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云数据中心网络架构与技术(第2版)
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云数据中心网络架构与技术(第2版)
徐文伟,张磊,陈乐
云数据中心网络架构与技术(第2版)
👤
徐文伟,张磊,陈乐
📖
人民邮电出版社
📋
9787115592750
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zh-CN
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架构
计算机网络
云计算
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❓ What problems does this book solve
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🎯 What You'll Learn
架构设计困惑
:帮助读者理清云数据中心网络从传统三层到SDN化、智能化的演进脉络,掌握面向云业务的新型网络架构设计方法。
技术选型难题
:详细解析VXLAN、BGP-EVPN、Segment Routing等关键技术的原理与应用场景,为技术选型提供权威参考依据。
多数据中心协同
:针对跨地域部署需求,讲解多数据中心互联(DCI)的组网模型与业务连续性方案,解决资源调度和容灾备份难题。
安全防护缺失
:提供数据中心网络分层安全设计指南,包括微分段、防火墙虚拟化等策略,构建纵深防御体系。
运维效率低下
:引入智能运维(AIOps)理念与自动化工具,帮助读者实现网络可视、可控、可预测,降低运维成本。
★★★
Intermediate
Beginner
Elementary
Intermediate
Advanced
Expert
企业IT架构师
:负责企业数据中心规划与建设,需要掌握云化网络设计方法论,本书提供华为实战经验。
网络工程师
:从事网络运维与实施,希望从传统网络向SDN、自动化转型,本书详解技术原理与部署步骤。
高校计算机/通信专业师生
:作为教材或参考书,系统学习数据中心网络前沿技术,理论与实践结合。
云计算解决方案架构师
:设计云服务基础设施,需要理解底层网络对业务的影响,本书提供端到端视角。
科研院所研究人员
:关注网络新技术如智能无损、超融合,本书提供华为研发成果与趋势洞察。
先读基础
:第1-3章是全书基石,务必掌握VXLAN与EVPN原理,为后续设计章节打基础。
重点精读
:第5-7章是核心设计内容,结合书中案例,动手画拓扑图加深理解。
实践结合
:第9-11章涉及自动化与智能运维,建议在模拟器或实验环境中验证命令与流程。
按需选读
:若只关注单数据中心,可跳过第7章DCI;若关注安全,重点研读第8章。
配套学习
:结合华为官方文档与认证课程,将书中理论与产品文档对应,提升实战能力。
体系化认知
:构建完整的云数据中心网络知识体系,从物理层到逻辑层再到智能层,融会贯通。
技术深度
:深入理解VXLAN、EVPN、SDN等关键技术原理,能够独立设计Overlay网络。
实战技能
:掌握华为数据中心网络解决方案的部署要点,具备规划与实施大型项目的能力。
安全思维
:学会设计多层次、可扩展的数据中心安全架构,应对复杂威胁环境。
运维升级
:了解智能运维与自动化工具,能够构建可视化、自动化的网络运维体系。
前瞻视野
:把握AI时代数据中心网络的发展方向,如无损网络、超融合架构,保持技术领先。
📖 Book Introduction
产品特色
编辑推荐
聚焦核心技术。数字化时代,为建设网络强国,占据网络通信领域的战略制高点,需搭建完备、高效的网络基础设施。“华为数据通信系列”丛书立足于此,聚焦互联网数据传输的枢纽,形成一套完整的技术体系,向广大网络工程技术人员介绍了华为在智简网络方面的核心技术,传播了其“智简网络”的理念。
引导数字转型。全球经济进入数字化转型时期,传统企业付诸行动迫在眉睫。“华为数据通信系列”丛书基于华为在数据通信领域拥有自主知识产权的核心产品,给企业提供了经过全球诸多行业用户实践检验的优质解决方案,引导网络重构从云时代稳步迈入AI 时代,帮助企业获取数字经济所带来的巨大价值。
彰显创新自信。华为公司以网络设备起家,20多年来坚持创新,自主研发,最终在市场上赶超国际知名公司,在标准制定方面掷地有声,在行业中名声响亮。“华为数据通信系列”丛书是华为将自己研发体系的成果正式输出,彰显了大国重器的科技自信。
数据中心是新基建的热点方向。
内容简介
本系列图书基于华为公司工程创新、技术创新的成果以及在全球范围内丰富的商用交付
经验,介绍新一代网络技术的发展热点和相关的网络部署方案。
本书以云数据中心网络面临的业务挑战为切入点,详细介绍了云数据中心网络的架构设
计和技术实现,并提供了部署建议。首先,本书介绍了数据中心网络的整体架构及技术演进,帮助读者了解数据中心网络的发展历程。随后,本书介绍了云数据中心网络的设计与实现,内容包含单数据中心的业务模型、数据中心物理网络和逻辑网络的构建,多数据中心网络的构建以及数据中心的安全方案。本书还对数据中心网络的开放性和当前的一些热点前瞻技术进行了讲解和展望。本书的第2版增加云数据中心网络智能运维和智能无损数据中心网络方面的内容,还介绍了与新时代超融合数据中心网络的相关内容。
本书可以为构建安全、可靠、高效、开放的云数据中心网络提供参考和帮助,适合企业
和科研院所信息化部门及数据中心的技术人员阅读,也适合高等院校计算机网络相关专业的师生参考。
作者简介
徐文伟
现任华为公司董事、科学家咨询委员会主任。1991年加入华为,是华为第一代创业者。30多年来,先后主持一系列重大产品的研发,奠定了华为芯片(海思半导体)、移动网络、数据中心网络等关键业务的****地位。历任华为预研部总裁、研发部总裁、海思创始总裁、欧洲片区总裁、全球销售与服务总裁、企业业务创始CEO、产品投资评审委员会主任、战略Marketing总裁、战略研究院院长等,在产品研发、市场营销、战略制定、产业布局等领域取得重大成绩,是华为从小到大、从大到强、从国内走向国际发展历程的重要参与者和推动者。
后勒口(照片用原来第一版的)
张磊,华为数据中心网络解决方案首席架构师,具有20余年的网络产品和解决方案设计经验,以及丰富的产品设计开发、网络规划设计及网络工程项目实施等方面的经验,曾先后主导过全球范围内十余个500强跨国企业大型数据中心网络的设计和部署。
陈乐,华为数据中心网络解决方案资料工程师,具有10年数据中心网络产品和解决方案相关资料的开发经验,曾参与多个企业大型数据中心网络的设计和交付。曾创作“数据中心网络技术红宝书””论剑BGP”等广受欢迎的技术专题。
精彩书评
该丛书由华为公司的一线工程师编写,从行业趋势、原理和实战案例等多个
角度介绍了与数据通信相关的网络架构和技术,同时对虚拟化、大数据、软件定
义网络等新技术给予了充分的关注。该丛书可以作为网络与数据通信领域教学及
科研的参考书。
——李幼平 中国工程院院士,东南大学未来网络研究中心主任
当前,国家大力加强网络强国建设,数据通信就是这一建设的基石。这套丛
书的问世对进一步构建完善的网络技术生态体系具有重要意义。
——何宝宏 中国信息通信研究院云计算与大数据研究所所长
该丛书以网络工程师的视角,呈现了各类数据通信网络设计部署的难点和未
来面临的业务挑战,实践与理论相结合,包含丰富的第一手行业数据和实践经验,
适用于网络工程部署、高校教学和科研等多个领域,在产学研用结合方面有着独
特优势。
——王兴伟 东北大学教授、研究生院常务副院长,国家杰出青年科学基金获得者
该丛书对华为公司近年来在数据通信领域的丰富经验进行了总结,内容实用,
可以作为数据通信领域图书的重要补充,也可以作为信息通信领域,尤其是计算
机通信网络、无线通信网络等领域的教学参考。该丛书既有扎实的技术性,又有
很强的实践性,它的出版有助于加快推动产学研用一体化发展,有助于培养信息
通信技术方面的人才。
——徐恪 清华大学教授、计算机系副主任,国家杰出青年科学基金获得者
该丛书汇聚了作者团队多年的从业经验,以及对技术趋势、行业发展的深刻
理解。无论是作为企业建设网络的参考,还是用于自身学习,这都是一套不可多
得的好书。
——王震坡 北京理工大学教授、电动车辆国家工程研究中心主任
这是传统网络工程师在云时代的教科书,了解数据通信网络的现在和未来也
是网络人的一堂必修课。如果不了解这些内容,迎接我们的可能就只有被淘汰或
者转行,感谢华为为这个行业所做的知识整理工作!
——丘子隽 平安科技平安云网络产品部总监
该丛书将园区办公网络、数据中心网络和广域互联网的网络架构与技术讲解
得十分透彻,内容通俗易懂,对金融行业的 IT 主管和工作人员来说,是一套优
秀的学习和实践指导图书。
——郑倚志 兴业银行信息科技部数据中心主任
目录
第 1章 联接变革使能数据中心网络演进 001
第 2章 认识云数据中心网络 003
2.1 什么是云计算 003
2.2 云计算催生的虚拟化技术 004
2.3 当SDN邂逅云计算 008
2.4 超融合数据中心网络 012
2.4.1 高性能计算为什么需要超融合数据中心网络 013
2.4.2 高性能存储为什么需要超融合数据中心网络 015
第3章 云数据中心网络面临的挑战 017
第4章 数据中心网络的总体架构与技术演进 023
4.1 数据中心网络技术概述 023
4.1.1 数据中心网络的物理架构 023
4.1.2 数据中心网络的技术演进 028
4.2 金融数据中心网络的总体架构与方案演进| 061
4.2.1 金融企业网络的总体架构 061
4.2.2 金融业务的发展诉求与数据中心网络的演进 067
4.2.3 金融云数据中心的目标架构与设计原则 074
4.3 运营商数据中心网络的总体架构与方案演进| 078
4.3.1 运营商企业网络的总体架构 078
4.3.2 运营商业务的发展诉求与数据中心网络的演进 080
4.3.3 运营商云数据中心的目标架构与设计原则 082
第5章 云数据中心网络的功能组件与业务模型 084
5.1 云数据中心网络的业务模型| 084
5.1.1 典型OpenStack业务模型 085
5.1.2 FusionSphere业务模型 087
5.1.3 iMaster NCE-Fabric业务模型 089
5.2 云数据中心解决方案的组件间交互 093
5.2.1 云数据中心解决方案的架构 093
5.2.2 业务发放过程中的组件间交互 094
5.3 云数据中心组件间交互技术解析 098
5.3.1 OpenFlow协议解析 099
5.3.2 NETCONF协议解析 105
5.3.3 OVSDB协议解析 110
5.3.4 YANG协议解析 112
第6章 构建数据中心的物理网络(Underlay网络) 114
6.1 物理组网和基础网络 114
6.2 设计数据中心的物理网络 116
6.2.1 路由协议选择 117
6.2.2 服务器接入方案选择 120
6.2.3 Border Leaf和Service Leaf节点设计及其原理 121
6.2.4 出口网络设计 124
第7章 构建数据中心的逻辑网络(Overlay网络) 127
7.1 Overlay网络 127
7.2 VXLAN基础及相关概念 128
7.3 VXLAN Overlay网络 130
7.3.1 VXLAN Overlay网络类型 130
7.3.2 网络类型对比 132
7.4 VXLAN控制面| 135
7.5 VXLAN数据面| 140
7.6 业务模型和网络的映射 151
第8章 构建多数据中心网络 155
8.1 多数据中心的业务诉求场景 155
8.1.1 多数据中心业务的场景分析 155
8.1.2 多数据中心的网络需求分析 159
8.1.3 Multi-DC Fabric方案整体架构和场景分类示例 161
8.2 Multi-Site场景和设计 166
8.2.1 Multi-Site方案的应用场景 166
8.2.2 Multi-Site方案的具体设计 169
8.2.3 推荐的部署方案 180
8.3 Multi-PoD场景和设计 184
8.3.1 Multi-PoD方案的应用场景 184
8.3.2 Multi-PoD方案的具体设计 187
8.3.3 推荐的部署方案 194 版
第9章 构建云数据中心端到端安全 198
9.1 云数据中心面临的安全挑战 198
9.2 云数据中心的安全架构 199
9.2.1 安全架构全景 199
9.2.2 安全组件架构 201
9.3 云数据中心安全方案的价值 202
9.4 云数据中心的安全方案 204
9.4.1 虚拟化安全 205
9.4.2 网络安全 207
9.4.3 高级威胁检测防御 225
9.4.4 边界安全 230
9.4.5 安全管理 233
第 10章 云数据中心网络智能运维 236
10.1 数据中心网络中的智能运维 236
10.1.1 数据中心网络为何需要智能运维 236
10.1.2 业界的应对之道 237
10.2 智能运维技术的远程流镜像 241
10.2.1 远程流镜像概述 243
10.2.2 远程流镜像与FabricInsight配合使用 245
10.3 智能运维技术之Telemetry 254
10.3.1 Telemetry概述 255
10.3.2 Telemetry与FabricInsight的对接 256
10.4 智能运维技术的智能流量分析 261
10.4.1 智能流量分析概述 262
10.4.2 针对TCP的智能流量分析 263
10.4.3 针对UDP的智能流量分析 268
10.4.4 针对RoCEv2的智能流量分析 272
10.4.5 智能流量分析与FabricInsight的对接 279
10.5 智能运维技术之全流分析 280
10.5.1 全流分析概述 281
10.5.2 全流分析与FabricInsight的对接 284
10.6 华为数据中心网络智能运维系统 285
10.6.1 智能运维系统架构 285
10.6.2 iMaster NCE-FabricInsight分析器 286
10.6.3 iMaster NCE-Fabric控制器 288
10.6.4 数据中心交换机 290
10.7 未来之路 291
10.7.1 数据中心云化架构对运维的新要求 292
10.7.2 运维目标:闭环自愈的智能系统 293
10.7.3 智能运维系统的发展方向 294
第 11章 数据中心网络的开放性 297
11.1 数据中心网络生态| 297
11.2 控制器的开放性 298
11.2.1 控制器的北向开放性 298
11.2.2 控制器的南向开放性 306
11.3 转发器的开放性 307
11.3.1 转发器的北向开放性 307
11.3.2 转发器互联互通的开放性 310
第 12章 热点技术一瞥 312
12.1 容器 312
12.1.1 容器技术 312
12.1.2 业界主流容器网络方案 314
12.1.3 华为SDN 容器网络方案 322
12.2 混合云 326
12.2.1 混合云技术 326
12.2.2 业界主流混合云网络方案 328
12.2.3 华为混合云SDN方案 330
12.3 确定性IP网络 333
12.3.1 确定性IP网络产生的背景 334
12.3.2 确定性IP网络关键技术 336
12.3.3 确定性IP网络未来展望 340
第 13章 智能无损网络助力智能世界2030 341
13.1 迈向智能世界2030 341
13.2 智能世界2030对数据中心的要求 342
13.3 智能时代DCN的诉求:低时延、零丢包和高吞吐 344
13.3.1 低时延的RDMA技术需要零丢包的网络传输 344
13.3.2 智能无损网络的目的:低时延、零丢包和高吞吐 347
13.4 低时延、零丢包和高吞吐的数据中心网络的实现 349
13.4.1 实现小缓存下的零丢包需要拥塞控制 349
13.4.2 应对分布式架构的挑战需要拥塞控制 350
13.4.3 数据中心Clos架构需要拥塞控制 351
13.5 智能无损网络的前世:经典拥塞控制技术 355
13.5.1 网络流量控制技术 356
13.5.2 网络拥塞控制技术 360
13.6 智能无损网络的今生:华为解决方案 370
13.6.1 智能无损网络的iLossLess智能无损算法 372
13.6.2 智能无损网络的应用 396
13.7 智能无损网络的未来:拥抱变化,走在前沿 398
13.7.1 AI时代新浪潮对数据中心网络的新诉求 398
13.7.2 智能无损网络的发展方向:构建Everthing over RDMA
新生态 404
第 14章 云数据中心网络解决方案的组件 407
14.1 CloudEngine数据中心交换机 407
14.1.1 简介 407
14.1.2 技术亮点 410
14.2 CloudEngine 虚拟交换机 421
14.3 HiSecEngine系列防火墙 427
14.3.1 简介 427
14.3.2 应用场景 428
14.3.3 强大的内容安全防护 434
14.4 iMaster NCE-Fabric网络控制器 441
14.4.1 简介 441
14.4.2 架构 442
14.4.3 功能特性 445
14.5 SecoManager安全控制器 449
14.5.1 简介 449
14.5.2 架构 450
14.5.3 功能特性 455
缩略语 459
📑 Table of Contents
云数据中心网络概述与演进趋势
数据中心网络基础技术(VLAN、STP、链路聚合)
Overlay网络技术:VXLAN与BGP-EVPN
SDN控制器架构与南向/北向接口
单数据中心网络设计(业务模型与物理网络构建)
逻辑网络构建:虚拟化网络与多租户隔离
多数据中心互联(DCI)组网方案
数据中心网络安全架构与策略设计
网络自动化与智能运维(AIOps)实践
智能无损数据中心网络(RoCEv2与PFC)
超融合数据中心网络架构
未来展望:AI时代的数据中心网络
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