计算机网络系统方法（原书第3版）

　　本书介绍计算机网络技术的基本概念和应用，内容详实，论述严谨。本书采用"系统方法"来分析计算机网络，把网络看作一个由相互关联的构造模块组成的系统（反对严格地分层），介绍了很多网络中的新技术，包括对等网络、IPv6、覆盖网、内容分发网络、MPLS与交换、无线与移动技术等，涉及大量的实际应用。本书引入了丰富的因特网实例，说明实际网络的设计，更便于读者理解。每章后的习题有助于读者掌握和复习知识要点。本书适合作为高等院校计算机及相关专业的本科生和研究生的教材，也适合网络专业人员参考。 "第三版更新幅度很大，但是依然保持了作者的宏大目标：不仅教授读者知其然，更要阐述其所以然……本书还为理解明天的新技术做好了准备。"：David Clark， 因特网先驱，MIT教授本书是计算机网络方面的经典畅销教科书，凝聚了两位顶尖网络专家几十年的理论研究、实践经验和大量第一手资料，自出版以来已经成为网络课程主流教材，被哈佛大学、斯坦福大学、卡内基-梅隆大学、康奈尔大学、普林斯顿大学、威斯康星大学、普度大学、德克萨斯大学、芝加哥大学等众多名校采用。本书与传统网络教材最大的不同在于，书中不是简单按照OSI层次机械地进行介绍，而是采用"系统方法"，将网络看成是一个由许多相互关联的构件组合而成的系统，强调了贯穿网络的系统概念和实际网络采用现有工作方式的原因，从而为学生和专业人员理解目前的网络技术以及未来的新技术奠定了良好的理论基础。在新版中，作者结合教师与读者的反馈信息进行了全面更新，增加了MPLS和交换、无线与移动技术、对等网络、IPv6、覆盖网与内容分布网络、VPN、IP电话、网络安全以及多媒体通信（SIP，SDP）等大量新材料。同时，本书保持了前版为人称道的特点，所有叙述都严谨地围绕问题展开，并辅以具体的协议参考资料、C语言代码示例以及具有启发性的章后习题。本书特点：大量的应用举例，使读者更容易理解网络各种协议。每章从一个现实网络中的问题开始，生动引出概念和叙述，并包含开放问题、补充读物、相关主题涉及的高级课题、Web网络资源，非常适合教学使用。译者序 自20世纪90年代以来， 计算机网络技术与应用在我国迅猛发展， 网络技术已成为广大计算机用户应用的主流. 网络从业人员越来越多， 计算机网络方面的专业技术人员和在校学生， 迫切需要一本面向用户. 面向应用和理论联系实际的， 介绍新技术. 新成果和新趋势的， 以及难易程度适当的网络书籍. 为了使广大从事网络应用系统开发和应用的人员尽快和全面地掌握网络的基本理论， 熟悉网络环境以及各种网络实用技术， 我们将Larry L. Peterson 和 Bruce S. Davie 改进后的畅销经典教科书《计算机网络：系统方法》第3版推荐给广大读者. 这一版对第2版做了重大的提升和改进. 修订后的《计算机网络：系统方法》第3版增加了MPLS与交换. 无线与移动技术. 对等网络. IPv6. 覆盖网. 内容分发网络. VPN. IP电话. 网络安全以及多媒体通信（SIP， SDP）方面的最新材料， 调整和增加了一些章的习题， 并给出部分习题解答. 本书作者强调网络现有工作方式的成因. 他们采用的"系统方法"把网络看作一个由相互关联的构造模块组成的系统（反对严格地分层）. 并引入了丰富的因特网实例， 说明实际网络的设计. 书中给出的程序代码不再基于某个特定的操作系统， 而是重新改编为适用于通用的环境， 说明网络软件是如何实现的， 借此让读者了解所有建造网络的基础构件是如何结合在一起的. 本书是确保成功的课堂教学和高效网络运行的重要资源. 与通常的网络教材不同的是， 本书用系统化的观点探讨计算机网络. 它通过给出构建网络的基础构件， 讲述这些基础构件如何架构一个完整的网络， 以及网络为什么这样设计. 它是一本最新版本的计算机网络的优秀教材， 为学生和专业人士理解现行的网络技术以及即将出现的新技术奠定良好的理论基础. 本书由内蒙古大学叶新铭教授主持翻译. 参加本书翻译的有贾波（第7. 8章. 术语. 索引）. 吴承勇（第9章）. 石立新（第3章）. 李华（第2章. 选题解答）. 周建涛（第4章）. 李军（第5章）. 张（第6章）和张洪吉吉（第1章. 前言）. 全书由叶新铭教授审校， 参加全书审阅工作的还有贾波. 吴承勇和张. 由于译者水平有限， 书中可能有错误或不甚完善之处， 欢迎读者批评指正. 读者对翻译的意见， 可以通过E-mail与译者联系， 地址为：jiabo@imu.edu.cn. 2004年6月19日 Larry L.Peterson是普林斯顿大学计算机科学系主任和教授， ACM会士：他于1985年在普度大学获得博士学位. 研究主要集中在计算机网络的端到端问题. 他曾担任ACM Transactionson Computer Systems的主编， 以及IEEE ACM Transactions on Networking和IEEE Journal on Select Areas in Communication的编委， 曾担任SOSP和HotNets等会议的程序主席. Bruce S.Davie博士毕业于英国爱丁堡大学， 现任职于Cisco IOS技术部门， 1998年被授予Cisco会士称号. IEEE高级会员他主持设计了MPLS协议， 并开发了其他重要的因特网技术在加入Cisc之前， Davie博士曾担任贝尔通信研究公司的首席科学家. 当本书第1版在1996年出版时， 在因特网上购物还是很新奇的事情， 那时如果一个公司用它的域名做广告就被认为是很超前的. 而当今社会， 因特网商务已进入日常生活中， ".com" 股票已经历了一个完整的兴衰循环. 从光交换机到无线网络， 一大批新兴技术正在成为主流. 似乎关于因特网唯一可以预见的东西就是它会不断地变化. 尽管有这么大的变化， 我们在第1版中提出的问题对于今天来说仍然是有效的：使因特网得以运行的基本概念和技术是什么？回答是TCP/IP体系结构的大部分功能对于今天仍然适用， 这一点正像30年前它的创立者预见的那样. 这并不是说因特网的体系结构没什么新鲜的， 而是正好相反. 一个体系结构30年来不仅幸存下来， 而且促进因特网这样快速地增长和变化， 了解其中的设计原理正是我们的出发点. 正像前两版一样， 第3版把因特网的体系结构"何以如此"作为它的基础. 读者对象 我们的目的是把这本书做为广泛的网络课程的教材， 供研究生或高年级本科生使用. 我们也相信， 这本书的核心概念不但对正在进行再培训以便完成网络相关任务的专业人员有吸引力， 而且也可以帮助网络从业人员理解每天都要接触的网络协议背后的"为什么"， 并且明了网络的整体概念. 根据我们的经验， 第一次学习网络的学生和专业人员通常会把网络协议理解成一种从高层传到低层的命令， 而他们只要尽量多学一些术语缩写词就可以了. 事实上协议是从工程设计原理的应用中开发出来的复杂系统的构件. 不仅如此， 协议总是根据现实世界的经验不断地被精练. 扩展和替换. 因此， 这本书的目标并不单纯介绍当今使用的协议， 更侧重于解释合理的网络设计的基本原理. 我们认为把握这些基本原理是应对当今网络领域中的瞬息万变的最好办法. 第3版中的变化 尽管我们关注的是联网的基本原则， 但我们使用当今正在运行的因特网中的例子来展示这些原则. 因此， 我们补充了相当多的新材料， 跟踪近期内联网技术的重要进展. 我们同时对原有材料做了删除. 重新组织和改变侧重点， 以反映过去7年发生的变化. 也许自编写第1版以来我们所察觉到的最重要的变化就是现在几乎每一位读者都对诸如万维网和电子邮件这样的网络化应用有一定的了解. 因此， 我们从第1章开始就加大了对应用的侧重. 我们把应用当作学习联网的动机， 并得出一组需求， 有用的网络只有满足这些需求才能在全球范围内支持当前的和未来的各种应用. 然而， 我们保留了前两版解决问题的方法， 即从主机的互连问题开始， 逐层向上讨论， 最后对应用层的问题进行详细的考察. 我们认为从各种应用及其需求起步对于在本书所覆盖的各主题间建立联系是很重要的. 同时， 我们感到对于诸如应用层协议和传输层协议这样的高层协议的问题， 只有在讲明白主机连接和分组交换这样的基本问题之后才能很好地理解. 这一版的习题也有重要的改动. 我们增加了习题的数量并提高了质量， 力求确定那些特别困难或需要较高数学知识水平的习题（这些习题用★标记）， 在每一章里还补充了一些在书中可以找到现成答案的习题. 就像我们在第2版中所做的一样， 我们附加或增大了对重要的新主题的覆盖面并使其他主题紧跟潮流. 这一版中主要的新主题或有实质性改动的主题包括： * 新增关于多协议标记交换（MPLS）的一节， 包括通信量工程和虚拟专用网的内容. * 新增一个关于覆盖网的一节， 包括对等网和内容分发网. * 增加大量多媒体应用相关协议的内容， 比如会话启动协议（SIP）和会话描述协议（SDP）. * 更新了关于拥塞控制机制的部分， 包括TCP的选择应答， 基于等式的拥塞控制， 以及显式拥塞通知. * 更新了关于安全的内容， 包括分布式拒绝服务（DDoS）攻击. * 更新了有关无线技术的材料， 包括扩展频谱技术和正在兴起的802.11标准. 最后， 本书补充了一套全面的实验习题， 目的是通过仿真实验来展示关键概念. 讨论材料由实验习题所覆盖的各节在页边用图标标明. 下文会讲述本书这一新特点的细节. 系统方法 对于像计算机网络这样动态的和不断变化的领域来说， 一本教材能提供的最重要的东西是洞察能力， 以便能够区别什么是重要的， 什么是不重要的， 什么是长久的， 什么是表面上的. 根据我们致力于网络新技术研究的20年经验， 和对本科生和研究生讲授网络最新趋势的课堂反馈， 以及把先进的网络产品投放市场的经验， 我们提炼出了自己的观点， 称之为系统化方法， 它是本书的精髓. 这种系统方法有以下含义： * 与其接受现成的网络产品作为准则， 不如从最基本的原理开始， 让你了解当今网络技术的发展过程. 这就能让我们解释网络为什么像现在这样设计. 根据我们的经验， 一旦理解了基本概念， 对于遇到的任何新协议， 消化和吸收起来都将变得相对容易. * 虽然材料是围绕传统的网络层次被松散地组织起来， 从底层开始沿协议栈向上展开的， 但是我们并不采用严格的分层方法. 许多主题涉及多层， 例如拥塞控制和安全性就是这样， 所以我们在传统的分层模型之外讨论它们. 简言之， 我们相信可以很好的使用分层， 但是不必受它的限制. 采用端到端的观点常常是更有用的. * 与其抽象地解释协议如何工作， 不如使用当今最重要的协议具体地说明网络是如何工作的， 许多协议都是源自TCP/IP因特网的. 这就允许我们在讨论中借鉴实际经验. * 虽然在最底层可以用从计算机销售商购买的硬件建立网络， 并且通信服务可从电话公司租用， 但是只有软件才可以使网络提供新的服务， 并且迅速地适应新的需求. 这就是我们为什么强调网络软件是如何实现的理由， 而不是只停留在描述所涉及到的抽象算法上. 我们还从运行的协议栈中得到展示如何实现某些协议和算法的代码段. * 网络是由许多组件构成的， 而在解决一个具体问题时， 基本的方法是忽略一些不重要的因素， 而理解所有的组件如何组织在一起， 构成一个具有特定功能的网络. 所以我们花大量的时间解释网络总体的端到端行为， 而不只是个别的组成部分， 以便能够理解一个完整的网络是如何运行的， 包括从应用到硬件的所有方面. * 这种系统化方法包含要进行实验性的性能研究， 然后使用从定量分析各种设计选择和指导优化实现这两个方面收集的数据. 这种强调经验分析的方法贯穿全书. * 网络很像其他计算机系统， 例如操作系统. 处理器体系结构. 分布式和并行系统等等. 它们都很大并很复杂. 为了处理这种复杂性， 系统设计者常常提出一组设计原则. 我们重点介绍这些贯穿全书的设计原则， 并用计算机网络中的例子加以说明. 教学法和特点 第3版我们保留了几个有利于教学的特点： * 问题. 在每一章的开头， 我们描述在网络设计中必须解决的一组问题， 由它引出本章探讨的一些主题. * 相关主题. 本书中， 相关主题详细说明要探讨的题目或介绍相关的高级主题. 在许多情况下， 这些主题与实际中的联网有关. * 突出的段落. 这些段落归纳了在讨论中得出的重要结论， 例如广泛使用的系统设计原则. 突出的段落前面带有箭头图标. * 实际的协议. 虽然本书着重核心概念而不是现成的协议说明， 但实际的协议常用来说明大部分重要的思想. 因此本书可以用作许多协议的参考源. 为了帮助你找到这些协议的描述， 每节标题中用括号括起来的是协议名称， 指明在那一节定义的协议. 例如， 5.2节描述可靠的端到端协议的原则， 它提供对TCP的详细描述， TCP是这个协议的典型例子. * 开放问题. 每章的叙述以一个开放讨论的问题结尾， 这个问题是研究领域. 业界或整个社会正在探讨的课题. 我们发现这些讨论能使读者更关心所讨论的网络课题并对其产生浓厚的兴趣. * 补充读物. 在每一章结尾列有精选的参考书目. 这些书目一般包含刚讨论的有关题目的创新性论文. 我们竭力推荐高级读者（如研究生）学习这个书目中的文章， 以便补充各章所讲的材料. 本书结构和课程使用 本书按以下方式组织： * 第1章介绍全书使用的核心概念. 涉及各种应用， 讨论了网络体系结构， 并定义通常驱动网络设计的定量性能标准. * 第2章综述广泛的低层网络技术， 从以太网到令牌环再到无线网络. 也描述所有链路协议必须解决的许多问题， 包括编码， 组帧和错误检测. * 第3章讲述交换网（数据报网与虚电路网）的基本模型， 并详细地介绍一种流行的交换技术（ATM）. 同时也讨论基于硬件的交换机设计问题. * 第4章讲述网络互连， 并且描述网际协议（IP）的基本原理. 这一章讨论的一个中心问题是像因特网这样规模的网络如何对分组进行路由选择. * 第5章讲述传输层， 详细地描述因特网的传输控制协议（TCP）和远程过程调用（RPC）， 它们用于建立客户/服务器的应用. * 第6章讨论拥塞控制和资源分配. 这一章的问题贯穿网络层（第3， 4章）和传输层（第5章）. 特别注意， 这一章描述拥塞控制如何在TCP上工作， 并且介绍因特网和ATM为提供服务质量所使用的机制. * 第7章考虑通过网络发送的数据. 这涉及表示格式和数据压缩两方面的问题. 压缩的讨论包括解释MPEG视频压缩和MP3音频压缩是如何工作的. * 第8章讨论网络安全， 范围包括加密协议（DES. RSA. MD5）， 安全服务的协议（鉴别. 数字签名. 消息的完整性）以及完全的安全系统（增强型加密邮件. IPSEC）的讨论. 这一章也讨论像防火墙这样的实用问题. * 第9章描述网络应用的典型实例和它们使用的协议， 包括像电子邮件和万维网这样的传统应用， 和像IP电话和视频流这样的多媒体应用， 以及像对等文件共享和内容分发网络这样的覆盖网络. 对本科生的课程， 可能需要追加课时帮助学生理解第1章的导论材料， 而放弃第6~8章的高级主题. 然后在第9章转到网络应用的通常主题上. 相反， 研究生的指导教师可用一两次课讲完第1章的内容， 让学生自己更仔细地研究材料， 以腾出更多的时间深入讲授最后四章的内容. 研究生和本科生都要完成中间四章（第2~5章）的核心材料. 但本科生可有选择地跳过那些更深入的章节（如2.2， 2.9， 3.4和4.4节）. 对于自学本书的读者， 我们相信所选的主题涵盖了计算机网络的核心内容， 因此建议从前到后顺序阅读. 另外我们提供了详细的参考文献目录， 帮助读者进一步确定感兴趣领域的补充材料. 我们还提供了选题解答. 本书采取独特的方法来讨论拥塞控制， 即把有关拥塞控制和资源分配的所有专题集中到第6章. 这样做是因为拥塞控制问题不能在任何一层单独解决， 同时我们希望读者同时能够考虑各种设计选择（这和我们的观点是一致的， 即严格的层次性常常模糊了重要的设计概念）. 然而， 对拥塞控制的更传统的处理方式是可能的， 即在学习第3章时参考6.2节的内容， 以及在学习第5章参考6.3节的内容. 习题 在第2版和第3版中都对习题做了重大修改. 在第2版我们增添了许多习题， 并以课堂测验为基础， 大大提高了习题的质量. 在这一版我们又增加了少量习题， 但做出另外两个重要改动： * 对那些我们认为很有挑战性或需要本书以外知识（例如概率专门知识）的习题， 我们加上★标记以表明它们具有更高层次的难度. * 在每一章我们都附加了一些范例习题并在书后"选题解答"中给出答案. 这些习题用√标记， 目的是为解决书中的其他习题提供一些帮助. 现有的习题分为如下几类： * 分析性的习题， 要求学生做简单的代数计算， 展示他们对基本关系的理解. * 设计问题， 要求学生提出和评价各种情况下的协议. * 动手的习题， 要求学生写少量代码行去测试一个想法或使用现成的网络工具进行实验. * 文献研究问题， 能够让学生更深入了解某个特别的问题. 补充材料和在线资源 其他辅助材料， 可以在Morgan Kaufmann 出版公司的网http：//www.mkp.com上找到（搜索（Computer Networks）. 致谢 如果没有许多朋友的帮助本书是不可能问世的. 我们非常感谢所有为改进本书做出贡献的人. 然而， 在致谢之前要提到的是， 我们已经尽力改正审阅人指出的错误以及尽量准确地描述同事们给我们解释的协议和机制. 如果还有什么错误， 那就是我们的责任. 如果你发现任何错误， 请发电子邮件给我们的出版商Morgan Kaufmann， 地址是netbugs@mkp.com， 我们将在本书再次印刷时改正它们. 首先， 我们衷心感谢审阅过全部或部分手稿的人. 除了那些审阅过前两版的人， 我们要感谢Carl Emberger， Isaac Ghansah和Bobby Bhattacharjee对全书的审阅. 还要感谢Peter Druschel， Limin Wang， Aki Nakao， Dave Oran， George Swallow， Peter Lei和Michael Ramalho 对一些章节的审阅. 我们也要感谢所有提供反馈意见和信息来帮助我们决定如何写第3版的人， 他们是Chedley Aouriri， Peter Steenkiste， Esther A. Hughes， Ping-Tsai Chung， Doug Szajda， Mark Andersland， Leo Tam， C.P. Watkins， Brian L. Mark， Miguel A. Labrador， Gene Chase， Harry W.Tyrer， Robert Siegfried， Harlan B. Russell， John R. Black， Robert Y. Ling， Julia Johnson， Karen Collins， Clark Verbrugge， Monjy Rabemanantsoa， Kerry D. LaViolette， William Honig， Kevin Mills， Murat Demirer， J Rufinus， Manton Matthews， Errin W. Fulp， Wayne Daniel， Luiz DaSilva， Don Yates， Raouf Boules， Nick McKeown， Neil T. Spring， Kris Verma， Szuecs Laszlo， Ted Herman， Mark Sternhagen， Zongming Fei， Dulal C. Kar， Mingyan Liu， Ken Surendran， Rakesh Arya， Mario J. Gonzalez， Annie Stanton， Tim Batten和 Paul Francis. 其次， 在普林斯顿大学的网络系统组的几位成员对本书提供了意见. 例子. 校订. 数据和代码段. 我们要特别感谢Andy Bavier， Tammo Spalink， Mike Wawrzoniak， Zuki Gottlieb， George Tzanetakis和Chad Mynhier. 正如以前一样， 我们感谢国防部高级研究计划署. 国家科学基金. Intel公司和思科系统公司在过去几年对我们网络研究课题的支持. 再次， 我们衷心的感谢我们的丛书编辑David Clark 以及Morgan Kaufmann出版公司中在本书编写期间帮助过我们的所有人. 还要特别感谢我们原来的责任编辑Jennifer Mann， 第3版的编辑Rick Adams， 我们的制作编辑Karyn Johnson和我们的生产经理Simon Crump. 与MKP出版公司全体人员合作的过程很令人愉快.序第3版序言 本书第3版代表这部经典网络著作的又一次重大升级. 这一领域仍在飞快地变化着， 新的概念以惊人的速度出现. 这个版本扩展了对很多新的重要主题的讨论， 包括对等网络. IPv6. 覆盖与内容分布网络. MPLS与交换. 无线与移动技术等等. 第3版更早和更强地聚焦于各种应用， 这反映出学生和专业人员对广泛的网络应用的日益熟悉. 本书保持为读者提供理解当今世界所需的事实这一传统. 但是第3版并没有丢掉更大的目标， 即不仅提供事实， 还提供事实背后的原因. 本书的创作理念保持不变：适应时代而不囿于时代. 在当前网络化的世界中， 本书传授的知识为你提供了必要的见识， 使你能够在未来的环境中工作. 这是很重要的， 因为我们没有理由认为网络的发展会在近期内减慢. 很难回想仅在十年前的世界是什么样子. 那时因特网在商用方面还没有成为现实. 每秒10兆比特就已经很快了. 我们不必为垃圾邮件和病毒攻击担忧-我们的计算机没有保护措施却很少需要担心. 那时候比较简单， 但今天也许更令人兴奋. 而且你应相信明天的网络会不同于今天：至少同样令人兴奋， 幸运的话， 不比今天的可靠性差， 而且一定会更大， 更快并充满了创新. 所以我希望Larry和Bruce在开始下一次修订之前能休息一下. 在这期间， 人们可以用这本书来了解今天并为明天做好准备. 愿读者从本书获得乐趣. David Clark 麻省理工学院 第1版序言 "长龙式编码"（spaghetti code）一词普遍被认为是一种轻蔑的称谓. 所有优秀的计算机科学家都推崇模块化， 这是因为它能带来许多好处， 其中包括在解决问题的同时不必去了解所有问题的细节. 因此， 在一本书中以及在编写代码中， 模块化扮演着重要的角色. 如果一本书的材料以模块化的方式有效地组织起来， 那么读者就会很乐意从头读到尾. 在网络协议领域， 采用国际标准的形式， 即ISO的7层网络协议参考模型， 给出"真正的"模块化， 这或许是独一无二的. 这种模型反映模块化的一种层次方法， 无论设计是符合还是偏离这种模型， 这种模型都被广泛地用作协议组织讨论的起点. 看起来似乎围绕这种分层的模型来组织一本网络书藉是显而易见的. 但事实上这样做是有风险的， 因为在组织网络的核心概念时， SIO的模型其实是不成功的. 一些基本的需求， 如可靠性. 流量控制或安全性问题并不能完全纳入SIO的分层中. 因此导致对理解参考模型的巨大混乱， 有时甚至产生怀疑. 实际上， 如果一本书被严格地按照层次模型来组织， 那么它就具有某些长龙式编码的属性. 本书作者遵循传统的分层模型， 但并没有拘泥于完全利用这种模型去帮助我们理解网络中的重大问题. 相反， 作者采用独立于层次模型的方法来组织基本概念的讨论. 因此， 在阅读本书后， 读者将会理解流量控制. 拥塞控制. 可靠性增强. 数据的表示以及同步等问题. 同时， 读者将会分别了解这些问题是如何牵涉传统分层模型的这一层或那一层的. 这是一本适时的书. 本书考察使用当今的主要协议， 尤其是有关因特网的协议. 本书作者有丰富的从事因特网工作的经验， 不仅从理论上而且从实践上揭示协议设计的问题. 本书介绍许多最新的协议， 因此读者可以从中获得最新的观点. 更重要的是， 基本问题的讨论是基于问题的本质属性， 不受分层参考模型或当前的协议细节的限制. 在这一点上， 我们可以说本书既体现了适时性又不受时间的限制.本书的独特之处在于它将有关的实际问题. 现实的事例和基本概念的解释有机地结合在一起. David Clark 麻省理工学院 第1章基础1 问题：建造一个网络1 1.1应用1 1.2需求3 1.2.1连通性4 1.2.2成本-效益合算的资源共享6 1.2.3支持公共服务8 1.3网络体系结构11 1.3.1分层和协议11 1.3.2OSI体系结构15 1.3.3因特网体系结构16 1.4实现网络软件17 1.4.1应用编程接口（套接字）18 1.4.2应用实例19 1.4.3协议实现的问题21 1.5性能23 1.5.1带宽与时延24 1.5.2延迟和带宽的乘积26 1.5.3高速网络27 1.5.4应用的性能需求28 1.6小结30 开放问题：普遍存在的连网30 补充读物31 习题32 第2章直接连接的网络37 问题：物理上相连的主机37 2.1网络构件37 2.1.1节点38 2.1.2链路38 2.2编码（NRZ. NRZI. Manchester. 4B/5B）43 2.3组帧45 2.3.1面向字节的协议（BISYNC. PPP. DDCMP）46 2.3.2面向比特的协议（HDLC）48 2.3.3基于时钟的组帧（SONET）48 2.4差错检测50 2.4.1二维奇偶校验51 2.4.2因特网校验和算法51 2.4.3循环冗余校验52 2.5可靠传输56 2.5.1停止和等待56 2.5.2滑动窗口57 2.5.3并发逻辑信道63 2.6以太网（802.3）64 2.6.1物理特性64 2.6.2访问协议66 2.6.3以太网的经验69 2.7令牌环（802.5. FDDI）69 2.7.1物理特性70 2.7.2令牌环介质访问控制70 2.7.3令牌环维护72 2.7.4帧格式73 2.7.5FDDI73 2.8无线网络（802.11）76 2.8.1物理特性76 2.8.2避免冲突77 2.8.3分布式系统78 2.8.4帧格式79 2.9网络适配器80 2.9.1构件80 2.9.2主机的观点81 2.9.3内存瓶颈84 2.10小结85 开放问题：它应归入硬件吗？85 补充读物86 习题87 第3章分组交换95 问题：并非所有网络都是直接连接的95 3.1交换和转发95 3.1.1数据报97 3.1.2虚电路交换98 3.1.3源路由选择102 3.2网桥和局域网交换机105 3.2.1学习型网桥105 3.2.2生成树算法107 3.2.3广播和多点播送110 3.2.4网桥的局限性110 3.3信元交换（ATM）111 3.3.1信元112 3.3.2分段和重组115 3.3.3虚路径118 3.3.4ATM的物理层119 3.3.5局域网中的ATM120 3.4实现和性能123 3.4.1端口125 3.4.2网状结构126 3.5小结128 开放问题：ATM的未来129 补充读物129 习题130 第4章网络互连137 问题：不只存在一种网络137 4.1简单的网络互连（IP）137 4.1.1什么是互连网138 4.1.2服务模型139 4.1.3全局地址146 4.1.4IP中的数据报转发148 4.1.5地址转换（ARP）152 4.1.6主机配置（DHCP）154 4.1.7差错报告（ICMP）156 4.1.8虚拟网络和隧道156 4.2路由选择159 4.2.1用图表示的网络160 4.2.2距离向量（RIP）160 4.2.3链路状态（OSPF）165 4.2.4度量标准171 4.2.5移动主机的路由选择173 4.3全球因特网176 4.3.1划分子网177 4.3.2无类路由选择（CIDR）180 4.3.3域间路由选择（BGP）181 4.3.4路由选择区186 4.3.5IP版本6（IPv6）187 4.4多点播送195 4.4.1链路状态多点播送195 4.4.2距离向量多点播送196 4.4.3协议无关多点播送（PIM）198 4.5多协议标记交换（MPLS）201 4.5.1基于目标的转发201 4.5.2显式路由205 4.5.3虚拟专用网和隧道206 4.6小结209 开放问题：部署IPv6209 补充读物210 习题211 第5章端到端协议221 问题：进程间的通信221 5.1简单解多路复用协议（UDP）222 5.2可靠的字节流（TCP）223 5.2.1端到端的问题224 5.2.2数据段格式225 5.2.3连接的建立与终止227 5.2.4滑动窗口再讨论230 5.2.5触发传输233 5.2.6适应性重传235 5.2.7记录边界237 5.2.8TCP扩展238 5.2.9其他设计选择238 5.3远程过程调用240 5.3.1大块传输（BLAST）241 5.3.2请求/应答（CHAN）244 5.3.3分发程序（SELECT）250 5.3.4把它们放在一起（SunRPC和DCE）251 5.4性能255 5.5小结257 开放问题：面向应用的协议257 补充读物258 习题258 第6章拥塞控制和资源分配265 问题：分配资源265 6.1资源分配中的问题265 6.1.1网络模型266 6.1.2分类法268 6.1.3评价标准269 6.2排队规则271 6.2.1FIFO272 6.2.2公平排队273 6.3TCP拥塞控制275 6.3.1累次增加/成倍减少276 6.3.2慢启动277 6.3.3快速重传和快速恢复280 6.4拥塞避免机制281 6.4.1DECbit281 6.4.2随机及早检测（RED）282 6.4.3基于源的拥塞避免285 6.5服务质量289 6.5.1应用需求289 6.5.2综合服务（RSVP）293 6.5.3区分服务（EF和AF）299 6.5.4ATM服务质量302 6.5.5基于等式的拥塞控制304 6.6小结305 开放问题：网络内外305 补充读物306 习题307 第7章端到端的数据315 问题：我们用数据做什么？315 7.1表示格式化316 7.1.1分类方法317 7.1.2例子（XDR. ASN.1. NDR）319 7.1.3标记语言（XML）322 7.2数据压缩323 7.2.1无损压缩算法325 7.2.2图像压缩（JPEG）326 7.2.3视频压缩（MPEG）329 7.2.4在网上传输MPEG332 7.2.5音频压缩（MP3）334 7.3小结335 开放问题：计算机网络满足消费者电子设备的需求336 补充读物336 习题337 第8章网络安全341 问题：保证数据安全341 8.1加密算法341 8.1.1需求343 8.1.2秘密密钥加密（DES）344 8.1.3公开密钥加密（RSA）346 8.1.4报文摘要方案5（MD5）348 8.1.5实现与性能350 8.2安全机制350 8.2.1鉴别协议350 8.2.2消息完整性协议353 8.2.3公开密钥分发（X.509）354 8.3系统实例356 8.3.1极好的保密性（PGP）356 8.3.2安全外壳程序（SSH）358 8.3.3传输层安全（TLS. SSL. HTTPS）360 8.3.4IP安全（IPSEC）362 8.4防火墙364 8.4.1基于过滤器的防火墙365 8.4.2基于代理的防火墙365 8.4.3局限性367 8.5小结367 开放问题：拒绝服务攻击367 补充读物368 习题368 第9章应用373 问题：应用需要它们自己的协议373 9.1域名服务（DNS）373 9.1.1域名的层次结构374 9.1.2名字服务器375 9.1.3名字解析377 9.2传统的应用379 9.2.1电子邮件（SMTP. MIME. IMAP）380 9.2.2万维网（HTTP）385 9.2.3网络管理（SNMP）388 9.3多媒体应用390 9.3.1实时传输协议（RTP）390 9.3.2会话控制和呼叫控制（SDP. SIP. H.323）397 9.4覆盖网络402 9.4.1路由选择覆盖403 9.4.2对等网408 9.4.3内容分发网络413 9.5小结416 开放问题：新的网络体系结构417 补充读物417 习题418 术语423 参考书目439 选题解答457 索引467

　　LarryL.Peterson是普林斯顿大学计算机科学系主任和教授，ACM会士。他于1985年在普度大学获得博士学位，研究主要集中在计算机网络的端到端问题。他曾担任ACMTransactionsonComputerSystems的主编，以及IEEE/ACMTransactionsonNetworking和IEEEJournalonSelectAreasinCommunication的编委，曾担任SOSP和HotNets等会议的程序主席。BruceS.Davie博士毕业于英国爱丁堡大学，现任职于CiscoIOS高级会员。他主持设计了MPLS协议，并开发了其他重要的因特网技术。在加入Cisco之前，Davie博士曾担任贝尔通信研究公司的首席科学家。相关图书神经网络原理（原书第２版）编译原理C++语言的设计和演化离散数学导学数据库设计教程（第２版）信息论、编码与密码学软件需求组合数学（原书第4版）JAVA编程思想（第2版）3D游戏卷2动画与高级实时渲染技术数字图像处理疑难解析现代信息检索CAXA数控铣CAD/CAM技术C语言的科学和艺术计算机视觉信息系统原理：原书第6版现代操作系统（第2版）计算机网络：自顶向下方法与Internet特色（原书第3版）高级编译器设计与实现3D计算机图形学（原书第3版）C程序设计语言（第2版·新版）习题解答计算机科学概论（原书第2版）可扩展并行计算技术、结构与编程数据库原理、编程与性能Java面向对象程序设计教程C++编程思想。第2卷：实用编程技术数据仓库（原书第3版）并行计算导论（原书第2版）3D游戏卷1实时渲染与软件技术数据库系统导论UNIX系统编程并行程序设计数据库与事务处理操作系统计算机网络与因特网（原书第4版）人工智能：英文嵌入式微控制器模式分析的核方法微机接口技术实验教程

第1章  基础  1
 问题：建造一个网络  1
 1.1  应用  1
 1.2  需求  3
 1.2.1  连通性  4
 1.2.2  成本-效益合算的资源共享  6
 1.2.3    支持公共服务  8
 1.3  网络体系结构  11
 1.3.1  分层和协议  11
 1.3.2  OSI体系结构  15
 1.3.3  因特网体系结构  16
 1.4  实现网络软件  17
 1.4.1  应用编程接口（套接字）  18
 1.4.2  应用实例  19
 1.4.3  协议实现的问题  21
 1.5  性能  23
 1.5.1  带宽与时延  24
 1.5.2  延迟和带宽的乘积  26
 1.5.3  高速网络  27
 1.5.4  应用的性能需求  28
 1.6  小结  30
 开放问题：普遍存在的连网  30
 补充读物  31
 习题  32
 第2章  直接连接的网络  37
 问题：物理上相连的主机  37
 2.1  网络构件  37
 2.1.1  节点  38
 2.1.2  链路  38
 2.2  编码（NRZ. NRZI. Manchester. 4B/5B）  43
 2.3  组帧  45
 2.3.1  面向字节的协议（BISYNC. PPP. DDCMP）  46
 2.3.2  面向比特的协议（HDLC）  48
 2.3.3  基于时钟的组帧（SONET）  48
 2.4  差错检测  50
 2.4.1  二维奇偶校验  51
 2.4.2  因特网校验和算法  51
 2.4.3  循环冗余校验  52
 2.5  可靠传输  56
 2.5.1  停止和等待  56
 2.5.2  滑动窗口  57
 2.5.3  并发逻辑信道  63
 2.6  以太网（802.3）  64
 2.6.1  物理特性  64
 2.6.2  访问协议  66
 2.6.3  以太网的经验  69
 2.7  令牌环（802.5. FDDI）  69
 2.7.1  物理特性  70
 2.7.2  令牌环介质访问控制  70
 2.7.3  令牌环维护  72
 2.7.4  帧格式  73
 2.7.5  FDDI  73
 2.8  无线网络（802.11）  76
 2.8.1  物理特性  76
 2.8.2  避免冲突  77
 2.8.3  分布式系统  78
 2.8.4  帧格式  79
 2.9  网络适配器  80
 2.9.1  构件  80
 2.9.2  主机的观点  81
 2.9.3  内存瓶颈  84
 2.10  小结  85
 开放问题：它应归入硬件吗？  85
 补充读物  86
 习题  87
 第3章  分组交换  95
 问题：并非所有网络都是直接连接的  95
 3.1  交换和转发  95
 3.1.1  数据报  97
 3.1.2  虚电路交换  98
 3.1.3  源路由选择  102
 3.2  网桥和局域网交换机  105
 3.2.1  学习型网桥  105
 3.2.2  生成树算法  107
 3.2.3  广播和多点播送  110
 3.2.4  网桥的局限性  110
 3.3  信元交换（ATM）  111
 3.3.1  信元  112
 3.3.2  分段和重组  115
 3.3.3  虚路径  118
 3.3.4  ATM的物理层  119
 3.3.5  局域网中的ATM  120
 3.4  实现和性能  123
 3.4.1  端口  125
 3.4.2  网状结构  126
 3.5  小结  128
 开放问题：ATM的未来  129
 补充读物  129
 习题  130
 第4章  网络互连  137
 问题：不只存在一种网络  137
 4.1  简单的网络互连（IP）  137
 4.1.1  什么是互连网  138
 4.1.2  服务模型  139
 4.1.3  全局地址  146
 4.1.4  IP中的数据报转发  148
 4.1.5  地址转换（ARP）  152
 4.1.6  主机配置（DHCP）  154
 4.1.7  差错报告（ICMP）  156
 4.1.8  虚拟网络和隧道  156
 4.2  路由选择  159
 4.2.1  用图表示的网络  160
 4.2.2  距离向量（RIP）  160
 4.2.3  链路状态（OSPF）  165
 4.2.4  度量标准  171
 4.2.5  移动主机的路由选择  173
 4.3  全球因特网  176
 4.3.1  划分子网  177
 4.3.2  无类路由选择（CIDR）  180
 4.3.3  域间路由选择（BGP）  181
 4.3.4  路由选择区  186
 4.3.5  IP版本6（IPv6）  187
 4.4  多点播送  195
 4.4.1  链路状态多点播送  195
 4.4.2  距离向量多点播送  196
 4.4.3  协议无关多点播送（PIM）  198
 4.5  多协议标记交换（MPLS）  201
 4.5.1  基于目标的转发  201
 4.5.2  显式路由  205
 4.5.3  虚拟专用网和隧道  206
 4.6  小结  209
 开放问题：部署IPv6  209
 补充读物  210
 习题  211
 第5章  端到端协议  221
 问题：进程间的通信  221
 5.1  简单解多路复用协议（UDP）  222
 5.2  可靠的字节流（TCP）  223
 5.2.1  端到端的问题  224
 5.2.2  数据段格式  225
 5.2.3  连接的建立与终止  227
 5.2.4  滑动窗口再讨论  230
 5.2.5  触发传输  233
 5.2.6  适应性重传  235
 5.2.7  记录边界  237
 5.2.8  TCP扩展  238
 5.2.9  其他设计选择  238
 5.3  远程过程调用  240
 5.3.1  大块传输（BLAST）  241
 5.3.2  请求/应答（CHAN）  244
 5.3.3  分发程序（SELECT）  250
 5.3.4  把它们放在一起（SunRPC和DCE）  251
 5.4  性能  255
 5.5  小结  257
 开放问题：面向应用的协议  257
 补充读物  258
 习题  258
 第6章  拥塞控制和资源分配  265
 问题：分配资源  265
 6.1  资源分配中的问题  265
 6.1.1  网络模型  266
 6.1.2  分类法  268
 6.1.3  评价标准  269
 6.2  排队规则  271
 6.2.1  FIFO  272
 6.2.2  公平排队  273
 6.3  TCP拥塞控制  275
 6.3.1  累次增加/成倍减少  276
 6.3.2  慢启动  277
 6.3.3  快速重传和快速恢复  280
 6.4  拥塞避免机制  281
 6.4.1  DECbit  281
 6.4.2  随机及早检测（RED）  282
 6.4.3  基于源的拥塞避免  285
 6.5  服务质量  289
 6.5.1  应用需求  289
 6.5.2  综合服务（RSVP）  293
 6.5.3  区分服务（EF和AF）  299
 6.5.4  ATM服务质量  302
 6.5.5  基于等式的拥塞控制  304
 6.6  小结  305
 开放问题：网络内外  305
 补充读物  306
 习题  307
 第7章  端到端的数据  315
 问题：我们用数据做什么？  315
 7.1  表示格式化  316
 7.1.1  分类方法  317
 7.1.2  例子（XDR. ASN.1. NDR）  319
 7.1.3  标记语言（XML）  322
 7.2  数据压缩  323
 7.2.1  无损压缩算法  325
 7.2.2  图像压缩（JPEG）  326
 7.2.3  视频压缩（MPEG）  329
 7.2.4  在网上传输MPEG  332
 7.2.5  音频压缩（MP3）  334
 7.3  小结  335
 开放问题：计算机网络满足消费者电子设备的需求  336
 补充读物  336
 习题  337
 第8章  网络安全  341
 问题：保证数据安全  341
 8.1  加密算法  341
 8.1.1  需求  343
 8.1.2  秘密密钥加密（DES）  344
 8.1.3  公开密钥加密（RSA）  346
 8.1.4  报文摘要方案5（MD5）  348
 8.1.5  实现与性能  350
 8.2  安全机制  350
 8.2.1  鉴别协议  350
 8.2.2  消息完整性协议  353
 8.2.3  公开密钥分发（X.509）  354
 8.3  系统实例  356
 8.3.1  极好的保密性(PGP)  356
 8.3.2  安全外壳程序（SSH）  358
 8.3.3  传输层安全（TLS. SSL. HTTPS）  360
 8.3.4  IP安全（IPSEC）  362
 8.4  防火墙  364
 8.4.1  基于过滤器的防火墙  365
 8.4.2  基于代理的防火墙  365
 8.4.3  局限性  367
 8.5  小结  367
 开放问题：拒绝服务攻击  367
 补充读物  368
 习题  368
 第9章  应用  373
 问题：应用需要它们自己的协议  373
 9.1  域名服务（DNS）  373
 9.1.1  域名的层次结构  374
 9.1.2  名字服务器  375
 9.1.3  名字解析  377
 9.2  传统的应用  379
 9.2.1  电子邮件（SMTP. MIME. IMAP）  380
 9.2.2  万维网（HTTP）  385
 9.2.3  网络管理（SNMP）  388
 9.3  多媒体应用  390
 9.3.1  实时传输协议（RTP）  390
 9.3.2  会话控制和呼叫控制（SDP. SIP. H.323）  397
 9.4  覆盖网络  402
 9.4.1  路由选择覆盖  403
 9.4.2  对等网  408
 9.4.3  内容分发网络  413
 9.5  小结  416
 开放问题：新的网络体系结构  417
 补充读物  417
 习题  418
 术语  423
 参考书目  439
 选题解答  457
 索引  467