于全
中国工程院院士，信息系统安 全重点实验室主任。自然科学基金“空间信息网络基础理论与关键技术”重大研究计划指导专 家组组长，Journal of Communications and Information Networks 创刊主编，中国通信学会云原生网络专委会主任，中国指挥与控制学会副理事长。研究方向包括无线自组织网络、空间信息网络、软件无线电、认知无线网、网络体系架构等。近年来学术兴趣点主要在“云原生网络”“类脑神经元的无线异构网络”及“类生物免疫的网络安 全防护”等领域上。主持国家 级重大科研项目十余项，获国家科技进步奖一等奖一次、二等奖一次、省部级科技进步奖一等奖5次,曾被评为全 国优 秀科技工作者、优 秀留学回国人员，获中国科协求是杰出青年奖、第九届中国青年科技奖，其带领的团队于 2024 年荣获“国家卓 越工程师团队”称号，近年来发表学术论文近百篇。

本书旨在为面向未来无人化智能化作战需求，适应“高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、安 全可控、绿色低碳”的发展趋势，构建具有云原生、智原生、安 全内生、弹性内生、低成本、低能耗等特征的新型云原生网络提供指导。本书简要回顾战场通信系统的发展历程，引出面向未来的云原生网络，并分别对云原生网络总体设计、云原生服务设计模式、大规模低轨星座系统、大规模移动自组织网络和云原生网络零信任安 全进行了重点介绍。

第1章 绪论 1
1．1　无线电台催生机械化　2
1．1．1　机械化战争演进与特征　3
1．1．2　闪电战：机械化战争经典作战概念　4
1．1．3　机械化战场上的无线电台　6
1．2　网络互联赋能信息化　9
1．2．1　信息化战争演进与特征　10
1．2．2　网络中心战：信息化战争经典作战概念　13
1．2．3　信息化战场上的通信网系　17
1．3　云网一体开启智能化　41
1．3．1　智能化战争实践与特征　42
1．3．2　马赛克战：智能化战争典型作战概念　47
1．3．3　面向智能化战场的云原生网络　66
1．4　本章小结　79
参考文献　82

第　2 章 云原生网络总体设计　87
2．1　概述　88
2．2　云原生网络概念　89
2．2．1　什么是云原生　89
2．2．2　什么是云原生网络　92
2．3　云原生网络体系架构　106
2．3．1　网络架构　106
2．3．2　技术架构　108
2．3．3　系统架构　109
2．4　云原生数据中心网络　111
2．4．1　物理网络　111
2．4．2　逻辑网络　121
2．5　云原生网络操作系统　137
2．5．1　IT 基础架构的演进　138
2．5．2　云原生网络操作系统架构　141
2．5．3　异构资源虚拟化与调度　148
2．5．4　容器集群管理与编排　157
2．6　云原生网络融合接入　166
2．6．1　网络孪生基本概念　167
2．6．2　网络孪生功能要素　168
2．6．3　基于网络孪生的异构接入　170
2．6．4　异构手段多业务传输融合　174
2．7　本章小结　187

第　3 章 云原生服务设计模式　193
3．1　概述　194
3．2　Kubernetes 与微服务设计　194
3．2．1　不同视角的服务概念　196
3．2．2　Kubernetes 服务部署　199
3．2．3　微服务设计方法　202
3．3　服务网格与微服务通信　219
3．3．1　服务网格概念　220
3．3．2　服务网格功能　222
3．3．3　服务发现机制　223
3．3．4　服务通信机制　228
3．4　云原生数据存储　240
3．4．1　无状态与有状态服务　241
3．4．2　持久化存储　242
3．4．3　数据一致性　246
3．5　服务持续集成与持续部署　258
3．5．1　CI/CD 概念　259
3．5．2　CI/CD 工具与实践　265
3．5．3　自动化测试　266
3．5．4　Kubernetes 的 DevOps　267
3．6　服务可观测性　269
3．6．1　SRE 运维体系　269
3．6．2　日志管理　280
3．6．3　指标监控　283
3．6．4　链路跟踪　287
3．7　云原生战术应用案例　290
3．7．1　场景分析　291
3．7．2　架构设计　293
3．7．3　服务拆分　294
3．7．4　通信机制设计　300
3．7．5　数据一致性设计　302
3．7．6　部署运行　306
3．8　本章小结　316
参考文献　316

第　4 章 大规模低轨星座系统　321
4．1　概述　322
4．2　低轨星座系统的发展与挑战　322
4．2．1　低轨星座发展　322
4．2．2　大规模星座概念及技术挑战　326
4．3　星座构型设计　329
4．3．1　轨道参数　329
4．3．2　星座设计方法　335
4．3．3　星座构型设计优化　347
4．4　星座组网技术　352
4．4．1　星座拓扑动态性管理　352
4．4．2　星座网络路由技术　359
4．4．3　星座地面信关站布局优化设计　365
4．5　多星多波束协同传输技术　367
4．5．1　多波束成形理论　367
4．5．2　多星多天线多链路协同传输技术　377
4．5．3　跳波束资源分配方法　389
4．6　大规模星座用户接入技术　393
4．6．1　多址接入技术　394
4．6．2　多星覆盖接入算法　399
4．6．3　移动性管理与切换技术　400
4．7　手机直连卫星技术　404
4．7．1　发展现状与技术挑战　405
4．7．2　手机直连卫星架构　408
4．7．3　手机直连空口　409
4．7．4　星地协同组网技术　414
4．7．5　星载天线与基站技术　416
4．8　本章小结　420
参考文献　420

第　5 章 大规模移动自组织网络　431
5．1　概述　432
5．2　网络架构及能力特征　433
5．2．1　传统移动 Ad Hoc 网络　433
5．2．2　大规模移动 Ad Hoc 网络　435
5．3　物理层技术　437
5．3．1　MIMO　438
5．3．2　OFDM　456
5．3．3　信道编码　465
5．3．4　宽带抗干扰　474
5．4　信道接入控制技术　479
5．4．1　TDMA 协议　480
5．4．2　CSMA 协议　482
5．4．3　大规模移动 Ad Hoc 网络接入协议　486
5．5　路由技术　496
5．5．1　常用移动 Ad Hoc 网络路由协议　498
5．5．2　大规模移动 Ad Hoc 网络路由技术　504
5．6　本章小结　514
参考文献　514

第　6 章 云原生网络零信任安全　521
6．1　概述　522
6．2　零信任安全　523
6．2．1　传统边界安全防护　523
6．2．2　零信任理念与特征　526
6．2．3　零信任战略与实践　533
6．3　云原生网络安全架构　554
6．3．1　架构设计　554
6．3．2　基于网络孪生的零信任　556
6．3．3　零信任引发的五大转变　559
6．4　Kubernetes 安全防护　564
6．4．1　全生命周期的安全防护　564
6．4．2　构建阶段的安全防护　567
6．4．3　部署阶段的安全防护　571
6．4．4　运行时阶段的安全防护　575
6．5　认证与授权　588
6．5．1　信任度的定义　588
6．5．2　信任建立机制　592
6．5．3　访问控制机制　609
6．6　自适应安全防护　621
6．6．1　安全态势感知的设计　622
6．6．2　基于日志的安全态势感知　626
6．6．3　基于大模型的自适应安全防护设计　631
6．7　本章小结　639
参考文献　639