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第1章 计算机网络和因特网 1

1.1 什么是因特网 1

1.1.1 具体构成描述 1

1.1.2 服务描述 4

1.1.3 什么是协议 5

1.2 网络边缘 6

1.2.1 接入网 8

1.2.2 物理媒体 13

1.3 网络核心 15

1.3.1 分组交换 15

1.3.2 电路交换 19

1.3.3 网络的网络 22

1.4 分组交换网中的时延、丢包和吞吐量 24

1.4.1 分组交换网中的时延概述 24

1.4.2 排队时延和丢包 27

1.4.3 端到端时延 28

1.4.4 计算机网络中的吞吐量 30

1.5 协议层次及其服务模型 32

1.5.1 分层的体系结构 32

1.5.2 封装 36

1.6 面对攻击的网络 37

1.7 计算机网络和因特网的历史 40

1.7.1 分组交换的发展：1961～1972 41

1.7.2 专用网络和网络互联：1972～1980 42

1.7.3 网络的激增：1980～1990 42

1.7.4 因特网爆炸：20世纪90年代 43

1.7.5 最新发展 44

1.8 小结 44

课后习题和问题 46

复习题 46

习题 47

Wireshark实验 51

人物专访 52

第2章 应用层 54

2.1 应用层协议原理 54

2.1.1 网络应用程序体系结构 55

2.1.2 进程通信 57

2.1.3 可供应用程序使用的运输服务 59

2.1.4 因特网提供的运输服务 60

2.1.5 应用层协议 63

2.1.6 本书涉及的网络应用 63

2.2 Web和HTTP 64

2.2.1 HTTP概况 64

2.2.2 非持续连接和持续连接 65

2.2.3 HTTP报文格式 67

2.2.4 用户与服务器的交互：cookie 70

2.2.5 Web缓存 72

2.2.6 条件GET方法 74

2.3 因特网中的电子邮件 75

2.3.1 SMTP 76

2.3.2 与HTTP的对比 78

2.3.3 邮件报文格式 79

2.3.4 邮件访问协议 79

2.4 DNS：因特网的目录服务 83

2.4.1 DNS提供的服务 83

2.4.2 DNS工作机理概述 85

2.4.3 DNS记录和报文 89

2.5 P2P文件分发 92

2.6 视频流和内容分发网 97

2.6.1 因特网视频 97

2.6.2 HTTP流和DASH 98

2.6.3 内容分发网 98

2.6.4 学习案例：Netflix、YouTube和“看看” 101

2.7 套接字编程：生成网络应用 104

2.7.1 UDP套接字编程 105

2.7.2 TCP套接字编程 109

2.8 小结 112

课后习题和问题 113

复习题 113

习题 114

套接字编程作业 118

Wireshark实验：HTTP 119

Wireshark实验：DNS 120

人物专访 120

第3章 运输层 121

3.1 概述和运输层服务 121

3.1.1 运输层和网络层的关系 122

3.1.2 因特网运输层概述 123

3.2 多路复用与多路分解 125

3.3 无连接运输：UDP 130

3.3.1 UDP报文段结构 132

3.3.2 UDP检验和 133

3.4 可靠数据传输原理 134

3.4.1 构造可靠数据传输协议 135

3.4.2 流水线可靠数据传输协议 143

3.4.3 回退N步 145

3.4.4 选择重传 148

3.5 面向连接的运输：TCP 152

3.5.1 TCP连接 152

3.5.2 TCP报文段结构 154

3.5.3 往返时间的估计与超时 157

3.5.4 可靠数据传输 159

3.5.5 流量控制 164

3.5.6 TCP连接管理 166

3.6 拥塞控制原理 170

3.6.1 拥塞原因与代价 171

3.6.2 拥塞控制方法 175

3.7 TCP拥塞控制 176

3.7.1 公平性 183

3.7.2 明确拥塞通告：网络辅助拥塞控制 184

3.8 小结 185

课后习题和问题 187

复习题 187

习题 189

编程作业 195

Wireshark实验：探究TCP 196

Wireshark实验：探究UDP 196

人物专访 196

第4章 网络层：数据平面 198

4.1 网络层概述 198

4.1.1 转发和路由选择：数据平面和控制平面 199

4.1.2 网络服务模型 202

4.2 路由器工作原理 203

4.2.1 输入端口处理和基于目的地转发 205

4.2.2 交换 207

4.2.3 输出端口处理 209

4.2.4 何处出现排队 209

4.2.5 分组调度 211

4.3 网际协议：IPv4、寻址、IPv6及其他 214

4.3.1 IPv4数据报格式 214

4.3.2 IPv4数据报分片 216

4.3.3 IPv4编址 217

4.3.4 网络地址转换 225

4.3.5 IPv6 227

4.4 通用转发和SDN 231

4.4.1 匹配 233

4.4.2 动作 234

4.4.3 匹配加动作操作中的OpenFlow例子 234

4.5 小结 236

课后习题和问题 236

复习题 236

习题 237

Wireshark实验 240

人物专访 241

第5章 网络层：控制平面 242

5.1 概述 242

5.2 路由选择算法 244

5.2.1 链路状态路由选择算法 246

5.2.2 距离向量路由选择算法 248

5.3 因特网中自治系统内部的路由选择：OSPF 254

5.4 ISP之间的路由选择：BGP 256

5.4.1 BGP的作用 257

5.4.2 通告BGP路由信息 257

5.4.3 确定最好的路由 259

5.4.4 IP任播 261

5.4.5 路由选择策略 262

5.4.6 拼装在一起：在因特网中呈现 264

5.5 SDN控制平面 265

5.5.1 SDN控制平面：SDN控制器和SDN网络控制应用程序 266

5.5.2 OpenFlow协议 267

5.5.3 数据平面和控制平面交互的例子 269

5.5.4 SDN的过去与未来 270

5.6 ICMP：因特网控制报文协议 272

5.7 网络管理和SNMP 274

5.7.1 网络管理框架 274

5.7.2 简单网络管理协议 275

5.8 小结 277

课后习题和问题 278

复习题 278

习题 279

套接字编程作业 281

编程作业 282

Wireshark实验 282

人物专访 283

第6章 链路层和局域网 285

6.1 链路层概述 285

6.1.1 链路层提供的服务 287

6.1.2 链路层在何处实现 287

6.2 差错检测和纠正技术 288

6.2.1 奇偶校验 289

6.2.2 检验和方法 290

6.2.3 循环冗余检测 291

6.3 多路访问链路和协议 292

6.3.1 信道划分协议 294

6.3.2 随机接入协议 295

6.3.3 轮流协议 301

6.3.4 DOCSIS：用于电缆因特网接入的链路层协议 301

6.4 交换局域网 302

6.4.1 链路层寻址和ARP 303

6.4.2 以太网 308

6.4.3 链路层交换机 312

6.4.4 虚拟局域网 317

6.5 链路虚拟化：网络作为链路层 319

6.6 数据中心网络 322

6.7 回顾：Web页面请求的历程 326

6.7.1 准备：DHCP、UDP、IP和以太网 326

6.7.2 仍在准备：DNS和ARP 327

6.7.3 仍在准备：域内路由选择到DNS服务器 328

6.7.4 Web客户-服务器交互：TCP和HTTP 329

6.8 小结 330

课后习题和问题 331

复习题 331

习题 331

Wireshark实验 335

人物专访 336

第7章 无线网络和移动网络 338

7.1 概述 339

7.2 无线链路和网络特征 341

7.3 WiFi：802.11无线LAN 346

7.3.1 802.11体系结构 347

7.3.2 802.11 MAC协议 350

7.3.3 IEEE 802.11帧 353

7.3.4 在相同的IP子网中的移动性 355

7.3.5 802.1 1中的高级特色 356

7.3.6 个人域网络：蓝牙和ZigBee 357

7.4 蜂窝因特网接入 358

7.4.1 蜂窝网体系结构概述 359

7.4.2 3G蜂窝数据网：将因特网扩展到蜂窝用户 360

7.4.3 走向4G：LTE 362

7.5 移动管理：原理 364

7.5.1 寻址 367

7.5.2 路由选择到移动节点 367

7.6 移动IP 371

7.7 管理蜂窝网中的移动性 374

7.7.1 对移动用户呼叫的路由选择 375

7.7.2 GSM中的切换 376

7.8 无线和移动性：对高层协议的影响 378

7.9 小结 380

课后习题和问题 380

复习题 380

习题 381

Wireshark实验 383

人物专访 383

第8章 计算机网络中的安全 385

8.1 什么是网络安全 385

8.2 密码学的原则 387

8.2.1 对称密钥密码体制 388

8.2.2 公开密钥加密 392

8.3 报文完整性和数字签名 396

8.3.1 密码散列函数 397

8.3.2 报文鉴别码 398

8.3.3 数字签名 399

8.4 端点鉴别 404

8.4.1 鉴别协议ap1.0 404

8.4.2 鉴别协议ap2.0 405

8.4.3 鉴别协议ap3.0 405

8.4.4 鉴别协议ap3.1 406

8.4.5 鉴别协议ap4.0 406

8.5 安全电子邮件 407

8.5.1 安全电子邮件 407

8.5.2 PGP 409

8.6 使TCP连接安全：SSL 410

8.6.1 宏观描述 411

8.6.2 更完整的描述 413

8.7 网络层安全性：IPsec和虚拟专用网 415

8.7.1 IPsec和虚拟专用网 415

8.7.2 AH协议和ESP协议 416

8.7.3 安全关联 416

8.7.4 IPsec数据报 417

8.7.5 IKE：IPsec中的密钥管理 420

8.8 使无线LAN安全 420

8.8.1 有线等效保密 421

8.8.2 IEEE 802.11i 422

8.9 运行安全性：防火墙和入侵检测系统 424

8.9.1 防火墙 424

8.9.2 入侵检测系统 429

8.10 小结 431

课后习题和问题 432

复习题 432

习题 434

Wireshark实验 437

IPsec实验 437

人物专访 438

第9章 多媒体网络 439

9.1 多媒体网络应用 439

9.1.1 视频的性质 439

9.1.2 音频的性质 440

9.1.3 多媒体网络应用的类型 441

9.2 流式存储视频 443

9.2.1 UDP流 444

9.2.2 HTTP流 444

9.3 IP语音 447

9.3.1 尽力而为服务的限制 448

9.3.2 在接收方消除音频的时延抖动 449

9.3.3 从丢包中恢复 451

9.3.4 学习案例：使用Skype的 VoIP 453

9.4 实时会话式应用的协议 455

9.4.1 RTP 455

9.4.2 SIP 457

9.5 支持多媒体的网络 461

9.5.1 定制尽力而为网络 462

9.5.2 提供多种类型的服务 463

9.5.3 区分服务 468

9.5.4 每连接服务质量保证：资源预约和呼叫准入 470

9.6 小结 472

课后习题和问题 473

复习题 473

习题 473

编程作业 477

人物专访 478

参考文献 480