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IP视频监控百事通工具系列，由安防行业最资深、最富实证的网络团队执笔，将高深的网络理论通俗化为科普范本，使得复杂的网络知识不再是IP监控技术发展的障碍。本书结合若干小故事+真实问题，从监控业务应用者的视角，以单点监控、远程监控、连锁监控、行业监控、平安城市建设等典型组网案例为线索，按需求提出问题，再讲解基本原理，并提供解决方案的方式，逐个剖析IP监控所涉及的相关原理和知识点。监控+网络一本就够，让你10天从入门到精通IP监控知识。

目录

第1章
老U的驿站监控
初遇监控  / 2
模拟监控  / 2
数字监控  / 3
IP监控改造  / 7
网络摄像机  / 7
网络硬盘录像机  / 8
以太网与交换机转发  / 11
以太网  / 11
转发原理  / 12
互联网与分层  / 13
IP与ARP解析  / 16
IP地址  / 17
ARP解析  / 17
免费ARP  / 19
触发机制  / 20
VLAN  / 22
VLAN基础  / 22
交换机处理  / 23
组网实战  / 24
VLAN基本配置典型实例  / 25
以太风暴与生成树协议  / 27
以太风暴  / 27
生成树协议  / 30
生成树基本配置典型实例  / 36
路由表与路由转发  / 40
路由表  / 40
路由转发  / 41
三层交换  / 45
三层交换机基本配置典型实例  / 47
视频码流与突发  / 49
基本概念  / 50
突发与缓存  / 52
解决方案  / 53
WLAN  / 55
无线技术  / 55
无线组网  / 57
信道干扰  / 58
PoE  / 60
PoE原理  / 60
供电模式  / 61
功率限制  / 62
PoE基本配置典型实例  / 63
PLC  / 64
PLC简介  / 65
PLC的历史和工作原理  / 65
PLC应用场景  / 65
PLC监控方案介绍  / 67

第2章
老U的远程监控
典型宽带上网架构  / 70
ADSL宽带  / 70
PPPoE原理  / 72
DHCP原理  / 73
DNS原理  / 76
DNS高级特性  / 79
NAT  / 82
NAT基础  / 83
NAPT  / 85
NAT映射表项与静态映射  / 86
不同类型的NAT  / 87
ALG  / 92
UPnP  / 95
DDNS  / 100
互联网DDNS方案  / 100
安防DDNS方案  / 103
P2P  / 105
P2P基本概念  / 105
多层NAT穿越  / 106
无法“打洞”的NAT组网  / 114
云端复制与CDN  / 119
媒体转发服务器  / 119
内容分发网络  / 120

第3章
老U的连锁监控
互联规范  / 125
GB/T 28181  / 125
ONVIF  / 132
SDK  / 136
QoS  / 138
流量分类  / 140
拥塞管理  / 144
拥塞避免  / 148
流量监管  / 150
流量整形  / 151
QoS实施  / 152
QoS基本配置举例  / 153
监控存储基础  / 155
硬盘基础  / 155
硬盘接口技术  / 158
RAID技术  / 163
常见存储架构  / 175
网络存储的主要协议  / 177
iSCSI与FC  / 179
集中存储或分散存储  / 180
监控存储方案  / 182
直存方案  / 182
缓存补录  / 185
双直存方案  / 186
N+M备份方案  / 187
路由协议  / 189
路由基础回顾  / 189
路由表  / 193
静态路由  / 197
动态路由概述  / 200
RIP  / 200
OSPF  / 211
IS-IS  / 222
BGP  / 233
网络互联/VPN  / 242
什么是VPN  / 242
GRE  / 246
L2TP  / 250
IPsec  / 255
SSL VPN隧道  / 261
其他VPN  / 267

第4章
小U的行业监控
接入技术  / 275
普通以太网接入  / 275
普通长距离以太网接入  / 281
双链路上行的高可靠接入  / 282
光电串接接入技术  / 288
以太环网  / 290
EPON接入技术  / 296
EoC接入技术  / 302
核心网RPR  / 306
RPR环概述  / 306
RPR的拓扑发现机制  / 309
RPR的故障响应方式  / 310
RPR与RRPP的异同  / 313
RPR技术在视频监控中的应用  / 313
组播  / 315
组播概述  / 315
组播地址机制  / 318
组成员关系管理  / 321
组播路由协议  / 330
组播监控应用  / 343
安全防范  / 351
网络攻击  / 351
应用层攻击  / 354
网络防护设备  / 360
认证接入  / 366
系统可靠性  / 383
VRRP  / 383
双机和N+1  / 388
堆叠  / 392
IPv6  / 397
IPv6地址表示  / 398
ICMPv6  / 401
DNS  / 402
IPv6和路由协议  / 402
IPv4与IPv6兼容技术  / 402
云存储与虚拟化  / 411
云存储概念  / 411
云存储架构  / 412
U厂商云存储介绍  / 413
虚拟化  / 416
大数据  / 421
大数据概念、意义  / 421
大数据特征、原理  / 421
大数据在视频监控中的应用  / 427

后  记

序（一）

开放、高效、灵活是网络的精神象征，掌握IP技术的经典，能给我们工作带来安全、可靠、可控的运行内核。《网络的琴弦：玩转IP看监控》是宇视公司独立运营4周年之际分享给业界朋友们的一份心血的积累，如果像最初所设想的那样——本书能成为安防从业人员的必备工具书，并能够指引IP网络工程相关人士的工作，这将是对我们十余年来一直坚持IP技术方向的最好嘉勉。
到目前为止，视频监控发展了20多年，IP化研究应用也超过10年。传统安防趋势清晰，不仅IP监控发展如日中天，甚至在进行IT化的演进——IP化已经实现数字化、网络化的技术变化；IT化则强调数据化时代，需要更多立意与格局的呈现和实践。
在这个IP监控的朝阳时期，业界急需适合安防从业人员的IP网络科普资料：紧密围绕监控业务，对相关的IP网络知识做深入浅出且系统完善的阐述，以便指引传统安防人员和新入行者掌握相关的IP网络知识，理解这些知识的应用环境，并能独立定位和解决相关的网络问题。
周工（周迪）一直专注于IP网络和IP监控，带领团队精心梳理了IP监控及网络的知识体系，以工具书轻松呈现。一群热爱技术、有丰富实践经验的资深工程师，从IP网络到IP监控，在本书涉及的每个部分均有扎实的积累，以团队执笔来确保每个部分的专业性。
作为一本科普读物，将庞杂的知识体系化、结构化、数据化、图表化，并用故事串联起来，使得资深专家看了愉悦，菜鸟获得知识，所有人都有启发提升。同时，本书也力求将相关知识授人以渔，清晰地解析出协议的运行原理和算法基础。
本书凝结了我们超过10年的IP网络和IP监控的积累与实践，希望能助推IP监控快速地发展，复杂的网络知识将不再是IP监控技术发展的障碍。
Everything over IP.
宇视总裁兼首席执行官 张鹏国
2015年9月

序（二）

本人从事安防监控行业15年，经历了模拟监控、数字监控及网络高清时代，深知安防监控行业的“多学科交织、专业跨度大”的特点，深感需要不断学习方可跟上行业快速发展的节奏。期间最大的困惑莫过于市场上缺乏相关的参考书籍，尤其当网络监控应用迅猛发展起来之后，安防人员普遍存在的网络知识匮乏这个短板逐渐暴露出来。虽然市场上单独讲解网络知识的书籍不少，但是真正将网络与视频监控结合起来的书籍寥寥无几，而众多企业则早早意识到了这个问题，通常会有针对性地对自家员工及合作伙伴进行“小灶式”网络知识的补给。
其实安防监控从业人员对网络知识的掌握不需要过于深入，重在实用。因为IP网络知识体系过于庞大，每个环节都可以细分衍生更多内容，既学不完，也没必要。安防监控从业人员需要这样的网络书籍：能够进行通俗易懂的网络知识系统化科普；能够将网络知识与监控应用紧密结合起来；能够让安防人员在进行监控系统的设计、规划、安装、调试、运维时有相应的网络知识支撑；能让安防人员在听到“路由表”“VLAN”“NAT”“生成树”“组播”“包转发”“网络规划”等网络方面的名词时，不再瞬间感觉头大而是镇定自信，知其然且知其所以然，足矣。
如今，值得安防从业人员庆幸的是市场上终于出现了这样的一本书：这是一群曾经在IP网络及视频监控领域战斗过的资深大牛合力而为的诚意之作。他们精通IP网络知识，也了解视频监控的特点及需求，更重要的是他们能够放低身段、静下心来，利用故事、图表等通俗易懂的方式进行系统化的讲解，层层解析、逐步梳理、脉络清晰、一气呵成。更值得一提的是，通常多人合力完成一本书最大的问题是可能各说各话、缺乏灵魂，从而导致前后章节不连贯甚至上下文自相矛盾，本书虽多人合力完成，但是剑指一处、思路连贯，实属难得。
本书从20世纪90年代末的模拟监控说起，以老U的休闲驿站的监控需求作为实际CASE进行需求分析及规划设计，立意新颖、形象生动、娓娓道来。首先讲述了模拟系统和DVR系统的局限性，然后进行了IP基础的“科普”，涵盖各种IP通信知识点，如IP地址、路由表、ARP概念、包转发、单播组播、组网、DNS、PON、PoE及云计算、大数据等，表达方式尽量去专业化的描述而力求语言通俗、容易理解。全书行文如流水，常引共鸣连连。
需要注意，企业人员集体合力完成的书籍，难以避免让人感觉其出发点是展示该公司的品牌、产品、解决方案或者倾销企业的价值观，这种做法在IT行业很常见。这种以传道授业为掩护下夹带“私货”的行为让人反感，书的权威性也定会大打折扣。读完此书之后，本人为之前的武断臆测感到愧疚，因为全书完全站在安防行业客观中立角度进行阐述，彰显大气。
编写团队在IP网络及视频领域的知识储备与经验沉淀，团队人员的严谨而真诚的态度，企业致力于发展我国智能网络视频监控产业的信心，注定了能够成就这样一部优秀的作品，我完全有理由相信此书能够给安防监控从业人员带来巨大的帮助，相信很多人会受益匪浅。本人也希望将来有更多的企业团队或者个人能够产生优秀的书籍，百家争鸣，百花齐放。

《安防天下 智能高清视频监控原理精解与最佳实践》作者 西刹子 
2015年9月9日


前  言

2015年春节，一位从事传统模拟监控产品销售和安装的朋友向我询问：有没一本合适的书籍，让他熟悉时下IP监控相关的网络知识，能独立定位和解决问题。虽然从事IP网络和IP监控十多年，我却推荐不出一本合适的教材。
其实也不奇怪，毕竟IP网络本身拥有一个非常庞大的知识体系，每一小块知识都足以编辑成为一本不薄的书籍。我所了解到的网络类书籍，或者偏向基础，适合作为工科类学生的教材；或者偏向专业化，针对某个专题。并且，此类网络书籍通常专注于网络知识本身，根本没有介绍与监控业务如何结合与运用，也缺少一个知识衔接的入门引导。 
而另一方面，传统安防正在经历一个向IT化华丽转身的时期，IP监控体系发展得如火如荼，但熟悉IP网络的安防工程人才却极为匮乏，业界流传着对IP知识的诸多误解，导致组网设计欠合理，特性运用不到位，好东西不敢用，造成了很大的浪费。
有鉴于此，我决定着手创作一本适合IP监控研发、工程和销售人员的IP网络知识科普图书，并于今年夏天以“网语者”的ID陆续在“通信人家论坛”上做了部分连载，受到众多网友的肯定和鼓励，也得到了大家的很多帮助。书中虚构了一个休闲驿站，业主老U在企业运营的过程中需要不断扩大监控系统，其间出现了诸多需求和问题。我们借这个故事对监控相关的网络知识进行了层层解析和逐步梳理，读者借此可以情景化地熟悉相关网络技术的需求背景和运用技巧。
作为一本科普读物，我们力求语言通俗，比喻形象，原理阐述深入浅出，即使非工科出身的人士也能有收获。同时，我们力争将相关知识深入阐述到位，清晰地解析协议的运行原理和算法基础。
复杂的网络知识历来被认为IP监控技术发展的一大障碍，我们将十多年的IP网络和IP监控的知识积累浓缩于此，希望此书能成为IP监控快速发展的催化剂。此书同样适合作为IP网络工程相关同仁的入行指引。
特别申明，本书典型配置举例部分的命令行参照H3C设备。
感谢杨正、王军、赵子华、赵晖、任俊峰、关春天、余剑声、杜超华、王连朝、王状春、曹璟等同事（本书编委会成员）作为各个细分领域的专家，一同精心编纂素材并分享个人的积淀；赵捷珍、刘方威、周欣如、徐锦阳、王盼、杨姣姣、何承娟、王黎黎、汪如霞、王智玉、刘静等同事在审稿过程中，提出了很多非常有益于阅读的改进建议。
感谢书评的各领域资深专家：C114董事长夏旭岗先生，电子工业出版社总编辑、华信研究院院长刘九如先生，a＆s《安全与自动化》杂志总经理、总编辑侍家骅先生——他们汇聚来自通信、IT、安防领域的勉励之声，也代表了我们团队的过往经历；潘国辉（西刹子）作为安防行业的科普先驱则带来诸多甘之如饴的帮助和建议。
感谢业界的同仁与合作伙伴：瑞朗总经理胡琼、迪普安全咨询部部长刘吉林、再灵电子总经理陈钢、中国移动研究员邓辉、旗翰总经理庄永军、三洲迅驰总经理朱峰、同方微电子技术总监丁义民、PetaWise总经理Dexter Liu、国家安全防范报警系统产品质量监督检验中心（上海）检测部主任赵贵华、副主任洪丽娟等众多朋友在工作中给予直言不讳的指导和建议。
感谢学界的学者与专家：公安部第一研究所副所长陈朝武、全国安全防范报警系统标准化技术委员会（TC100）秘书长施巨岭和副秘书长张跃、中国人民公安大学赵兴涛教授、浙江大学谢磊博士、中国人民大学新闻学院匡文波教授、中国矿业大学教授王汝琳、中国传媒大学教授杨磊等老师，给予我们进步的理论力量。
感谢一线实战的老兵：谢会斌、邵冬珺、曾文彬、周斌、姚华等奋战在IP监控事业一线的专家，他们在各个项目交付中积累、总结的实践轨迹汇成技术理论最有力的实证，并给予我们在网络和安全方面工作的一如既往的支持。
感谢职业生涯中几位重要的主管：华为期间的黄波，华三期间的刘宇、李福胜，宇视期间的刘常康等同事给予了大力帮助和指导；感谢宇视董事长郑树生先生、CEO张鹏国先生给予了充分的信任。
感谢我的家人：国浩律师（杭州）事务所李燕律师和周子容小朋友，给予了我时间上的充分眷顾。
感谢杭州和滨江给予我们最好的馈赠：本地人可能对杭州周边的一切享受习以为常，但初来者尤其感触这儿一流的环境——城市景区没有边界，躺倒在路边溪径，就能享受花香虫鸣；随手指一个山头，定有隋唐古寺；公厕敞亮，而且是龙泉窑鱼洗；40家免费博物馆可比肩北京，而荟萃学术大拿；大街永远干净，24小时环卫保洁……这座城市的底蕴与现代，使得它特别适合做研究开发的基地。
感谢生命中所有的贵人馈赠我的一切！

宇视首席网络科学家 周  迪
2015年夏

后  记
相对于传统的模拟视频监控，IP视频监控系统在远距离传输能力上具有无可比拟的优势，通过将音视频信息数字化，实况、录像、语音等功能可以扩展到具备网络连接的任何角落。同时，利用广域联网技术，管理员可以在监控中心远距离地管理所有区域的监控设备，极大的节省了人力、物力和财力，工作环境也相对更加安全。    
IP监控系统具有更加经济、高效的基础架构。模拟监控每增加一台摄像机都需要铺设一堆线缆，而IP监控系统的音视频数据和控制信令可以与其他业务一同运行在既有的IP网络之上，免除了端到端铺线的要求。成熟廉价的以太网供电PoE技术可以通过一根网线同时实现对网络摄像机的供电和数据交互，同样成熟廉价的电力线通信PLC技术可以通过电源线实现供电的同时进行数据的传输。这些技术使得监控系统的施工难度大为降低，部署十分快捷方便，总体建设成本更为经济。
IP监控具有很好的安全性能。通过成熟的网络安全措施（如防火墙、网闸、VPN及密码保护等），IP监控系统可以为敏感业务提供充分的安全保障。然而模拟监视系统无法采用任何安全加密或认证机制，任何人都可能通过搭线的方式轻松获取线路上传输的视频信息，甚至还可以将自己伪造的错误视频信息发送到监控中心的监视器上，使视频监控系统失效。
IP监控系统具有很高的可靠性。冗余可靠是所有IP系统设计时必须考虑的要素，下至网络传输的多路径、环网和设备堆叠，上至应用服务器和存储系统的集群分担，微观至电源组和RAID硬盘热插拔，宏观至存储的地理远程灾备，都是冗余可靠特性的典范。这些都是传统模拟监控系统所不具备的。
IP监控系统还是一个开放包容的系统，可无缝集成既有的模拟监控系统。通过视频服务器可以将模拟视频信号转化为能够在IP网络上传输的数字视频流。现有的模拟系统不会阻碍用户采用更为先进的IP监控进行扩容。
当前，视频监控系统正朝着“统一部署+数据共享”的网络化方向发展。高可靠性、高可用性、可伸缩性、可维护性、可管理性、可运营性，以及高安全性是监控系统的必备条件。IP网络监控系统替代模拟监控已成定局。随着Internet的成功，IP网络进入到开放的、分布式的发展环境，并以飞快的速度向前发展。下一代网络将进入物联网时代，万事万物都将可以入网在线，《骇客帝国》电影中的场景正在慢慢呈现，未来实现可期。
回首过去，展望未来，随着互联网和物联网的发展，IPv4地址即将用尽，IPv6即将全面登上历史舞台。SDN取得长足进步，Spark为代表的新一代大数据技术竞相争鸣，网络虚拟化方兴未艾。一个崭新的IP监控时代大幕正在徐徐开启！

通信网络－安防监控

周迪，宇视首席网络科学家、研发测试中心部长、网络与安全实验室主任。拥有近15年的IP网络和IP监控领域从业经历，先后就职于华为、华三、宇视等三家公司。是中国200多篇授权发明专利和10多篇国际专利的发明人，曾在IETF路由领域以第一作者发表标准草案。在IP网络和IP监控领域设计和实施了诸多具有灵活、经济、高效的的创新架构和特性，宇视所构建的IP监控网络架构已运行于中国480个平安城市、220个大型企业园区等项目中。

本书由安防行业最资深、最富实证的网络团队执笔，将高深的网络理论通俗化为科普范本，使得复杂的网络知识不再是IP监控技术发展的障碍。同时，语言通俗易懂，适合安防从业人员、计算机和自动化专业学子，以及监控知识爱好者阅读和参考。

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