計算機網絡

本書採用作者獨創的自頂向下方法講授計算機網絡的原理及其協議，即從應用層協議開始沿協議棧向下逐層講解，讓讀者從實現、應用的角度明白各層的意義，進而理解計算機網絡的工作原理和機制。本書強調應用層範例和應用編程接口，使讀者儘快進入每天使用的應用程序環境之中進行學習和“創造”。 ^[1] 

第1章　計算機網絡和因特網 1

1.1　什麼是因特網 2

1.1.1　具體構成描述 2

1.1.2　服務描述 5

1.1.3　什麼是協議 7

1.2　網絡邊緣 9

1.2.1　接入網 12

1.2.2　物理媒體 18

1.3　網絡核心 21

1.3.1　分組交換 23

1.3.2　電路交換 27

1.3.3　網絡的網絡 31

1.4　分組交換網中的時延、丟包和吞吐量 35

1.4.1　分組交換網中的時延概述 35

1.4.2　排隊時延和丟包 39

1.4.3　端到端時延 41

1.4.4　計算機網絡中的吞吐量 43

1.5　協議層次及其服務模型 47

1.5.1　分層的體系結構 47

1.5.2　封裝 53

1.6　面對攻擊的網絡 55

1.7　計算機網絡和因特網的歷史 59

1.7.1　分組交換的發展：1961～1972 59

1.7.2　專用網絡和網絡互聯：1972～1980 60

1.7.3　網絡的激增：1980～1990 62

1.7.4　因特網爆炸：20世紀90年代 63

1.7.5　發展 64

1.8　小結 65

課後習題和問題 67

Wireshark實驗 77

人物專訪 79

第2章　應用層 83

2.1　應用層協議原理 84

2.1.1　網絡應用程序體系結構 86

2.1.2　進程通信 88

2.1.3　可供應用程序使用的運輸服務 90

2.1.4　因特網提供的運輸服務 93

2.1.5　應用層協議 96

2.1.6　本書涉及的網絡應用 97

2.2　Web和HTTP 98

2.2.1　HTTP概況 98

2.2.2　非持續連接和持續連接 100

2.2.3　HTTP報文格式 103

2.2.4　用户與服務器的交互：cookie 108

2.2.5　Web緩存 110

2.2.6　條件GET方法 114

2.3　因特網中的電子郵件 116

2.3.1　SMTP 118

2.3.2　與HTTP的對比 121

2.3.3　郵件報文格式 121

2.3.4　郵件訪問協議 122

2.4　DNS：因特網的目錄服務 126

2.4.1　DNS提供的服務 127

2.4.2　DNS工作機理概述 129

2.4.3　DNS記錄和報文 135

2.5　P2P文件分發 140

2.6　視頻流和內容分發網 147

2.6.1　因特網視頻 147

2.6.2　HTTP流和DASH 148

2.6.3　內容分發網 149

2.6.4　學習案例：Netflix、YouTube和“看看” 153

2.7　套接字編程：生成網絡應用 157

2.7.1　UDP套接字編程 159

2.7.2　TCP套接字編程 164

2.8　小結 170

課後習題和問題 171

套接字編程作業 180

Wireshark實驗：HTTP 182

Wireshark實驗：DNS 183

人物專訪 184

第3章　運輸層 187

3.1　概述和運輸層服務 188

3.1.1　運輸層和網絡層的關係 188

3.1.2　因特網運輸層概述 191

3.2　多路複用與多路分解 193

3.3　無連接運輸：UDP 200

3.3.1　UDP報文段結構 204

3.3.2　UDP檢驗和 204

3.4　可靠數據傳輸原理 206

3.4.1　構造可靠數據傳輸協議 208

3.4.2　流水線可靠數據傳輸協議 217

3.4.3　回退N步 221

3.4.4　選擇重傳 226

3.5　面向連接的運輸：TCP 233

3.5.1　TCP連接 233

3.5.2　TCP報文段結構 236

3.5.3　往返時間的估計與超時 241

3.5.4　可靠數據傳輸 244

3.5.5　流量控制 252

3.5.6　TCP連接管理 255

3.6　擁塞控制原理 261

3.6.1　擁塞原因與代價 261

3.6.2　擁塞控制方法 268

3.7　TCP擁塞控制 269

3.7.1　公平性 279

3.7.2　明確擁塞通告：網絡輔助擁塞控制 282

3.8　小結 284

課後習題和問題 286

編程作業 301

Wireshark實驗：探究TCP 302

Wireshark實驗：探究UDP 302

人物專訪 303

第4章　網絡層：數據平面 305

4.1　網絡層概述 306

4.1.1　轉發和路由選擇：數據平面和控制平面 306

4.1.2　網絡服務模型 311

4.2　路由器工作原理 313

4.2.1　輸入端口處理和基於目的地轉發 316

4.2.2　交換 319

4.2.3　輸出端口處理 321

4.2.4　何處出現排隊 321

4.2.5　分組調度 325

4.3　網際協議：IPv4、尋址、IPv6及其他 329

4.3.1　IPv4數據報格式 330

4.3.2　IPv4數據報分片 332

4.3.3　IPv4編址 334

4.3.4　網絡地址轉換 345

4.3.5　IPv6 348

4.4　通用轉發和SDN 354

4.4.1　匹配 356

4.4.2　動作 358

4.4.3　匹配加動作操作中的OpenFlow例子 358

4.5　小結 361

課後習題和問題 361

Wireshark實驗 370

人物專訪 371

第5章　網絡層：控制平面 373

5.1　概述 374

5.2　路由選擇算法 376

5.2.1　鏈路狀態路由選擇算法 379

5.2.2　距離向量路由選擇算法 384

5.3　因特網中自治系統內部的路由選擇：OSPF 391

5.4　ISP之間的路由選擇：BGP 395

5.4.1　BGP的作用 395

5.4.2　通告BGP路由信息 396

5.4.3　確定好的路由 398

5.4.4　IP任播 402

5.4.5　路由選擇策略 403

5.4.6　拼裝在一起：在因特網中呈現 406

5.5　SDN控制平面 407

5.5.1　SDN控制平面：SDN控制器和SDN網絡控制應用程序 410

5.5.2　OpenFlow協議 412

5.5.3　數據 ^[1]