The Mathematics of Internet Congestion Control

出版者:Springer

作者:Rayadurgam Srikant

页数:175

出版时间:2003-12-01

价格:USD 54.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780817632274

具体描述

Congestion control algorithms were implemented for the Internet nearly two decades ago, but mathematical models of congestion control in such a large-scale are relatively new. This text presents models for the development of new protocols that can help make Internet data transfers virtually loss- and delay-free. Introduced are tools from optimization, control theory, and stochastic processes integral to the study of congestion control algorithms. Features and topics include:* A presentation of Kelly's convex program formulation of resource allocation on the Internet; * A solution to the resource allocation problem which can be implemented in a decentralized manner, both in the form of congestion control algorithms by end users and as congestion indication mechanisms by the routers of the network; * A discussion of simple stochastic models for random phenomena on the Internet, such as very short flows and arrivals and departures of file transfer requests. Intended for graduate students and researchers in systems theory and computer science, the text assumes basic knowledge of first-year, graduate-level control theory, optimization, and stochastic processes, but the key prerequisites are summarized in an appendix for quick reference. The work's wide range of applications to the study of both new and existing protocols and control algorithms make the book of interest to researchers and students concerned with many aspects of large-scale information flow on the Internet.

读后感

这是一本关于TCP及其变种的理论分析的小册子。理论分析主要是从控制论的角度来考虑这些协议的稳定性，这其中采用了多种不同的方法。 开篇给出网络资源分配最优化问题的数学表达，之后给出求解的方法----primal算法，dual算法，primal-dual算法。在忽略反馈延迟的简化下，用Lya...

这是一本关于TCP及其变种的理论分析的小册子。理论分析主要是从控制论的角度来考虑这些协议的稳定性，这其中采用了多种不同的方法。 开篇给出网络资源分配最优化问题的数学表达，之后给出求解的方法----primal算法，dual算法，primal-dual算法。在忽略反馈延迟的简化下，用Lya...

这是一本关于TCP及其变种的理论分析的小册子。理论分析主要是从控制论的角度来考虑这些协议的稳定性，这其中采用了多种不同的方法。 开篇给出网络资源分配最优化问题的数学表达，之后给出求解的方法----primal算法，dual算法，primal-dual算法。在忽略反馈延迟的简化下，用Lya...

这是一本关于TCP及其变种的理论分析的小册子。理论分析主要是从控制论的角度来考虑这些协议的稳定性，这其中采用了多种不同的方法。 开篇给出网络资源分配最优化问题的数学表达，之后给出求解的方法----primal算法，dual算法，primal-dual算法。在忽略反馈延迟的简化下，用Lya...

这是一本关于TCP及其变种的理论分析的小册子。理论分析主要是从控制论的角度来考虑这些协议的稳定性，这其中采用了多种不同的方法。 开篇给出网络资源分配最优化问题的数学表达，之后给出求解的方法----primal算法，dual算法，primal-dual算法。在忽略反馈延迟的简化下，用Lya...

用户评价

《The Mathematics of Internet Congestion Control》这本书带给我的感受，远非“增长了知识”可以简单概括。它更像是一次思维方式的重塑，一次对“理性”和“系统性”的深度体验。在阅读的过程中，我反复被书中对各种控制算法的分析所震撼。那些看似简单的“信号”和“反馈”，背后却支撑着整个互联网的稳定运行。作者对于各种排队论模型的讲解，让我仿佛置身于一个巨大的交通枢纽，观察着无数数据包如何被调度、分发，以及在这个过程中可能出现的瓶颈。他并没有回避数学的严谨性，但同时又巧妙地运用了丰富的类比和直观的图示，使得那些高深的数学工具变得易于理解。例如，在讲解“多用户拥塞控制”的部分，作者通过一个生动的“共享水管”的比喻，将多个用户争夺网络资源的场景描绘得淋漓尽致，然后引入“公平性”和“效率”的数学度量，让我第一次真正理解了这些概念的量化意义。我发现，很多看似“随机”的网络行为，其实都遵循着一套严格的数学规律。理解了这些规律，也就意味着我们能够更好地预测和控制网络的行为，从而提升用户体验。这本书让我对“工程”这一学科有了更深的敬意，也让我意识到，数学不仅仅是抽象的符号，更是解决现实世界复杂问题的强大工具。

《The Mathematics of Internet Congestion Control》这本书，对于我这样一名对网络技术有着浓厚兴趣的普通读者来说，是一次非常宝贵的学习机会。它并没有假设读者拥有深厚的计算机科学背景，而是从最基础的概念讲起，逐步引导我们进入到复杂的数学模型之中。作者的叙事风格非常流畅，他善于将那些可能令人望而生畏的数学公式，用通俗易懂的语言进行解释，并且通过大量生动形象的图表，让抽象的概念具象化。我特别喜欢书中关于“拥塞信号”的讨论，它让我明白了为什么我们的网络会变慢，以及网络设备是如何通过一系列复杂的计算来“感知”并“响应”这些信号的。书中对不同拥塞控制算法的比较分析，让我对TCP的各种版本有了更深的理解，也让我明白了为什么随着时间的推移，这些算法会不断演进。它让我看到了技术发展的必然性，以及数学在其中扮演的关键角色。这本书不仅仅是技术手册，更像是一部关于网络演进的科普史，它让我看到了工程师和数学家们如何通过不懈的努力，不断优化网络性能，提升用户体验。

这本书的阅读过程，是一次充满发现的旅程。作者以其渊博的学识和精湛的文笔，将原本可能令人望而却步的数学概念，转化为引人入胜的知识。我最喜欢的是书中关于“反馈控制理论”在拥塞控制中的应用。它让我明白了，互联网就像一个巨大的“黑箱”，我们通过发送数据来“刺激”它，然后通过观察数据包的延迟、丢失等“反馈信号”，来“调整”我们的发送策略。这种“试错”与“学习”的过程，正是反馈控制的核心思想。作者通过引入各种数学模型，精确地描述了这种反馈环路的动态行为，并分析了如何设计最优的控制器，以实现快速而稳定的收敛。我曾经阅读过一些关于自动化控制的书籍，但很多都过于理论化，而这本书则将这些理论与实际应用紧密结合，让我对反馈控制有了更深刻的理解。它让我看到了，即使是看似简单的网络连接，其背后也蕴含着精密的控制理论。

最近我终于有幸拜读了《The Mathematics of Internet Congestion Control》，这真是一次令人脑洞大开的旅程。坦白说，当我拿到这本书时，我预想的是一本充斥着晦涩公式和枯燥理论的学术著作，可能需要反复查阅资料才能勉强理解。然而，这本书从一开始就打破了我的刻板印象。作者以一种近乎诗意的笔触，描绘了互联网数据流动的复杂世界，将抽象的数学概念转化为生动形象的画面。我尤其被书中关于“拥塞”这一核心主题的阐述所吸引。拥塞，这个在日常上网时我们可能只感知为“网速慢”的现象，在作者的笔下，却变成了一场精妙绝伦的数学博弈。他通过引入各种概率模型、微分方程和优化理论，向我们展示了如何从根本上理解和解决网络拥塞问题。书中对TCP协议的数学模型分析，简直是把一个我们习以为常的网络服务，还原成了一部精密的数学交响曲。每一个参数的调整，每一次窗口大小的改变，都蕴含着深邃的数学逻辑。我曾尝试自己去思考这些问题，但往往陷入死胡同，而这本书则像一位循循善诱的导师，一步步引导我走出迷茫，让我对网络运行的底层逻辑有了全新的认识。即使是那些我已经接触过的数学工具，在本书的语境下，也焕发出了新的生命力。它让我意识到，即使是看似日常的网络体验，其背后也隐藏着如此丰富和迷人的数学世界，这让我既感到惊喜，又对作者深厚的功力赞叹不已。

这本书的阅读体验，可以用“沉浸式”来形容。作者构建了一个宏大的数学框架，将互联网拥塞控制的方方面面都纳入其中，并且展现了它们之间错综复杂的联系。我印象特别深刻的是，书中对“博弈论”在拥塞控制中的应用的探讨。在一个多人博弈的场景下，每个网络节点都在试图最大化自己的利益，而这种行为的综合效应，却可能导致整个网络的崩溃。作者用清晰的数学模型，揭示了这种“局部最优”与“全局最优”之间的矛盾，并提出了相应的解决方案。这让我联想到许多现实生活中的场景，比如资源分配、市场竞争等等，都存在类似的博弈关系。这本书不仅仅是关于互联网，它更像是一本关于“合作”与“冲突”的数学哲学。它让我思考，在去中心化的网络环境中，如何通过数学的设计，引导参与者采取更加合作的行为，最终实现整体的最优。我曾经尝试过阅读一些关于网络安全的书籍，但总觉得缺乏一种根本性的理论支撑，而这本书恰恰填补了这一空白。它让我看到了，即使是最基础的网络通信，也需要深厚的数学理论来保障其稳定和高效。

《The Mathematics of Internet Congestion Control》这本书，让我深刻体会到“设计”的重要性。在互联网拥塞控制领域，每一个设计决策都至关重要，因为它会直接影响到全球数亿用户的上网体验。作者通过对各种拥塞控制算法的设计原理和权衡取舍的详细阐述，让我明白了“完美”的设计往往是不存在的，我们只能在各种相互冲突的目标之间寻求最优的折衷。例如，如何在保证高吞吐量的同时，降低延迟？如何在保护高优先级用户的同时，保证普通用户的公平性？这些都是设计者需要面对的严峻挑战。书中对“流量整形”和“带宽分配”等概念的数学建模，让我看到了如何通过精巧的设计，来优化网络资源的利用率。它让我意识到，即使是在看似混乱的网络环境中，也隐藏着可以通过数学设计来驾驭的规律。这本书不仅仅是关于技术，更是一本关于“工程伦理”和“系统优化”的思考。

《The Mathematics of Internet Congestion Control》是一本真正能够“启迪心智”的书籍。它不仅仅是关于互联网技术，更重要的是，它通过互联网拥塞控制这个具体的应用场景，展现了数学的强大力量和无处不在。我非常欣赏作者的叙事逻辑，他并没有一开始就抛出大量的公式，而是先从问题的根源入手，分析现实世界中遇到的挑战，然后逐步引入数学工具来解决这些挑战。例如，在讲解“数据包丢失”时，作者并没有简单地将其视为一种“错误”，而是将其作为一种重要的“拥塞信号”，并分析了如何利用这种信号来调整网络的发送速率。这种“化坏为好”的思维方式，让我对“问题”的定义有了新的理解。书中对“AQM”（Active Queue Management）算法的深入剖析，让我看到了在网络边缘进行智能控制的潜力。这些算法通过对队列长度的监测和调整，能够有效地防止网络拥塞的发生，从而提升整体的网络性能。这让我意识到，即使是那些我们平时几乎不会注意到的网络设备，其内部也运行着极其复杂的数学算法。

这本书的独特之处在于，它将数学的严谨性与互联网的实际应用进行了完美的融合。作者并没有回避数学的复杂性，但他同时又以一种非常巧妙的方式，将这些复杂性变得易于理解。我尤其欣赏书中对“随机过程”在拥塞控制中的应用的探讨。互联网的很多行为，例如数据包的到达时间和传输时间，都具有很强的随机性。作者通过引入马尔可夫链、泊松过程等随机过程模型，为我们揭示了这些随机行为背后的统计规律。这些模型不仅帮助我们理解了网络的不可预测性，更重要的是，它们为我们提供了设计更加鲁棒和高效的控制算法的基础。它让我意识到，即使是“随机”的现象，也并非完全不可预测，只要我们掌握了正确的数学工具，就能够从中发现规律，并加以利用。这本书让我对“不确定性”有了新的认识，也让我看到了数学在应对不确定性方面的巨大价值。

《The Mathematics of Internet Congestion Control》是一本令人着迷的读物。它不仅仅是一本技术书籍，更是一次对互联网运行机制的深度探索。作者的写作风格非常吸引人，他能够将那些原本枯燥的数学公式，转化为引人入胜的故事。我印象最深刻的是，书中对“拥塞避免”和“拥塞窗口”等核心概念的数学描述。这些概念，虽然在日常上网时我们并不直接感知，但它们却是整个互联网稳定运行的基石。作者通过引入“加性增、乘性减”（AIMD）等经典的拥塞控制策略，让我们看到了算法设计中的智慧和巧妙。它让我明白，即使是简单的规则，也能够在大规模的分布式系统中产生出乎意料的效果。这本书让我对互联网的底层技术有了更深的理解，也让我对那些默默支撑着我们网络世界的工程师和数学家们充满了敬意。它让我看到了，数学不仅仅是解决问题的工具，更是理解和改造世界的强大力量。

这本书给我最大的启发，在于它让我重新认识了“平衡”这个概念。在互联网拥塞控制的世界里，平衡无处不在。如何平衡用户的需求和网络的承载能力？如何平衡不同用户之间的公平性？如何平衡网络的效率和稳定性？作者通过引入各种复杂的数学工具，为我们揭示了这些平衡是如何被设计和实现的。我尤其对书中关于“稳定性分析”的部分印象深刻。它让我明白，即使是最优的控制算法，也可能因为微小的扰动而导致系统失稳。作者通过对各种“不良行为”的数学建模，帮助我们理解了为什么一些看似无伤大雅的网络行为，最终可能会对整个网络造成灾难性的后果。他提出的解决方案，往往是通过精妙的数学设计，将系统的“弹性”和“鲁棒性”最大化。这让我联想到许多现实生活中的管理和决策问题，都需要在各种相互冲突的目标之间寻求一种动态的平衡。这本书不仅仅是关于互联网，它更像是一本关于“系统思维”的教科书，它让我学会了如何从更宏观的视角去理解和分析复杂系统。