本书以TCP/IP协议族中构建Internet所必须的与我们交互最直观的协议作为主题，详细讨论了TCP/IP协议的体系结构和基本概念，并深入分析了各个协议的设计思想、流程以及所解决的问题。在内容选择上，注意选取与目前互联网体系结构中常用的或者对实际工作最有指导意义的协议进行介绍；在写作方法上既讨论原理性的知识，又加入了实际应用相关的内容，并将协议发展的新内容涵盖其中。本书适合作为高校信息安全专业网络分析课程的教材，也可供技术人员参考。
无
本书第1版自2009年面世以来，深受读者喜爱，被多所院校选作教材。在阅读和使用本书的过程中，许多读者提出了非常宝贵的意见和建议。
网络技术更新换代极快，尽管网络协议本身的架构和基本内容相对稳定，但是随着网络新技术的不断出现，网络协议也在不断进行更新。2013年，机械工业出版社朱劼编辑就从把握协议新发展的角度提出编写第2版的建议，并与编者进行了多次沟通。2014年，我们启动了本书第2版的编写工作，参阅了大量的最新文献，特别是IETF的RFC原文，在系统梳理脉络和深入研读之后，再把最新进展融入本书。这项工作十分艰巨，历时3年，更新版终于完成。虽然内容相比第1版没有颠覆性的变化，但更新部分花费的心血并不比第1版少。
相比第1版，本书的主要变化有：
第1章 TCP/IP概述。基于Modem拨号的远程接入技术早已废弃不用，而现在用户更常使用的是无线上网，所以在引入网络互联的原理时，将Wi-Fi技术作为实例。此外，对TCP/IP的标准化进程和互联网在我国的发展历程进行了系统梳理，以便给读者一个全面而准确的认识。
第2章 点到点协议PPP。用于64K电话线路接入互联网的PPP早已退出历史舞台，但基于PPP思想的PPPoE等新技术的应用极为广泛。本次修订，特别加强了PPPoE的相关内容。
第3章 Internet地址及地址解析。针对IP地址分配管理出现的新变化，我们相应地进行了更新。此外，在ARP部分，根据RFC标准给出了用ARP检测IP地址冲突等应用，以及它的新进展。
第4章 互联网协议IP。IP是TCP/IP协议族的“咽喉”，其体系结构及报文格式等变化不大，但其首部的ID字段、选项等有一些新变化，我们对此进行了更新。同时梳理了IP的发展变化历程，增加了安全相关的内容。
第5章 Internet控制报文协议ICMP。ICMP的变化相对较大，我们梳理了其新发展，对内容进行了重组，淘汰了过时的功能，增加了新功能的描述。
第6章 用户数据报协议UDP。UDP协议本身变化不大，主要增加了安全相关的内容。
第7章 传输控制协议TCP。TCP协议本身十分复杂，我们对TCP报文中ISN的选取、MSS协商、报文选项等内容进行了更新，对端口号进行了重新梳理，对快速重传和快速恢复算法进行了更为细致的描述，同时增加了安全相关的内容，并对读者系统研究协议给出了RFC文档导览建议。
第8章 Internet地址扩展技术。增加了匿名的点到点链路技术、NAT与ICMP的交互等新内容，同时对NAT穿越进行了重新描述。
第9章 路由协议概述。主要增加了AS新进展的介绍。
第10章 选路信息协议RIP。增加了认证、RIPng等新内容。
第11章 开放式最短路径优先OSPF。增加了认证、隐藏完全传输网络、TTZ等新内容。
第12章 边界网关协议BGP。为了让读者对互联网的整个路由体系有更为深入的认识，特别用实例给出了EGP和IGP的交互方法；介绍了BGP的最新发展，特别是对于4字节AS号的支持；增加了BGP安全相关的实例。
第13章 Internet组播。针对组播地址的新发展，对地址的使用方式进行了系统梳理。
第14章 移动IP。更新了代理通告、注册扩展等内容。
第15章 应用层系统服务。给出了DHCP的最新发展，包括选项扩展、租用更新扩展等，描述了DHCP的安全问题。DNS方面，对于域名的最新变化、根服务器的最新变化进行了更新，同时给出了一些DNS安全事件的实例。
第16章 网络管理标准SNMP。全面梳理了SNMP的发展历程，对“对象”“实例”等概念以及读取单个对象、表格对象的实例进行了更新，同时总结了SNMP面临的安全威胁。
为突出重点，方便阅读，我们把第1版的“第17章应用层协议”根据协议的应用相似性拆分成三章，并增加了Telnet和NTP两个新协议。具体为：
第17章 万维网与电子邮件系统。在万维网方面，更新了其发展历史，增加了最新的HTTP2协议简介，并描述了HTTP面临的安全问题。在电子邮件系统方面，着力描述了其面临的安全问题。
第18章 文件共享与远程登录。在文件共享方面，更新了FTP的主动模式、被动模式等内容，同时描述了其安全问题；新增了远程登录协议Telnet。
第19章 信息查询与时间服务。在信息查询方面，对Whois的新进展进行了系统梳理和描述；新增了网络时间协议NTP。
总的来说，在本书更新时，我们着力考虑了以下四点：一是给读者最新、最权威的解读，所有协议的内容都覆盖到本书修订完成之际（2017年4月）的最新信息，所有解读都尽量查找最原始的出处；二是适应当前网络安全研究的热点，给出了每个协议存在的一些安全缺陷和风险；三是尽量反映我国科技工作者在网络协议发展中所做出的贡献；四是对于每一个协议都增加了发展历程，以便给读者一个清晰的脉络，同时也便于读者查找相关资源进行进一步的研究。
在本书第2版即将出版之际，笔者特别感谢机械工业出版社的支持，感谢朱劼编辑和迟振春编辑的辛勤工作！在本书第1版前言中，笔者介绍了本书的形成过程。没有解放军信息工程大学王清贤教授的前期积累，我们可能需要走更艰苦的路。本书第2版编写完成后，王清贤教授再次通读了全文，并对每一章都提出了修改建议，在此表示衷心的感谢！
本书在编写过程中参阅了不少文献，书后的参考文献中未必能一一列举，不周之处还望谅解，并在此一并感谢！
由于水平有限，错漏之处在所难免，热忱欢迎广大读者批评、指导及交流，编者的电子邮箱为：kouxiaorui@263.net。
编 者
计算机\网络
本书第1版自2009年出版以来，深受读者喜爱，被众多高校选作教材。随着网络新技术的不断出现，网络协议也在不断进行更新。作者结合多年工程经验，并在参阅大量的前沿文献特别是IETF的RFC原文的基础上，对第1版内容进行了全面更新，形成了第2版。
本书以TCP/IP协议族中构建Internet所必需的、与我们交互直观的协议作为主题，详细讨论了TCP/IP的体系结构和基本概念，并深入分析了各个协议的设计思想、流程及其所解决的问题。
本书特色
在内容选取上，力图保证协议体系的完整性、连贯性和先进性，而且选取的都是目前互联网体系中常用的或设计思想对实际工作有指导意义的协议。
理论联系实际，既讨论原理、思想等基本知识，又加入实际应用相关的内容。
体现了网络协议的新发展，给出了每个协议的发展历程、存在的安全缺陷和风险，并反映了我国科技工作者在网络协议发展中做出的贡献。
为教师配有电子教案，请登录华章网站（http://www.hzbook.com）下载。
第2版前言
第1版前言
第1章 TCP/IP概述 1
1.1 网络互联与TCP/IP 1
1.1.1 用IP实现异构网络互联 1
1.1.2 TCP/IP协议族的引入 3
1.2 网络协议的分层 4
1.2.1 通用的协议分层思想 4
1.2.2 TCP/IP的分层模型 6
1.2.3 协议分层的原则 7
1.2.4 TCP/IP分层模型中的两个边界 7
1.2.5 点到点和端到端 8
1.2.6 协议依赖关系 9
1.2.7 多路复用和多路分解 9
1.3 TCP/IP的发展过程 11
1.4 TCP/IP的标准化 12
1.4.1 互联网组织 12
1.4.2 标准化过程 14
1.4.3 互联网发展的奠基者和推动者 15
1.5 中国互联网发展历史回顾 15
习题 16
第2章 点到点协议PPP 17
2.1 引言 17
2.2 PPP协议流程 18
2.3 PPP帧格式 19
2.4 LCP 20
2.4.1 链路配置 20
2.4.2 链路终止 21
2.4.3 链路维护 22
2.5 IPCP 22
2.6 认证协议PAP 22
2.7 认证协议CHAP 23
2.8 PPPoE 23
2.8.1 以太网回顾 23
2.8.2 PPPoE的引入 24
2.8.3 PPPoE协议流程 25
2.8.4 PPPoE报文格式与封装 25
习题 27
第3章 Internet地址及地址解析 28
3.1 引言 28
3.2 Internet地址 29
3.2.1 Internet编址方法 29
3.2.2 IP地址的格式 29
3.2.3 IP地址的分类 30
3.2.4 关于IP地址的几点说明 32
3.3 地址解析协议ARP 34
3.3.1 两种地址解析方式 35
3.3.2 ARP的思想和步骤 35
3.3.3 跨网转发时ARP的使用方法 36
3.3.4 ARP提高通信效率的措施 37
3.3.5 ARP报文格式及封装 37
3.3.6 ARP命令 38
3.3.7 ARP欺骗 38
3.3.8 用ARP实现地址冲突检测 40
3.4 反向地址解析协议RARP 42
3.4.1 RARP的思想 42
3.4.2 RARP报文 42
3.4.3 RARP服务器设置 42
3.5 进一步阅读 43
习题 44
第4章 互联网协议IP 45
4.1 引言 45
4.2 IP数据报格式 45
4.3 IP数据报的分片和重组 50
4.3.1 分片控制 50
4.3.2 分片重组 51
4.4 IP数据报首部校验和的计算 55
4.5 IP选项 56
4.5.1 记录路由选项 57
4.5.2 源路由选项 58
4.5.3 时间戳选项 58
4.5.4 与选项相关的DOS命令 59
4.6 IP的一些安全问题 59
4.6.1 Tiny Fragment 59
4.6.2 teardrop 60
4.6.3 Ping of Death 60
4.7 IP的发展 60
4.8 IP数据报的选路 61
4.8.1 路由表 61
4.8.2 IP选路算法 62
4.8.3 处理传入的数据报 63
习题 64
第5章 Internet控制报文协议ICMP 65
5.1 引言 65
5.2 ICMP报文 66
5.3 差错报告类报文 67
5.3.1 目的站不可达报文 67
5.3.2 超时报文 68
5.3.3 参数错误报文 68
5.3.4 Photuris报文 68
5.4 请求/应答类报文 69
5.4.1 回送请求和回送应答报文 69
5.4.2 路由器通告和路由器恳求报文 69
5.4.3 时戳请求和时戳应答报文 70
5.5 单向通知的控制类报文 71
5.6 实验性的ICMP报文 72
5.7 废弃不用的ICMP报文 73
5.7.1 源站抑制报文 73
5.7.2 地址掩码请求和地址掩码应答报文 73
5.7.3 ICMP域名报文 73
5.8 ICMP应用举例 74
5.8.1 ping程序 74
5.8.2 traceroute程序 75
5.9 ICMP的一些安全问题 76
5.9.1 基于ICMP的DoS攻击 76
5.9.2 基于ICMP重定向的路由欺骗 77
习题 77
第?6?章 用户数据报协议UDP 78
6.1 引言 78
6.2 引入传输层的必要性 78
6.3 网络应用的标识 79
6.3.1 数据传输的最终目的地 79
6.3.2 进程与端口号的关系 80
6.4 UDP概述 80
6.5 UDP报文 80
6.5.1 报文格式 80
6.5.2 报文封装 81
6.5.3 最大用户数据报长度 81
6.6 UDP校验和 81
6.6.1 校验和的计算方法 81
6.6.2 UDP-Lite 82
6.7 UDP的多路复用与多路分解 83
6.8 UDP端口号的使用 83
6.8.1 客户端/服务器模型 83
6.8.2 基于客户端/服务器模型的端口使用方法 83
6.9 UDP的一些安全问题 84
6.9.1 UDP洪泛攻击 84
6.9.2 基于UDP的反射DDoS攻击 85
习题 85
第7章 传输控制协议TCP 86
7.1 引言 86
7.2 TCP的特点 86
7.3 TCP连接 87
7.3.1 TCP连接建立 87
7.3.2 TCP连接正常关闭 89
7.3.3 TCP连接异常关闭 90
7.3.4 TCP半开连接检测 90
7.3.5 端口、端点和连接 90
7.4 提供可靠性 91
7.4.1 防止丢失的机制 92
7.4.2 防止重复和乱序的机制 92
7.4.3 TCP确认机制的特点 92
7.4.4 超时重传定时器的设置 93
7.5 传输效率与流量控制 95
7.5.1 一般的滑动窗口机制 95
7.5.2 TCP的滑动窗口机制 95
7.5.3 端到端流量控制 96
7.5.4 TCP的坚持定时器 96
7.5.5 糊涂窗口综合征 97
7.6 TCP的拥塞控制机制 98
7.6.1 慢启动与拥塞避免 98
7.6.2 快速重传与快速恢复 100
7.7 IP层对改善TCP性能的支持 101
7.8 TCP报文段格式 102
7.8.1 TCP的码元比特 103
7.8.2 TCP的校验和 104
7.8.3 TCP选项 104
7.9 TCP的安全问题 106
7.10 对TCP的几点说明 107
习题 108
第8章 Internet地址扩展技术 109
8.1 引言 109
8.2 使物理网络数目最小的技术 109
8.2.1 透明路由器 110
8.2.2 代理ARP 111
8.2.3 子网编址 111
8.2.4 匿名的点到点链路 114
8.3 超网编址 114
8.3.1 思想 114
8.3.2 CIDR的地址表示 115
8.3.3 CIDR的路由查找 116
8.3.4 为专用网络保留的CIDR块 118
8.4 网络地址转换NAT 118
8.4.1 NAT的工作原理 118
8.4.2 NAT的地址转换方式 118
8.4.3 NAT与ICMP间的交互 120
8.4.4 NAT与应用程序间的交互 121
8.4.5 NAT穿越 122
8.4.6 NAT在IPv4与IPv6互通中的应用 123
习题 125
第9章 路由协议概述 126
9.1 引言 126
9.2 路由表的建立与维护 127
9.2.1 静态路由配置 127
9.2.2 动态路由信息交换 127
9.3 路径确定 128
9.3.1 路径存在性 128
9.3.2 最优化选路 128
9.3.3 路由度量 129
9.4 路由算法 130
9.4.1 向量距离算法 130
9.4.2 链路状态算法 131
9.5 Internet路由体系的发展 132
9.5.1 核心路由体系 132
9.5.2 对等主干网路由体系 133
9.5.3 自治系统路由体系 134
9.6 大规模网络拓扑发现 136
9.6.1 背景 136
9.6.2 目标 137
9.6.3 网络拓扑结构分析及建模 137
习题 138
第10章 选路信息协议RIP 139
10.1 引言 139
10.2 RIP概述 139
10.3 RIP的工作原理 140
10.4 RIP路由信息的时效性 140
10.4.1 更新定时器 140
10.4.2 过期定时器 140
10.4.3 删除定时器 140
10.5 RIPv1报文格式 141
10.6 RIP的慢收敛问题及其对策 141
10.7 RIPv1中的额外跳问题 142
10.8 RIPv2 143
10.8.1 RIPv2的扩展 143
10.8.2 RIPv2报文格式 143
10.8.3 RIPv2认证 143
10.9 RIPng 145
习题 145
第11章 开放式最短路径优先OSPF 146
11.1 OSPF概述 146
11.2 OSPF的思想 147
11.2.1 区域 147
11.2.2 虚拟链路 148
11.2.3 路由汇总 149
11.2.4 路由计算 149
11.3 OSPF报文 150
11.3.1 公共首部 150
11.3.2 OSPF认证 151
11.3.3 Hello报文 151
11.3.4 数据库同步 154
11.4 OSPF的最新进展 158
11.4.1 隐藏完全传输网络 158
11.4.2 引入TTZ 160
11.5 几点说明 161
11.5.1 对OSPF本身的说明 161
11.5.2 对IGP的几点说明 162
习题 162
第12章 边界网关协议BGP 163
12.1 引言 163
12.2 BGP概述 163
12.3 EGP与IGP之间的交互 165
12.4 BGP的有限状态机 167
12.5 BGP报文的公共首部 170
12.6 BGP的OPEN报文 170
12.7 BGP的KEEPALIVE报文 171
12.8 BGP的UPDATE报文 171
12.8.1 BGP的IP地址前缀编码 172
12.8.2 BGP的路径属性 172
12.9 BGP的NOTIFICATION报文 173
12.10 BGP的新发展 173
12.10.1 AS号扩展 173
12.10.2 AS号扩展给协议带来的新变化 174
12.10.3 其他进展 174
12.11 BGP的安全问题 174
12.11.1 前缀劫持 174
12.11.2 路由泄露 175
12.11.3 会话中断 176
习题 178
第13章 Internet组播 179
13.1 引言 179
13.2 组播地址 179
13.3 Internet群组管理协议IGMP 181
13.4 IGMP报文格式 181
13.4.1 IGMPv1及IGMPv2报文格式 181
13.4.2 IGMPv3报文格式 182
13.5 以太网组播数据报的交付 184
13.6 组播路由算法 184
13.6.1 最短路径树算法 185
13.6.2 最小生成树算法 185
13.6.3 Steiner树算法 185
13.6.4 最大带宽树算法 186
13.7 组播路由协议 187
13.7.1 DVMRP 188
13.7.2 MOSPF 189
13.7.3 CBT 189
13.7.4 PIM-DM 190
13.7.5 PIM-SM 190
13.7.6 分析与比较 191
13.8 可靠组播 193
13.8.1 可靠组播要解决的问题及策略 193
13.8.2 ARQ 194
13.8.3 前向纠错 195
13.8.4 ARQ和FEC组合法 196
13.8.5 差错恢复 196
习题 197
第14章 移动IP 198
14.1 引言 198
14.2 移动IP操作概述 198
14.3 移动IP的工作机制 199
14.3.1 代理发现 199
14.3.2 注册 201
14.3.3 数据传送 205
14.4 移动IP的三角路由问题 205
14.5 隧道技术 206
14.5.1 IP-in-IP封装 206
14.5.2 最小封装 206
14.5.3 通用路由封装 207
习题 208
第15章 应用层系统服务 209
15.1 引言 209
15.2 自举协议BOOTP 209
15.2.1 自举协议的引入 209
15.2.2 BOOTP的工作机制 210
15.2.3 BOOTP报文格式 211
15.3 动态主机配置协议DHCP 213
15.3.1 DHCP的引入 213
15.3.2 DHCP的工作原理 214
15.3.3 DHCP地址租用 214
15.3.4 DHCP客户端状态转换 214
15.3.5 DHCP报文格式 215
15.3.6 DHCP的应用 216
15.3.7 DHCP面临的安全威胁 216
15.3.8 DHCP的新发展 216
15.4 域名系统DNS 217
15.4.1 DNS的引入 217
15.4.2 互联网的域和域名 218
15.4.3 域名解析原理 220
15.4.4 递归解析和迭代解析 222
15.4.5 高速缓存 222
15.4.6 DNS报文格式 223
15.4.7 对象类型与DNS资源记录 226
15.4.8 减少DNS报文长度的措施 227
15.4.9 使用UDP还是TCP 228
15.4.10 DNS面临的安全威胁 228
15.4.11 DNS的使用 230
习题 230
第16章 网络管理标准SNMP 231
16.1 引言 231
16.1.1 网络管理需求 231
16.1.2 SNMP参考模型 232
16.2 SNMP发展历史 233
16.3 管理信息库MIB 234
16.3.1 对象 234
16.3.2 管理对象命名 235
16.3.3 管理对象访问约束 235
16.3.4 mib-2子树 236
16.3.5 实例 238
16.4 SNMP通信协议 239
16.4.1 访问控制机制 239
16.4.2 报文格式 240
16.4.3 请求报文的处理过程 242
16.4.4 GetNextRequest-PDU的用法 243
16.4.5 端口使用 244
16.5 SMI 244
16.5.1 ASN.1 244
16.5.2 MIB对象定义格式 246
16.5.3 基本编码规则BER 246
16.5.4 用BER对SNMP报文进行编码 249
16.6 SNMP应用 249
16.7 SNMP面临的安全威胁 250
习题 250
第17章 万维网与电子邮件系统 251
17.1 引言 251
17.2 万维网和HTTP 251
17.2.1 万维网 251
17.2.2 HTTP概述 254
17.2.3 HTTP请求方式 254
17.2.4 持久连接和长度 259
17.2.5 HTTP协商及条件请求 259
17.2.6 代理服务器和高速缓存 260
17.2.7 HTTP报文格式 262
17.2.8 HTTP客户端程序设计 264
17.2.9 HTTP 2协议简介 264
17.2.10 HTTP面临的安全威胁 265
17.3 电子邮件系统 267
17.3.1 电子邮件系统的引入 267
17.3.2 邮箱地址及电子邮件格式 268
17.3.3 多用途Internet邮件扩充MIME 269
17.3.4 简单邮件传输协议SMTP 271
17.3.5 邮局协议POP 272
17.3.6 Internet消息访问协议IMAP 272
17.3.7 电子邮件系统的使用 273
17.3.8 电子邮件系统面临的安全威胁 273
习题 275
第18章 文件共享与远程登录 276
18.1 引言 276
18.2 文件共享 276
18.2.1 NFS 276
18.2.2 FTP概述 277
18.2.3 FTP进程模型 278
18.2.4 FTP端口使用 278
18.2.5 FTP命令 279
18.2.6 FTP报文格式 279
18.2.7 数据格式 279
18.2.8 访问控制 280
18.2.9 FTP面临的安全威胁 281
18.2.10 FTP的发展 282
18.3 远程登录Telnet 282
18.3.1 基本原理 282
18.3.2 网络虚拟终端NVT 283
18.3.3 选项协商 285
18.3.4 Telnet的使用 285
18.3.5 Telnet的安全问题 286
习题 286
第19章 信息查询与时间服务 287
19.1 引言 287
19.2 信息查询Whois 287
19.2.1 Whois基础 287
19.2.2 Whois与WWW 288
19.2.3 Whois的新发展 288
19.3 网络时间协议NTP 289
19.3.1 NTP的发展 289
19.3.2 NTP的基本原理 289
19.3.3 NTP的时间校准方法 290
19.3.4 NTP报文格式 291
习题 292
缩略语表 293
参考文献 300
