TCP/IP原理与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:冶金工业出版社

作者:马争鸣

出品人:

页数:334 页

译者:

出版时间:2006年5月1日

价格:35.0

装帧:平装

isbn号码:9787502439354

丛书系列:

图书标签:

• TCP/IP
• 网络协议
• 计算机网络
• 数据通信
• 网络编程
• 互联网
• 协议分析
• 网络原理
• 应用层协议
• 传输层协议

《网络协议栈：从基础到实践》 内容简介 在信息爆炸的时代，网络已经渗透到我们生活的方方面面，从日常的社交媒体、在线购物，到复杂的金融交易、科学研究，无不依赖于高效、可靠的网络通信。而这一切的基石，正是那套精妙绝伦的网络协议体系。本书《网络协议栈：从基础到实践》旨在深入浅出地剖析这个庞大而复杂的系统，为读者构建一个清晰、系统的认知框架。我们不局限于单一的协议或技术的讲解，而是着眼于整个网络协议栈的架构、设计思想以及它们如何协同工作，从而实现数据在不同设备、不同网络环境下的顺畅传输。 第一部分：网络通信的基石——模型与分层 理解复杂的系统，往往需要从宏观入手。本书的第一部分将带您走进网络协议的宏观世界，重点讲解两种经典的参考模型：OSI（开放系统互连）七层模型和TCP/IP四层（或五层）模型。我们将详细阐述每一层的功能、职责以及它们之间的关系。 OSI七层模型：我们将逐一解析物理层（Physical Layer）、数据链路层（Data Link Layer）、网络层（Network Layer）、传输层（Transport Layer）、会话层（Session Layer）、表示层（Presentation Layer）和应用层（Application Layer）的详细工作原理。理解每一层的封装、解封装过程，以及在数据传输过程中扮演的关键角色。例如，我们会探讨物理层如何将比特流转化为电信号或光信号，数据链路层如何进行帧的传输、差错检测和纠错，网络层如何实现跨网络的路由选择，传输层如何提供可靠或不可靠的数据传输服务，而上三层则如何处理会话管理、数据表示和用户应用。 TCP/IP模型：作为当今互联网事实上的标准，TCP/IP模型的重要性不言而喻。我们将重点介绍其网络接口层（Network Interface Layer）、网际层（Internet Layer）、传输层（Transport Layer）和应用层（Application Layer）。我们会比较OSI模型和TCP/IP模型之间的异同，并解释为何TCP/IP模型在实际应用中占据主导地位。重点将放在网际层如何使用IP协议实现地址分配和路由转发，以及传输层如何通过TCP和UDP协议满足不同应用的需求。 通过对这两种模型的深入理解，读者将能够清晰地认识到网络协议设计的层次化思想，以及每一层如何抽象出特定的功能，使得整个网络系统能够模块化、可扩展，并方便不同厂商的设备进行互操作。 第二部分：核心协议详解——贯穿协议栈的脉络 在建立了分层的概念模型之后，本书将深入到各个层次的核心协议。这部分内容将是本书的重中之重，我们将详细剖析那些支撑起互联网运行的关键协议。 网络接口层（或数据链路层）：我们将重点介绍以太网（Ethernet）的工作原理，包括MAC地址的概念、帧的格式、CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）介质访问控制方法，以及VLAN（虚拟局域网）等技术在局域网中的应用。此外，我们还将触及Wi-Fi（无线局域网）相关的协议，如IEEE 802.11系列标准，理解无线通信的特点和挑战。 网际层（或网络层）：IP（Internet Protocol）协议是这一层的核心。我们将详细讲解IPv4和IPv6的地址结构、编址方式、子网划分（Subnetting）、无类域间路由选择（CIDR）等概念。重点在于理解IP数据报的格式，以及路由器在转发数据报过程中所执行的查找路由表、选择下一跳的过程。此外，我们还将介绍ARP（地址解析协议）用于IP地址与MAC地址的映射，ICMP（Internet控制消息协议）用于错误报告和控制信息的传输。 传输层：传输层为应用层提供数据传输服务，主要由TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）两种协议构成。 TCP：我们将深入讲解TCP的面向连接、可靠数据传输机制。重点包括三次握手（Three-Way Handshake）和四次挥手（Four-Way Handshake）建立和释放连接的过程，序列号（Sequence Number）和确认应答（Acknowledgement Number）保证数据的按序到达和无丢失，流量控制（Flow Control）和拥塞控制（Congestion Control）如何避免网络过载。 UDP：与之相对，我们将介绍UDP的无连接、不可靠数据传输特性，以及它在对实时性要求高、允许少量数据丢失的应用场景中的优势，如DNS（域名系统）、DHCP（动态主机配置协议）、音视频流传输等。 应用层：虽然应用层协议众多，本书将选取一些最具代表性的协议进行讲解，以展示协议栈顶层的应用。包括： HTTP/HTTPS（超文本传输协议/安全超文本传输协议）：Web浏览的核心协议，我们将讲解其请求-响应模式、请求方法（GET, POST等）、状态码，以及HTTPS如何通过SSL/TLS提供安全通信。 DNS（域名系统）：如何将易于记忆的域名解析为IP地址。 DHCP（动态主机配置协议）：如何为网络设备自动分配IP地址、子网掩码、默认网关和DNS服务器地址。 FTP（文件传输协议）：用于在客户端和服务器之间传输文件的协议。 SMTP/POP3/IMAP（简单邮件传输协议/邮局协议/互联网消息访问协议）：电子邮件收发的关键协议。 第三部分：网络通信的实践——从数据流到网络架构 理解了协议的原理，我们还需要将其与实际的网络应用和架构相结合。这部分内容将聚焦于协议栈如何在实际的网络环境中工作，以及相关的网络设备和技术。 数据封装与解封装：我们将通过一个端到端的通信过程，形象地展示数据在发送方从应用层向下封装，在接收方从网络接口层向上解封装的全过程。理解数据在每一层是如何被添加头部信息（Header）的，以及这些头部信息在接收方如何被解析。 网络设备的工作原理：我们将介绍在不同网络层次上工作的网络设备，包括集线器（Hub）工作在物理层、交换机（Switch）工作在数据链路层、路由器（Router）工作在网络层。理解它们各自的功能、转发机制和在网络拓扑中的作用。 网络地址转换（NAT）：解释NAT如何解决IPv4地址枯竭的问题，并实现内部网络与公共网络的隔离。 代理服务器（Proxy Server）：探讨代理服务器在网络安全、缓存和访问控制等方面的作用。 网络安全基础：在协议栈的各个层次，都存在安全隐患。我们将简要介绍防火墙（Firewall）的工作原理，以及一些基本的网络安全防护概念。 Wireshark等抓包工具的实践应用：本书将穿插介绍如何使用Wireshark等网络抓包工具来捕获和分析网络数据包。通过实际操作，读者可以直观地观察协议的工作过程，验证书中所述的原理，并学习如何诊断网络问题。 第四部分：高级主题与前沿展望 为了让读者对网络通信有更全面的认识，本书的最后部分将触及一些更高级的主题，并展望网络技术的发展方向。 网络拥塞控制的深入探讨：我们将更详细地分析TCP拥塞控制算法（如Tahoe, Reno, Cubic等）的演进和工作机制，以及它们如何平衡网络吞吐量和公平性。 负载均衡（Load Balancing）：介绍负载均衡技术如何在多个服务器之间分配流量，提高系统可用性和响应速度。 SDN（软件定义网络）：简要介绍SDN的概念，以及它如何通过将网络控制平面与数据平面分离，实现网络的集中管理和灵活编程。 IPv6的迁移与应用：分析IPv6相比IPv4的优势，以及IPv6在全球范围内的推广现状和面临的挑战。 未来网络通信的趋势：展望物联网（IoT）、5G/6G网络、边缘计算等新兴技术对网络协议栈和通信模式可能带来的变革。 目标读者 本书适合以下人群阅读： 计算机科学与技术、网络工程、软件工程等相关专业的学生，希望系统学习网络协议原理。 IT从业人员，如网络工程师、系统管理员、开发工程师等，需要深入理解网络通信机制以进行实际工作。 对互联网技术感兴趣的初学者，希望建立扎实的网络基础知识。 本书特色 体系化：将复杂的网络协议栈进行清晰的分层，帮助读者建立完整的知识体系。 深入浅出：用通俗易懂的语言解释复杂的概念，并辅以图示和实例。 理论与实践结合：不仅讲解原理，还介绍实际应用和工具使用，强调学以致用。 全面性：覆盖了网络协议栈的各个关键层次和核心协议，并触及一些前沿技术。 通过阅读《网络协议栈：从基础到实践》，您将不仅能够理解互联网是如何工作的，更能为构建、管理和优化现代网络系统打下坚实的基础。

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这本书的配图质量，坦率地说，是它的一大亮点，也是我在阅读过程中最依赖的工具。与其他很多网络书籍，要么图少得可怜，要么图示过于简陋、像PPT直接截图不同，这里的插图是特意为理解复杂概念而“量身定做”的。举个例子，在讲解BGP路由选择算法时，那种多维度的路径属性比较过程，如果单纯靠文字描述，简直是灾难。但作者用了一组精妙的、层层嵌套的矩阵图，清晰地展示了本地偏好、AS路径长度、MED值等参数的优先级排序过程。我感觉作者在设计这些图示时，一定花费了大量时间来平衡信息的密度和可读性。每次我感到迷失在协议细节里时，翻到相关的图表，总能有一种豁然开朗的感觉，仿佛迷宫的出口就在眼前。这使得这本书不仅仅是一本参考手册，更像是一本结合了视觉教学法的专业教材。

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老实说，这本书的阅读体验并不是那种“丝滑”的享受，它更像是一场智力上的攀登。如果你只是想了解一下“什么是IP地址”或者“HTTP请求长什么样”，这本书可能会让你感到枯燥甚至有些不知所措。它的叙述方式偏向于理论推导和协议规范的引用，大量的篇幅聚焦在那些晦涩难懂的头部结构、校验和计算以及状态机的复杂转换上。我记得在讲解TCP三次握手和四次挥手的时候，作者用了整整一章的篇幅，不仅详细解释了为什么要这么设计，还穿插了大量的异常情况处理，比如SYN-ACK丢失怎么办，TIME_WAIT状态的意义等等。这部分的阅读需要极高的专注度，我不得不经常停下来，拿出纸笔，画流程图，甚至用Python模拟一些数据包的发送过程，才能跟上作者的思路。这本书的价值在于，它强迫你思考“为什么”，而不是仅仅满足于“是什么”，对于那些想成为网络架构师的人来说，这种深挖底层逻辑的训练是无可替代的。

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最让我印象深刻的是它在处理“遗留问题”和“兼容性”方面的态度。在讨论IPv4向IPv6过渡的各种隧道技术（比如6to4、ISATAP）时，作者没有选择回避这些目前在很多环境中仍旧存在的、略显“过时”的技术，而是非常详尽地解析了它们的设计思路和局限性。这体现出作者对网络技术发展历史的一种尊重和深刻的理解。很多新的书籍倾向于只讲最新的技术，但这本书则展示了整个技术演进的脉络。通过阅读这些内容，我不仅理解了当前网络的主流实现，也对未来协议的演进方向有了更深的思考。它教会我，要理解现在的网络，就必须了解它过去是如何一步步挣扎着走到今天的，这种历史观的培养，远比掌握几个API调用要宝贵得多。

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这本书的封面设计，嗯，怎么说呢，带着一股浓浓的学院派气息，那种老老实实、不花哨的风格，让人第一眼就知道它不是那种追求时髦的“速成”读物。我一开始翻开它的时候，就被那种严谨的逻辑结构给震住了。作者显然是在构建一个非常坚固的知识体系，从最基础的物理层概念开始，一步步向上搭建，就像盖房子打地基一样，每一步都踏实得让人安心。我尤其欣赏它对OSI七层模型那种近乎苛刻的剖析，每一个协议栈的细节都被拿出来放在显微镜下观察。读完第一部分，我对数据如何在网络中“旅行”的那个抽象概念，有了一个非常具象化的理解。那些原本在课本上背得半懂不懂的术语，比如MAC地址冲突、ARP解析过程中的广播风暴，在这里都被配上了生动的图示和案例，让我这个在实际工作中摸爬滚打了好几年的工程师，都忍不住要重新审视一下自己对基础理论的掌握程度。它不是那种让你看了就能马上写出商业代码的书，但绝对是能让你在面对复杂网络问题时，迅速定位到问题的“根源”的书，非常有深度。

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这本书的侧重点非常明确，它几乎将所有的精力都投入到了核心的TCP/IP协议栈的“硬核”技术细节中，对于应用层协议的介绍，只能说“点到为止”。如果你期待在这本书里看到大量关于Web服务器性能优化、CDN的工作原理，或者最新的HTTP/3（QUIC）的全面解析，那你可能会感到失望。它更像是一本“内功心法”的秘籍，而不是“招式大全”。在提到DNS解析时，它主要关注的是区域传输的机制和SOA记录的含义，对于客户端缓存策略的探讨就相对浅显了。这并非是缺点，而是定位上的选择。这本书更像是在为读者打下一个坚不可摧的地基，确保你在往上盖应用大楼时，不会因为底层协议的不稳定而出现结构性坍塌。对于需要深入理解协议栈底层运作机制的开发者和系统管理员来说，这种专注是极大的优势。

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