本书以图解方式讲解TCP/IP网络协议，辅以范例解析TCP/IP网络协议的内涵。

全书按十堂课的时长精选内容：从介绍网络的基本概念，通信网络规模、数据传输交换技术入手；接着重点介绍网络模型与相关连接设备，包括OSI参考模型、DoD参考模型（TCP/IP网络协议）、网络设备以及有线通信传输介质等；再以网络分层架构为主干，介绍IP地址与相关应用、解析IPv6与未来发展、ARP与ICMP协议、UDP与TCP协议、因特网与应用协议、DNS及其架构、DHCP协议的概念与运行流程以及网络管理与网络安全相关的议题等；章末提供课后练习。

本书内容浅显易懂，图文并茂，可以帮助入门读者轻松掌握TCP/IP协议中必备且不易理解的知识；希望可以助力TCP/IP网络协议入门者学会TCP/IP网络协议分层架构的核心理论。

序

在网络世界中，为了让所有计算机都能互相沟通，必须制定一套可以让所有计算机都能够理解的语言，这种语言其实就是协议（protocol，网络数据交换规则）。

TCP/IP网络协议最早于1982年提出，当时TCP/IP的架构又被称为TCP/IP模型。同年，美国国防部（Department of Defense）将TCP/IP纳为它的网络标准，所以TCP/IP模型又被称为DoD模型。DoD模型主要强调的是以TCP/IP网络协议为主的因特网（Internet），是一个业界标准（de facto，为既成事实的标准），虽然并未经公信机构标准化，但是推行已久，加上TCP/IP网络协议的普及，因此广为业界所采用。现在TCP/IP网络协议不仅可以应用于因特网上各种类型的计算机进行联网与数据传输，甚至可以应用于信息家电（3C产品）、汽车、物联网或云计算等设备之间的数据传送。

本书以图解方式讲解TCP/IP网络协议，共分为十堂精选课程。在全书的撰写过程中，以内容浅显易懂及图文并茂为原则，帮助读者轻松学习这些原本不易理解的知识。希望可以满足TCP/IP网络协议入门学习者的需求。

全书一开始先介绍网络的基本概念，包括认识计算机与网络、通信网络规模、数据传输交换技术、网络科技的创新发展等，希望可以让读者快速掌握有关网络的基础知识。接下来重点介绍网络模型与相关连接设备，包括OSI参考模型、DoD参考模型（TCP/IP网络协议）、网络模型的运行方式、网络设备以及有线通信传输介质等。之后几章以网络分层架构为主干，分别介绍各个分层架构中必须了解的重点知识，包括IP地址与相关应用、解析IPv6（IP version 6）与未来发展、ARP与ICMP协议、UDP与TCP协议、因特网与应用协议、DNS及其架构、DHCP协议的概念与运行流程等，在这些章节中会谈论这些网络协议的内涵与应用、数据包格式及实现原理，希望能够帮助读者更深入地学习TCP/IP网络协议分层架构的核心理论。

最后一章探讨网络管理与网络安全相关的议题，包括网络管理功能简介、SNMP与其他网络管理协议、网络安全、数据加密及网络交易安全机制。总之，笔者期盼通过本书各个章节的阐述为读者提供完备的TCP/IP网络协议的重点知识。

目    录

 

第1章  大话计算机与网络 1

1.1  计算机与网络 3

1.1.1  网络的定义 4

1.1.2  网络操作系统种类 5

1.1.3  主从式网络与对等式网络 7

1.1.4  通信传输方向 8

1.1.5  并行传输与串行传输 9

1.1.6  协议简介 10

1.2  通信网络规模 11

1.2.1  局域网 12

1.2.2  城域网 12

1.2.3  广域网 13

1.3  数据传输交换技术 13

1.3.1  电路交换 13

1.3.2  消息交换 14

1.3.3  数据包交换 14

1.4  网络技术的创新发展 14

1.4.1  云计算 14

1.4.2  人工智能与边缘运算 17

1.4.3  认识物联网 18

1.4.4  大数据简介 21

【课后习题】 24

第2章  网络模型与相关连接设备 25

2.1  OSI参考模型 26

2.1.1  物理层 26

2.1.2  数据链路层 26

2.1.3  网络层 28

2.1.4  传输层 29

2.1.5  会话层 29

2.1.6  表示层 30

2.1.7  应用层 31

2.2  DoD参考模型（TCP/IP） 31

2.2.1  应用层 31

2.2.2  传输层 32

2.2.3  网际互连层 32

2.2.4  网络接入层 32

2.3  网络模型的运行方式 32

2.4  网络设备 34

2.4.1  调制解调器 34

2.4.2  中继器 34

2.4.3  集线器 35

2.4.4  网桥 36

2.4.5  网关 36

2.4.6  路由器 37

2.5  有线通信传输介质 38

2.5.1  双绞线 38

2.5.2  同轴电缆 38

2.5.3  光纤 39

【课后习题】 39

第3章  IP地址与相关应用 40

3.1  IP地址 41

3.1.1  IP地址的结构 41

3.1.2  IP地址的类型 42

3.1.3  特殊用途的IP地址 44

3.2  子网 46

3.2.1  子网分割 47

3.2.2  子网掩码 50

3.2.3  无类别域间路由 52

3.2.4  网络地址转换 54

3.3  IP数据包 56

3.3.1  数据包传送方法 56

3.3.2  IP数据包的分割与重组 56

3.3.3  IP数据包的架构 57

3.4  IP路由 61

3.4.1  路由器的特性 61

3.4.2  IP数据包传送方式 62

3.4.3  IP数据包与路由流程 63

3.4.4  路由表类型 66

3.5  查询IP及路由的实用指令 68

3.5.1  ping指令 68

3.5.2  ipconfig指令 68

3.5.3  netstat指令 69

3.5.4  tracert指令 71

【课后习题】 71

第4章  解析IPv6与未来发展 73

4.1  IPv6简介 74

4.1.1  IPv6的优点 74

4.1.2  IPv6地址表示法 77

4.2  IPv6地址的分类 78

4.2.1  单播地址 79

4.2.2  组播地址 80

4.2.3  任播地址 81

4.3  IPv6数据包结构 81

4.4  自动配置功能 83

4.4.1  全状态自动配置 83

4.4.2  无状态地址自动配置 83

4.5  IPv4转换为IPv6 85

4.5.1  双栈 85

4.5.2  隧道 85

4.5.3  转换 86

【课后习题】 87

第5章  细说ARP与ICMP协议 88

5.1  认识ARP 89

5.1.1  ARP的工作原理 90

5.1.2  ARP的数据包 92

5.1.3  ARP工具程序 94

5.2  ICMP协议 94

5.2.1  认识ICMP 95

5.2.2  ICMP数据包格式 96

5.2.3  Echo Request与

Echo Reply 97

5.2.4  Destination Unreachable 98

5.2.5  Redirect 100

5.2.6  Source Quench 101

5.2.7  Time Exceeded 102

5.2.8  Parameter Problem 103

5.2.9  ping工具程序 104

【课后习题】 105

第6章  速学UDP与TCP协议 106

6.1  UDP协议 107

6.1.1  通信端口与Socket地址 107

6.1.2  端口号的分类 108

6.1.3  UDP数据包 110

6.2  TCP协议 111

6.2.1  TCP协议的特性 112

6.2.2  TCP数据包 113

6.3  TCP连接方式 118

6.3.1  建立连接 118

6.3.2  连接终止 121

6.4  重发机制 123

6.4.1  数据包未能送达接收端 124

6.4.2  确认数据包没有送达

发送端 124

6.4.3  数据包没有连续抵达

接收端 125

6.5  TCP流量控制 126

6.5.1  滑动窗口简介 126

6.5.2  传送窗口与接收窗口 128

【课后习题】 130

第7章  因特网与应用协议 131

7.1  万维网 133

7.1.1  统一资源定位器 134

7.1.2  Web发展史 135

7.2  电子邮件 136

7.3  远程登录与文件传输服务 138

7.4  点对点模式 139

7.5  网络电话 140

7.6  流媒体技术 141

【课后习题】 143

第8章  认识DNS及其架构 144

8.1  DNS简介 145

8.1.1  完全限定的域名 145

8.1.2  域名 146

8.2  DNS架构说明 149

8.2.1  根域名 149

8.2.2  顶级域名 150

8.2.3  第二级域名 152

8.2.4  主机 152

8.3  DNS区域管理 152

8.4  DNS查询的运行原理 154

8.4.1  递归查询 156

8.4.2  迭代查询 156

8.4.3  资源记录 158

8.5  DNS数据包的内容与格式 159

8.5.1  报头 159

8.5.2  查询区 162

8.5.3  回复区 162

8.5.4  授权区 163

8.5.5  额外记录区 164

【课后习题】 164

第9章  DHCP协议 165

9.1  DHCP概述 166

9.2  DHCP的优点 167

9.3  DHCP的运行流程 168

9.3.1  客户端请求IP地址租约 168

9.3.2  提供可租约的IP地址 170

9.3.3  确认IP地址租约 170

9.3.4  同意IP地址租约 170

9.3.5  更新IP地址租约 172

9.3.6  撤销IP地址租约 173

9.4  DHCP数据包格式 173

【课后习题】 178

第10章  网络管理与网络安全

导论 179

10.1  网络管理功能简介 180

10.1.1  故障管理 181

10.1.2  配置管理 181

10.1.3  会计管理 181

10.1.4  性能管理 182

10.1.5  安全管理 182

10.2  SNMP与其他网络管理协议 183

10.2.1  认识SNMP 183

10.2.2  管理信息库MIB-I和

MIB-II 187

10.2.3  RMON 187

10.3  网络安全简介 188

10.3.1  信息安全 189

10.3.2  网络安全的破坏模式 190

10.4  数据加密简介 194

10.4.1  加密与解密 194

10.4.2  常用的加密系统 195

10.4.3  数字签名 197

10.4.4  数字认证 198

10.5  网络交易安全机制 198

10.5.1  SSL协议 199

10.5.2  SET协议 200

【课后习题】 201

习题答案 202 

这是一本学习TCP/IP网络通信协议的十堂精选课程，以内容浅显易懂及图文并茂的讲解原则，帮助读者掌握这些不易理解的知识，是TCP/IP网络通信协议入门重要的基础课程。

吴灿铭,现任荣钦科技股份有限公司执行长，美国Rochester Institute of Technology计算机科学研究所毕业，长期从事信息教育及计算机图书写作的工作，计算机图书著作包括计算器概论、数据结构、办公室电子数据处理、互联网等相关题材，并监制过多套游戏以及教学软件的研发。