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| 編輯推薦： |
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*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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| 內容簡介： |
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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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| 關於作者： |
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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。
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| 目錄：
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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
3.3.1虚拟交换机40
3.3.2边际虚拟网桥43
3.4容器网络技术46
3.4.1接入方式46
3.4.2跨主机网络通信48
3.4.3通用数据模型48
3.4.4Kubernetes网络技术50
3.5本章小结53
3.6习题53
云计算网络与安全目录第4章网络虚拟化技术54
4.1网络虚拟化概述54
4.2传统网络隧道技术55
4.2.1VLAN与QinQ55
4.2.2MPLS56
4.2.3GRE59
4.3VXLAN技术61
4.3.1VXLAN的基本概念61
4.3.2VXLAN帧结构62
4.3.3VXLAN数据帧转发63
4.3.4Case Study： 使用VXLAN实现ARP63
4.4其他网络虚拟化技术64
4.4.1NVGRE65
4.4.2STT66
4.4.3Geneve67
4.5VPC技术68
4.5.1VPC概述68
4.5.2VPC模式与经典模式69
4.5.3VPC实例70
4.6本章小结71
4.7习题72
第5章软件定义网络技术73
5.1SDN背景73
5.1.1SDN与传统网络73
5.1.2SDN发展历史74
5.2SDN体系结构76
5.2.1SDN架构76
5.2.2数据平面和控制平面分离77
5.2.3SDN可编程性78
5.3数据平面与OpenFlow79
5.3.1数据平面简介79
5.3.2OpenFlow79
5.3.3OpenFlow协议消息80
5.3.4OpenFlow交换机83
5.4控制平面87
5.4.1控制平面结构87
5.4.2多控制器89
5.4.3常用SDN控制器91
5.5SDN与分布式路由协议： Fibbing94
5.6本章小结96
5.7习题96
第6章网络功能虚拟化技术98
6.1NFV概述99
6.1.1NFV概念99
6.1.2NFV的意义和优势100
6.1.3NFV标准化及组织100
6.2网络功能与服务功能链102
6.2.1常见网络功能102
6.2.2网络功能的实现形式104
6.2.3服务功能链104
6.3NFV体系结构107
6.3.1NFV高层框架107
6.3.2NFV基础设施模块108
6.3.3虚拟网络功能模块109
6.3.4NFV管理与编排模块110
6.3.5NFV参考点110
6.4SDN与NFV111
6.5本章小结112
6.6习题112
第7章云计算网络安全基础113
7.1基本概念与专业术语113
7.1.1基本安全属性113
7.1.2专用术语116
7.2安全风险威胁118
7.2.1安全风险118
7.2.2威胁来源120
7.2.3威胁技术120
7.2.4安全模型124
7.3本章小结125
7.4习题125
第8章云计算网络安全技术126
8.1密码技术126
8.1.1密码模型126
8.1.2替换加密技术127
8.1.3置换加密技术129
8.1.4对称加密技术130
8.1.5公钥加密技术131
8.2哈希132
8.3消息认证132
8.4数字签名135
8.5单点登录135
8.6身份认证与访问管理136
8.7数据隔离137
8.8通信路径加密137
8.8.1链路加密137
8.8.2端到端加密138
8.9本章小结139
8.10习题139
第9章云计算网络安全机制140
9.1物理安全防护机制140
9.1.1物理安全概念141
9.1.2物理安全威胁141
9.1.3物理安全防护142
9.2网络安全防护145
9.2.1网络安全协议145
9.2.2网络安全设备148
9.3用户管理与认证156
9.3.14A统一安全管理平台156
9.3.2账号管理156
9.3.3认证管理157
9.3.4授权管理158
9.3.5审计管理159
9.4网络安全管理159
9.5网络虚拟化安全161
9.5.1网络虚拟化安全威胁161
9.5.2网络虚拟化安全防御162
9.5.3虚拟私有云162
9.6软件定义网络安全165
9.6.1软件定义网络的安全威胁165
9.6.2软件定义网络安全防护166
9.6.3软件定义网络的安全案例167
9.7本章小结168
9.8习题169
第10章云计算网络实践170
10.1基于Mininet的SDN实验170
10.1.1实验目的和任务171
10.1.2实验环境和准备171
10.1.3实验内容171
10.2基于iptables的网络功能实现176
10.2.1实验目的和任务176
10.2.2实验环境和准备177
10.2.3实验内容178
10.3云计算环境Web漏洞扫描181
10.3.1实验目的和任务181
10.3.2实验环境和准备181
10.3.3实验内容182
10.4云计算网络监听190
10.4.1实验目的和任务190
10.4.2实验环境和准备190
10.4.3实验内容190
10.5数据包过滤192
10.5.1实验目的和任务192
10.5.2实验环境和准备192
10.5.3实验内容193
10.6搭建虚拟专用网络198
10.6.1实验目的和任务198
10.6.2实验环境和准备198
10.6.3实验内容198
10.7云计算网络入侵检测202
10.7.1实验目的和任务202
10.7.2实验环境和准备202
10.7.3实验内容203
参考文献212
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| 內容試閱：
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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： 01083470179
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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