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Ahmed Khalid & 著

圖書標籤:

• FPGA
• 路由器
• 網絡編程
• 高性能計算
• NetFPGA
• 硬件加速
• 數據平麵
• 網絡協議
• 嵌入式係統
• 開源硬件

店鋪： 瀾瑞外文Lanree圖書專營店

齣版社： LAP Lambert Academic P...

ISBN：9783848417506

商品編碼：1207479226

包裝：平裝

外文名稱：High Speed Netfpga Router

齣版時間：2012-02-23

頁數：76

正文語種：英語

圖書基本信息

High Speed Netfpga Router
作者： Ahmed Khalid;
ISBN13： 9783848417506
類型： 平裝(簡裝書)
語種： 英語（English）
齣版日期： 2012-02-23
齣版社： LAP Lambert Academic Publishing
頁數： 76
重量（剋）： 122
尺寸： 22.86 x 15.24 x 0.4572 cm

商品簡介

When it comes to Network Communications, the most important aspect of all, is the speed of your router. High-speed end devices are readily available, breakneck mediums are also available (like optical fiber), but what about the Routers? They always seem to be a bottleneck in the performance of a network. NetFPGA Router is the best solution to this issue. It can deliver 10 to 20 times faster processing speed than the ordinary routers available in market. And the fascinating part is that it is cost-efficient too. This book explains in detail how to implement routing algorithms such as IPv4 and OSPF on NetFPGA platform. It also covers basic concepts of routing that are necessary to understand NetFPGA Router. The book is based on an award-winning project in "COMPPEC 2011" (Computer Project Exhibition and Competition, Pakistan).

計算機網絡架構與前沿技術：深度解析 本書聚焦於當代計算機網絡架構的演進、核心協議的深入剖析，以及麵嚮未來應用的前沿技術實踐，旨在為網絡工程師、係統架構師和高級研究人員提供一套係統、全麵且具有前瞻性的知識體係。全書內容緊密圍繞網絡基礎理論的夯實、現代數據中心網絡的構建與優化，以及新興網絡範式（如軟件定義網絡與網絡功能虛擬化）的實際部署與性能評估展開。 --- 第一部分：網絡基礎與協議深度挖掘 本部分緻力於鞏固讀者對現代網絡基礎的理解，並對OSI/TCP-IP模型中的關鍵協議進行深入、非錶麵的探討。 第1章：網絡分層模型與數據流的物理實現 本章首先迴顧瞭OSI和TCP/IP模型的結構，但重點在於分析不同層次間的耦閤與解耦機製。我們詳細剖析瞭從物理層到應用層的信號完整性、編碼方案（如PAM-4在高速光互連中的應用）和介質訪問控製（MAC）協議的演變。特彆關注瞭以太網（Ethernet）在速度迭代（從10GbE到400GbE）過程中，為保持嚮後兼容性所做的底層技術犧牲與優化。章節深入探討瞭原子鍾同步在保證鏈路層幀同步中的關鍵作用，以及在大型網絡中時鍾域漂移對數據包捕獲和分析的實際影響。 第2章：IP協議族的精細化分析與路由決策過程 本章聚焦於IP（IPv4/IPv6）的包結構、分片與重組機製，並深入探討瞭路由選擇的復雜性。我們不滿足於簡單的距離矢量或鏈路狀態路由協議描述，而是著重分析瞭BGP（邊界網關協議）的路由衰減算法、路徑選擇的多個權重因子（如AS路徑、本地偏好、MED值），以及在超大規模網絡中，BGP收斂速度與路徑選擇最優性之間的權衡。此外，本章還包含對多播路由（PIM-SM/DM）在復雜拓撲中如何高效分發數據流的案例分析，並涵蓋瞭IPv6過渡技術（如6to4、Teredo）在實際部署中的性能瓶頸與安全考量。 第3章：傳輸層：TCP的擁塞控製與可靠性機製 傳輸層是網絡可靠性的基石。本章詳細解析瞭TCP頭部結構、滑動窗口機製，並重點對擁塞控製算法的演進進行瞭細緻對比。我們不僅講解瞭經典的Tahoe/Reno，更著重分析瞭BBR（Bottleneck Bandwidth and RTT）算法如何利用帶寬和延遲信息而非丟包來預測網絡容量，以及其在長距離、高帶寬（LALB）網絡中的實際性能提升。章節中還包括對TCP Fast Retransmit、SACK（選擇性確認）的底層工作原理，以及在QUIC協議齣現後，TCP在應用層麵臨的挑戰和適應性調整。 --- 第二部分：現代數據中心與企業網絡的構建 本部分轉嚮實際工程實踐，關注如何構建和管理高可用、高性能的現代企業和數據中心網絡基礎設施。 第4章：交換機架構與數據轉發平麵設計 本章深入網絡設備的核心——交換芯片。我們解析瞭固定功能ASIC與可編程數據平麵（如基於Nominate或P4的芯片）的根本區彆。詳細討論瞭TCAM（三態內容可尋址存儲器）和SRAM在查找錶（FIB/MAC錶）中的資源分配與查找延遲。重點剖析瞭多芯片互聯（如Cisco的Fabric或Arista的400G互連技術）中的無阻塞設計原則，以及端口密度、背闆帶寬與轉發延遲的內在物理限製。 第5章：高可用性與冗餘設計：從二層到三層 本章探討如何通過冗餘設計消除單點故障。在二層，我們對比瞭STP及其快速收斂變種（RSTP/MSTP）的局限性，並重點介紹多Chassis鏈路聚閤（MLAG）與VXLAN/EVPN在二層擴展中的優勢。在三層，我們詳細分析瞭VRRP/HSRP等第一跳冗餘協議的限製，並轉嚮基於路由協議的故障切換機製，如BGP的等價路由（ECMP）在負載均衡與故障快速切換中的應用。 第6章：網絡可編程性與自動化運維基礎 本章是連接傳統網絡與未來網絡的重要橋梁。我們全麵介紹瞭NETCONF/YANG模型在設備配置管理中的標準化優勢，以及RESTful API在與現代雲管理平颱（如OpenStack, Kubernetes）集成時的必要性。章節重點闡述瞭Ansible、SaltStack等工具在網絡配置滾動更新、狀態驗證（Idempotence）中的實踐案例，並討論瞭Telemetry（遙測技術）如何取代傳統SNMP，提供更細粒度、更及時的網絡狀態數據流。 --- 第三部分：網絡虛擬化與前沿範式 本部分關注當前網絡領域最具顛覆性的技術——SDN和NFV，以及它們如何重塑網絡服務交付模型。 第7章：軟件定義網絡（SDN）：控製與轉發的分離 本章深入剖析瞭SDN的核心思想。我們詳盡分析瞭OpenFlow協議的規範、Flow Table的匹配域和動作集定義。更重要的是，本章將焦點從理論轉嚮實際控製器部署的挑戰，對比瞭集中式控製平麵（如ONOS, ODL）與分布式控製平麵（如基於BGP-LS/EVPN的Fabric控製）的優缺點。此外，我們探討瞭如何在現存的傳統網絡設備上部署混閤SDN架構，實現平穩過渡。 第8章：網絡功能虛擬化（NFV）與雲原生網絡 NFV是雲計算架構在網絡領域的延伸。本章解釋瞭NFV的三個關鍵組成部分：VNF（虛擬網絡功能）、NFVI（基礎設施）和MANO（管理與編排）。我們深入研究瞭DPDK（Data Plane Development Kit）如何通過繞過Linux內核協議棧，實現用戶空間的高速數據包處理，以及SR-IOV在為VNF提供接近物理端口性能方麵的作用。本章也討論瞭CNF（容器化網絡功能）的齣現對傳統VNF生命周期管理的顛覆。 第9章：高速網絡中的性能瓶頸與優化策略 本章聚焦於特定應用場景下的極限性能挖掘。內容涵蓋瞭RDMA（遠程直接內存訪問）技術，包括RoCEv2在以太網上的實現、PFC（優先級流控製）在消除擁塞方麵的爭議與最佳實踐。我們分析瞭網絡仿真工具（如NS-3/Mininet）在預測復雜網絡行為中的作用，並提齣瞭針對微秒級延遲優化（如內核旁路、中斷閤並）的工程化方法論。本章強調瞭在追求高吞吐量的同時，如何維持可接受的尾部延遲（Tail Latency）分布。 --- 總結而言，本書不側重於特定硬件廠商的CLI配置手冊，而是提供一個跨越物理層到應用層的、基於原理驅動的知識結構。讀者將能夠從更宏觀的視角理解網絡技術棧的演進驅動力，並具備設計、部署和優化下一代高性能、可編程網絡係統的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計真是讓人眼前一亮，那深邃的藍色調配上流綫型的光束，立刻就抓住瞭我對網絡技術類書籍的注意力。我本是想找一本能係統梳理現代高速網絡架構的入門讀物，畢竟現在的數據洪流對底層處理能力的要求越來越苛刻。然而，當我翻開這《High Speed Netfpga Router》的扉頁時，一種微妙的錯位感油然而生。它似乎並不傾嚮於宏觀的理論講解，更像是直接把我拽進瞭硬件加速和定製化網絡處理的深水區。書中大量的關於FPGA編程接口、底層數據包路徑優化以及如何利用特定硬件資源進行深度包檢測的描述，雖然專業性毋庸置疑，但對於一個期待構建清晰知識體係的讀者來說，這種“開門見山”的深度未免有些陡峭。我原本設想的是能看到對TCP/IP協議棧在高速場景下瓶頸的剖析，以及通用路由器軟件架構的演進，但這本書的重點似乎完全聚焦在瞭如何用可編程邏輯門陣列來實現這些功能，那種感覺就像是直接給瞭一把扳手和一堆電路圖，卻沒有詳細解釋為什麼要用這把扳手去擰這個特定型號的螺絲。這種強烈的技術導嚮，雖然對於資深工程師或許是福音，但對於試圖從原理層麵理解高速網絡加速的初學者，無疑是一個不小的挑戰，需要極大的耐心去適應這種高度工程化的敘事方式。

評分☆☆☆☆☆

從章節安排來看，本書的結構似乎是圍繞著“功能模塊”而非“學習路徑”來組織的。比如，關於QoS（服務質量）的實現，它可能是通過硬件查找錶（TCAM）的深度利用來完成，而將路由協議的維護邏輯則放在瞭相對靠後的位置。這種按功能組件劃分的結構，使得閱讀起來缺乏一種內在的驅動力，我很難像閱讀小說一樣，期待下一章會揭示什麼新的進展。更傾嚮於參考手冊的定位，意味著讀者必須非常清楚自己要解決的具體問題是什麼，然後纔能精準地定位到相應的章節進行查閱。對於一個希望全麵瞭解高速路由技術全景的人來說，這種零散式的知識點堆砌，使得知識的吸收效率打瞭摺扣。我更希望看到一種從抽象到具象、從控製平麵到數據平麵的漸進式講解，比如先建立一個清晰的控製麵模型，再逐步將其拆解到硬件可以實現的最小單元。這本書的組織方式，更適閤那些已經掌握瞭基礎知識，並且需要快速定位特定硬件實現技巧的“老兵”，而對於初學者，它可能更像是一張密密麻麻的“電路圖”，而非一張指引方嚮的“導航地圖”。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，我必須承認，這本書的行文節奏極其緊湊，幾乎沒有冗餘的鋪陳。每一個章節都像是被壓縮到瞭極緻的技術文檔，充滿瞭縮寫和特定的硬件術語。我記得在嘗試理解其中關於流水綫操作如何減少延遲的那一節時，我不得不反復查閱好幾遍附錄中的術語錶，甚至不得不跳齣書本，去Google搜索一些特定的指令集背景知識。這種對讀者預設知識水平的“高要求”，讓我深刻體會到作者對自身專業領域的絕對自信，但也讓我這位普通讀者感到有些力不從心。我期待的是一種循序漸進的引導，比如先介紹傳統ASIC路由器的局限性，再自然過渡到FPGA的靈活性優勢，最後纔深入到具體的實現細節。然而，這本書仿佛是直接跳過瞭“為什麼”和“是什麼”，直接進入瞭“怎麼做”的執行層麵。這種處理方式，雖然高效地傳達瞭核心技術點，卻在構建知識的連貫性和趣味性上有所欠缺。它更像是一本高級工程師之間的“內部參考手冊”，而不是一本麵嚮廣大技術愛好者的“學習指南”，使得我在閱讀過程中，更多的是一種“攻堅剋難”的戰鬥感，而非“知識湧流”的暢快感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的圖錶設計也很有特點，綫條分明，邏輯清晰，但它們幾乎全部集中於展示數據流的硬件映射和時序關係。我特彆注意到，書中關於係統級的性能評估和軟件棧交互的討論非常有限。舉個例子，當談及吞吐量提升時，作者們傾嚮於展示FPGA邏輯單元的使用率和時鍾頻率的優化，但對於操作係統如何調度數據流、內核旁路（Kernel Bypass）技術的具體集成難度，或者在實際部署中可能遇到的內存帶寬限製等宏觀層麵的問題，卻著墨不多。這讓我不禁思考，一個高速路由器係統並不僅僅是芯片層麵的堆砌，它還需要與整個數據中心環境、網絡管理協議以及上層應用形成一個和諧的整體。如果這本書能增加哪怕一個專門的章節，來討論這種硬核實現與實際運營環境之間的“接口”和“摩擦”，我想它的實用價值會得到極大的擴展。目前的側重，使得這本書更像是一個純粹的“加速器設計藍圖”，而缺少瞭“完整係統集成手冊”的視野，對我這種需要全麵評估技術選型的讀者來說，留下瞭不少需要自行填補的空白地帶。

評分☆☆☆☆☆

最後，關於本書的“可操作性”，它無疑是提供瞭大量的代碼片段和硬件描述語言（HDL）示例。然而，這些示例代碼大多是高度精簡和理想化的，旨在展示核心算法如何在FPGA上映射。我嘗試著將其中一個簡單的ACL（訪問控製列錶）匹配邏輯移植到我正在研究的開源項目中時，發現實際的約束條件——比如資源限製、時序收斂、以及與外部存儲器的接口協議——使得直接“復製粘貼”幾乎不可能。這種理論模型與實踐落地之間的鴻溝，是所有這類前沿技術書籍普遍存在的問題，而《High Speed Netfpga Router》也不例外。它成功地展示瞭“可能達到的速度”，但對於實現這個速度所需要的係統級調試、性能調優以及工具鏈的復雜性，描述得不夠充分。這使得這本書在實際的工程參考價值上，略顯不足，因為它更多地是在描述“理想狀態下的實現路徑”，而非“充滿挑戰的真實部署過程”。總而言之，這是一本極具深度的參考書，但它的閱讀門檻和對實踐過程的省略，讓它更像是一份前沿研究報告的匯總，而非一本普適性的工程實踐指南。