课题背景

以Youtube和百度为代表的在线服务背后，是成千上万台运行着复杂系统和协议的机器。 这些系统必须规模化运行，同时要满足对性能和可靠性的严格要求。 本课程将探讨大规模计算的设计，包括网络基础结构设计，路由协议，外围防御等。

课题内容

本课程中，我们将介绍在线云背后的网络和分布式系统的概念。 该课程将为学生提供坚实的基础，以针对网络/系统领域开展研究生水平的研究，例如讲授如何在大型计算系统中进行关键设计选择的专业知识。学生将通过使用虚拟化网络环境设计、运行和保护实际运营网络，学会批判性思考。

授课配比

教授课程：

共计16小时。教授讲授学科理论知识，讲解科研论文阅读材料, 探索研究方向，指导项目设置操作。 

TA助教课程：

共计16小时。指导项目操作以及学术论文写作，解答日常学业疑难，升学选课建议。

写作课程：

共计8小时。藤校资深写作导师进行写作辅导。

项目收获

网申推荐说明：

学生在顺利通过课程要求后，根据学生表现和特点，100%收获个性化网申推荐信。

教授评估报告：

根据学生课堂表现、学术能力评估、团队协作等综合考量出具评估报告。

项目结业证书：

由教授签字，证明学生参与的科研项目真实有效性。

小组论文发表：

不同项目将进行分组，组合协作完成一篇论文，（每组3-5名学生）科研组提供论文选题，全程指导学生辅导论文写作修改，直至完成发表EI/CPCI级别国际会议期刊的全文发表（发表周期1-3个月根据小组完成情况）

导师信息

Matthew Caesar

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校

计算机系终身教授

• 担任计算机科学、电气和计算机工程系副教授，Coordinated Science Laboratory研究员

• 担任信息科学学院副教授，Information Trust Institute成员，Veriflow首席科学官

• 研究方向为网络和分布式系统的设计、分析和实现，研究重点是网络虚拟化、路由、网络算法、系统安全性和云服务

• 近期研究工作涉及网络安全性、网络验证和软件网络

• 研究成果发表于《依附系统与网络》等学术期刊

• 加州大学伯克利分校计算机科学Ph.D学位

• 论文发表引用次数达8392，h-index达37

任职大学

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（University of Illinois at Urbana-Champaign，缩写为UIUC），创建于1867年，位于伊利诺伊州幽静的双子城厄巴纳–香槟市，是一所世界著名的公立研究型大学。该校是美国“十大联盟（Big Ten）”创始成员，美国大学协会（AAU）成员，被誉为“公立常春藤”。学校居2020泰晤士高等教育世界大学排名第48位，2019软科世界大学学术排名第38位；2019福布斯美国大学排行榜第68名。

该校一直致力于卓越的研究、教学和公众参与，取得了很多奖项荣誉。校友和教授中有30位获得诺贝尔奖，25位获得普利策奖，这在美国公立大学中仅次于加州大学伯克利分校。UIUC计算机专业校友创建或参与创建了特斯拉、甲骨文（Oracle）、Youtube、Paypal、AMD、Yelp等世界知名的公司和IT产品，以及JavaScript、Swift等编程语言。该校还拥有全美第二大大学图书馆。

学校很多学科素负盛名，其工程学院在全美乃至世界堪称至尊级的地位，始终位于美国大学工程学院排名前五，几乎所有工程专业均在全美排名前十，电气、土木、材料、农业、环境、机械等专业排名全美前五，计算机工程排名全美第二；传媒学院学术研究处于世界顶级，是传播学学科的产生地；商学院也具有极强的实力，其会计、金融等专业为全美一流水平，其中会计专业排名全美前二。

学习计划

Lecture 1

Cloud Architecture: What is a cloud and how are they designed?

Reading: A. Greenberg, J. Hamilton, N. Jain, S. Kandula, C. Kim, P. Lahiri, D. Maltz, P. Patel, S. Sengupta. VL2: A Scalable and Flexible Data Center Network.(2009) (Sections 1-3)

Lecture 2

Cloud Protocols: What algorithms and mechanisms underlie a cloud?

Reading: A. Greenberg, J. Hamilton, N. Jain, S. Kandula, C. Kim, P. Lahiri, D. Maltz, P. Patel, S. Sengupta. VL2: A Scalable and Flexible Data Center Network.(2009) (Sections 4-8)

Lecture 3

Cloud Infrastructure: How do we design and manage the components that make up a cloud?

Reading: C. Partridge, et al. A 50Gb/s IP Router (1998).

Lecture 4

Cloud Internetworking: How does a cloud connect with the rest of the world?

Reading: M. Caesar, J. Rexford, BGP Routing Policies in ISP Networks (2005).

Lecture 5

A) Measurement and Modeling

Reading: V. Paxson. Strategies for Sound Internet Measurement (2004).

B) Distributed Protocols

Video: S. Shenker. The Future of Networking, and the Past of Protocols (2011).

Lecture 6

A) Measurement and Modeling

Reading: V. Jacobson, M. Karels. Congestion Avoidance and Control (1988).

B) Distributed Protocols

Reading: I. Stoica et al. Chord: A Scalable Peer-to-Peer Lookup Service for Internet Applications. ACM SIGCOMM (2001).

Lecture 7

A) Measurement and Modeling

Reading: "How to Read an RFC", then RFC 4271.

B) Distributed Protocols

Reading: "How to Read an RFC", then RFC 2326.

Lecture 8

Course review and Student Presentations