TCP/IP协议原理与应用

第1章 TCP/IP引论

1.1 什么是TCP/IP

1.2 TCP/IP的起源和历史

1.2.1 TCP/IP的设计目标

1.2.2 TCP/IP大事年表

1.2.3 谁“拥有”Internet

1.2.4 管理TCP/IP的标准化组织

1.2.5 IPv4与IPv6

1.3 TCP/IP标准和RFC

1.4 OSI网络参考模型概览

1.4.1 网络分层

1.4.2 ISO/OSI网络参考模型

1.4.3 协议层如何工作

1.5 TCP/IP网络模型

1.5.1 TCP/IP网络访问层

1.5.2 TCP/IP网络访问层协议

1.5.3 TCP/IP互联网层的功能

1.5.4 TCP/IP互联网层协议

1.5.5 TCP/IP传输层的功能

1.5.6 TCP/IP传输层协议

1.5.7 TCP/IP应用层

1.6 TCP/IP协议、服务、套接字与端口

1.6.1 TCP/IP协议号

1.6.2 TCP/IP端口号

1.6.3 TCP/IP套接字

1.7 TCP/IP中的数据封装

1.8 关于协议分析

1.8.1 协议分析的有用规则

1.8.2 协议分析器的要素

1.8.3 将协议分析器安装在网络上

本章小结

习题

动手项目

动手项目1-1：安装Wireshark

动手项目1-2：启动Wireshark

动手项目1-3：捕获基本数据包

动手项目1-4：探寻基本数据包和统计信息

动手项目1-5：选择一个过滤器并捕获数据包

动手项目1-6：创建一个显示过滤器

动手项目1-7：查看一个完整的数据包解码

案例项目

案例项目1-1：解决小型网络中的网络连接问题

案例项目1-2：讨论升级到IPv6的理由

案例项目1-3：确定正在使用的是哪种IP协议

案例项目1-4：解释协议错误或广播数据流的后果

第2章 IP寻址及其他

2.1 IP寻址基础

2.2 IPv4寻址

2.2.1 IPv4地址类

2.2.2 网络、广播、多播及其他特殊IP地址

2.2.3 广播数据包结构

2.2.4 IPv4网络与子网掩码

2.2.5 IPv4子网与超网

2.2.6 无类域间路由

2.2.7 公用和专用IPv4地址

2.2.8 管理对IPv4地址的访问

2.3 获得公用IP地址

2.4 IPv4寻址模式

2.4.1 网络空间

2.4.2 主机空间

2.5 正在耗尽的IPv4地址空间

2.6 IPv6概述

2.7 IPv6寻址

2.7.1 地址格式与表示法

2.7.2 网络与主机部分

2.7.3 作用域标识符

2.7.4 接口标识符

2.7.5 URL中的原始IPv6地址

2.7.6 地址类型

2.7.7 地址分配

2.8 IPv6寻址与子网划分的因素

2.9 从IPv4转换到IPv6

本章小结

习题

动手项目

动手项目2-1：安装IP子网计算器程序

动手项目2-2：熟悉IP子网计算器软件

动手项目2-3：为所需IPv4子网数计算子网掩码

动手项目2-4：使用在线教程学习子网划分

动手项目2-5：查看与IPv6寻址有关的RFC文档

动手项目2-6：找出计算机的IPv6地址

动手项目2-7：访问和使用计算机的ARP表

案例项目

案例项目2-1：设计一个公司网络

案例项目2-2：为一个站点实现一个网络

案例项目2-3：设计一个IPv6地址空间

第3章 基本的IP数据包结构：首部与有效载荷

3.1 IP数据包与数据包结构

3.2 IPv4首部字段及其功能

3.2.1 版本字段

3.2.2 首部长度字段

3.2.3 服务类型字段

3.2.4 TOS字段的功能：差分服务和拥塞控制

3.2.5 总长度字段

3.2.6 标识符字段

3.2.7 标志字段

3.2.8 分段偏移量字段

3.2.9 生存时间字段

3.2.10 协议字段

3.2.11 首部校验和字段

3.2.12 源地址字段

3.2.13 目的地址字段

3.2.14 可选字段

3.2.15 填充字段

3.3 IPv6首部字段及其功能

3.3.1 版本字段

3.3.2 流量类型字段

3.3.3 数据流标签字段

3.3.4 有效载荷长度字段

3.3.5 下一个首部字段的作用

3.3.6 跳限制字段

3.3.7 源地址字段

3.3.8 目的地址字段

3.4 IPv6扩展首部

3.4.1 扩展首部的顺序

3.4.2 逐跳选项扩展首部

3.4.3 目的地选项扩展首部

3.4.4 路由扩展首部

3.4.5 分段扩展首部

3.4.6 认证扩展首部

3.4.7 封装安全有效载荷扩展首部和尾部

3.4.8 超大包

3.4.9 服务质量

3.4.10 路由器警告与逐跳选项

3.5 IPv6 MTU与数据包处理

3.6 IPv6的上层协议校验和

3.7 IPv6首部结构与IPv4首部结构

3.7.1 IPv4与IPv6首部比较

3.7.2 从IPv4转换到IPv6的小结

本章小结

习题

动手项目

动手项目3-1：使用Wireshark软件查看IPv4数据包首部

动手项目3-2：使用Wireshark软件查看IPv6数据包首部

动手项目3-3：在Wireshark软件中查看IPv6上层协议

案例项目

案例项目3-1：Wireshark与NetMon软件

案例项目3-2：解释校验和错误

案例项目3-3：查看IPv6的下一个首部字段

第4章 数据链路层与网络层TCP/IP协议

4.1 数据链路协议

4.2 点到点协议

4.3 帧的类型与大小

4.3.1 以太网帧类型

4.3.2 Ethernet Ⅱ帧结构

4.4 IP环境中的硬件地址

4.4.1 地址解析协议与网络发现协议

4.4.2 ARP协议的特性与处理

4.4.3 NDP协议的特征与处理

4.5 理解IP协议

4.5.1 发送IP数据报

4.5.2 路由解析过程

4.5.3 IPv4与IPv6如何不同

4.6 IP数据包的寿命

4.7 分段与重组

4.8 服务交付选项

4.9 优先级

4.10 服务类型

4.11 理解IP路由

4.11.1 在路由表中如何存放记录

4.11.2 路由协议和被路由协议

4.11.3 为路由协议分组

4.12 路由特性

4.12.1 路由汇聚

4.12.2 IPv4路由机制

4.13 IPv6路由考虑

4.13.1 IPv6路由机制

4.13.2 IPv6中的多播侦听器发现

4.14 路由协议

4.14.1 IPv4路由协议

4.14.2 IPv6路由协议

4.15 管理内部网的路由

4.16 广域网上的路由

4.16.1 几个小型办公室

4.16.2 辐射型结构

4.16.3 多协议

4.16.4 移动用户

4.16.5 移动IP

4.16.6 本地区移动性

4.17 往返于Internet的路由

4.18 保护路由器和路由行为的安全

4.19 IP路由故障诊断

本章小结

习题

动手项目

动手项目4-1：管理本地ARP缓冲区

动手项目4-2：读取本地IPv4路由表

动手项目4-3：读取本地IPv6路由表和邻居缓冲区

动手项目4-4：用Wireshark软件查看IPv4和IPv6路由协议

案例项目

案例项目4-1：查看跟踪文件

案例项目4-2：基于跳限制值来确定IPv6数据报传输的距离

案例项目4-3：TCP/IP网络的QoS

第5章 Internet控制消息协议

5.1 ICMP基础

5.2 ICMPv4

5.2.1 RFC 792概览

5.2.2 ICMPv4的首部

5.2.3 ICMPv4消息的类型

5.2.4 可变的ICMP结构和功能

5.3 ICMPv6

5.3.1 ICMPv6概述

5.3.2 ICMPv6消息的类型

5.3.3 ICMPv6首部

5.4 ICMPv6错误消息

5.4.1 目的地不可达消息

5.4.2 数据报太大消息

5.4.3 超时消息

5.4.4 参数问题消息

5.5 ICMPv6信息消息

5.5.1 Echo请求与Echo应答消息

5.5.2 路由器公告与路由器请求消息

5.5.3 邻居请求与邻居公告消息

5.5.4 重定向消息

5.5.5 路由器重编号消息

5.5.6 ICMPv4与ICMPv6消息的简单比较

5.6 路径MTU发现

5.7 ICMP测试和故障诊断顺序

5.7.1 使用ping进行可连接性测试

5.7.2 使用Traceroute进行路径发现

5.7.3 使用Pathping进行路径发现

5.7.4 使用ICMP的路径MTU发现

5.7.5 ICMP的路由序列

5.7.6 ICMPv4的安全问题

5.7.7 ICMPv6的安全问题

5.8 解码ICMP数据包

5.8.1 ICMPv4

5.8.2 ICMPv6

本章小结

习题

动手项目

动手项目5-1：在网络上使用ICMPv4 Echo请求消息ping另一个设备

动手项目5-2：为你的数据流构建一个过滤器

动手项目5-3：捕获ICMPv6 Echo请求与Echo应答数据包

动手项目5-4：捕获ICMPv6邻居请求与邻居公告消息

案例项目

案例项目5-1：确定默认网关设置

案例项目5-2：ICMPv6安全性问题

案例项目5-3：测试路径MTU发现

案例项目5-4：研究一下Jon Postel

第6章 IPv6的邻居发现

6.1 理解邻居发现

6.2 IPv6邻居发现协议与IPv4协议的比较

6.3 邻居发现消息的格式

6.3.1 路由器请求消息

6.3.2 路由器公告消息

6.3.3 邻居请求消息

6.3.4 邻居公告消息

6.3.5 重定向消息

6.4 邻居发现选项的格式

6.4.1 源链路层地址与目标链路层地址选项

6.4.2 前缀信息选项

6.4.3 重定向首部选项

6.4.4 MTU选项

6.4.5 公告时间间隔选项

6.4.6 宿主智能体信息选项

6.4.7 路由信息选项

6.5 概念主机模型

6.5.1 在主机上存储邻居数据

6.5.2 概念发送算法

6.6 邻居发现过程

6.6.1 地址解析

6.6.2 邻居不可达检测

6.6.3 重复地址检测

6.6.4 路由器发现

6.6.5 重定向

本章小结

习题

动手项目

动手项目6-1：查看ICMPv6邻居发现消息

动手项目6-2：创建一个过滤器，查看特定主机的邻居公告消息

动手项目6-3：创建一个过滤器，查看邻居公告消息，该消息是对

邻居请求重复地址检测消息的应答消息

动手项目6-4：创建一个过滤器，查看设置了M和O标志的路由

器公告消息

动手项目6-5：创建一个过滤器，查看具有前缀信息的路由器公告消息

案例项目

案例项目6-1：理解邻居请求和邻居公告消息

案例项目6-2：排除网络问题

案例项目6-3： 描述起始的IPv6主机通信

第7章 IP地址自动配置

7.1 理解自动寻址

7.2 动态主机配置协议介绍

7.2.1 DHCP的工作原理

7.2.2 租用的角色

7.2.3 DHCP软件部件

7.2.4 DHCP租用类型

7.2.5 DHCP租用的更多信息

7.3 IPv4自动配置

7.3.1 自动专用IP寻址（APIPA）

7.3.2 DHCPv4

7.4 IPv6自动配置

7.4.1 IPv6自动配置的类型

7.4.2 IPv6自动配置的地址的功能状态

7.4.3 结点网卡标识符

7.4.4 DHCPv6

7.4.5 IPv6自动配置过程

7.5 Microsoft Windows操作系统中的自动配置

7.6 Microsoft Windows 2008的DHCP范围

7.7 创建一个简单的DHCP服务器

7.8 DHCP故障诊断

本章小结

习题

动手项目

动手项目7-1：查看DHCP启动序列

动手项目7-2：查看DHCP更新、重新绑定和重新初始化序列

动手项目7-3：查看DHCPv6启动序列

动手项目7-4：查看和管理DHCP与DHCPv6租借信息

案例项目

案例项目7-1：DHCP设计与实现

案例项目7-2：静态与动态IPv4地址问题

案例项目7-3：解决DHCP地址问题

案例项目7-4：DHCPv6设计与实现

第8章 IP网络中的名称解析

8.1 理解名称解析的基础

8.2 网络名称解析协议

8.2.1 TCP/IP上的NetBIOS

8.2.2 WINS

8.2.3 DNS

8.2.4 LLMNR

8.3 IPv4网络中的名称解析

8.3.1 DNS数据库结构

8.3.2 DNS名称空间

8.3.3 DNS数据库记录

8.3.4 委托DNS授权

8.3.5 DNS服务器的类型

8.4 域名服务器的工作原理

8.4.1 递归查询

8.4.2 迭代或非递归查询

8.5 DNS缓存的重要性

8.6 DNS配置文件和资源记录格式

8.6.1 授权开始记录

8.6.2 地址和别名记录

8.6.3 将地址映射为名称

8.7 IPv6网络中的名称解析

8.7.1 IPv6的DNS

8.7.2 源地址与目的地址选择

8.7.3 源地址选择算法

8.7.4 目的地址选择算法

8.7.5 使用地址选择

8.8 Windows操作系统对名称解析的支持

8.8.1 主机文件

8.8.2 DNS解析器

8.8.3 DNS服务器服务

8.8.4 DNS动态更新

8.8.5 源地址与目的地址选择

8.8.6 LLMNR支持

8.8.7 使用ipv6-literal.net名称

8.8.8 对等体名称解析协议

8.9 解决名称解析问题与失败的故障

8.9.1 故障的常见原因

8.9.2 解决NetBIOS与WINS问题的工具

8.9.3 解决DNS问题的工具

8.9.4 nbtstat

8.9.5 netstat

8.9.6 nslookup

本章小结

习题

动手项目

动手项目8-1：作用于DNS解析器缓存

动手项目8-2：使用DNS动态更新来设置Windows 7

动手项目8-3：把IPv6地址转换为一个ipv6-literal.net名称

动手项目8-4：捕获并查看你的DNS数据流

动手项目8-5：安装DNS服务器软件并配置查找区域

动手项目8-6：创建其他区域

案例项目

案例项目8-1：收集IPv6地址数据以配置名称服务器

案例项目8-2：请解释一下只用于缓存的服务器的使用

案例项目8-3：理解在网络基础设施中所需要的最少DNS服务器数量

第9章 TCP/IP传输层协议

9.1 理解UDP与TCP

9.1.1 IPv4与IPv6上的UDP

9.1.2 IPv4与IPv6上的TCP

9.2 UDP

9.2.1 UDP首部字段和功能

9.2.2 UDP端口号与进程

9.2.3 UDP与IPv6

9.3 TCP

9.3.1 TCP与IPv4

9.3.2 TCP与IPv6

9.4 UDP、TCP与IPv6扩展首部

9.5 在TCP和UDP之间做出选择

本章小结

习题

动手项目

动手项目9-1：查看UDP首部结构

动手项目9-2：查看IPv4与IPv6的TCP首部

动手项目9-3：查看TCP握手进程

案例项目

案例项目9-1：使用Wireshark软件清查网络

案例项目9-2：发现动态端口号

案例项目9-3：TCP窗口大小问题

案例项目9-4：理解重复ACK

第10章 从IPv4转换到IPv6

10.1 IPv4与IPv6如何相互作用

10.1.1 双重栈技术

10.1.2 通过IPv4云的隧道技术

10.1.3 采用IPv6的进展

10.1.4 转换到IPv6的实际问题

10.1.5 互操作性

10.1.6 网络元素

10.1.7 软件

10.1.8 从Windows的角度看IPv6转换

10.1.9 可用性

10.1.10 下一步的工作

10.2 IPv4/IPv6混合网络与网络结点

10.2.1 基本的混合网络模型

10.2.2 嵌套的混合网络模型

10.2.3 真实的混合网络模型

10.3 IPv6转换地址

10.4 IPv4/IPv6转换机制

10.4.1 用于IPv4与IPv6的双重栈协议

10.4.2 双重IP层体系结构

10.4.3 双重栈体系结构

10.4.4 双重体系结构与隧道技术

10.4.5 IPv6-over-IPv4隧道技术

10.4.6 DNS基础设施

10.5 IPv4与IPv6混合的隧道配置

10.5.1 路由器到路由器的隧道配置

10.5.2 主机到路由器与路由器到主机的隧道配置

10.5.3 主机到主机的隧道配置

10.5.4 隧道技术的类型

10.6 ISATAP隧道技术

10.6.1 ISATAP概述

10.6.2 ISATAP的组件

10.6.3 ISATAP结点的路由器发现

10.6.4 ISATAP寻址与路由

10.6.5 ISATAP的通信

10.6.6 配置一台ISATAP路由器

10.7 6to4隧道技术

10.7.1 6to4概述

10.7.2 6to4的组件

10.7.3 6to4寻址与路由

10.7.4 6to4通信

10.7.5 ISATAP与6to4一起使用

10.8 Teredo隧道技术

10.8.1 Teredo概述

10.8.2 Teredo的组件

10.8.3 Teredo寻址与路由

10.8.4 Teredo的处理过程

本章小结

习题

动手项目

动手项目10-1：查看ISATAP网络中的数据流

动手项目10-2：查看6to4捕获文件

动手项目10-3：查看一个Teredo捕获文件和路由器请求数据包

案例项目

案例项目10-1：准备一个网络，进行IPv4-to-IPv6转换技术部署

案例项目10-2：配置要使用Teredo的Windows 7客户端

案例项目10-3：绘制ISATAP封装首部

第11章 部署IPv6

11.1 理解IPv6部署

11.2 规划IPv6部署

11.2.1 成功准则

11.2.2 体系结构的决策

11.2.3 迁移与转换技术

11.2.4 要完成的任务

11.3 部署和使用IPv6

11.3.1 构建一个IPv6测试/示范网络

11.3.2 开始迁移应用程序

11.3.3 把只支持IPv4的主机升级到支持IPv4/IPv6

11.3.4 使用6to4创建一个隧道式的IPv6环境

11.3.5 使用ISATAP创建一个隧道式的IPv6环境

11.4 探讨一些网络管理任务

本章小结

习题

动手项目

动手项目11-1：探索路由服务器

动手项目11-2：探索IPv6配置

案例项目

案例项目11-1：创建一个测试实验网络

案例项目11-2：创建一个迁移规划

第12章 构建安全的TCP/IP环境

12.1 理解网络安全性基础

12.2 IP安全的原则

12.3 常见的TCP/IP攻击、探测与入侵

12.3.1 主要术语

12.3.2 TCP/IP的主要弱点

12.3.3 灵活性与安全性

12.4 与IP有关的常见攻击类型

12.5 哪些IP服务最易受攻击

12.6 IP攻击的各个阶段

12.6.1 侦探与发现

12.6.2 攻击阶段

12.6.3 掩盖阶段

12.7 详论常见攻击与入侵点

12.7.1 病毒、蠕虫与特洛伊木马程序

12.7.2 广告软件与间谍软件

12.7.3 拒绝服务攻击

12.7.4 分布式拒绝服务攻击

12.7.5 缓冲区溢出或过载

12.7.6 欺骗

12.7.7 TCP会话劫持

12.7.8 网络嗅探

12.8 维护IP安全性

12.8.1 应用安全补丁与修复

12.8.2 知道要堵住哪些端口

12.8.3 使用IPSec

12.8.4 保护网络外设

12.8.5 实现防火墙

12.8.6 在IP安全中IDS与IPS的作用

12.9 蜜罐与蜜网

本章小结

习题

动手项目

动手项目12-1：在Wireshark中查看本地扫描

动手项目12-2：在Wireshark中查看端口扫描

动手项目12-3：在Wireshark中堵住端口

动手项目12-4：在Wireshark中查看数据流来自的端口号

案例项目

案例项目12-1：防火墙过滤器

案例项目12-2：防火墙研究、规划与实现

附录A 学生与教师在线资源

术语表

《世界著名计算机教材精选：TCP/IP协议原理与应用（第4版）》深入介绍了所有影响着TCP/IP的重要模型、协议、服务以及标准，它们影响着TCP/IP在现代网络上的行为。《世界著名计算机教材精选：TCP/IP协议原理与应用（第4版）》采用理论与实践相结合的方法，利用各种网络工具（如Wireshark），通过捕获网络上的真实数据包，把数据包的内部结构以可视化的形式详细分解，让读者能够以直观的方式探索TCP/IP的精髓。此外，通过　　每章末尾的习题、动手项目和案例项目，深化读者对关键概念的理解，掌握常见网络管理和监视工具的运用。 　　《世界著名计算机教材精选：TCP/IP协议原理与应用（第4版）》的翻译工作远远超出了我们的预期。除第1章外，其余各章都进行了大幅度的修订，以跟上网络协议的发展，从第3版的重心IPv4，转向了IPv6的介绍，尤其第11章和第12章的内容是全新的。第11章介绍了部署IPv6应考虑的各种需求和各种因素，以及从IPv4转移到IPv6的各种技术选择，以及在这个过程中可能会遇到的各种问题。第12章则介绍了构建安全IP网络环境需要了解的内容，以及各种安全工具的使用。因此，《世界著名计算机教材精选：TCP/IP协议原理与应用（第4版）》不仅兼顾了网络协议的基础知识，而且还紧跟技术的前沿发展。总之，这是一本让读者尽快掌握TCP/IP的相关知识、并将其运用到现实生活中的教科书，同时它也为读者深入探索TCP/IP提供了空间和途径。