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第1章 分布式系统的特征1

1.1 简介1

1.2 分布式系统的实例2

1.2.1 因特网2

1.2.2 企业内部网3

1.2.3 移动计算和无处不在计算3

1.3 资源共享和Web5

1.4 挑战10

1.4.1 异构性11

1.4.2 开放性11

1.4.3 安全性12

1.4.4 可伸缩性13

1.4.5 故障处理14

1.4.6 并发性15

1.4.7 透明性15

1.5 小结16

练习17

第2章 系统模型19

2.1 简介19

2.2 体系结构模型20

2.2.1 软件层20

2.2.2 系统体系结构22

2.2.3 变体23

2.2.4 接口和对象27

2.2.5 分布式体系结构的设计需求27

2.3 基础模型30

2.3.1 交互模型31

2.3.2 故障模型34

2.3.3 安全模型36

2.4 小结39

练习40

第3章 网络和网际互连42

3.1 简介42

3.2 网络类型44

3.3 网络原理46

3.3.1 数据包的传输47

3.3.2 数据流47

3.3.3 交换模式47

3.3.4 协议48

3.3.5 路由52

3.3.6 拥塞控制54

3.3.7 网际互连55

3.4 因特网协议57

3.4.1 IP寻址59

3.4.2 IP协议60

3.4.3 IP路由62

3.4.4 IPv665

3.4.5 移动IP67

3.4.6 TCP和UDP68

3.4.7 域名69

3.4.8 防火墙70

3.5 实例研究：以太网、WiFi、蓝牙和ATM72

3.5.1 以太网73

3.5.2 IEEE 802.11无线LAN76

3.5.3 IEEE 802.15.1蓝牙无线PAN78

3.5.4 异步传输模式网络80

3.6 小结82

练习82

第4章 进程间通信84

4.1 简介84

4.2 因特网协议的API85

4.2.1 进程间通信的特征85

4.2.2 套接字86

4.2.3 UDP数据报通信87

4.2.4 TCP流通信90

4.3 外部数据表示和编码93

4.3.1 CORBA的公共数据表示94

4.3.2 Java对象序列化95

4.3.3 可扩展标记语言97

4.3.4 远程对象引用99

4.4 客户-服务器通信100

4.5 组通信105

4.5.1 IP组播——组通信的实现106

4.5.2 组播的可靠性和排序108

4.6 实例研究：UNIX中的进程间通信108

4.6.1 数据报通信109

4.6.2 流通信110

4.7 小结110

练习111

第5章 分布式对象和远程调用114

5.1 简介114

5.2 分布式对象间的通信116

5.2.1 对象模型117

5.2.2 分布式对象117

5.2.3 分布式对象模型118

5.2.4 RMI的设计问题120

5.2.5 RMI的实现122

5.2.6 分布式无用单元收集125

5.3 远程过程调用126

5.4 事件和通知129

5.4.1 分布式事件通知的参与者131

5.4.2 实例研究：Jini分布式事件规约132

5.5 实例研究：Java RMI133

5.5.1 创建客户和服务器程序136

5.5.2 Java RMI的设计和实现138

5.6 小结139

练习139

第6章 操作系统支持142

6.1 简介142

6.2 操作系统层143

6.3 保护144

6.4 进程和线程145

6.4.1 地址空间146

6.4.2 新进程的生成147

6.4.3 线程149

6.5 通信和调用157

6.5.1 调用性能158

6.5.2 异步操作162

6.6 操作系统的体系结构164

6.7 小结167

练习167

第7章 安全性169

7.1 简介169

7.1.1 威胁和攻击170

7.1.2 保护电子事务172

7.1.3 设计安全系统173

7.2 安全技术概述174

7.2.1 密码学175

7.2.2 密码学的应用175

7.2.3 证书177

7.2.4 访问控制178

7.2.5 凭证180

7.2.6 防火墙181

7.3 密码算法181

7.3.1 密钥（对称）算法184

7.3.2 钥（不对称）算法186

7.3.3 混合密码协议188

7.4 数字签名188

7.4.1 公钥数字签名189

7.4.2 密钥数字签名——MAC189

7.4.3 安全摘要函数190

7.4.4 证书标准和证书权威机构191

7.5 密码实用学192

7.5.1 密码算法的性能192

7.5.2 密码学的应用和政治障碍193

7.6 案例研究：Needham-Schroeder、Kerberos、TLS和802.11 WiFi194

7.6.1 Needham-Schroeder认证协议194

7.6.2 Kerberos195

7.6.3 使用安全套接字确保电子交易安全199

7.6.4 IEEE 802.11 WiFi安全设计中的缺陷201

7.7 小结203

练习204

第8章 分布式文件系统205

8.1 简介205

8.1.1 文件系统的特点207

8.1.2 分布式文件系统的需求208

8.1.3 实例研究209

8.2 文件服务体系结构210

8.3 实例研究：SUN网络文件系统214

8.4 实例研究：Andrew文件系统222

8.4.1 实现223

8.4.2 缓存的一致性225

8.4.3 其他方面227

8.5 最新进展228

8.6 小结232

练习232

第9章 名字服务234

9.1 简介234

9.2 名字服务和域名系统236

9.2.1 名字空间237

9.2.2 名字解析239

9.2.3 域名系统241

9.3 目录服务246

9.4 实例研究：全局名字服务246

9.5 实例研究：X.500目录服务248

9.6 小结251

练习252

第10章 对等系统253

10.1 简介253

10.2 Napster及其遗留系统256

10.3 对等中间件257

10.4 路由覆盖259

10.5 路由覆盖实例研究：Pastry和Tapestry261

10.5.1 Pastry261

10.5.2 Tapestry266

10.6 应用实例研究：Squirrel、OceanStore和lvy267

10.6.1 Squirrel Web缓存267

10.6.2 OceanStore文件存储269

10.6.3 lvy文件系统272

10.7 小结274

练习275

第11章 时间和全局状态277

11.1 简介277

11.2 时钟、事件和进程状态278

11.3 同步物理时钟279

11.3.1 同步系统中的同步280

11.3.2 同步时钟的Cristian方法281

11.3.3 Berkeley算法281

11.3.4 网络时间协议282

11.4 逻辑时间和逻辑时钟284

11.5 全局状态286

11.5.1 全局状态和一致割集287

11.5.2 全局状态谓词、稳定性、安全性和活性288

11.5.3 Chandy和Lamport的“快照”算法289

11.6 分布式调试291

11.6.1 观察一致的全局状态293

11.6.2 判定可能的φ294

11.6.3 判定明确的φ294

11.6.4 在同步系统中判定可能的φ和明确的φ295

11.7 小结296

练习296

第12章 协调和协定298

12.1 简介298

12.2 分布式互斥300

12.3 选举305

12.4 组播通信308

12.4.1 基本组播309

12.4.2 可靠组播310

12.4.3 有序组播312

12.5 共识和相关问题317

12.5.1 系统模型和问题定义317

12.5.2 同步系统中的共识问题320

12.5.3 同步系统中的拜占庭将军问题320

12.5.4 异步系统的不可能性323

12.6 小结324

练习325

第13章 事务和并发控制327

13.1 简介327

13.1.1 简单的同步机制（无事务）328

13.1.2 事务的故障模型329

13.2 事务329

13.2.1 并发控制332

13.2.2 事务放弃时的恢复334

13.3 嵌套事务336

13.4 锁337

13.4.1 锁342

13.4.2 在加锁机制中增加并发度345

13.5 乐观并发控制346

13.6 时间戳排序349

13.7 并发控制方法的比较353

13.8 小结354

练习355

第14章 分布式事务359

14.1 简介359

14.2 平面分布式事务和嵌套分布式事务359

14.3 原子提交协议361

14.3.1 两阶段提交协议362

14.3.2 嵌套事务的两阶段提交协议364

14.4 分布式事务的并发控制367

14.4.1 加锁367

14.4.2 时间戳并发控制368

14.4.3 乐观并发控制368

14.5 分布式死锁369

14.6 事务恢复374

14.6.1 日志375

14.6.2 影子版本377

14.6.3 为何恢复文件需要事务状态和意图列表378

14.6.4 两阶段提交协议的恢复378

14.7 小结380

练习381

第15章 复制383

15.1 简介383

15.2 系统模型和组通信385

15.2.1 系统模型385

15.2.2 组通信386

15.3 容错服务390

15.3.1 被动（主备份）复制392

15.3.2 主动复制393

15.4 高可用服务的实例研究：gossip体系结构、Bayou和Coda394

15.4.1 gossip体系结构395

15.4.2 Bayou系统和操作变换方法401

15.4.3 Coda文件系统402

15.5 复制数据上的事务407

15.5.1 复制事务的体系结构407

15.5.2 可用拷贝复制409

15.5.3 网络分区410

15.5.4 带验证的可用拷贝411

15.5.5 法定数共识方法411

15.5.6 虚拟分区算法413

15.6 小结415

练习415

第16章 移动计算和无处不在计算417

16.1 简介417

16.2 关联423

16.2.1 发现服务424

16.2.2 物理关联427

16.2.3 小结和前景428

16.3 互操作428

16.3.1 易变系统的面向数据编程429

16.3.2 间接关联和软状态432

16.3.3 小结和前景433

16.4 感知和上下文敏感433

16.4.1 传感器434

16.4.2 感知体系结构434

16.4.3 位置感知438

16.4.4 小结和前景441

16.5 安全和私密性442

16.5.1 背景442

16.5.2 一些解决办法443

16.5.3 小结和前景447

16.6 自适应447

16.6.1 内容的上下文敏感自适应448

16.6.2 适应变化的系统资源449

16.6.3 小结和前景450

16.7 Cooltown实例研究450

16.7.1 Web存在451

16.7.2 物理超链接452

16.7.3 互操作和eSquirt协议454

16.7.4 小结和前景455

16.8 小结455

练习456

第17章 分布式多媒体系统458

17.1 简介458

17.2 多媒体数据的特征461

17.3 服务质量管理462

17.3.1 服务质量协商464

17.3.2 许可控制467

17.4 资源管理468

17.5 流适应469

17.5.1 调整470

17.5.2 过滤471

17.6 实例研究：Tiger视频文件服务器471

17.7 小结474

练习474

第18章 分布式共享内存476

18.1 简介476

18.1.1 消息传递机制和DSM477

18.1.2 DSM的实现方法478

18.2 设计和实现问题479

18.2.1 结构479

18.2.2 同步模型480

18.2.3 一致性模型481

18.2.4 更新选项483

18.2.5 粒度485

18.2.6 系统颠簸485

18.3 顺序一致性和lvy实例研究485

18.3.1 系统模型486

18.3.2 写失效487

18.3.3 失效协议488

18.3.4 一个动态分布式管理器算法489

18.3.5 系统颠簸490

18.4 释放一致性和Munin实例研究491

18.4.1 内存访问491

18.4.2 释放一致性492

18.4.3 Munin493

18.5 其他一致性模型494

18.6 小结495

练习496

第19章 Web服务498

19.1 简介498

19.2 Web服务499

19.2.1 SOAP501

19.2.2 Web服务与分布式对象模型的比较504

19.2.3 在Java中使用SOAP505

19.2.4 Web服务和CORBA的比较508

19.3 服务描述和Web服务接口定义语言509

19.4 Web服务使用的目录服务512

19.5 XML安全性513

19.6 Web服务的协作516

19.7 实例研究：网格517

19.7.1 World-Wide Telescope——一种网格应用518

19.7.2 数据密集型科学应用的特征518

19.7.3 开放的网格服务体系结构519

19.7.4 一些网格应用的例子521

19.7.5 Globus工具包522

19.8 小结523

练习524

第20章 CORBA实例研究526

20.1 简介526

20.2 CORBA RMI527

20.2.1 CORBA客户和服务器实例529

20.2.2 CORBA体系结构532

20.2.3 CORBA接口定义语言534

20.2.4 CORBA远程对象引用537

20.2.5 CORBA语言映射538

20.2.6 CORBA与Web的集成538

20.3 CORBA服务539

20.3.1 CORBA名字服务540

20.3.2 CORBA事件服务542

20.3.3 CORBA通知服务543

20.3.4 CORBA安全服务544

20.4 小结544

练习545

索引548