边缘计算--详细介绍

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 当前位置:本科及研究生教材 边缘计算
   
边缘计算
作者:施巍松,
书名:边缘计算
定价:¥48 元
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标准书号: 978-7-03-056144-2
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出版日期: 2018-1-29
发行号: TP-7885.0101
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获奖情况
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图书介绍
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  随着万物互联趋势的不断加深,数据的增长速度远远超过了网络带宽的增速。同时,智能制造、无人驾驶等众多新型应用的出现,对延迟提出了更高的要求。通过将从数据源到云计算中心数据路径之间的任意计算、存储和网络资源,组成统一的平台为用户提供服务,边缘计算作为一种新的计算模式,使数据在源头附近就能得到及时有效的处理。这种模式不同于云计算要将所有数据传输到数据中心,绕过了网络带宽与延迟的瓶颈。在产业界和学术界的合力推动下,边缘计算正在成为新兴万物互联应用的支撑平台。
  本书分别从边缘计算的需求与意义、边缘计算基础、边缘计算典型应用、边缘计算系统平台、边缘计算的挑战、边缘计算系统实例以及边缘计算安全与隐私保护等多个方面对边缘计算进行了阐述。
  本书非常适合作为高等院校计算机、通信、物联网、信息安全、电子机械相关专业的教学参考书,也可以作为从事边缘计算的开发人员和科研人员的参考资料。
 
前言
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  数据的爆发式增长是大数据时代下的主旋律,随着万物互联趋势不断加深,数据的增长速度远远超过了网络带宽的增速。同时,智能制造、无人驾驶等众多新型应用的出现对延迟提出了更高的要求。通过将从数据源到云计算中心数据路径之间的任意计算、存储和网络资源,组成统一的平台为用户提供服务,边缘计算(edge computing)作为一种新的计算模式,使数据在源头附近就能得到及时有效的处理。这种模式不同于云计算要将所有数据传输到数据中心,绕过了网络带宽与延迟的瓶颈。在产业界和学术界的合力推动下,边缘计算正在成为新兴万物互联应用的支撑平台。
  边缘计算与同样备受关注的万物互联和云计算是什么关系呢?边缘计算模型是随着万物互联的飞速发展及广泛应用,不断扩大的数据规模以及数据处理的计算需求而产生的,边缘计算将让万物更智能,支持构建健硕的边缘应用生态。边缘计算并不是为了取代云计算,而是对云计算的补充和延伸,为移动计算、物联网等提供更好的计算平台。边缘计算模型需要云计算中心的强大计算能力和海量存储的支持,而云计算也同样需要边缘计算中边缘设备对于海量数据及隐私数据的处理,从而满足实时性、隐私保护和降低能耗等需求。
  当谈起“边缘计算”时,我们到底在说什么?边缘计算的概念比较抽象,人们总是在谈“边缘”,但却往往觉得“不落地”。边缘计算如此重要,目前还未见对边缘计算技术进行全面、深入剖析的出版物。本书第一作者施巍松教授是边缘计算这一研究领域的早期提出者之一和主要倡导者,也是ACM/IEEE国际边缘计算研讨会(SEC)的创始人,其他三位作者也都是国内比较早开始从事边缘计算研究的科研人员。了解到广大读者渴望弄清边缘计算本质和细节的迫切心情,我们集中力量编写了这本书,希望能帮助有兴趣了解和研究边缘计算的读者缩短学习的过程,共同推进该领域的发展。
  本书共分8章。第1章介绍边缘计算的概念、起源及发展历史;第2章对边缘计算的基本概念、模型、关键技术进行剖析,分析边缘计算与云计算、边缘计算与大数据之间的关联,探讨边缘计算的优势与面临的挑战;第3章给出基于边缘计算模型的几种实际应用案例,通过这些案例可以展望边缘计算在万物互联背景下的研究机遇和应用前景;第4章从智慧城市、智能汽车、智能家居、个人计算服务、协同平台等方面,介绍边缘计算的系统平台;第 5 章从可编程性、程序自动划分、命名规则、数据抽象、服务管理、数据隐私保护及安全、优化指标、理论基础以及商业模式等方面,进一步探讨边缘计算的挑战性关键问题;第6章简述目前新兴的多个边缘计算系统实例,并重点介绍Cloudlet、ParaDrop和Firework三个有代表性的边缘计算系统;第7章从安全目标、安全威胁与挑战、主要安全技术等方面探讨边缘计算的安全,并从隐私保护、态势感知、设备更新、安全协议等角度,分析边缘计算为物联网安全带来的新机遇;第8章为结束语。
  本书非常适合作为高等院校计算机、通信、物联网、信息安全、电子机械相关专业的教学参考书,也可以作为从事边缘计算的开发人员和科研人员的参考资料。对于不同需求的读者,可以直奔感兴趣的内容而去。希望了解边缘计算的概念、本质和发展趋势的读者,可以重点阅读第1、2章;希望学习边缘计算技术原理的读者,可以将重点放在第2、3、4、6章;希望从事边缘计算研发的同仁,可重点阅读第4、5、6章;关心边缘计算安全和隐私问题的读者,可重点阅读第1、7章。
  本书的顺利完成离不开中美两国团队的协同工作和辛勤付出。团队成员为本书的顺利完成花费了大量的时间和精力,也为本书提供了许多宝贵的原材料,在此一并表示感谢,他们是:中国团队成员李尤慧子博士(杭州电子科技大学)、任领美博士(山东科技大学)、陈彦明博士(安徽大学)、张庆阳博士研究生(安徽大学)、刘伟硕士研究生(安徽大学)、梁旭硕士研究生(安徽大学)、徐殷(安徽大学)、张星洲博士研究生(中国科学院计算技术研究所)、赵梓铭硕士研究生(国防科技大学)、郭烨婷硕士研究生(国防科技大学)、吴卫硕士研究生(西安电子科技大学)、白磊博士研究生(西安电子科技大学);美国团队成员曹杰博士研究生(美国韦恩州立大学)、张权博士研究生(美国韦恩州立大学)、许蓝予博士研究生(美国韦恩州立大学)。
  此外,需要特别感谢科学出版社的赵丽欣女士,没有她的大力支持,这本书不会这么快和读者见面。
  由于边缘计算技术非常前沿,加之时间仓促,很多内容无法面面俱到,同时书中难免存在谬误,恳请读者批评指正。意见和建议请发到weisong@wayne.edu,欢迎和我们探讨边缘计算相关的任何问题。

                                           施巍松  刘芳  孙辉  裴庆祺
                                                   2017年12月
 

 
图书目录
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第1章  边缘计算的需求与意义 001
1.1  什么是边缘计算 001
1.2  边缘计算的产生背景 003
1.3  边缘计算的发展历史 006
1.3.1  分布式数据库模型 006
1.3.2  对等网络 007
1.3.3  内容分发网络 007
1.3.4  移动边缘计算 008
1.3.5  雾计算 008
1.3.6  海云计算 009
1.3.7  边缘计算的发展现状 009
本章小结 010
参考文献 010
第2章  边缘计算基础 013
2.1  分布式计算 013
2.2  边缘计算的基本概念 015
2.3  边缘计算的关键技术 017
2.3.1  计算迁移 017
2.3.2  5G通信技术 018
2.3.3  新型存储系统 018
2.3.4  轻量级函数库和内核 019
2.3.5  边缘计算编程模型 020
2.4  边缘计算与云计算 020
2.4.1  云计算的概念 020
2.4.2  云计算特点 021
2.4.3  边缘计算与云计算 021
2.5  边缘计算与大数据 023
2.6  边缘计算的优势与挑战 024
本章小结 026
参考文献 027
第3章  边缘计算典型应用 029
3.1  智慧城市 029
3.2  智能制造 030
3.3  智能交通 032
3.4  智能家居 034
3.5  协同边缘 036
3.6  云计算任务前置 038
3.7  边缘计算视频监控系统 040
3.8  基于边缘计算的灾难救援 044
本章小结 048
参考文献 048
第4章  边缘计算系统平台 052
4.1  面向智慧城市的边缘计算系统 052
4.1.1  面向智慧城市的边缘计算系统框架 053
4.1.2  智慧城市中边缘计算任务迁移及调度 055
4.2  面向智能汽车的边缘计算系统 061
4.2.1  为什么需要EdgeOSV 061
4.2.2  车载应用的划分 064
4.2.3  OpenVDAP 065
4.2.4  OpenVDAP结构 068
4.2.5  第三方服务举例 068
4.2.6  相关研究 069
4.2.7  面临的问题 071
4.3  面向智能家居的边缘计算系统 072
4.3.1  为什么需要EdgeOSH 072
4.3.2  EdgeOSH架构 073
4.3.3  EdgeOSH的功能性问题 074
4.3.4  面临的问题 077
4.4  面向个人计算的边缘计算系统 078
4.4.1  EdgeOSP整体架构 079
4.4.2  EdgeOSP的软件结构 081
4.4.3  EdgeOSP的典型应用实例 085
4.4.4  面临的问题 086
4.5  协同平台 088
4.5.1  协同平台背景模型 089
4.5.2  协同平台的典型应用举例 092
4.5.3  面临的问题 094
本章小结 094
参考文献 094
第5章  边缘计算的挑战 099
5.1  可编程性 099
5.2  程序自动划分 101
5.3  命名规则 101
5.4  数据抽象 103
5.5  调度策略 103
5.6  服务管理 104
5.7  隐私保护及安全 106
5.8  优化指标 106
5.9  理论基础 108
5.10  商业模式 108
本章小结 109
参考文献 109
第6章  边缘计算系统实例 111
6.1  边缘计算系统概览 111
6.1.1  Cloudlet 111
6.1.2  PCloud 113
6.1.3  ParaDrop 114
6.1.4  Cachier与Precog 115
6.1.5  FocusStack 118
6.1.6  SpanEdge 119
6.1.7  AirBox 121
6.1.8  CloudPath 122
6.1.9  Firework 124
6.1.10  海云计算 125
6.1.11  边缘计算开源系统 127
6.1.12  边缘计算代表性商业系统 129
6.1.13  边缘计算系统的比较 130
6.2  Cloudlet 132
6.2.1  计算迁移 132
6.2.2  资源发现与选择 134
6.2.3  动态VM合成 137
6.3  ParaDrop 138
6.3.1  整体架构 138
6.3.2  服务降落伞 139
6.3.3  ParaDrop工作流 141
6.3.4  系统分析 142
6.4  Firework 144
6.4.1  Firework概念 144
6.4.2  整体架构 145
6.4.3  可编程性 146
6.4.4  范例分析 148
本章小结 149
参考文献 150
第7章  边缘计算安全与隐私保护 153
7.1  安全概述、基础和目标 153
7.2  安全威胁及挑战 155
7.2.1  物理安全 157
7.2.2  网络安全 158
7.2.3  数据安全 160
7.2.4  应用安全 163
7.3  主要安全技术 165
7.3.1  身份认证 165
7.3.2  访问控制 167
7.3.3  入侵检测 169
7.3.4  隐私保护 170
7.3.5  可信执行 172
7.3.6  安全多方计算 173
7.4  边缘计算为物联网安全带来的机遇 174
7.4.1  隐私保护 174
7.4.2  态势感知 175
7.4.3  设备更新 175
7.4.4  安全协议 176
7.5  边缘计算安全实例 177
7.5.1  边缘计算的数据保护模型 177
7.5.2  海豚攻击:听不见的声音命令 178
7.5.3  ContexIoT:基于边缘计算的权限访问系统 179
7.5.4  Octopus:基于边缘计算的物联网安全认证 180
本章小结 181
参考文献 182
第8章  结束语 184
 
 
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