具体描述
本书全面详细地介绍了TCP/IP
网络架构与应用开发：从基础到前沿的深度探索 本书聚焦于现代网络技术栈的基石——底层协议、系统级编程接口以及新兴的分布式应用架构，旨在为资深开发者、系统工程师和架构师提供一套全面、深入且实战驱动的知识体系。 本书摒弃了对广为人知的基础协议（如TCP/IP核心机制、HTTP/1.1等）的冗余讲解，而是将重点投向了构建高性能、高可靠、可扩展系统的关键技术和前沿实践。全书内容围绕“如何更高效地利用网络资源、如何设计更健壮的网络应用、以及如何驾驭下一代网络范式”展开。 --- 第一部分：高性能网络I/O与并发模型精粹 本部分深入剖析了操作系统层面如何高效处理海量并发连接，这是所有高性能网络服务设计的核心挑战。 第1章：现代操作系统内核I/O模型深度解析 本章不重复讲解select/poll的局限性，而是聚焦于Linux下最先进的I/O多路复用机制——epoll的内核实现细节。我们将解析epoll的红黑树（RBT）和就绪链表（Ready List）是如何协同工作，如何避免惊群效应（Thundering Herd Problem），以及在极端负载下epoll的性能瓶颈所在。此外，将详细对比FreeBSD的kqueue与Linux epoll在事件分发机制上的异同，并探讨如何针对特定应用场景（如高吞吐量数据管道或低延迟交易系统）选择最合适的内核接口。 第2章：零拷贝技术与内存管理优化 理解网络数据传输不仅仅是数据包的移动，更是内存页的映射与复制开销的管理。本章深入探讨mmap、sendfile（及其在不同操作系统中的版本差异，如Linux中的`splice`和`vmsplice`）的底层原理。我们将演示如何通过定制的内存分配器（如jemalloc或tcmalloc的特定配置）来减少网络数据在用户态和内核态之间切换时的缓存污染（Cache Line Contention），并介绍DMA（直接内存访问）在网络设备驱动中的作用，以最小化CPU参与的数据搬运。 第3章：高效并发模型的工程实践 在多核架构下，简单的多线程模型已不再适用。本章重点分析Reactor、Proactor和Acceptor-Dispatcher-Worker等主流高性能网络框架的设计模式。我们将通过C++或Rust语言实现一个简化的自定义事件循环（Event Loop），并对比Futures/Promises（如Boost.Asio或Tokio框架）在异步编程中如何管理状态机与回调地狱（Callback Hell）的实践，尤其关注异步编程中的错误传播和资源清理策略。 --- 第二部分：下一代协议与应用层优化 本部分聚焦于现代互联网对延迟和带宽提出了更高要求时，所采用的颠覆性协议和技术栈。 第4章：HTTP/2与HTTP/3的深度剖析 本书将不再讲解HTTP/1.1的请求/响应模型。第四章完全致力于HTTP/2的二进制分帧层（Framing Layer）实现细节，包括流（Streams）、依赖关系（Dependencies）和优先级设置，以及在代理服务器和负载均衡器中如何高效地处理连接复用（Connection Coalescing）。随后，我们将深入QUIC协议。重点分析其基于UDP的可靠性保证、连接迁移（Connection Migration）的机制，以及TLS 1.3在QUIC中的集成方式。我们将通过Wireshark或自定义工具分析实际的QUIC握手过程，揭示其在移动网络和复杂网络环境下的延迟优势。 第5章：可编程数据平面与eBPF技术 在网络功能虚拟化（NFV）和云原生时代，将网络逻辑下沉到内核或数据路径成为提升性能的关键。本章介绍eBPF（Extended Berkeley Packet Filter）技术在网络系统中的革命性应用。我们将详细讲解如何利用eBPF编写安全、高效的用户态可验证程序，实现自定义的流量整形、动态负载均衡、内核级别可观测性（Observability）以及绕过传统用户态协议栈的加速路径。本章包含实战案例，演示如何使用BCC或bpftrace工具监控并优化特定应用程序的网络行为。 第6章：RPC与服务间通信的演进 本章对比了主流的进程间通信（IPC）与远程过程调用（RPC）框架的性能特征。重点分析gRPC的设计哲学，尤其是Protocol Buffers的序列化效率、流式API的设计考量，以及gRPC在客户端负载均衡和熔断策略上的实现。对于追求极致低延迟的场景，本章还将介绍诸如RDMA (Remote Direct Memory Access) 结合用户态网络协议（如RoCE或InfiniBand）在数据中心内部实现的应用层零拷贝通信，以及如何编写适配这些硬件加速机制的用户态网络库。 --- 第三部分：网络安全、可观测性与系统级调试 构建可靠的网络系统，必须将安全和可观测性作为设计的一部分，而非事后补救。 第7章：TLS/SSL握手与高级加密实践 本章不限于介绍TLS的原理，而是深入讨论TLS 1.3的握手优化（如0-RTT模式的安全性权衡），以及后量子密码学（PQC）在未来网络安全中的潜在集成方案。我们将分析硬件安全模块（HSM）如何加速TLS密钥交换，并探讨在高性能服务器中，如何利用专用指令集（如AES-NI）优化加解密吞吐量，以及如何应对针对特定加密套件的侧信道攻击。 第8章：网络性能的可观测性与故障诊断 在微服务和容器化环境中，定位网络延迟的“最后一公里”极具挑战性。本章侧重于分布式追踪（Tracing）技术（如OpenTelemetry）在网络请求中的应用，重点讲解如何精确测量用户态与内核态的耗时分布。我们还将深入探讨eBPF在可观测性中的作用，如何无侵入地捕获系统调用信息、内核上下文切换，以及利用这些数据构建精确的端到端延迟模型，从而区分是应用逻辑、内核调度还是实际物理网络造成的瓶颈。 第9章：拥塞控制算法的定制与调优 现代网络的核心在于如何公平、高效地利用链路带宽。本章深入分析BBR (Bottleneck Bandwidth and Round-trip propagation time) 拥塞控制算法的机制，对比其与传统TCP CUBIC在长肥管道（LFP）网络中的表现。对于系统工程师，本章提供实用的内核参数调优指南，包括如何配置TCP缓冲区大小、调整接收窗口自动调节（Auto-Tuning），以及在特定网络拓扑下（如卫星链路或高丢包率场景）如何选择或定制最优的拥塞控制策略。 --- 总结： 本书的读者将不再满足于“如何使用”某个API，而是追求“为何如此设计”以及“如何超越现有设计”。通过对底层机制的剖析和前沿技术的实践，本书致力于培养读者构建下一代、高可靠、高性能网络系统的架构思维和工程能力。
作者简介
目录信息
目 录
译者序
前言
第一部分 TCP/IP与网络
第1章 了解网络的层次结构
1.1ISO提出的OSI
1.2OSI网络模型概述
1.3OSI层的内部结构
1.3.1硬件/物理层
1.3.2数据链路层
1.3.3网络层
1.3.4传输层
1.3.5会话层
1.3.6表示层
1.3.7应用层
第2章 TCP/IP与OSI网络层的集成
2.1物理层
2.1.1细缆
2.1.2替代布线方案
2.1.3网络的其他称谓
2.1.4什么是最好的产品
2.1.5网卡的使用
2.1.6所需的费用
2.1.7小结
2.2数据链路层
2.2.1发现数据中的错误
2.2.2将数据送达目的地
2.2.3何时发生冲突
2.2.4其他的连接方法
2.2.5小结
2.3网络层
2.3.1IP地址
2.3.2数据包的分段
2.3.3IP数据包的结构
2.3.4通信问题
2.3.5小结
2.4 TCP/UDP和传输层
2.4.1用Netstat查看连接
2.4.2小结
2.5TCP/会话层
2.6 在表示层进行通信
2.7 应用层
2.7.1ICQ
2.7.2Hotline
2.7.3Palace
2.7.4CDDB
2.7.5PointCast
2.7.6VNC
2.7.7Java
2.7.8Quake
2.7.9 小结
参考信息
第3章 介绍IP地址
3.1 为什么要使用IP地址
3.2 硬件地址与IP地址是如何一起
工作的
3.3DHCP
3.4 拨号连接
3.5 如何知道使用何种地址分配方法
3.6 子网络和IP地址
3.6.1子网络掩码
3.6.2 选择较小的子网络作为路由问题
的解决方法
3.6.3专用子网络
3.7 主机名与DNS
参考信息
第4章 控制网络信息
4.1 中继器
4.2 网桥
4.3路由器/网关
4.4在网络之间传送数据包
4.4.1透明网桥
4.4.2路由器/网关
4.4.3交换机
4.4.4智能或可管理的集线器
4.5 使用SNMP监控连接
4.6 广播与组播
4.7 MBONE
4.8 购买何种产品
参考信息
第5章 配置客户工作站
5.1配置MacOS8.X计算机使用TCP/IP
网络
5.1.1OpenTransport与MacTCP
5.1.2配置OpenTransport
5.2 配置Windows95/98
5.2.1安装TCP/IP
5.2.2 配置Windows下的TCP/IP
5.3 配置RedHat的Linux5.x
5.4 其他的TCP/IP配置
参考信息
第二部分 TCP/IP协议
第6章 了解TCP/IP协议
6.1 Telnet
6.2 协议和协议的开发
6.3 统一资源定位器
6.4 未来的文件系统
6.5 让我们着手具体的应用
第7章 使用邮件协议
7.1POP3
7.1.1POP3的身份验证特性
7.1.2控制POP3会话
7.1.3可选择使用的命令
7.1.4用手工方式进行操作
7.2SMTP
7.2.1与SMTP服务器连接
7.2.2发送邮件
7.2.3可选择使用的命令
7.2.4手工进行操作
7.3IMAP
7.3.1IMAP的身份验证功能
7.3.2控制IMAP会话
7.3.3配置IMAP邮箱
7.3.4手工操作
参考信息
第8章 使用文档传送协议
8.1Gopher
8.1.1与Gopher服务器连接
8.1.2控制Gopher
8.1.3弃旧图新
8.2HTTP
8.2.1与Web服务器连接
8.2.2 使用GET命令检索服务器上的
资源
8.2.3其他HTTP命令
8.2.4 确保Web连接的安全
8.3客户软件
参考信息
第9章 其他有用的协议
9.1网络新闻传输协议
9.1.1连接NNTP服务器
9.1.2 客户软件
参考信息
9.2在因特网上聊天
9.2.1IRC
9.2.2客户软件
参考信息
9.3 友好程度稍差但很有用的协议
9.3.1FTP
9.3.2NTP
第三部分 TCP/IP服务程序
第10章 创建TCP/IPIntranet
10.1安装并了解集线器
10.2规划网络布线
10.3进行计算机连接
10.4使用Pin检查连接状况
10.4.1无法连网
10.4.2网络超时
10.5基本TCP/IP服务程序
10.6基本的客户机服务程序
10.6.1MacOS操作系统提供的默认服务
程序
10.6.2Windows95/98基本服务程序
10.6.3基本的Linux服务程序
10.6.4 其他情况
第11章 客户操作系统的文件服务器功能
11.1通过TCP/IP共享文件
11.2使用Mac操作系统在TCP/IP网络｜
共享文件
11.2.1在TCP/IP网络上使用Mac操作系
统和AppleShare
11.2.2将Mac操作系统作为TCP/IPWindows
网络上的一个层来使用
11.2.3使用Mac操作系统与Windows网络
共享文件
11.3使用Windows95或98通过TCP/IP网络
共享文件
11.4使用Linux通过TCP/IP网络共享
文件
第12章 给操作系统增加Email和Web
服务器功能
12.1在Mac操作系统下提供电子邮件
12.2在Windows95 98和Linux下提供邮
件服务程序
12.3Web服务程序
12.3.1用MacOS提供WorldWideWeb
服务
12.3.2使用Windows提供WorldWide
Web服务
12.3.3用Linux提供WorldWideWeb
服务
第13章 建立专用服务器
13.1AppleShareIP
13.2WindowsNT
13.3Linux和其他UNIX操作系统
13.4选择因素
13.4.1使用的方便性
13.4.2稳定性
13.4.3提供的服务程序
13.4.4价格
13.4.5可伸缩性
13.4.6安全性
第四部分 连接因特网
第14章 把你的网络与因特网连接起来
14.1电话线连接
14.2ISDN
14.3ADSL
14.4电缆modem
14.5T1线路
14.6选择方案
14.6.1代理服务器
14.6.2NAT解决方案
参考信息
第15章 代理服务器的使用
15.1控制/审检因特网内容
15.2代理服务器
15.3配置MACOS浏览器
15.4在Windows下配置代理服务器
15.5在Linux下配置代理服务器
15.6在MacOS下使用代理服务器
15.7在Windows下使用代理服务器
15.8在Linux下使用代理服务器
第16章 使用代理NAT服务器
16.1把MacOS当作一个NAT服务器
16.2把Windows当作一个NAT服务器
16.3把Linux当作一个NAT服务器
16.4配置客户机
16.5连接
第五部分 管理网络
第17章 实施硬件解决方案
17.1安全网络
17.2稳定性方面的安全问题
17.3保护网络的方法
17.3.1防火墙
17.3.2包过滤防火墙
17.3.3数据加密
17.4其他安全问题
参考信息
第18章 使用安全技术保护网络和数据
18.1使用防火墙保护网络
18.1.1用MacOS计算机建立防火墙
18.1.2用Windows建防火墙
18.1.3用Linux建包过滤防火墙
18.1.4其他防火墙
18.2 把数据加密作为一个安全措施
18.2.1什么是RSA？
18.2.2在MacOS和Windows下使用
PGPFreeware
18.3最后的话
参考信息
第19章 管理TCP/IP网络资源
19.1网络问题出在哪里
19.1.1硬件
19.1.2软件
19.1.3用户
19.2中间件
第20章 用DHCP配置网络
20.1为客户机配置DHCP
20.1.1MacOS和DHCP
20.1.2Windows95/98和DHCP
20.1.3Linux和DHCP
20.2在MacOS平台上提供DHCP服务
20.3在Windows平台上提供DHCP服务
20.4 在Linux平台上提供DHCP服务
第21章 监控网络
21.1使用MacOS监控网络
21.2使用Windows监控网络
21.3使用Linux监控网络
21.4不要过分依赖某一个软件
第22章 发现和诊断网络问题
22.1诊断用户的错误
22.1.1主机名键入出错
22.1.2字母的大小写是否正确
22.1.3文件名中是否有空格
22.2诊断配置错误
22.2.1IP地址相重
22.2.2主机名服务器的配置错误
22.3路由器配置错误
22.4子网络掩码配置错误
22.5诊断软件错误
22.6诊断电缆布线问题
22.7使用Netstat命令
22.8使用Spray命令
22.9诊断网络硬件问题
22.10网络问题诊断的正确方法
第六部分 TCP/IP的现状和未来
第23章 按照道德规范使用和管理网络
23.1带宽
23.2信息共享
23.3信息保密
23.4出错是难免的
第24章 TCP/IP的未来：IPng
24.1进入IPv6
24.2编址
24.3简化首标
24.4可扩展性
24.5安全性
24.6服务质量
24.7向IPv6过渡
24.8其他资料
24.9结束语
第七部分 附 录
附录A TCP/IP协议组
A.1RFC793―TCP
A.2RFC768―UDP
A.3RFC1340―IP
A.4RFC1883―IPv6
A.5RFC792―ICMP
附录B 远程使用TCP/IP
B.1SLIP
B.2PPP
附录C 术语表
· · · · · · (收起)
译者序
前言
第一部分 TCP/IP与网络
第1章 了解网络的层次结构
1.1ISO提出的OSI
1.2OSI网络模型概述
1.3OSI层的内部结构
1.3.1硬件/物理层
1.3.2数据链路层
1.3.3网络层
1.3.4传输层
1.3.5会话层
1.3.6表示层
1.3.7应用层
第2章 TCP/IP与OSI网络层的集成
2.1物理层
2.1.1细缆
2.1.2替代布线方案
2.1.3网络的其他称谓
2.1.4什么是最好的产品
2.1.5网卡的使用
2.1.6所需的费用
2.1.7小结
2.2数据链路层
2.2.1发现数据中的错误
2.2.2将数据送达目的地
2.2.3何时发生冲突
2.2.4其他的连接方法
2.2.5小结
2.3网络层
2.3.1IP地址
2.3.2数据包的分段
2.3.3IP数据包的结构
2.3.4通信问题
2.3.5小结
2.4 TCP/UDP和传输层
2.4.1用Netstat查看连接
2.4.2小结
2.5TCP/会话层
2.6 在表示层进行通信
2.7 应用层
2.7.1ICQ
2.7.2Hotline
2.7.3Palace
2.7.4CDDB
2.7.5PointCast
2.7.6VNC
2.7.7Java
2.7.8Quake
2.7.9 小结
参考信息
第3章 介绍IP地址
3.1 为什么要使用IP地址
3.2 硬件地址与IP地址是如何一起
工作的
3.3DHCP
3.4 拨号连接
3.5 如何知道使用何种地址分配方法
3.6 子网络和IP地址
3.6.1子网络掩码
3.6.2 选择较小的子网络作为路由问题
的解决方法
3.6.3专用子网络
3.7 主机名与DNS
参考信息
第4章 控制网络信息
4.1 中继器
4.2 网桥
4.3路由器/网关
4.4在网络之间传送数据包
4.4.1透明网桥
4.4.2路由器/网关
4.4.3交换机
4.4.4智能或可管理的集线器
4.5 使用SNMP监控连接
4.6 广播与组播
4.7 MBONE
4.8 购买何种产品
参考信息
第5章 配置客户工作站
5.1配置MacOS8.X计算机使用TCP/IP
网络
5.1.1OpenTransport与MacTCP
5.1.2配置OpenTransport
5.2 配置Windows95/98
5.2.1安装TCP/IP
5.2.2 配置Windows下的TCP/IP
5.3 配置RedHat的Linux5.x
5.4 其他的TCP/IP配置
参考信息
第二部分 TCP/IP协议
第6章 了解TCP/IP协议
6.1 Telnet
6.2 协议和协议的开发
6.3 统一资源定位器
6.4 未来的文件系统
6.5 让我们着手具体的应用
第7章 使用邮件协议
7.1POP3
7.1.1POP3的身份验证特性
7.1.2控制POP3会话
7.1.3可选择使用的命令
7.1.4用手工方式进行操作
7.2SMTP
7.2.1与SMTP服务器连接
7.2.2发送邮件
7.2.3可选择使用的命令
7.2.4手工进行操作
7.3IMAP
7.3.1IMAP的身份验证功能
7.3.2控制IMAP会话
7.3.3配置IMAP邮箱
7.3.4手工操作
参考信息
第8章 使用文档传送协议
8.1Gopher
8.1.1与Gopher服务器连接
8.1.2控制Gopher
8.1.3弃旧图新
8.2HTTP
8.2.1与Web服务器连接
8.2.2 使用GET命令检索服务器上的
资源
8.2.3其他HTTP命令
8.2.4 确保Web连接的安全
8.3客户软件
参考信息
第9章 其他有用的协议
9.1网络新闻传输协议
9.1.1连接NNTP服务器
9.1.2 客户软件
参考信息
9.2在因特网上聊天
9.2.1IRC
9.2.2客户软件
参考信息
9.3 友好程度稍差但很有用的协议
9.3.1FTP
9.3.2NTP
第三部分 TCP/IP服务程序
第10章 创建TCP/IPIntranet
10.1安装并了解集线器
10.2规划网络布线
10.3进行计算机连接
10.4使用Pin检查连接状况
10.4.1无法连网
10.4.2网络超时
10.5基本TCP/IP服务程序
10.6基本的客户机服务程序
10.6.1MacOS操作系统提供的默认服务
程序
10.6.2Windows95/98基本服务程序
10.6.3基本的Linux服务程序
10.6.4 其他情况
第11章 客户操作系统的文件服务器功能
11.1通过TCP/IP共享文件
11.2使用Mac操作系统在TCP/IP网络｜
共享文件
11.2.1在TCP/IP网络上使用Mac操作系
统和AppleShare
11.2.2将Mac操作系统作为TCP/IPWindows
网络上的一个层来使用
11.2.3使用Mac操作系统与Windows网络
共享文件
11.3使用Windows95或98通过TCP/IP网络
共享文件
11.4使用Linux通过TCP/IP网络共享
文件
第12章 给操作系统增加Email和Web
服务器功能
12.1在Mac操作系统下提供电子邮件
12.2在Windows95 98和Linux下提供邮
件服务程序
12.3Web服务程序
12.3.1用MacOS提供WorldWideWeb
服务
12.3.2使用Windows提供WorldWide
Web服务
12.3.3用Linux提供WorldWideWeb
服务
第13章 建立专用服务器
13.1AppleShareIP
13.2WindowsNT
13.3Linux和其他UNIX操作系统
13.4选择因素
13.4.1使用的方便性
13.4.2稳定性
13.4.3提供的服务程序
13.4.4价格
13.4.5可伸缩性
13.4.6安全性
第四部分 连接因特网
第14章 把你的网络与因特网连接起来
14.1电话线连接
14.2ISDN
14.3ADSL
14.4电缆modem
14.5T1线路
14.6选择方案
14.6.1代理服务器
14.6.2NAT解决方案
参考信息
第15章 代理服务器的使用
15.1控制/审检因特网内容
15.2代理服务器
15.3配置MACOS浏览器
15.4在Windows下配置代理服务器
15.5在Linux下配置代理服务器
15.6在MacOS下使用代理服务器
15.7在Windows下使用代理服务器
15.8在Linux下使用代理服务器
第16章 使用代理NAT服务器
16.1把MacOS当作一个NAT服务器
16.2把Windows当作一个NAT服务器
16.3把Linux当作一个NAT服务器
16.4配置客户机
16.5连接
第五部分 管理网络
第17章 实施硬件解决方案
17.1安全网络
17.2稳定性方面的安全问题
17.3保护网络的方法
17.3.1防火墙
17.3.2包过滤防火墙
17.3.3数据加密
17.4其他安全问题
参考信息
第18章 使用安全技术保护网络和数据
18.1使用防火墙保护网络
18.1.1用MacOS计算机建立防火墙
18.1.2用Windows建防火墙
18.1.3用Linux建包过滤防火墙
18.1.4其他防火墙
18.2 把数据加密作为一个安全措施
18.2.1什么是RSA？
18.2.2在MacOS和Windows下使用
PGPFreeware
18.3最后的话
参考信息
第19章 管理TCP/IP网络资源
19.1网络问题出在哪里
19.1.1硬件
19.1.2软件
19.1.3用户
19.2中间件
第20章 用DHCP配置网络
20.1为客户机配置DHCP
20.1.1MacOS和DHCP
20.1.2Windows95/98和DHCP
20.1.3Linux和DHCP
20.2在MacOS平台上提供DHCP服务
20.3在Windows平台上提供DHCP服务
20.4 在Linux平台上提供DHCP服务
第21章 监控网络
21.1使用MacOS监控网络
21.2使用Windows监控网络
21.3使用Linux监控网络
21.4不要过分依赖某一个软件
第22章 发现和诊断网络问题
22.1诊断用户的错误
22.1.1主机名键入出错
22.1.2字母的大小写是否正确
22.1.3文件名中是否有空格
22.2诊断配置错误
22.2.1IP地址相重
22.2.2主机名服务器的配置错误
22.3路由器配置错误
22.4子网络掩码配置错误
22.5诊断软件错误
22.6诊断电缆布线问题
22.7使用Netstat命令
22.8使用Spray命令
22.9诊断网络硬件问题
22.10网络问题诊断的正确方法
第六部分 TCP/IP的现状和未来
第23章 按照道德规范使用和管理网络
23.1带宽
23.2信息共享
23.3信息保密
23.4出错是难免的
第24章 TCP/IP的未来：IPng
24.1进入IPv6
24.2编址
24.3简化首标
24.4可扩展性
24.5安全性
24.6服务质量
24.7向IPv6过渡
24.8其他资料
24.9结束语
第七部分 附 录
附录A TCP/IP协议组
A.1RFC793―TCP
A.2RFC768―UDP
A.3RFC1340―IP
A.4RFC1883―IPv6
A.5RFC792―ICMP
附录B 远程使用TCP/IP
B.1SLIP
B.2PPP
附录C 术语表
· · · · · · (收起)
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