未來互聯網原理、技術及應用

本書是一部關於未來互聯網的集學術研究與教學實踐於一體的科研論著，介紹了未來互聯網的技術發展趨勢，詳細闡述了未來互聯網發展面臨的挑戰及共性關鍵技術。
 
本書分別從未來互聯網體系架構，下一代互聯網協定，軟體定義網路，網路功能虛擬化，資訊中心網路，移動社交網路，時延容忍網路，資料中心網路，5G網路，工業互聯網，網路與雲計算、大資料、人工智慧等方面，對未來互聯網原理、技術及應用等單元技術進行了詳細論述， 後介紹了典型的未來互聯網研發與應用案例。

前言
第1章　緒論　1
1.1　未來互聯網概述　1
1.1.1　未來互聯網定義　1
1.1.2　未來互聯網發展歷程　2
1.2　未來互聯網體系結構　5
1.2.1　漸進式演進　5
1.2.2　革命式演進　7
1.3　未來互聯網研究狀況　14
1.3.1　國外研究現狀　14
1.3.2　國內研究現狀　18
1.4　未來互聯網產業發展狀況　23
1.4.1　國內產業發展狀況　23
1.4.2　國外產業發展狀況　23
參考文獻　25

第2章　下一代互聯網協定　30
2.1　IPv6協議概述　30
2.2　國內外IPv6骨幹發展及應用　35
2.2.1　國內外IPv6骨幹發展現狀　35
2.2.2　國內外IPv6骨幹應用情況　47
2.3　IPv6網路安全研究進展　48
2.3.1　IPv6網路安全概述　48
2.3.2　SAVA協議　49
2.3.3　SAVI技術　54
2.4　CERNET2 IPv6骨幹建設　69
2.4.1　 CNGI戰略　70
2.4.2　CERNET2骨幹建設　72
參考文獻　78

第3章　軟件定義網路　80
3.1　SDN概述　80
3.2　SDN運行機制　83
3.2.1　基礎運行機制　83
3.2.2　性能優化機制　84
3.3　SDN控制平面　85
3.3.1　控制網路結構　85
3.3.2　多核控制器　85
3.3.3　邏輯集中式控制器　86
3.3.4　完全分散式控制器　88
3.4　SDN控制平面的性能和可擴展性　89
3.4.1　控制器性能　89
3.4.2　控制器的可擴展性　90
3.4.3　控制器的部署問題　91
3.5　SDN數據平面　91
3.6　SDN的主要介面協定　95
3.6.1　南向介面　95
3.6.2　北向介面　96
3.6.3　東西向介面　97
3.7　SDN未來面臨的挑戰　97
3.7.1　SDN應用部署　98
3.7.2　SDN資訊一致性維護　98
3.7.3　SDN可擴展性問題　98
3.7.4　SDN安全　99
參考文獻　99

第4章　網路功能虛擬化　104
4.1　NFV概述　104
4.1.1　NFV相關概念　104
4.1.2　NFV標準化組織與活動　105
4.1.3　NFV發展歷史　107
4.2　NFV基本架構　109
4.2.1　NFV整體框架　109
4.2.2　NFVI層　110
4.2.3　MANO層　112
4.2.4　VNF層　114
4.3　NFV用例分析　115
4.3.1　NFVI即服務　116
4.3.2　VNF轉發圖　117
4.3.3　移動網路虛擬化　118
4.3.4　內容分發網路虛擬化　119
4.4　NFV機遇與挑戰　120
4.4.1　VNF部署　120
4.4.2　性能評估　121
4.4.3　能耗與能效　122
4.4.4　可靠性　123
4.4.5　安全性　124
參考文獻　126

第5章　資訊中心網路　132
5.1　ICN概述　132
5.1.1　ICN出現　132
5.1.2　ICN特性　132
5.1.3　ICN發展及研究現狀　135
5.2　ICN典型架構　136
5.2.1　DONA　136
5.2.2　PSIRP/PURSUIT　138
5.2.3　CCN/NDN　140
5.2.4　SAIL　145
5.3　ICN應用　147
5.3.1　視頻、直播、多使用者聊天　147
5.3.2　災難救援　148
5.3.3　對IoT、邊緣計算及機會網路的支援　148
5.4　ICN挑戰　149
5.4.1　路由可擴展性　149
5.4.2　緩存機制　150
5.4.3　擁塞控制　151
5.4.4　移動支援　153
5.4.5　安全與隱私　153
參考文獻　155

第6章　移動社交網路　163
6.1　MSN概述　163
6.1.1　MSN典型結構　163
6.1.2　MSN特徵　166
6.1.3　MSN應用　168
6.2　MSN協議涉及問題及相關對策　171
6.2.1　社區發現技術　171
6.2.2　內容分發　174
6.2.3　上下文感知資料傳輸　176
6.2.4　移動建模　176
6.2.5　安全與隱私　179
6.3　MSN中的社交屬性和度量　180
6.3.1　社交關係　180
6.3.2　中心性　181
6.3.3　邊緣擴展　183
6.3.4　聚類係數　183
6.4　MSN面臨的挑戰與展望　184
參考文獻　188

第7章　時延容忍網路　195
7.1　DTN概述　195
7.2　實體層技術　196
7.2.1　Wi-Fi網路　197
7.2.2　無線感測器網路　198
7.2.3　藍牙　200
7.3　媒質接入技術　203
7.3.1　Wi-Fi網路　203
7.3.2　無線感測器網路　205
7.3.3　藍牙　207
7.4　路由　207
7.4.1　無基礎設施路由技術　207
7.4.2　基礎設施輔助路由技術　209
7.5　DTN安全　210
7.5.1　DTN面臨的傳統安全威脅　210
7.5.2　衛星通信中DTN的安全威脅　211
7.5.3　DTN安全要求　211
7.6　DTN應用　212
7.6.1　星際網路通信　212
7.6.2　移動車載通信　213
7.6.3　應急無線通訊　214
7.6.4　野生動物跟蹤　215
7.6.5　偏遠地區通信　215
參考文獻　216

第8章　資料中心網路　220
8.1　資料中心的起源與發展　220
8.1.1　資料中心的概念及發展歷程　220
8.1.2　資料中心的分類　221
8.1.3　新一代DCN的發展趨勢　221
8.2　DCN體系結構　224
8.2.1　DCN拓撲　224
8.2.2　DCN傳輸協議　229
8.3　雲資料中心網路　232
8.3.1　雲環境對DCN的要求及挑戰　232
8.3.2　雲分散式系統　234
8.3.3　雲環境下DCN拓撲　235
8.3.4　雲環境下DCN聯網技術　237
8.3.5　雲環境下DCN路由　238
8.4　DCN虛擬化　240
8.4.1　概念　240
8.4.2　資料中心虛擬化　241
8.4.3　DCN虛擬化面臨的挑戰　243
8.4.4　未來研究方向　245
8.5　DCN軟件定義化　246
8.5.1　DCSDN自動配置　246
8.5.2　DCSDN安全　248
8.5.3　DCSDN資源配置　248
8.5.4　DCSDN節能　250
8.6　DCN面臨的挑戰與展望　251
8.6.1　面臨的挑戰　251
8.6.2　展望　253
參考文獻　253

第9章　5G網路　259
9.1　5G概述　259
9.1.1　發展歷史　259
9.1.2　發展趨勢　261
9.1.3　關鍵技術　262
9.1.4　應用場景　263
9.1.5　通信頻譜　266
9.1.6　性能指標　268
9.2　5G網路總體設計　269
9.2.1　概述　269
9.2.2　設計原則　270
9.2.3　邏輯架構　273
9.2.4　物理架構　276
9.2.5　網路部署　279
9.3　毫米波通信　282
9.3.1　概述　282
9.3.2　毫米波概念　283
9.3.3　毫米波通信特點　285
9.3.4　毫米波通信系統架構　286
9.3.5　毫米波天線　287
9.3.6　通道模型　290
9.4　天線技術　292
9.4.1　概述　292
9.4.2　天線分類　293
9.4.3　多輸入多輸出技術　295
9.4.4　大規模天線技術　296
9.4.5　協作傳輸技術　298
9.5　接入技術　299
9.5.1　概述　299
9.5.2　經典無線接入技術　300
9.5.3　多址接入技術的演進　302
9.5.4　新型多址接入技術　304
9.5.5　5G業務場景的接入需求　307
9.6　D2D通信　309
9.6.1　概述　309
9.6.2　D2D通信分類　311
9.6.3　D2D系統設計　313
9.6.4　D2D通信建立　313
9.6.5　D2D資源管理　315
9.7　5G面臨的挑戰與展望　317
9.7.1　面臨的挑戰　317
9.7.2　5G產業與發展空間　319
參考文獻　321

第10章　工業互聯網　327
10.1　工業互聯網的由來　327
10.2　工業互聯網的基本概念　328
10.2.1　工業互聯網的定義　328
10.2.2　工業互聯網的特徵　330
10.2.3　工業互聯網體系結構　331
10.2.4　工業互聯網的研究現狀　335
10.3　工業互聯網的關鍵技術　341
10.3.1　工業控制網路技術　341
10.3.2　工業資料感知技術　345
10.3.3　工業網路傳輸技術　348
10.3.4　工業雲服務技術　361
10.3.5　工業互聯網安全技術　363
10.4　工業互聯網的工業應用　367
10.4.1　石油天然氣行業　367
10.4.2　供水行業　367
10.4.3　航空行業　367
10.4.4　醫療行業　368
10.4.5　電力行業　368
10.4.6　船舶製造業　368
10.4.7　工業互聯網企業應用　369
10.5　工業互聯網面臨的問題和挑戰　371
參考文獻　375

第11章　網路與雲計算、大資料、人工智慧　380
11.1　雲計算　380
11.1.1　概念　380
11.1.2　發展歷程　381
11.1.3　雲服務的分類　382
11.1.4　雲部署模型　385
11.1.5　雲體系架構　386
11.1.6　雲與網路的相互關係　387
11.1.7　雲計算在網路應用中面臨的挑戰　388
11.1.8　雲計算的優缺點分析　390
11.1.9　雲計算未來的機遇和挑戰　391
11.2　大數據　393
11.2.1　概念　393
11.2.2　發展歷程　393
11.2.3　大資料的特點　394
11.2.4　大數據架構　396
11.2.5　大資料與網路的相互關係　397
11.2.6　大資料在網路應用中面臨的挑戰　399
11.3　人工智慧　401
11.3.1　概念　401
11.3.2　分類　402
11.3.3　人工智慧與網路的相互關係　404
11.3.4　人工智慧在網路應用中面臨的挑戰　415
11.4　網路與雲計算、大資料、人工智慧三者相互關係　418
參考文獻　421

第12章　未來互聯網研發與應用案例　428
12.1　IPv6源位址認證技術　428
12.1.1　接入子網真實源地址驗證　428
12.1.2　自治系統內真實源位址驗證　430
12.1.3　自治系統間真實源位址驗證　432
12.1.4　IPv6源位址驗證體系結構的部署　435
12.2　5G網路　436
12.3　軟件定義資料中心網路　438
12.3.1　DCSDN在中興通訊的應用　438
12.3.2　未來DCSDN的幾個研究方向　439
12.4　軟件定義內容中心網路　439
12.5　軟件定義衛星網路　442
12.5.1　軟件定義衛星網路新型架構　443
12.5.2　軟件定義衛星網路用例　446
參考文獻　448