云网融合架构基础教程

全书条理清晰，针对性强，既适于对云网融合和算力网络技术感兴趣的科研人员阅读，也可作为高等院校计算机、通信、电子工程等专业研究生的专业课参考书。

本书从云网融合概述入手，从云计算网络的发展动力到云计算网络的基本特征，从云计算网络各部分的细节到云计算网络的关键问题，从云计算网络的业务到目前网络向云计算网络的演进，从云计算网络的融合到对未来的展望，详细地进行了论述。本书共分为8章，内容包括云网融合概述、云计算基础、电信云、新一代网络架构、叠加网络技术、网络功能虚拟化、数据中心网络、数据中心的资源汇聚技术等。
本书适合国内云计算网络、新一代网络建设、网络管理、系统集成行业的开发人员、技术工程师、售前与售后技术支持人员学习。

第1章概述1
1.1云网融合概述1
1.1.1云网融合的背景1
1.1.2云网融合和数据中心网络2
1.1.3云网融合和网络虚拟化3
1.2云网融合服务能力框架3
1.2.1云专网3
1.2.2云网产品4
1.3软件定义的必要性5
1.3.1按需管理的挑战5
1.3.2软件定义网络的现状6
1.4智慧服务云下网的构建7
1.4.1网络拓扑架构7
1.4.2网络流量管理7
1.4.3带宽共享机制8
1.4.4软件定义云网络8
1.5智慧服务云上网的数据传输9
1.5.1多路径路由及转发技术9
1.5.2新型传输控制协议9
1.5.3多路径传输控制技术10
1.5.4软件定义多路径10
1.5.5资源联合优化11
1.6云网融合典型应用场景12
1.6.1混合云12
1.6.2同一公有云多中心互联12
1.6.3跨云服务商的云资源池互联13
1.6.4云网融合在典型行业应用情况14
1.7云网融合发展趋势20
1.7.1云网融合业务体验指标体系将逐步建立20
1.7.2云网融合与新兴产业的结合日益紧密21
1.7.3云网融合产业发展趋向多元化21
1.7.4云市场和网络市场逐渐进行整合22
重点小结22
习题与思考 23
任务拓展23
学习成果达成与测评24
学习成果实施报告书25第2章云计算基础26
2.1云计算概述26
2.1.1云计算概念26
2.1.2云计算历史27
2.1.3云计算标准27
2.1.4云计算特点30
2.1.5云计算趋势32
2.2云计算体系架构32
2.3云计算技术34
2.3.1分布式海量数据存储34
2.3.2虚拟化技术35
2.3.3云平台技术38
2.3.4并行编程技术39
2.3.5数据管理技术39
2.4云交付模型40
2.4.1IaaS40
2.4.2PaaS42
2.4.3SaaS43
2.4.4基本云交付模型的比较44
2.4.5CaaS45
2.5云部署模式45
2.5.1公有云46
2.5.2私有云47
2.5.3混合云48
2.6云计算的应用与创新48
2.6.1云计算与存储48
2.6.2云计算与安全49
2.6.3云计算与大数据49
2.6.4云计算与虚拟化49
2.6.5云计算的商业模式50
2.6.6云计算的未来50
重点小结52
习题与思考52
任务拓展52
学习成果达成与测评53
学习成果实施报告书54第3章电信云55
3.1电信云概述55
3.1.1电信云背景55
3.1.2电信云概念、特征56
3.1.3运营商电信云发展历程57
3.2电信云主要应用场景57
3.2.1核心网业务57
3.2.2边缘结点业务58
3.2.3业务运营支撑系统59
3.3电信云的关键技术59
3.3.1网络功能虚拟化59
3.3.2软件定义网络61
3.3.3NFV与SDN的联动62
3.4电信云典型案例63
3.4.1广东电信云管理功能63
3.4.2广东电信私有云64
3.5电信云发展趋势64
3.5.1CT云和IT云将融合发展65
3.5.2边缘电信云建设成为关键65
3.5.3AI（人工智能）使能电信云实现网络自治66
重点小结66
习题与思考 67
任务拓展67
学习成果达成与测评68
学习成果实施报告书69第4章新一代网络架构70
4.1概述70
4.2SDN72
4.2.1SDN网络架构72
4.2.2SDN控制平台73
4.2.3OpenFlow交换机74
4.2.4OpenFlow控制器75
4.2.5OpenFlow流表76
4.2.6OpenFlow协议77
4.2.7SDN与OpenStack融合79
4.3ICN80
4.3.1ICN简介80
4.3.2ICN关键技术81
4.3.3ICN主流框架84
4.3.4基于SDN的ICN实现85
4.4CCN与NDN87
4.4.1CCN简介87
4.4.2NDN网络架构87
4.4.3NDN数据分组类型88
4.4.4NDN命名机制89
4.4.5NDN结点结构89
4.4.6NDN转发机制91
重点小结92
习题与思考 92
任务拓展92
学习成果达成与测评93
学习成果实施报告书94第5章叠加网络技术95
5.1叠加网络概述95
5.2P2P技术97
5.2.1现代P2P的特点98
5.2.2DHT算法存在的问题98
5.2.3P2P的流量识别100
5.3CDN技术101
5.3.1CDN的文件分发机制101
5.3.2CDN的缓存机制102
5.3.3CDN的调度机制103
5.4多数据中心大二层网络技术104
5.4.1传统二层网络的局限性105
5.4.2大二层网络方案106
5.4.3软件定义跨数据中心网络方案107
5.5叠加网络的层间博弈与协作109
5.5.1叠加网络的生成109
5.5.2叠加网络的路由111
5.6叠加网络的应用方向或应用前景114
5.7典型案例分析： PPTV基础平台管理系统114
5.7.1机遇及挑战115
5.7.2大规模视频云的实践115
5.7.3亚洲电视网的建设116
重点小结116
习题与思考117
任务拓展117
学习成果达成与测评118
学习成果实施报告书119第6章网络功能虚拟化120
6.1NFV概述120
6.1.1NFV产生的背景120
6.1.2NFV的基本概念121
6.1.3NFV架构介绍121
6.1.4NFV的挑战123
6.1.5NFV的发展前景125
6.2NFV的应用场景125
6.2.1NFV用例概述125
6.2.2移动核心网虚拟化127
6.2.3云数据中心网络129
6.2.4家庭网络虚拟化130
6.3NFV的标准组织131
6.4SDN及NFV的探索132
6.4.1SDN与NFV之间的关系132
6.4.2SDN/NFV对网络组网的影响133
6.4.3SDN/NFV的机遇和挑战134
6.4.4SDN/NFV的相关开源项目135
6.4.5业界实践情况137
6.5网络编排139
6.5.1网络编排归属139
6.5.2网络编排原理140
6.5.3基于云网络的网络编排140
重点小结143
习题与思考143
任务拓展 143
学习成果达成与测评144
学习成果实施报告书145第7章数据中心网络146
7.1数据中心的定义146
7.2数据中心规划与设计147
7.2.1传统数据中心网络体系结构147
7.2.2传统数据中心网络体系结构的不足147
7.2.3数据中心网络的新需求148
7.2.4以网络为中心的方案149
7.2.5以服务器为中心的方案150
7.2.6无线数据中心网络151
7.3云数据中心的体系架构152
7.3.1单体云数据中心152
7.3.2虚拟数据中心152
7.3.3分布式云数据中心153
7.4云数据中心的核心技术154
7.4.1数据中心网络的多租客支持154
7.4.2虚拟机放置与迁移策略154
7.4.3云数据中心网络多路径路由协议155
 7.4.4基于编码的云数据中心网络传输协议156
7.4.5网络与计算资源的联合优化157
7.4.6网络与存储资源的联合优化157
7.4.7异构资源请求的虚拟数据中心网络资源分配158
7.5数据中心自动化158
7.5.1自动化服务关键技术158
7.5.2数据中心自动化服务系统架构159
7.6软件定义数据中心的高可用性159
7.6.1软件定义云数据中心网络的设计原理与基础架构159
7.6.2软件定义数据中心网络资源利用率优化160
7.6.3软件定义的云数据中心虚拟网络隔离160
7.6.4软件定义的云数据中心的流量工程161
7.7软件定义数据中心网络案例161
7.7.1Google B4161
7.7.2AWS数据中心实例163
7.7.3VMware软件定义数据中心网络案例165
7.7.4阿里巴巴数据中心网络案例166
7.7.5华为数据中心网络案例167
重点小结168
习题与思考 168
任务拓展 169
学习成果达成与测评170
学习成果实施报告书171第8章数据中心的资源汇聚技术172
8.1虚拟数据中心的传输层协议172
8.1.1数据中心的网络需求172
8.1.2传输层协议的现状173
8.1.3传输层协议的发展174
8.2多路径并发传输176
8.2.1结点之间多路径连接176
8.2.2多路径传输的技术优势177
8.2.3MPTCP综述178
8.2.4多路径传输机制设计180
8.3能力汇聚与组合技术183
8.3.1云计算环境与服务组合183
8.3.2云数据中心的主要特点184
8.3.3云计算中的服务组合185
8.4核心应用聚合云端185
8.4.1服务组合示例185
8.4.2服务组合系统架构186
重点小结187
习题与思考188
任务拓展188
学习成果达成与测评189
学习成果实施报告书190参考文献191

党的二十大报告提出“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”。深入实施人才强国战略，培养造就大批德才兼备的高素质人才，是国家和民族长远发展的大计。为贯彻落实党的二十大精神，筑牢政治思想之魂，编者在牢牢把握这个原则的基础上编写了本书。
云计算是一种超级计算模式，它通过Internet为用户提供按需取用、按用量付费的IT资源，旨在将计算、存储、网络等IT资源的获取变得像自来水和电力一样方便。云计算近年来得到了快速发展，已经成为企业架构的主流组件。尤其是在跨数据中心互联的背景下，云计算网络可用于实现云计算基础设施构建，以及虚拟网络资源的对外提供。
为此，编者结合企业实际案例及院校人才培养方案的要求和学生就业发展的实际需要，编写了这本书。本书试图帮助读者梳理云网络相关通信技术与协议，把握最新的网络技术发展趋势，更好地搭建云计算基础设施，实现云计算的成本效益，提供更可靠、更灵活的服务交付。
本书的主要内容是云计算和互联网之间的融合，为构建云基础设施提出必要的技术原则。随着网络范围的日益扩大，传统网络的设计思想无法从根本上满足信息网络高速、高效、海量等通信需求，难以解决网络可扩展性、移动性、安全性等问题，更难以满足网络资源的高效利用、节约能源等需求。“智慧协同网络理论基础研究”提出了一种新的智慧服务层工作原理与设计方案，实现了服务智慧化，提升了用户体验。
本书特点： 
（1）  紧跟时代，与时俱进。
为确保本书的内容紧跟时代潮流，帮助学生掌握最新信息，书中所有行业信息、调查报告、市场行情和统计数据等内容均基于云计算领域最新的技术进展和业界动态。
（2） 循序渐进，通俗易懂。
本书的内容安排遵循“有序组织，去粗取精，渐入佳境”的原则，对知识体系进行了梳理、取舍和创新，力求用最凝练的篇幅让读者学到云网融合方面最有用的知识： 在讲解方式上，采用了平实朴素、贴合实际的语言风格，力求用通俗易懂的语言为学生讲清高深的概念。
（3） 图文并茂、由浅及深。
本书内容翔实、语言流畅、图文并茂，较好地将学习与应用结合在一起。内容由浅入深，循序渐进，适合各个层次的读者学习。
本书由多年从事通信工程领域研究、经验丰富的行业专家与任课教师甘忠平、李英、李慧敏、董莉、陆克司共同编著而成。本书所有知识点都结合具体实例和程序讲解，便于读者理解和掌握。在编写过程中，编者参考了国内外有关论著和相关网站上的资料，在此向相关作者表示诚挚的谢意。云网融合是一项全新的技术，由于笔者水平有限，加之时间仓促，书中难免有不足之处，敬请广大专家、学者批评指正。

  编者 
2024年5月