本书共五篇十七章。第 一篇(第 1~2 章)介绍数据通信的基本概念、发展历史、关键技术指标和关键定律等内容。第 二篇(第3~7章)阐述数据通信主要技术的原理、应用场景及演进的内在逻辑，为读者梳理数据通信相对完整的技术脉络和演进过程。第三篇(第8~12章)聚焦数据通信的主要产品，详细介绍产品的硬件架构、软件架构、交换架构和转发架构，为读者理解数据通信技术的落地找到具象化的载体。第四篇(第13~16章)聚焦数据通信的主要产业，梳理产业的发展趋势和挑战，并对相关产业的关键架构和技术进行分析，介绍如何将产品和技术方案应用到具体的产业场景。第五篇(第17章)结合华为在数据通信领域多年的工作经验和研究成果沿着场景创新和技术创新两条主线对数据通信产业的未来发展进行展望。
本书汇聚了华为数据通信产品线技术专 家在技术创新、产品设计与开发、技术标准制定过程中的实操经验和深度思考。本书内容丰富、框架清晰、知识实用，适合即将从事或者已经从事数据通信行业的工程师阅读，也适合网络主管部门、科研机构、高校的相关人员阅读。
王 雷
华为数据通信产品线总裁，在数据通信行业拥有20多年的从业经验，长期致力于数据通信技术的研发与创新，在骨干网、城域网、园区网、数据中心网络等领域取得卓 越成就。凭借出色的工作表现，助力华为在全球数据通信市场确立领 先地位。作为数据通信领域的技术专 家和领军人物，带领团队攻克了高性能路由交换、超大规模网络架构、Net 5.5G，以及网络自动驾驶等多个方面的技术难题，并积极推动数据通信技术的标准化和产业化。
吴局业
华为数据通信产品线研发总裁，中国仪器仪表学会信息通信测试仪器仪表专委会副主任。在数据通信行业拥有20多年的从业经验，长期负责数据通信研发领域的战略发展规划和产品竞争力建设。曾主持华为ME60、S9300、S12700、CE12800等数据通信核心产品的技术规划和设计开发工作，推动了华为数据通信技术的持续创新。
韩 涛
华为数据通信产品线首 席架构师。具有20多年的网络产品和解决方案设计经验，主导了华为5G承载网架构规划及产品系统设计。致力于推动全球数据通信技术的创新和发展，在维动网络智能化、自动化和云化方面做出了突出贡献。
黄明祥
华为数据通信信息体验架构师。具有14年以上的数据通信产品及解决方案信息设计与开发经验，曾参与多个运营商及企业网络项目的设计和部署工作。参与编写《园区网络架构与技术》。
李军辉
华为数据通信产品线架构师，在数据通信行业具有20多年的从业经验，在研发领域深入耕耘，从事过数据通信软件开发、维护、研发管理、架构设计等工作。曾作为研发负责人，承担路由器、企业网关、物联网关等产品的研发工作。
第 一篇 数据通信基础篇
第 1章 数据通信概述 003
1.1 什么是数据通信 003
1.2 数据通信的基本概念 005
1.2.1 数据和信息 006
1.2.2 数据通信系统与数据通信网络 006
1.2.3 互连网和互联网 010
1.3 数据通信的前世今生 010
1.3.1 缘起：互联网的前身ARPANET 011
1.3.2 孕育：全球学术科研网 012
1.3.3 爆发：互联网走向商业化 014
1.3.4 泛化：从消费互联网走向产业互联网 017
1.4 数据通信的关键技术指标 018
1.4.1 带宽 019
1.4.2 时延 019
1.4.3 抖动 022
1.4.4 丢包率 023
1.5 数据通信的关键定律 023
1.5.1 摩尔定律 023
1.5.2 香农定理 024
1.5.3 梅特卡夫定律 026
1.6 数据通信的标准化组织 027
第 2章 如何构建一个数据通信网络 031
2.1 交换式局域网的构建 031
2.1.1 简单的共享式局域网 031
2.1.2 从共享走向交换 034
2.1.3 如何解决广播域的问题 035
2.1.4 通信从一对一走向多对多会发生什么 037
2.2 无线局域网的构建 038
2.2.1 如何实现移动终端随时随地联网 038
2.2.2 如何给无线AP便捷供电 039
2.2.3 高速数据传输和长距离PoE 040
2.2.4 网络从有线延伸到无线会发生什么 041
2.3 网络和网络的互连 043
2.3.1 用路由器连接多个网络 043
2.3.2 用DNS解释IP地址和域名 044
2.3.3 企业私网和NAT转换 045
2.3.4 IPv6彻底解决IPv4地址耗尽危机 047
2.3.5 分布式网络与路由机制 048
2.4 典型数据通信网络举例 050
2.4.1 园区网络 050
2.4.2 数据中心网络 052
2.4.3 广域网络 054
第二篇 数据通信技术篇
第3章 以太网技术 059
3.1 以太网的起源与发展 059
3.1.1 以太网的诞生 059
3.1.2 以太网的早期发展 060
3.1.3 以太网的标准化与推广 060
3.1.4 以太网的应用 061
3.2 以太网技术体系 061
3.2.1 以太网在OSI模型中的位置 062
3.2.2 以太网物理层关键技术 062
3.2.3 以太网数据链路层关键技术 066
3.3 IEEE 802.3技术及标准体系 071
3.3.1 IEEE 802.3标准的概况 071
3.3.2 IEEE 802.3标准的演进 071
3.4 以太网技术的扩展 073
3.4.1 PoE 073
3.4.2 EEE 075
3.4.3 车载以太网 075
3.4.4 单对线以太网 077
3.5 以太网技术的无线侧延伸：WLAN 078
3.5.1 WLAN的基本概念 078
3.5.2 WLAN的工作机制 081
3.5.3 WLAN标准的演进 083
3.5.4 WLAN的关键技术 084
3.5.5 WLAN的组网方式 092
第4章 TCP IP体系架构 095
4.1 电路交换与分组交换 095
4.2 TCP IP是如何战胜OSI的 099
4.2.1 OSI模型 099
4.2.2 TCP IP架构 100
4.2.3 TCP IP与OSI之争 101
4.3 TCP和IP为什么要拆分 102
4.4 IP和ATM的较量 104
4.4.1 ATM简介 104
4.4.2 IP vs. ATM：不同的理念之争 106
4.5 IP的尽力而为还能走多远 107
4.5.1 尽力而为模式 107
4.5.2 IP尽力而为模式的优势和挑战 108
4.5.3 IP尽力而为模式的演进方向和改进措施 109
4.6 TCP IP网络体系设计原则及其演进 110
4.7 数据通信网络的12条原则 111
第5章 IP MPLS网络技术 115
5.1 IP简介 115
5.1.1 网络层转发过程 115
5.1.2 IP地址 116
5.1.3 IPv4报文结构 117
5.1.4 IPv6报文结构 119
5.2 IP路由简介 121
5.2.1 路由表 121
5.2.2 动态路由协议 122
5.2.3 路由器的路由匹配原则 124
5.3 MPLS技术的产生 125
5.4 MPLS技术的简介 126
5.4.1 什么是MPLS 126
5.4.2 MPLS的基本概念 127
5.4.3 MPLS的转发原理 130
5.4.4 基于MPLS的扩展应用：MPLS VPN 135
5.5 IP和MPLS的通病：最短路径最佳路径 136
5.6 RSVP-TE：流量工程的先驱 138
5.6.1 什么是MPLS TE 139
5.6.2 基于RSVP-TE的MPLS TE 143
5.7 鱼和熊掌如何兼得：SR入场 145
第6章 IPv6 网络协议创新 149
6.1 IPv4的教训：地址不足和可扩展性 149
6.2 MPLS的困局：网络孤岛 150
6.3 IPv6的难题：兼容性和驱动力 152
6.4 5G对IP网络的影响 153
6.5 从SRv6到IPv6 155
6.6 IPv6 关键技术介绍 157
6.6.1 网络切片 157
6.6.2 IFIT 161
6.6.3 DetNet 166
6.6.4 SFC 170
6.6.5 SD-WAN 171
6.6.6 BIERv6 174
6.6.7 SRv6传输效率提升 178
6.6.8 SRv6 Path Segment 184
6.6.9 APN6 184
第7章 从SDN到ADN 189
7.1 SDN的核心和本质 189
7.2 SDN与传统网络 194
7.3 SDN的核心技术：OpenFlow 196
7.4 SDN的主要技术流派 200
7.5 SDN的应用价值 204
7.6 SDN未能解决的老问题 205
7.7 从SDN到ADN 206
第三篇 数据通信产品与架构篇
第8章 数据通信的主要产品 211
8.1 数据通信的产品全景 211
8.2 交换机 212
8.3 路由器 219
8.4 WLAN产品 223
8.5 安全产品 226
8.6 网络控制器 230
第9章 数据通信产品的硬件架构 233
9.1 数据通信产品的硬件架构概述 233
9.1.1 整机架构 234
9.1.2 MPU 235
9.1.3 SFU 236
9.1.4 LPU 236
9.1.5 电源模块 238
9.1.6 散热模块 239
9.2 数据通信产品常见的硬件形态 239
9.2.1 插卡框式 240
9.2.2 插卡盒式 246
9.2.3 固定盒式 249
9.3 数据通信产品的硬件架构演进 251
9.3.1 背板架构的演进 252
9.3.2 新兴的硬件架构 254
9.3.3 数据通信产品硬件的未来演进 255
第 10章 数据通信产品的软件架构 259
10.1 路由器软件架构的演进 259
10.1.1 功能逻辑架构 259
10.1.2 软件实现架构 271
10.2 以太网交换机软件架构的演进 278
10.3 防火墙软件架构的演进 281
10.4 WLAN产品软件架构的演进 283
第 11章 数据通信产品的交换架构 291
11.1 什么是交换网 291
11.2 包交换和信元交换 293
11.3 交换架构的主要功能和典型模式 295
11.3.1 交换架构的主要功能 295
11.3.2 交换架构的典型模式 296
11.4 共享总线交换 297
11.5 共享存储交换 300
11.6 Crossbar矩阵交换 301
11.7 基于动态路由的CLOS交换 303
11.7.1 CLOS交换的基本原理 303
11.7.2 CLOS交换的扩展应用 305
11.8 交换架构的未来演进 307
11.8.1 传统交换架构的总结 307
11.8.2 新型交换架构展望 309
第 12章 数据通信产品的转发架构 313
12.1 什么是转发 313
12.1.1 二层转发 314
12.1.2 三层转发 314
12.1.3 MPLS转发 315
12.1.4 SR转发 315
12.1.5 组播转发 317
12.2 转发的基本流程 318
12.3 转发的基本原则 319
12.3.1 端到端原则 319
12.3.2 宽进严出原则 320
12.3.3 转控分离原则 321
12.4 转发系统的关键质量属性 322
12.5 转发的主流架构 324
12.5.1 集中式转发架构 324
12.5.2 分布式转发架构 325
12.6 转发处理器的主要技术 326
12.6.1 ASIC技术 326
12.6.2 NP技术 326
12.7 路由器的转发技术 328
12.7.1 集中式转发技术 328
12.7.2 准分布式转发技术 329
12.7.3 分布式转发技术 329
12.7.4 ASIC分布式转发技术 330
12.7.5 NP分布式转发技术 331
12.8 交换机的转发技术 332
12.8.1 集中式转发技术：固定接口 332
12.8.2 集中式转发技术：模块化接口 332
12.8.3 ASIC分布式转发技术 333
12.8.4 ENP分布式转发技术 334
12.9 转发架构的未来演进 335
第四篇 数据通信产业篇
第 13章 园区网络产业 339
13.1 什么是园区网络 339
13.2 园区网络的发展趋势和挑战 341
13.3 园区网络的组网架构 343
13.3.1 办公园区的组网架构 343
13.3.2 生产园区的组网架构 345
13.4 园区网络的关键技术 345
13.4.1 超宽无线接入技术 346
13.4.2 极简汇聚承载技术 350
13.4.3 虚拟化组网技术 353
13.4.4 可靠性和确定性技术 355
13.4.5 高品质体验保障技术 359
13.4.6 智能运维技术 362
13.4.7 园区网络安全技术 364
13.5 园区网络的应用实践 365
13.5.1 高教园区网络的应用实践 365
13.5.2 车企园区网络的应用实践 370
13.6 园区网络的未来演进 373
第 14章 数据中心网络产业 377
14.1 什么是数据中心网络 377
14.1.1 什么是数据中心 377
14.1.2 数据中心的发展趋势 379
14.1.3 数据中心网络架构 382
14.1.4 数据中心网络的技术演进 387
14.2 数据中心的物理网络 395
14.3 数据中心的逻辑网络 398
14.4 以太网从有损走向智能无损 399
14.4.1 智能时代对数据中心网络的诉求 399
14.4.2 如何实现低时延、零丢包和高吞吐量的数据中心网络 404
14.4.3 传统拥塞控制技术 410
14.4.4 网络流量控制技术 411
14.4.5 网络拥塞控制技术 416
14.5 数据中心网络的未来演进 425
第 15章 广域网络产业 435
15.1 什么是广域网 435
15.2 运营商城域网架构及关键技术 437
15.2.1 新型城域网 437
15.2.2 SPN 446
15.3 运营商骨干网架构及关键技术 456
15.4 企业广域网架构及关键技术 468
15.4.1 传统企业广域网 469
15.4.2 企业云广域网 473
15.5 广域网的未来演进 480
第 16章 网络安全产业 483
16.1 什么是网络安全及网络安全的重要性 483
16.1.1 什么是网络安全 483
16.1.2 网络安全的重要性 485
16.2 网络安全的起源和发展历史 486
16.3 网络攻击技术和网络攻击者 489
16.3.1 常见的网络攻击技术 489
16.3.2 网络攻击者是谁 491
16.4 网络安全体系结构 493
16.4.1 网络安全的基本要素 493
16.4.2 围绕CIA开展系统设计和安全防护设计 494
16.4.3 网络安全体系结构简介 495
16.5 网络安全的解决方案和关键技术 497
16.5.1 网络安全的解决方案架构 497
16.5.2 园区和分支网络的安全 499
16.5.3 广域网的安全 506
16.5.4 云数据中心网络的安全 516
16.5.5 安全运营和管理 520
16.5.6 内生安全 524
16.6 网络安全典型应用实践 527
16.6.1 园区和分支网络安全的典型应用 527
16.6.2 广域网网络安全的典型应用 528
16.6.3 数据中心网络安全的典型应用 530
16.7 网络安全未来展望 534
第五篇 数据通信未来演进篇
第 17章 数据通信的未来展望 539
17.1 数据通信未来的场景创新 540
17.1.1 联接算力：算网融合，以网络支撑算力的按需分布 540
17.1.2 联接智能：智算网络，突破算力和内存瓶颈 542
17.1.3 联接空间：空天地海，通信边界扩展到人类活动的前沿 545
17.1.4 联接万物：物联网，构建万物互联的智能世界 547
17.1.5 联接工业：确定性网络，满足工业网络低时延、低抖动要求 549
17.1.6 联接安全：可信网络，构筑网络的内生安全能力 550
17.1.7 联接低碳：绿色节能，0 bit 0 watt 553
17.2 数据通信未来的技术创新 555
17.2.1 高速接口：为网络提供更大的带宽 555
17.2.2 算力路由：实现网中有算，以网强算 557
17.2.3 RDMA：网络成为一台计算机 559
17.2.4 网络协议：承载空天地海泛在联接 560
17.2.5 无线连接：从10 Gbit s走向100 Gbit s 562
17.2.6 TSN技术：为以太网提供确定性能力 564
17.2.7 量子通信：从安全领域起步 566
17.2.8 绿色节能：确保网络可持续健康发展 568
缩略语表 571
参考文献 582
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