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云计算网络与安全

适用新工科需求的云计算网络教程,提供课件,咨询QQ:2301891038(仅限教师)

作者:崔林、魏凯敏
丛书名:面向新工科专业建设计算机系列教材
定价:49
印次:1-2
ISBN:9787302570943
出版日期:2020.12.01
印刷日期:2023.06.27

随着大数据、人工智能等应用的兴起,为其提供基础设施及平台的云计算网络及其安全等问题,越来越受到学术及工业界的关注。本书将主要介绍关于云计算环境下的网络技术及相关的安全问题。内容涵盖了云计算网络基础、数据中心网络、服务器虚拟化、网络虚拟化、软件定义网络、服务链及网络功能虚拟化、云计算网络安全基础、云计算网络安全机制等内容。此外,本书还将针对云计算网络相关技术及安全问题进行展望。另外,为提供读者的实践能力,本书还将提供一章的实验内容。本书每章都将提供相关习题,供相关读者及学生进行课后思考。

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前言 一、 系列教材背景 人类已经进入智能时代,云计算、大数据、物联网、人工智能、机器人、量子计算等是这个时代最重要的技术热点。为了适应和满足时代发展对人才培养的需要,2017年2月以来,教育部积极推进新工科建设,先后形成了“复旦共识”“天大行动”“北京指南”,并发布了《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》《教育部办公厅关于推荐新工科研究与实践项目的通知》,全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验,助力高等教育强国建设。新工科有两个内涵: 一是新的工科专业;二是传统工科专业的新需求。新工科建设将促进一批新专业的发展,这批新专业有的是依托于现有计算机类专业派生、扩展而成的,有的是多个专业有机整合而成的。由计算机类专业派生、扩展形成的新工科专业有计算机科学与技术、软件工程、网络工程、物联网工程、信息管理与信息系统、数据科学与大数据技术等。由计算机类学科交叉融合形成的新工科专业有网络空间安全、人工智能、机器人工程、数字媒体技术、智能科学与技术等。 在新工科建设的“九个一批”中,明确提出“建设一批体现产业和技术最新发展的新课程”“建设一批产业急需的新兴工科专业”。新课程和新专业的持续建设,都需要以适应新工科教育的教材作为支撑。由于各个专业之间的课程相互交叉,但是又不能相互包含,所以在选题方向上,既考虑由计算机类专业派生、扩展形成的新工科专业的选题,又考虑由计算机类专业交叉融合形成的新工科专业的选题,特别是网络空间安全专业、智能科学与技术专业的选题。基于此,清华大学出版社计划出版“面向新工科专业建设计算机系列教材”。 二、 教材定位 教材使用对象为“211工程”高校或同等水平及以上高校计算机类专业及相关专业学生。云计算网络与安全出版说明三、 教材编写原则 (1) 借鉴Computer Science Curricula 2013(以下简称CS2013)。CS2013的核心知识领域包括算法与复杂度、体系结构与组织、计算科学、离散结构、图形学与可视化、人机交互、信息保障与安全、信息管理、智能系统、网络与通信、操作系统、基于平台的开发、并行与分布式计算、程序设计语言、软件开发基础、软件工程、系统基础、社会问题与专业实践等内容。 (2) 处理好理论与技能培养的关系,注重理论与实践相结合,加强对学生思维方式的训练和计算思维的培养。计算机专业学生能力的培养特别强调理论学习、计算思维培养和实践训练。本系列教材以“重视理论,加强计算思维培养,突出案例和实践应用”为主要目标。 (3) 为便于教学,在纸质教材的基础上,融合多种形式的教学辅助材料。每本教材可以有主教材、教师用书、习题解答、实验指导等。特别是在数字资源建设方面,可以结合当前出版融合的趋势,做好立体化教材建设,可考虑加上微课、微视频、二维码、MOOC等扩展资源。 四、 教材特点1. 满足新工科专业建设的需要系列教材涵盖计算机科学与技术、软件工程、物联网工程、数据科学与大数据技术、网络空间安全、人工智能等专业的课程。 2. 案例体现传统工科专业的新需求 编写时,以案例驱动,任务引导,特别是有一些新应用场景的案例。 3. 循序渐进,内容全面 讲解基础知识和实用案例时,由简单到复杂,循序渐进,系统讲解。 4. 资源丰富,立体化建设 除了教学课件外,还可以提供教学大纲、教学计划、微视频等扩展资源,以方便教学。 五、 优先出版1. 精品课程配套教材主要包括国家级或省级的精品课程和精品资源共享课的配套教材。 2. 传统优秀改版教材 对于已经出版的、得到市场认可的优秀教材,由于新技术的发展,计划给图书配上新的教学形式、教学资源的改版教材。 3. 前沿技术与热点教材 反映计算机前沿和当前热点的相关教材,例如云计算、大数据、人工智能、物联网、网络空间安全等方面的教材。 六、 联系方式 联系人: 白立军 联系电话: 01083470179 联系和投稿邮箱: bailj@tup.tsinghua.edu.cn “面向新工科专业建设计算机系列教材”编委会 2019年6月云计算网络与安全 主任: 张尧学清华大学计算机科学与技术系教授中国工程院院士/教育部高等学校软件工程专业教学指导委员会主任委员 副主任: 陈刚浙江大学计算机科学与技术学院院长/教授 卢先和清华大学出版社常务副总编辑、 副社长/编审 委员: 毕胜大连海事大学信息科学技术学院院长/教授 蔡伯根北京交通大学计算机与信息技术学院院长/教授 陈兵南京航空航天大学计算机科学与技术学院院长/教授 成秀珍山东大学计算机科学与技术学院院长/教授 丁志军同济大学计算机科学与技术系系主任/教授 董军宇中国海洋大学信息科学与工程学院副院长/教授 冯丹华中科技大学计算机学院院长/教授 冯立功战略支援部队信息工程大学网络空间安全学院院长/教授 高英华南理工大学计算机科学与工程学院副院长/教授 桂小林西安交通大学计算机科学与技术学院教授 郭卫斌华东理工大学信息科学与工程学院副院长/教授 郭文忠福州大学数学与计算机科学学院院长/教授 郭毅可上海大学计算机工程与科学学院院长/教授 过敏意上海交通大学计算机科学与工程系教授 胡瑞敏西安电子科技大学网络与信息安全学院院长/教授 黄河燕北京理工大学计算机学院院长/教授 雷蕴奇厦门大学计算机科学系教授 李凡长苏州大学计算机科学与技术学院院长/教授 李克秋天津大学计算机科学与技术学院院长/教授 李肯立湖南大学校长助理/教授 李向阳中国科学技术大学计算机科学与技术学院执行院长/教授 梁荣华浙江工业大学计算机科学与技术学院执行院长/教授 刘延飞火箭军工程大学基础部副主任/教授 陆建峰南京理工大学计算机科学与工程学院副院长/教授 罗军舟东南大学计算机科学与工程学院教授 吕建成四川大学计算机学院(软件学院)院长/教授 吕卫锋北京航空航天大学计算机学院院长/教授 马志新兰州大学信息科学与工程学院副院长/教授 毛晓光国防科技大学计算机学院副院长/教授 明仲深圳大学计算机与软件学院院长/教授 彭进业西北大学信息科学与技术学院院长/教授 钱德沛北京航空航天大学计算机学院教授 申恒涛电子科技大学计算机科学与工程学院院长/教授 苏森北京邮电大学计算机学院执行院长/教授 汪萌合肥工业大学计算机与信息学院院长/教授 王长波华东师范大学计算机科学与软件工程学院常务副院长/教授 王劲松天津理工大学计算机科学与工程学院院长/教授 王良民江苏大学计算机科学与通信工程学院院长/教授 王泉西安电子科技大学副校长/教授 王晓阳复旦大学计算机科学技术学院院长/教授 王义东北大学计算机科学与工程学院院长/教授 魏晓辉吉林大学计算机科学与技术学院院长/教授 文继荣中国人民大学信息学院院长/教授 翁健暨南大学副校长/教授 吴迪中山大学计算机学院副院长/教授 吴卿杭州电子科技大学教授 武永卫清华大学计算机科学与技术系副主任/教授 肖国强西南大学计算机与信息科学学院院长/教授 熊盛武武汉理工大学计算机科学与技术学院院长/教授 徐伟陆军工程大学指挥控制工程学院院长/副教授 杨鉴云南大学信息学院教授 杨燕西南交通大学信息科学与技术学院副院长/教授 杨震北京工业大学信息学部副主任/教授 姚力北京师范大学人工智能学院执行院长/教授 叶保留河海大学计算机与信息学院院长/教授 印桂生哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院院长/教授 袁晓洁南开大学计算机学院院长/教授 张春元国防科技大学计算机学院教授 张强大连理工大学计算机科学与技术学院院长/教授 张清华重庆邮电大学计算机科学与技术学院执行院长/教授 张艳宁西北工业大学校长助理/教授 赵建平长春理工大学计算机科学技术学院院长/教授 郑新奇 中国地质大学(北京)信息工程学院院长/教授 仲红安徽大学计算机科学与技术学院院长/教授 周勇中国矿业大学计算机科学与技术学院院长/教授 周志华南京大学计算机科学与技术系系主任/教授 邹北骥中南大学计算机学院教授 秘书长: 白立军清华大学出版社副编审 作为新基建的重点发展方向之一,云计算受到工业界和学术界的广泛关注,已被应用到各个领域。云计算网络作为云计算技术的核心和载体,对云计算服务十分重要。云计算网络涵盖的范围很广,围绕数据中心网络技术,包括服务器虚拟化(如主机网络技术等)、网络虚拟化、软件定义网络和网络功能虚拟化等。云计算网络通过将大量的二层及三层交换机和路由器,以及服务器、存储等资源有效连接起来,进一步通过虚拟化等技术,提供了云计算服务。 在教育普及方面,虽然目前针对云计算技术的书籍非常多,但是聚焦于云计算网络相关的书籍还比较有限。因此,本书重点关注云计算网络,围绕作为云计算核心载体的网络技术展开,旨在为读者提供云计算网络相关基本技术、应用与安全问题的基础入门知识。 本书的章节安排如下: 第1章为云计算网络相关的基本概念介绍;第2章为数据中心网络相关技术,包括网络拓扑结构、“大二层网络”和数据中心桥接等;第3、4章为虚拟化部分,分别关注服务器虚拟化及网络技术,以及服务器外部的数据中心网络虚拟化技术等;第5章为软件定义网络技术,包括软件定义网络技术的体系结构、OpenFlow协议等;第6章为网络功能虚拟化技术,主要包括服务功能链和网络功能虚拟化体系结构等;第7~9章为云计算网络安全部分,包括云计算网络安全的基本概念,以及相关的安全技术和机制等。此外,为了锻炼和提高读者在云计算网络与安全方面的实践动手能力,本书还在第10章提供了部分相关的实验内容,包括虚拟化的网络仿真、网络功能的实现及相关的云计算网络安全实验等。 本书由暨南大学的崔林和魏凯敏主持编写。其中,崔林负责编写云网络技术部分,包括第1~6章,以及第10章部分章节;魏凯敏负责编写云网络安全部分,包括第7~9章,以及第10章部分章节。在本书的编写过程中,为了确保内容的正确性,查阅了很多文献和资料,也衷心感谢林晋霆、张效铨、李呈祥、周禺彤、蔺晓川、康政的宝贵意见和辛勤付出。本书的编写得到了暨南大学本科教材资助项目(青年教师编写教材资助项目)的支持,在此一并感谢。由于云计算网络发起于企业界,是技术应用推动学术研究的一项新兴应用技术,相关技术更新换代很快。在本书的编写过程中,尽量做到仔细认真,但是由于编者水平有限,书中难免有不妥之处,敬请广大读者批评指正。 编者2020年10月

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  • 崔林: 暨南大学信息科学技术学院/网络空间安全学院副教授,硕士生导师。长期担任《计算机网络》、《网络工程与组网技术》、《互联网新技术》等相关本科和研究生课程的教学工作。
  • 汇聚了学术界和工业界对云计算网络及安全的前沿技术和最新成果。

    系统地介绍了云计算网络与安全的相关概念、技术、机制。

    全面阐述了虚拟化、软件定义网络工作原理、安全威胁和防护措施。

    丰富的内容详解与实验操作,透视云计算网络运行与安全防护。

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  • 目录

    第1章云计算网络概述1

    1.1什么是云计算1

    1.2云计算特征和模型3

    1.2.1云计算基本特征3

    1.2.2云计算服务模型4

    1.2.3云计算部署模型6

    1.3云计算网络及安全技术的挑战7

    1.3.1云计算网络的挑战7

    1.3.2云计算网络安全的挑战8

    1.4相关标准化组织9

    1.5本章小结10

    1.6习题10

    第2章数据中心网络技术11

    2.1数据中心网络概述11

    2.1.1数据中心简介11

    2.1.2数据中心网络的流量12

    2.1.3以太网和数据中心网络14

    2.2数据中心网络拓扑结构15

    2.2.1传统三层网络拓扑架构15

    2.2.2基于Clos拓扑的网络架构16

    2.2.3以服务器为核心的网络架构18

    2.3数据中心“大二层网络”19

    2.3.1“大二层网络”的需求19

    2.3.2“大二层网络”的困境20

    2.3.3多链路透明互联21

    2.4数据中心桥接23

    2.4.1数据中心桥接概述232.4.2数据中心桥接主要机制24

    2.4.3关于数据中心桥接的思考26

    2.5本章小结26

    2.6习题26

    第3章服务器虚拟化与网络技术28

    3.1虚拟化简述28

    3.1.1虚拟化概念29

    3.1.2服务器虚拟化技术及分类30

    3.1.3虚拟化技术优势和典型应用场景32

    3.1.4容器技术33

    3.1.5常见Hypervisor34

    3.1.6主机网络技术35

    3.2硬件辅助虚拟化36

    3.2.1硬件辅助虚拟化概述36

    3.2.2硬件辅助的网卡虚拟化技术37

    3.3虚拟网络接入技术39

    ...

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