2.1.2　非弹性流量 26
2.1.3　实时流量特性 28
2.2　需求：大数据、云计算和移动流量 30
2.2.1　大数据 30
2.2.2　云计算 32
2.2.3　移动流量 34
2.3　需求：QoS和QoE 35
2.3.1　服务质量 35
2.3.2　体验质量 36
2.4　路由选择 36
2.4.1　特点 37
2.4.2　分组转发 37
2.4.3　路由选择协议 38
2.4.4　路由器的组成 40
2.5　拥塞控制 40
2.5.1　拥塞的影响 41
2.5.2　拥塞控制技术 43
2.6　SDN和NFV 45
2.6.1　软件定义网络 45
2.6.2　网络功能虚拟化 46
2.7　现代网络要素 47
2.8　重要术语 48
2.9　参考文献 48
第二部分　软件定义网络
第3章　SDN：背景与动机 50
3.1　不断演化的网络需求 50
3.1.1　需求在不断增长 50
3.1.2　供给在不断增长 50
3.1.3　流量模式更为复杂 51
3.1.4　传统的网络体系结构已经不再适用 51
3.2　SDN方法 53
3.2.1　需求 53
3.2.2　SDN体系结构 53
3.2.3　软件定义网络的特征 56
3.3　SDN和NFV相关标准 56
3.3.1　标准制定机构 57
3.3.2　产业协会 58
3.3.3　开放发展组织 59
3.4　重要术语 59
3.5　参考文献 60
第4章　SDN数据平面和OpenFlow 61
4.1　SDN数据平面 61
4.1.1　数据平面功能 61
4.1.2　数据平面协议 63
4.2　OpenFlow逻辑网络设备 63
4.2.1　流表结构 65
4.2.2　流表流水线 68
4.2.3　多级流表的使用 71
4.2.4　组表 71
4.3　OpenFlow协议 73
4.4　重要术语 74
第5章　SDN控制平面 75
5.1　SDN控制平面体系结构 76
5.1.1　控制平面功能 76
5.1.2　南向接口 77
5.1.3　北向接口 78
5.1.4　路由选择 79
5.2　ITU-T模型 80
5.3　OpenDaylight 81
5.3.1　OpenDaylight的体系结构 81
5.3.2　OpenDaylight的氦版本 82
5.4　REST 85
5.4.1　REST约束 85
5.4.2　REST API例子 87
5.5　控制器间的合作和协调 88
5.5.1　集中式与分布式控制器 88
5.5.2　高可用性的集群 89
5.5.3　联邦的SDN网络 90
5.5.4　边界网关协议 90
5.5.5　域间的路由选择和QoS 91
5.5.6　为QoS管理使用BGP 92
5.5.7　IETF SDNi 93
5.5.8　OpenDaylight SDNi 94
5.6　重要术语 95
5.7　参考文献 96
第6章　SDN应用平面 97
6.1　SDN应用平面体系结构 97
6.1.1　北向接口 98
6.1.2　网络服务抽象层 98
6.1.3　网络应用 98
6.1.4　用户接口 98
6.2　网络服务抽象层 99
6.2.1　SDN中的抽象 99
6.2.2　Frenetic 100
6.3　流量工程 102
6.4　测量和监视 104
6.5　安全 105
6.6　数据中心网络 109
6.6.1　基于SDN的大数据 109
6.6.2　基于SDN的云网络 110
6.7　移动和无线 112
6.8　信息中心网络 112
6.8.1　CCNx 113
6.8.2　抽象层的使用 114
6.9　重要术语 116
第三部分　虚拟化
第7章　网络功能虚拟化：概念与体系结构 118
7.1　NFV的背景与动机 118
7.2　虚拟机 119
7.2.1　虚拟机监视器 120
7.2.2　体系结构方法 121
7.2.3　容器虚拟化 123
7.3　NFV概念 123
7.3.1　NFV使用案例 126
7.3.2　NFV的基本要素 127
7.3.3　高层NFV框架 127
7.4　NFV的技术优势与必要条件 128
7.4.1　NFV的技术优势 128
7.4.2　NFV的必要条件 129
7.5　NFV参考体系结构 129
7.5.1　NFV管理与编排 130
7.5.2　参照点 130
7.5.3　具体实现 131
7.6　重要术语 132
7.7　参考文献 132
第8章　NFV功能 133
8.1　NFV基础设施 133
8.1.1　容器接口 134
8.1.2　NFVI容器的部署 136
8.1.3　NFVI域的逻辑结构 137
8.1.4　计算域 137
8.1.5　管理程序域 139
8.1.6　基础设施网络域 140
8.2　虚拟网络功能 142
8.2.1　VNF接口 142
8.2.2　VNFC间通信 143
8.2.3　VNF扩展 144
8.3

前　　言Foundations of Modern Networking: SDN, NFV, QoE, IoT, and Cloud这里有本书，检察官。我将它送给你，你无法怀疑该书包括了全部事实。
——福尔摩斯经典故事《狮鬃毛》，Arthur Conan Doyle爵士背景众多因素汇聚起来，催生了计算机和通信网络方面的最新革命。
需求：将注意力聚焦在设计、评价、管理和维护复杂的网络基础设施上，企业的这种需求汹涌而来。这些趋势包括以下几个方面。
大数据：大型和小型企业越来越依赖于对海量数据的处理和分析。为了在可接受的时间周期内处理大量的数据，大数据可能需要分布式文件系统、分布式数据库、云计算平台、互联网存储和其他可扩展的存储技术。
云计算：在许多机构中存在一种日益显著的趋势，即将可观比例甚至所有信息技术（IT）活动迁移到称为企业云计算的互联网连接的基础设施上。在IT数据处理方面的这种剧烈变化伴随着网络需求的剧烈变化。
物联网（IoT）：IoT涉及大量使用标准通信体系结构为终端用户提供服务的对象。数十亿这样的设备将与产业、商业和政府网络连接，提供物理世界和计算、数字内容、分析、应用及服务之间的交互。IoT为用户、生产商和服务提供商在各种各样的领域提供了前所未有的机会。受益于IoT数据收集、分析和自动化能力的领域包括卫生健康、卫生保健、家庭监控和自动化、节能和智能电网、农业、运输业、环境监测、仓储和产品管理、安全、监视、教育以及许多其他方面。
移动设备：移动设备现在已经成为每个企业IT基础设施不可或缺的组成部分，包括雇主供给和自带设备（BYOD）。众多的移动设备对网络规划和管理产生了独特的新需求。
能力：两种相互影响的趋势已经对智能、有效的网络设计和管理产生了新而紧迫的需求。
千兆比特数据速率网络：以太网产品已经达到了100Gbps并计划进一步提升速率。差不多7Gbps速率的Wi-Fi产品已可供使用。4G和5G网络为蜂窝网络引入了千兆比特速率。
高速、高能力服务器：为了满足企业不断增长的多媒体和数据处理需求，大量的刀片服务器和其他高性能服务器得以发展，并对有效地设计和管理网络提出了需求。
复杂性：网络设计者和管理者在复杂、动态环境中工作，在这种环境中各种不同的需求，特别是大多数服务质量（QoS）和体验质量（QoE）需要灵活的、可管理的网络硬件和服务。
安全性：随着对网络资源的依赖日益增加，对于网络提供各种安全性服务的要求日益加强。
随着对这些因素做出响应的新型网络技术的发展，系统工程师、系统分析师、IT管理员、网络设计师和产品营销人员有必要牢固地掌握现代网络技术。这些专业人员需要理解前面所列因素的含义以及网络设计人员如何做出响应。主宰现实的是：（1）迅速研发和部署的两种互补技术，即软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）；（2）需要满足QoS和QoE需求。
本书为读者提供了对SDN和NFV的透彻解释，以及它们的实际部署和在当今企业中的使用。此外，本书清楚地解释了QoS/QoE以及所有的相关问题，例如云网络和IoT。这是一本技术书籍，目的是提供给某些有技术背景的读者，但是除了系统工程师、网络维护人员以及网络和协议设计者外，本书对于IT管理者和产品销售人员来说也是自成一体的重要资源。
本书的组织本书由以下六部分组成。
现代网络。提供了现代网络的概述和本书其余部分的背景。第1章概述了网络生态系统的构成元素，包括网络技术、网络体系结构、服务和应用。第2章对当前网络环境的演化需求进行了审视，并提供了对现代网络关键技术的预览。
软件定义网络。专注于SDN概念、技术和应用的全面且透彻的呈现。第3章通过展示什么是SDN方法以及需要它的原因而开始讨论，并提供了SDN体系结构的概述。该章还关注了发布SDN规范数和标准的组织。第4章详细观察了SDN数据平面，包括关键组件、它们如何交互和管理。该章的许多内容专注于OpenFlow，这是一种非常重要的数据平面技术，也是与控制平面的接口。该章解释了需要OpenFlow的原因，进而提供了详细的技术解释。第5章专注于SDN控制平面，其中包括对OpenDaylight的讨论，而OpenDaylight是控制平面的重要的开源实现。第6章涉及SDN应用平面，除了考察通用的SDN应用平面体系结构外，还讨论了6个能被SDN支持的主要应用领域，并且提供了一些SDN应用的例子。
虚拟化。专注于网络功能虚拟化的概念、技术和应用的宽泛且透彻的呈现以及网络虚拟化的讨论。第7章引入虚拟机的概念，然后关注虚拟机技术的使用以开发基于NFV的网络环境。第8章提供了NFV功能的详细讨论。第9章关注虚拟网络的传统概念，然后审视对网络虚拟化更为现代的方法，最后引入软件定义基础设施的概念。
用户需求的定义与支撑技术。与SDN和NFV的出现同样重要的是服务质量和体验质量的演化，它样决定了客户需求以及网络设计如何响应这些需求。第10章提供了QoS概念和标准的概述。