TCP/IP協議原理與應用（第5版）

第1章 TCP/IP導引 1
1.1 什麼是TCP/IP 1
1.2 TCP/IP的起源和歷史 2
1.2.1 TCP/IP的設計目標 2
1.2.2 TCP/IP大事年表 2
1.2.3 誰“擁有”Internet 3
1.2.4 管理TCP/IP的標準化組織 4
1.2.5 IPv4與IPv6 4
1.3 TCP/IP標準和RFC 5
1.4 OSI網路參考模型概覽 6
1.4.1 網路分層 6
1.4.2 ISO/OSI網路參考模型 7
1.4.3 協議層如何工作 8
1.5 TCP/IP網路模型 12
1.5.1 TCP/IP網路訪問層 12
1.5.2 TCP/IP網路訪問層協定 13
1.5.3 TCP/IP互聯網層的功能 14
1.5.4 TCP/IP互聯網層協定 14
1.5.5 TCP/IP傳輸層的功能 15
1.5.6 TCP/IP傳輸層協議 15
1.5.7 TCP/IP應用層 16
1.6 TCP/IP協定、服務、通訊端與埠 17
1.6.1 TCP/IP協議號 17
1.6.2 TCP/IP埠號 18
1.6.3 TCP/IP通訊端 19
1.7 TCP/IP中的資料封裝 19
1.8 關於協議分析 20
1.8.1 協定分析的有用規則 20
1.8.2 協議分析器的要素 20
1.8.3 將協定分析器安裝在網路上 24
本章小結 25
習題 26
動手專案 28
動手專案1-1：安裝Wireshark 29
動手專案1-2：捕獲基本資料包，查看基本資料包和統計資訊 30
動手專案1-3：選擇一個篩檢程式並捕獲資料包 35
動手專案1-4：創建一個顯示篩檢程式 35
動手專案1-5：查看一個完整的資料包解碼 36
案例項目 36
案例項目1-1：解決小型網路中的網路連接問題 36
案例項目1-2：討論升級到IPv6的理由 37
案例項目1-3：確定正在使用的是哪種IP協定 37
案例項目1-4：解釋協定錯誤或廣播資料流程的後果 37
案例項目1-5：學習Internet的歷史 37

第2章 IP定址及其他 38
2.1 IP定址基礎 38
2.2 IPv4定址 40
2.2.1 IPv4網址類別 40
2.2.2 網路、廣播、多播及其他特殊IP位址 41
2.2.3 廣播資料包結構 42
2.2.4 IPv4網路與子網路遮罩 44
2.2.5 IPv4子網與超網 45
2.2.6 IPv4的無類域間路由 47
2.2.7 公用和專用IPv4位址 48
2.2.8 管理對IPv4位址的訪問 49
2.3 獲得公用IP地址 50
2.4 IPv4定址模式 50
2.4.1 網路空間 51
2.4.2 主機空間 52
2.5 正在耗盡的IPv4位址空間 53
2.6 IPv6概述 55
2.7 IPv6定址 56
2.7.1 地址格式與標記法 56
2.7.2 網路與主機部分 57
2.7.3 作用域識別字 57
2.7.4 介面識別字 57
2.7.5 URL中的原始IPv6地址 59
2.7.6 網址類別型 59
2.7.7 地址分配 63
2.8 IPv6定址與子網劃分的因素 64
2.9 從IPv4轉換到IPv6 65
本章小結 67
習題 68
動手專案 70
動手專案2-1：熟悉IPv6反向代理 70
動手專案2-2：計算域的IPv6反向代理 70
動手專案2-3：根據所需的IPv4子網數量，計算子網路遮罩 71
動手專案2-4：使用線上教程學習子網劃分 71
動手專案2-5：使用子網計算器，確定某個IP位址的主機位址範圍、
廣播地址以及其他相關值 72
動手專案2-6：查看與IPv6定址有關的RFC文檔 73
動手專案2-7：找出Windows電腦的IPv6位址 73
動手專案2-8：找出Mac電腦的IPv6位址 74
動手專案2-9：找出Linux電腦的IPv6位址 74
動手專案2-10：訪問和使用Windows電腦的ARP表 75
動手專案2-11：訪問和使用Linux電腦的ARP表 76
案例項目 77
案例項目2-1：設計一個公司網路 77
案例項目2-2：為單個網站實現一個網路 77
案例項目2-3：設計一個IPv6位址空間 77

第3章 基本的IP資料包結構： 首部與有效載荷 78
3.1 IP資料包與資料包結構 78
3.2 IPv4首部欄位及其功能 78
3.2.1 版本欄位 79
3.2.2 首部長度欄位 79
3.2.3 TOS欄位的功能：差分服務和擁塞控制 79
3.2.4 總長度欄位 83
3.2.5 識別字欄位 83
3.2.6 標誌欄位 84
3.2.7 分段偏移量欄位 84
3.2.8 生存時間欄位 84
3.2.9 協議欄位 85
3.2.10 首部校驗和欄位 85
3.2.11 源地址欄位 86
3.2.12 目的地址欄位 86
3.2.13 可選欄位 86
3.2.14 填充欄位 86
3.3 IPv6首部欄位及其功能 87
3.3.1 版本欄位 87
3.3.2 流量類型欄位 87
3.3.3 資料流程標籤欄位 88
3.3.4 有效載荷長度欄位 88
3.3.5 下一個首部欄位的作用 88
3.3.6 Internet 組管理協議 89
3.3.7 跳限制欄位 89
3.3.8 源地址欄位 89
3.3.9 目的地址欄位 89
3.4 IPv6擴展首部 89
3.4.1 擴展首部的順序 90
3.4.2 逐跳選項擴展首部 91
3.4.3 目的地選項擴展首部 91
3.4.4 路由擴展首部 92
3.4.5 分段擴展首部 92
3.4.6 認證擴展首部 93
3.4.7 封裝安全有效載荷擴展首部和尾部 94
3.4.8 超大包 95
3.4.9 服務品質 95
3.4.10 路由器警告與逐跳選項 96
3.5 IPv6 MTU與資料包處理 97
3.6 IPv6的上層協議校驗和 98
3.7 IPv6首部結構與IPv4首部結構 100
3.7.1 IPv4與IPv6首部比較 100
3.7.2 從IPv4轉換到IPv6的小結 101
本章小結 102
習題 104
動手專案 107
動手專案3-1：使用Wireshark軟體查看IPv4資料包首部 107
動手專案3-2：使用Wireshark軟體查看IPv6資料包首部 108
動手專案3-3：在Wireshark軟體中查看IPv6上層協定 110
案例項目 111
案例項目3-1：Wireshark與消息分析器 111
案例項目3-2：解釋校驗和錯誤 111
案例項目3-3：查看IPv6的下一個首部欄位 112

第4章 TCP/IP中的資料連結層與網路層協定 113
4.1 資料連結協議 114
4.2 點到點協議 115
4.3 幀的類型與大小 117
4.3.1 乙太網框架類型 117
4.3.2 Ethernet Ⅱ幀結構 117
4.4 IP環境中的硬體位址 120
4.4.1 位址解析通訊協定與網路發現協定 120
4.4.2 ARP協議的特性與處理 121
4.4.3 NDP協定的特徵與處理 128
4.5 理解IP協議 129
4.5.1 發送IP資料包 130
4.5.2 路由解析過程 131
4.5.3 IPv4與IPv6有何不同 133
4.6 IP數據包的生存週期 134
4.7 分段與重組 135
4.8 服務交付選項 137
4.9 優先順序 137
4.10 服務類型 137
4.11 理解IP路由 139
4.11.1 在路由表中如何存放記錄 140
4.11.2 路由式通訊協定和被路由式通訊協定 141
4.11.3 為路由式通訊協定分組 141
4.12 路由特性 145
4.12.1 路由彙聚 145
4.12.2 IPv4路由機制 145
4.13 IPv6路由的考慮因素 149
4.13.1 IPv6路由機制 149
4.13.2 IPv6中的多播偵聽器發現 154
4.14 路由式通訊協定 159
4.14.1 IPv4路由式通訊協定 159
4.14.2 IPv6路由式通訊協定 166
4.15 管理內部網的路由 172
4.16 廣域網路上的路由 173
4.16.1 幾個小型辦公室 173
4.16.2 輻射型結構 173
4.16.3 多協議 173
4.16.4 移動用戶 174
4.16.5 移動IP 174
4.16.6 本地區移動性 174
4.17 往返于Internet的路由 175
4.18 保護路由器和路由行為的安全 175
本章小結 176
習題 179
動手專案 182
動手專案4-1：管理本地ARP緩衝區 182
動手專案4-2：讀取本地IPv4路由表 183
動手專案4-3：讀取本地IPv6路由表和鄰居緩衝區 183
動手專案4-4：用Wireshark軟體查看IPv4和IPv6路由式通訊協定 183
案例項目 187
案例項目4-1：查看跟蹤文件 187
案例項目4-2：基於跳限制值來確定IPv6資料包傳輸的距離 187
案例項目4-3：TCP/IP網路的QoS 187

第5章 Internet控制消息協定 188
5.1 ICMP基礎 188
5.2 ICMPv4 190
5.2.1 RFC 792概覽 190
5.2.2 ICMPv4的首部 190
5.2.3 ICMPv4消息的類型 194
5.2.4 可變的ICMP結構和功能 198
5.3 ICMPv6 206
5.3.1 ICMPv6概述 206
5.3.2 ICMPv6消息的類型 206
5.3.3 ICMPv6首部 208
5.4 ICMPv6錯誤消息 208
5.4.1 目的地不可達消息 208
5.4.2 資料包太大消息 209
5.4.3 超時消息 210
5.4.4 參數問題消息 210
5.5 ICMPv6資訊消息 211
5.5.1 Echo請求與Echo應答消息 211
5.5.2 路由器公告與路由器請求消息 212
5.5.3 鄰居請求與鄰居公告消息 213
5.5.4 重定向消息 214
5.5.5 路由器重編號消息 215
5.5.6 ICMPv4與ICMPv6消息的簡單比較 216
5.6 路徑MTU發現 216
5.7 ICMP測試和故障診斷順序 218
5.7.1 使用ping進行可連線性測試 218
5.7.2 使用Traceroute進行路徑發現 219
5.7.3 使用Pathping進行路徑發現 220
5.7.4 使用ICMP的路徑MTU發現 220
5.7.5 ICMP的路由序列 223
5.7.6 ICMPv4的安全問題 226
5.7.7 ICMPv6的安全問題 228
5.8 解碼ICMP數據包 228
5.8.1 ICMPv4 228
5.8.2 ICMPv6 230
本章小結 231
習題 232
動手專案 234
動手專案5-1：在網路上使用ICMPv4 Echo請求消息ping另一個設備 234
動手專案5-2：為你的資料流程構建一個篩檢程式 234
動手專案5-3：捕獲ICMPv6 Echo請求與Echo應答數據包 235
動手專案5-4：捕獲ICMPv6鄰居請求與鄰居公告消息 236
案例項目 238
案例項目5-1：確定預設閘道器設置 238
案例項目5-2：ICMPv6安全性問題 238
案例項目5-3：測試路徑MTU發現 238
案例項目5-4：研究一下Jon Postel 238

第6章 IPv6中的鄰居發現 239
6.1 理解鄰居發現 239
6.2 IPv6鄰居發現協定與IPv4協定的比較 240
6.3 鄰居發現消息的格式 241
6.3.1 路由器請求消息 241
6.3.2 路由器公告消息 242
6.3.3 鄰居請求消息 245
6.3.4 鄰居公告消息 246
6.3.5 重定向消息 248
6.4 鄰居發現選項的格式 250
6.4.1 源鏈路層位址與目標鏈路層位址選項 250
6.4.2 首碼資訊選項 252
6.4.3 重定向首部選項 254
6.4.4 MTU選項 255
6.4.5 公告時間間隔選項 256
6.4.6 宿主智慧體資訊選項 256
6.4.7 路由資訊選項 257
6.5 概念主機模型 257
6.5.1 在主機上存儲鄰居資料 258
6.5.2 概念發送演算法 258
6.6 鄰居發現過程 260
6.6.1 地址解析 260
6.6.2 鄰居不可達檢測 261
6.6.3 重複地址檢測 262
6.6.4 路由器發現 263
6.6.5 重定向 265
本章小結 267
習題 268
動手專案 271
動手專案6-1：查看ICMPv6鄰居發現消息 271
動手專案6-2：創建一個篩檢程式，查看特定主機的鄰居公告消息 272
動手專案6-3：創建一個篩檢程式，查看鄰居公告消息，該消息是對
鄰居請求重複位址檢測消息的應答消息 273
動手專案6-4：創建一個篩檢程式，查看設置了M和O標誌的路由器
公告消息 274
動手專案6-5：創建一個篩檢程式，查看具有首碼資訊的路由器公告消息 275
案例項目 276
案例項目6-1：理解鄰居請求和鄰居公告消息 276
案例項目6-2：排除網路問題 276
案例項目6-3：描述初始的IPv6主機通信 277

第7章 IP位址自動配置 278
7.1 理解自動定址 279
7.2 動態主機設定通訊協定介紹 279
7.2.1 DHCP的工作原理 280
7.2.2 租用的作用 281
7.2.3 DHCP軟體部件 281
7.2.4 DHCP租用類型 282
7.2.5 DHCP租用的更多資訊 283
7.3 IPv4自動配置 283
7.3.1 自動專用IP定址（APIPA） 284
7.3.2 DHCP 284
7.4 IPv6自動配置 299
7.4.1 IPv6自動配置的類型 299
7.4.2 IPv6自動配置的位址的功能狀態 303
7.4.3 結點網卡識別字 304
7.4.4 DHCPv6 307
7.4.5 IPv6自動配置過程 316
7.5 Microsoft Windows 2012 R2的DHCP範圍 319
7.6 創建一個簡單的DHCP伺服器 319
本章小結 325
習題 326
動手專案 328
動手專案7-1：查看DHCP啟動序列 329
動手專案7-2：查看DHCP更新、重新綁定和重新初始化序列 329
動手專案7-3：查看DHCPv6啟動序列 330
動手專案7-4：查看和管理DHCP與DHCPv6租借資訊 330
案例項目 331
案例項目7-1：DHCP設計與實現 331
案例項目7-2：靜態與動態IPv4位址問題 332
案例項目7-3：解決DHCP地址問題 332
案例項目7-4：DHCPv6設計與實現 332

第8章 IP網路中的名稱解析 333
8.1 理解名稱解析的基礎 333
8.2 網路名稱解析協定 334
8.2.1 LLMNR 334
8.2.2 DNS 335
8.2.3 DNS資料庫結構 337
8.2.4 DNS名稱空間 338
8.2.5 DNS資料庫記錄 339
8.2.6 委託DNS授權 340
8.2.7 DNS伺服器的類型 340
8.3 功能變數名稱伺服器的工作原理 342
8.3.1 遞迴查詢 342
8.3.2 反覆運算或非遞迴查詢 343
8.4 DNS緩存的重要性 344
8.5 DNS設定檔和資源記錄格式 345
8.5.1 授權開始記錄 345
8.5.2 位址和別名記錄 346
8.5.3 將地址映射為名稱 348
8.6 IPv6網路中的名稱解析 349
8.6.1 IPv6中的DNS 350
8.6.2 源位址與目的地址選擇 352
8.6.3 源位址選擇演算法 353
8.6.4 目的地址選擇演算法 356
8.6.5 使用位址選擇 357
8.7 Windows作業系統對名稱解析的支援 359
8.7.1 DNS解析器 359
8.7.2 DNS伺服器服務 360
8.7.3 DNS動態更新 362
8.7.4 源位址與目的地址選擇 363
8.7.5 LLMNR支持 364
8.7.6 使用ipv6-literal.net名稱 366
8.7.7 對等體名稱解析協定 366
8.8 解決名稱解析問題與失敗的故障 368
8.8.1 故障的常見原因 369
8.8.2 解決DNS問題的工具 370
8.8.3 netstat 370
8.8.4 nslookup 371
本章小結 374
習題 375
動手專案 377
動手專案8-1：作用於DNS解析器緩存 377
動手專案8-2：設置Windows電腦來使用DNS動態更新 379
動手專案8-3：把IPv6位址轉換為一個ipv6-literal.net名稱 380
動手專案8-4：捕獲並查看你的DNS資料流程 380
動手專案8-5：找出Linux電腦的DNS解析器 381
動手專案8-6：使用dig工具來進行DNS查詢任務 382
案例項目 385
案例項目8-1：收集IPv6位址資料以配置名稱伺服器 385
案例項目8-2：請解釋一下只用於緩存的伺服器的使用 385
案例項目8-3：理解在網路基礎設施中所需要的最少DNS伺服器數量 385

第9章 TCP/IP傳輸層協議 386
9.1 理解UDP與TCP 386
9.1.1 IPv4與IPv6上的UDP 387
9.1.2 IPv4與IPv6上的TCP 389
9.2 UDP 390
9.2.1 UDP首部欄位和功能 391
9.2.2 UDP埠號與進程 394
9.2.3 UDP與IPv6 395
9.3 TCP 396
9.3.1 TCP與IPv4 396
9.3.2 TCP與IPv6 411
9.4 UDP、TCP與IPv6擴展首部 412
9.5 在TCP和UDP之間做出選擇 413
本章小結 414
習題 415
動手專案 417
動手專案9-1：查看UDP首部結構 417
動手專案9-2：查看IPv4與IPv6的TCP首部 418
動手專案9-3：查看TCP握手進程 419
案例項目 420
案例項目9-1：使用Wireshark軟體清查網路 420
案例項目9-2：發現動態埠號 420
案例項目9-3：TCP視窗大小問題 420
案例項目9-4：理解重複ACK 421

第10章 從IPv4轉換到IPv6 422
10.1 IPv4與IPv6如何相互作用 422
10.1.1 雙重棧技術 423
10.1.2 通過IPv4雲的隧道技術 423
10.1.3 採用IPv6的進展 424
10.1.4 轉換到IPv6的實際問題 424
10.1.5 互通性 424
10.1.6 網路元素 425
10.1.7 軟體 425
10.1.8 從Windows的角度看IPv6轉換 426
10.1.9 可用性 427
10.1.10 下一步的工作 427
10.2 IPv4/IPv6混合網路與網路結點 428
10.2.1 基本的混合網路模型 428
10.2.2 嵌套的混合網路模型 429
10.2.3 真實的混合網路模型 429
10.3 IPv6轉換位址 430
10.4 IPv4/IPv6轉換機制 431
10.5 雙重IP層體系結構 432
10.6 雙重棧體系結構 433
10.6.1 雙重體系結構與隧道技術 434
10.6.2 IPv6-over-IPv4隧道技術 434
10.6.3 DNS基礎設施 435
10.7 IPv4與IPv6混合的隧道配置 436
10.7.1 路由器到路由器的隧道配置 436
10.7.2 主機到路由器與路由器到主機的隧道配置 437
10.7.3 主機到主機的隧道配置 438
10.7.4 隧道技術的類型 438
10.8 ISATAP隧道技術 439
10.8.1 ISATAP概述 439
10.8.2 ISATAP的組件 440
10.8.3 ISATAP結點的路由器發現 441
10.8.4 ISATAP定址與路由 441
10.8.5 ISATAP的通信 443
10.8.6 配置一台ISATAP路由器 444
10.9 6to4隧道技術 446
10.9.1 6to4概述 446
10.9.2 6to4的組件 447
10.9.3 6to4定址與路由 448
10.9.4 6to4通信 448
10.9.5 ISATAP與6to4一起使用 449
10.10 Teredo隧道技術 450
10.10.1 Teredo概述 450
10.10.2 Teredo的組件 450
10.10.3 Teredo定址與路由 451
10.10.4 Teredo的處理過程 452
本章小結 454
習題 456
動手專案 458
動手專案10-1：查看ISATAP網路中的資料流程 458
動手專案10-2：查看6to4捕獲文件 460
動手專案10-3：查看一個Teredo捕獲檔和路由器請求資料包 461
案例項目 462
案例項目10-1：準備一個網路，進行IPv4-to-IPv6轉換技術部署 462
案例項目10-2：配置要使用Teredo的Windows 7用戶端 462
案例項目10-3：繪製ISATAP封裝首部 462

第11章 部署IPv6 463
11.1 理解IPv6部署 463
11.2 規劃IPv6部署 464
11.2.1 成功準則 465
11.2.2 體系結構的決策 465
11.2.3 遷移與轉換技術 472
11.2.4 要完成的任務 476
11.3 部署和使用IPv6 481
11.3.1 構建一個IPv6測試/示範網路 481
11.3.2 開始遷移應用程式 482
11.3.3 把只支援IPv4的主機升級到支援IPv4/IPv6 483
11.3.4 使用6to4創建一個隧道式的IPv6環境 485
11.3.5 使用ISATAP創建一個隧道式的IPv6環境 487
11.4 探討一些網路管理任務 489
本章小結 490
習題 491
動手專案 493
動手專案11-1：探索路由伺服器 493
動手專案11-2：探索IPv6配置 497
案例項目 497
案例項目11-1：創建一個測試實驗網路 497
案例項目11-2：創建一個遷移規劃 497

第12章 構建安全的TCP/IP環境 498
12.1 理解網路安全性基礎 499
12.2 IP安全的原則 500
12.3 常見的TCP/IP攻擊、探測與入侵 501
12.3.1 主要術語 501
12.3.2 TCP/IP的主要弱點 502
12.3.3 靈活性與安全性 503
12.4 與IP有關的常見攻擊類型 503
12.5 哪些IP服務最易受攻擊 504
12.6 IP攻擊的各個階段 506
12.6.1 偵探與發現 506
12.6.2 攻擊階段 508
12.6.3 掩蓋階段 508
12.7 詳論常見攻擊與入侵點 508
12.7.1 病毒、間諜軟體與類似安全威脅 508
12.7.2 拒絕服務攻擊 509
12.7.3 分散式拒絕服務攻擊 509
12.7.4 緩衝區溢位或超載 510
12.7.5 欺騙 510
12.7.6 TCP會話劫持 510
12.7.7 網路嗅探 511
12.8 維護IP安全性 512
12.8.1 應用安全補丁與修復 512
12.8.2 知道要堵住哪些埠 513
12.8.3 使用IPSec 514
12.8.4 保護網路外設 515
12.8.5 實現防火牆 517
12.8.6 在IP安全中IDS與IPS的作用 519
12.9 蜜罐與蜜網 520
12.10 實行安全意識培訓 520
本章小結 520
習題 521
動手專案 523
動手專案12-1：在Wireshark中查看本地掃描 523
動手專案12-2：在Wireshark中查看埠掃描 524
動手專案12-3：在Wireshark中堵住埠 524
動手專案12-4：在Wireshark中查看資料流程來自的埠號 525
動手專案12-5：在Wireshark中查看基於IPv4的特定類型埠掃描 525
動手專案12-6：在Wireshark中查看基於IPv6的特定類型埠掃描 526
案例項目 527
案例項目12-1：防火牆篩檢程式 527
案例項目12-2：防火牆研究、規劃與實現 527
附錄 學生與教師線上資源 528
術語表 530

前言

歡迎閱讀本書第5版！TCP/IP為Transmission Control Protocol/Internet Protocol（傳輸控制協定/網際協定）的縮寫，它定義了一組寬泛的、使得Internet能像我們今天所看到的那樣發揮功能的協定和服務。在介紹TCP/IP的過程中，本書提供了豐富的實際示例和大量的動手項目，不僅強化了關鍵概念，並傳授重要監視和管理工具的用法。本書還包含了豐富的協定跟蹤或解碼案例，它們將説明你理解網路上的TCP/IP看起來是什麼樣、它是如何工作的。

本書深入介紹了TCP/IP的所有重要模型、協定、服務以及標準，它們決定了TCP/IP在現代網路上的行為。在本書的每一章都給出了一些主要問題，以強調本章要介紹的概念，幫助讀者掌握與TCP/IP的交互。本書除了有豐富的習題，還有大量詳盡的動手項目，它們提供了在網路上安裝、配置、使用和管理TCP/IP的第一手經驗。最後，為了把每一章所介紹的概念應用到現實中，本書還給出了很多案例專案，這些專案提出了一些問題，並要求讀者針對現實網路面臨的各種情形給出創造性的解決方案。