计算机网络原理与实践标准教程

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出版者:清华大学出版社
作者:史创明
出品人:
页数:382
译者:
出版时间:2006-8
价格:35.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787302134640
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机网络原理与实践
  • 计算机网络
  • 网络原理
  • 网络实践
  • 数据通信
  • TCP/IP
  • 网络协议
  • 网络安全
  • 计算机基础
  • 通信技术
  • 网络工程
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具体描述

本书深入浅出地阐述了计算机网络技术的基本原理,介绍了当前常用的先进网络技术以及网络的实际应用知识。全书主要内容包括计算机网络概述、数据通信基础、计算机网络体系结构、局域网技术、广域网技术、网络互联技术、网络操作系统、组建局域网、接入网技术、网络安全及网络管理技术、计算机网络常见故障及排除,本书最后介绍了校园网组建实例。本书既可以作为高等院校计算机网络课程本科教材,也可以作为计算机网络系统开发和维护工程技术人员、管理人员的参考用书或培训教材。

《深入解析 TCP/IP 协议栈:互联网通信的基石》 一、 概述 《深入解析 TCP/IP 协议栈:互联网通信的基石》是一本旨在系统性、深入地剖析互联网通信的核心——TCP/IP 协议栈的专业技术书籍。本书以严谨的学术态度和丰富的实践经验为基础,力求为读者构建一个清晰、透彻的知识体系,帮助读者理解数据如何在错综复杂的网络环境中从源端可靠、高效地传输到目的端。我们不仅会讲解各个协议层的基本原理、功能和工作机制,更会侧重于揭示协议设计背后的逻辑、权衡与演进,以及这些协议在实际网络应用中如何协同工作,支撑起我们日常所依赖的各种互联网服务。 本书适合于网络工程师、系统管理员、软件开发者、信息安全从业人员,以及所有对互联网通信底层原理感兴趣的技术爱好者。通过阅读本书,读者将能够: 建立坚实的理论基础: 掌握 TCP/IP 协议栈各层协议(从物理层到应用层)的详细工作原理,理解数据封装、解封装的过程。 理解协议的精妙设计: 深入探究 TCP 和 UDP 的差异及其适用场景,理解可靠传输、流量控制、拥塞控制等关键机制的实现。 掌握网络诊断技巧: 学会利用各种工具和方法来分析网络行为,排查常见的网络故障,提升网络运维和故障排除能力。 洞察网络安全: 理解协议层面存在的安全隐患,以及如何通过设计和配置来增强网络安全性。 展望未来网络: 了解 IPv6 的演进、新兴的网络技术和协议,以及它们如何塑造未来互联网的发展。 二、 内容详述 本书的结构紧凑而逻辑清晰,从基础概念出发,逐步深入到复杂的协议细节和实际应用。 第一部分:网络基础与协议栈模型 网络通信的演进与需求: 简要回顾通信技术的发展历程,引出构建全球性网络的需求,为理解 TCP/IP 协议栈的出现奠定背景。 OSI 参考模型与 TCP/IP 模型对比: 详细介绍 OSI 七层模型和 TCP/IP 四层(或五层)模型,阐述它们在概念上的异同,强调 TCP/IP 模型在现实世界中的主导地位。 数据封装与解封装: 生动形象地解释数据在网络传输过程中如何在各层协议之间进行封装(添加头部信息)和解封装(移除头部信息)的过程,这是理解网络通信的关键。 网络设备与传输介质: 介绍构成网络的各类硬件设备(如集线器、交换机、路由器、网卡)及其功能,以及不同类型的传输介质(如铜缆、光纤、无线)对网络性能的影响。 第二部分:链路层与 IP 协议 链路层协议(以太网为例): 深入解析以太网协议,包括 MAC 地址、帧格式、CSMA/CD 冲突检测机制(对于早期以太网)等。介绍 ARP (Address Resolution Protocol) 的工作原理,它是 IP 地址与 MAC 地址映射的关键。 IP 协议(IPv4)详解: IP 地址与子网划分: 详细讲解 IPv4 地址的结构、分类(A、B、C、D、E类),以及子网划分和超网(CIDR)技术,帮助读者理解 IP 地址的分配和管理。 IP 数据报格式: 逐字段解析 IP 数据报头部,理解每个字段的含义和作用,例如版本、头部长度、服务类型(TOS)、总长度、标识、标志、片偏移、生存时间(TTL)、协议、头部校验和、源 IP 地址和目的 IP 地址等。 IP 路由选择: 介绍路由器的工作原理,以及数据报在网络中如何根据路由表被转发。重点讲解静态路由和动态路由协议(如 RIP、OSPF、BGP)的基本概念。 IP 协议的局限性: 讨论 IPv4 地址枯竭、安全性不足等问题,为引入 IPv6 做好铺垫。 第三部分:传输层协议:TCP 与 UDP UDP (User Datagram Protocol) 协议: UDP 协议的特点: 强调 UDP 的无连接、不可靠、头部开销小等特点,并分析其适用场景,如 DNS、DHCP、SNMP、实时音视频流等。 UDP 数据报格式: 解析 UDP 头部结构,包括源端口、目的端口、长度和校验和。 TCP (Transmission Control Protocol) 协议: TCP 协议的特点: 深入剖析 TCP 的面向连接、可靠传输、全双工、面向字节流等核心特点。 TCP 三次握手与四次挥手: 这是 TCP 连接建立和释放的关键过程。本书将详细讲解 SYN、SYN-ACK、ACK 的交互过程,以及 FIN、FIN-ACK、ACK、FIN-ACK、ACK 的交互过程,解释为何需要三次握手和四次挥手,以及各种状态的含义。 TCP 的可靠传输机制: 序号与确认应答: 讲解序号(Sequence Number)和确认序号(Acknowledgment Number)如何保证数据的按序到达和不丢失。 超时重传: 解释当发送方未收到确认应答时如何进行重传,以及超时计时器的设置。 滑动窗口协议: 详细阐述滑动窗口机制,包括发送方窗口、接收方窗口、累积确认(Go-back-N、Selective Repeat)等,理解窗口大小如何影响传输效率。 TCP 的流量控制: 讲解接收方如何通过通告窗口大小(Advertised Window)来控制发送方的发送速率,避免缓冲区溢出。 TCP 的拥塞控制: 这是 TCP 最为精妙的设计之一。本书将详细介绍拥塞窗口(Congestion Window, `cwnd`)、慢启动(Slow Start)、加法增大(AIMD: Additive Increase, Multiplicative Decrease)、快重传(Fast Retransmit)、快恢复(Fast Recovery)等算法,以及它们如何共同维护网络的公平性和稳定性。 TCP 报文段格式: 详细解析 TCP 报文段头部,包括源端口、目的端口、序号、确认序号、数据偏移、保留位、标志位(SYN, ACK, FIN, RST, PSH, URG)、窗口大小、校验和、紧急指针等。 TCP 端口号: 解释端口号的作用,以及常见端口号的分配(如 HTTP 的 80 端口,HTTPS 的 443 端口)。 第四部分:应用层协议与网络服务 DNS (Domain Name System) 协议: 解释域名与 IP 地址的映射关系,递归查询与迭代查询的过程,DNS 记录类型(A, AAAA, CNAME, MX, NS, SOA)等。 HTTP (Hypertext Transfer Protocol) 协议: HTTP 的版本演进: 介绍 HTTP/1.0, HTTP/1.1, HTTP/2, HTTP/3 的主要区别和改进。 HTTP 请求与响应: 详细讲解 HTTP 请求方法(GET, POST, PUT, DELETE 等)、请求头、请求体,以及 HTTP 响应状态码(1xx, 2xx, 3xx, 4xx, 5xx)、响应头、响应体。 HTTP 的无状态性与会话管理: 讨论 Cookie 和 Session 的工作原理,如何实现 Web 应用的状态管理。 FTP (File Transfer Protocol) 协议: 讲解 FTP 的控制连接与数据连接,主动模式与被动模式。 SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)、POP3 (Post Office Protocol version 3) 与 IMAP (Internet Message Access Protocol): 介绍电子邮件的收发过程。 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) 协议: 解释 DHCP 如何为客户端动态分配 IP 地址、子网掩码、默认网关和 DNS 服务器地址。 NAT (Network Address Translation) 技术: 介绍 NAT 的原理、类型(静态 NAT、动态 NAT、PAT),以及它在缓解 IPv4 地址枯竭问题中的作用。 第五部分:网络安全与高级话题 网络安全基础: 介绍常见的网络攻击类型(如 DoS/DDoS、中间人攻击、端口扫描),以及 TCP/IP 协议在安全性方面存在的漏洞。 TLS/SSL (Transport Layer Security/Secure Sockets Layer) 协议: 讲解 TLS/SSL 如何在传输层提供加密、认证和数据完整性,保障 HTTPS 等应用的安全性。 IPv6 协议: IPv6 地址结构与表示: 详细介绍 IPv6 地址的长度、表示方法(缩写规则)、分类(单播、组播、任播)。 IPv6 头部格式: 对比 IPv4 和 IPv6 的头部差异,讲解 IPv6 头部中的固定部分和可选扩展头部。 IPv6 的优势: 讨论 IPv6 带来的地址空间扩容、简化的头部、更高的效率、更好的安全性等改进。 IPv6 的过渡技术: 介绍双栈(Dual Stack)、隧道(Tunneling)和翻译(Translation)等 IPv6 向 IPv4 的过渡机制。 网络诊断工具与实践: ping: 测试网络连通性。 traceroute/tracert: 追踪数据包的路由路径。 netstat: 显示网络连接、路由表、接口统计信息。 Wireshark/tcpdump: 网络协议分析工具,用于抓包分析网络流量。 nslookup/dig: 查询 DNS 信息。 抓包分析与故障排除实战: 通过实际抓包分析案例,讲解如何利用工具诊断网络瓶颈、连接失败、配置错误等问题。 三、 写作风格与特色 本书采用图文并茂、案例丰富的方式,避免了枯燥的理论堆砌。对于复杂的概念,我们将通过生动的类比、流程图和协议栈交互图来帮助读者理解。理论阐述与实践操作相结合,旨在让读者不仅知其然,更知其所以然。书中穿插了大量的网络实验示例和故障排除场景,引导读者动手实践,将理论知识转化为解决实际问题的能力。 四、 总结 《深入解析 TCP/IP 协议栈:互联网通信的基石》将是一本集理论深度、实践指导和前瞻性于一体的权威参考书。它将带领读者从宏观的网络架构深入到微观的协议细节,揭示互联网通信的奥秘,为读者在网络技术领域的发展打下坚实的基础。掌握 TCP/IP 协议栈,是理解现代信息技术、构建可靠高效网络、保障数据安全的关键一步。

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这本关于“计算机网络原理与实践标准教程”的书,从头到尾给我的感觉就是——内容详实得有些令人望而生畏,但一旦沉下心去啃,你会发现它几乎把一个网络工程师需要知道的方方面面都囊括进去了。初次翻阅时,我被它那严谨的学术风格震慑住了,密密麻麻的公式和晦涩的专业术语像一堵高墙,让人感觉这更像是一本给研究生准备的参考手册,而不是面向“实践”的教程。比如,它对TCP拥塞控制算法的阐述,不仅仅是停留在课本上常见的Reno或Tahoe,而是深入挖掘了CUBIC、BBR等现代算法的内部机制,甚至连时间戳选项和SACK机制的细节都掰得清清楚楚。这种深度固然无可挑剔,但对于初学者来说,门槛无疑是抬高了不少。我花了大量时间在理解IP路由选择的层次结构上,特别是OSPF和BGP在大型自治系统间协同工作的复杂性,书中对LSA类型和路由聚合的描述极其详尽,几乎达到了RFC级别的还原度。我记得有一次,我为一个特定的VPN隧道问题查阅资料,书中关于MPLS标签交换和隧道建立过程的图示,比我工作中使用的供应商文档还要清晰易懂。这本书的价值在于其百科全书式的广度与深度,但代价是,它要求读者具备相当扎实的基础,否则很容易在开篇就被那些过于底层的细节淹没。

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与其他侧重于“快速入门”或“速查手册”的网络书籍相比,这本教程的语言风格呈现出一种高度的、不加修饰的客观性。作者仿佛是一个冷静的旁观者,在陈述一个无可辩驳的科学事实,几乎没有使用任何鼓励性或引导性的词汇。例如,在解释流量工程(Traffic Engineering)的复杂性时,它不会使用“这很有趣”或者“尝试一下你会发现”这样的短语,而是直接堆砌出数学模型和优化问题的约束条件。这种风格的好处在于信息密度极高,每一句话都承载着重要的知识点,没有多余的“水文”。但缺点也很明显,它要求读者具备极高的自驱力和对抽象概念的耐受力。我个人认为,这本书更适合作为一名资深工程师在回顾和巩固自己知识体系时的工具,或者作为一名研究人员的文献参考。对于刚刚接触网络,希望通过轻松愉快的阅读体验建立兴趣的读者,这本书的“冷峻”可能会成为一个巨大的心理障碍,让你觉得学习网络是一件枯燥乏味、高不可攀的任务,而不是一个充满逻辑美感的探索过程。

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说实话,这本书的排版和视觉呈现,简直是上个世纪的产物。如果你期待看到那些充满彩虹色、带有醒目图标和“动手实验”模块的现代技术书籍,那你会大失所望。它通篇都是黑白为主,字体小得可怜,图表也像是直接从某个旧的工程规范里复制粘贴出来的,线条粗糙,箭头指向也经常需要你反复确认。我试着跟着书中的步骤搭建一个简单的局域网拓扑,书里给出的“实践”部分,更像是理论知识的某种间接佐证,而不是真正的操作指南。例如,当它讲到如何配置ACL(访问控制列表)时,它会详细解释匹配优先级和短路评估的原理,但对于如何在主流的思科或华为设备命令行下输入确切的命令并实时查看效果,却只是寥寥几笔带过,甚至有些示例的CLI语法都略显陈旧,跟现在设备的主流版本有出入。这让我不得不频繁地切换到搜索引擎和设备手册上交叉验证。这本书更像是一部“为什么”的网络原理宝典,而不是一本手把手的“怎么做”的工具书。如果你是那种喜欢边看边敲代码、边做实验的动手型学习者,这本书可能需要你额外付出精力去“翻译”它古板的表达方式,才能转化为实际操作能力。

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这本书最让我感到惊喜(或者说,最让我感到头疼的特点)是它对协议栈分层的极端坚持和纯粹性。它完全以自顶向下的结构来组织内容,从应用层开始,层层递进,直到物理层。这种结构的好处是逻辑严密,每一个新概念的引入都建立在前一个知识点之上,很少有跳跃或含糊不清的地方。然而,这种纯粹性也带来了现实中的脱节感。在实际工作中,我们往往需要处理的是一个“分层混杂”的场景,比如一个应用性能问题,可能需要同时查看DNS解析(应用层)、TCP三次握手(传输层)、防火墙状态表(网络层)以及线缆质量(物理层)。这本书在讲述完每一层的内容后,直到全书的尾声才试图将它们整合起来,这种“后知后觉”的整合,使得你在学习过程中,很难体会到不同层级之间实时互动的微妙感。我花了很长时间才习惯这种先将所有零件拆开,最后再尝试组装的模式。对于那些需要快速解决实际故障的工程师来说,这种过于理想化的分层教学法,可能会让人在处理跨层问题时感到思维的滞涩。

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这本书在选择“标准”的侧重点上,表现出一种非常明显的年代感和学术倾向。它对RFC(Request for Comments)的推崇达到了近乎狂热的程度,几乎每一个关键性的网络概念,都会引用其对应的RFC编号和核心描述。这无疑保证了理论的权威性,但同时也意味着,书中对近年来迅速兴起的、尚未被大量RFC标准化的新兴技术,比如SDN(软件定义网络)的某些前沿实现、网络功能虚拟化(NFV)的最新进展,或者某些云原生网络架构,几乎没有涉及,或者只有非常简略的提及。我的同事们在讨论最新的容器网络方案时,我发现这本书里的知识储备在某些领域显得有些滞后。它更像是对“经典”互联网协议的一次全面总结,完美地诠释了自ARPANET以来TCP/IP协议族的核心精髓。因此,它是一个极佳的历史教材和理论基石,但如果你希望它能指导你应对未来五年内将要面对的技术挑战,你可能需要搭配阅读其他更具前瞻性的资料。

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