TCP是怎样工作的
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作者[日]安永辽真,[日]中山悠,[日]丸田一辉
出版社人民邮电出版社
ISBN9787115610744
出版时间2022-09
装帧平装
开本32开
定价69.8元
货号12270390
上书时间2024-12-18
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商品详情
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作者简介
安永辽真（作者） 2011年毕业于东京大学工学部，2013年硕士毕业于东京大学研究生院工学系，同年入职日本电信电话株式会社，2016年被派往诺基亚贝尔实验室进修。主要从事计算机网络模型的研究。 中山悠（作者） 2008年毕业于东京大学，入职日本电信电话株式会社，2018年博士毕业于东京大学电子信息专业，目前在东京农工大学担任副教授，研究移动计算、低延迟网络和物联网等。 丸田一辉（作者） 2008年毕业于九州大学，入职日本电信电话株式会社，2016年博士毕业于九州大学信息智能工学专业，2017年3月成为千叶大学助教，研究无线网络中的抗干扰技术。曾获得日本电子信息通信学会（IEICE）论文奖、日本无线电通信系统（RCS）研究会很优秀贡献奖等。 尹修远（译者） 毕业于华中科技大学，现从事客户端开发工作。曾任职腾讯游戏平台，从事网络加速相关技术研发，对TCP/IP等网络技术有自己独到的见解。
目录
第 1章 TCP入门 确保传输可靠性 1 1.1 通信与协议 OSI参考模型、TCP/IP和RFC 2 OSI参考模型 2 TCP/IP 10 分层模型下的数据格式 12 协议分层结构下的通信过程 12 1.2 传输层与传输可靠性 将数据无乱序、无丢失地发送给接收方 15 传输可靠性 15 网络拥塞 15 通信对网络的要求 16 传输层的职责 17 1.3 UDP的基本情况 无连接的简单特性 18 UDP的基础知识 18 单播、多播、广播 19 适合UDP的应用程序 20 1.4 TCP的基本情况 可靠性的确保与实时性 21 TCP的基础知识 21 TCP与UDP的功能与特点 22 适合TCP 的应用程序 23 1.5 TCP 的基本功能 重传、顺序控制和拥塞控制 23 连接管理 24 序列号 24 重传控制 25 顺序控制 26 端口号 27 流量控制 28 拥塞控制与拥塞控制算法 29 无线通信与TCP 30 1.6 面向特定用途的协议 RUDP、W-TCP、SCTP 和DCCP 32 RUDP 32 W-TCP 33 SCTP 36 DCCP 37 1.7 小结 37 第 2章 TCP/IP的变迁 随着互联网的普及而不断进化的协议 39 2.1 TCP 黎明期 1968 年—1980 年 40 阿帕网项目启动（1968 年） 41 UNIX 问世（1969 年） 44 搭建ALOHAnet（1970年） 45 TCP 问世（1974 年） 46 以太网标准公开（1980年） 47 2.2 TCP发展期 1980年—1995年 48 拥塞崩溃问题浮出水面（1980 年） 49 引入Nagle 算法（1984 年） 49 引入拥塞控制算法（1988 年） 51 往互联网的迁移与万维网的诞生（1990 年） 52 2.3 TCP 普及期 1995年—2006 年 53 Windows 95发售（1995年） 54 IPv6投入使用（1999年） 54 无线LAN出现（1999年） 55 各式各样的互联网应用服务（2004年—2006年） 56 2.4 TCP扩展期 21世纪00年代后半期— 57 智能手机普及（2007年） 57 云计算出现（2006年） 58 移动网络的高速化（2010 年、2015年） 59 物联网的大众化（2015年） 61 2.5 小结 62 第3章 TCP与数据传输 实现可靠性与效率的兼顾 65 3.1 TCP 的数据格式 数据包与首部的格式 66 数据包格式 66 TCP 报文段 66 TCP 首部格式 68 UDP 首部格式 72 3.2 连接管理 3次握手 73 建立连接 73 断开连接 74 端口与连接 75 3.3 流量控制与窗口控制 不宜多也不宜少，适当的发送量与接收方缓冲区 76 流量控制 76 缓存与时延 77 窗口控制 78 复习：流量控制、窗口控制和拥塞控制 79 3.4 拥塞控制 预测传输量，预测自律运行且内部宛如黑盒的网络的内部情况 80 TCP拥塞控制的基本概念 80 慢启动 81 拥塞避免 82 快速恢复 84 3.5 重传控制 高可靠性传输的关键——准确且高效 86 高可靠性传输所需的重传控制 86 基于重传计时器的超时控制 87 使用重复ACK 91 拥塞避免算法与重传控制综合影响下的流程及拥塞窗口大小的变化情况 92 3.6 TCP 初期的代表性拥塞控制算法 Tahoe、Reno、NewReno 和Vegas 93 拥塞控制算法的变化 93 Tahoe 94 Reno 96 NewReno 97 Vegas 99 3.7 小结 101 第4章 程序员必学的拥塞控制算法 逐渐增长的通信数据量与网络的变化 103 4.1 拥塞控制的基本理论 目的与设计，计算公式的基础知识 104 拥塞控制的目的 104 拥塞控制的基本设计 105 拥塞控制中的有限状态机 107 拥塞控制算法示例 109 4.2 拥塞控制算法 通过理论× 模拟加深理解 111 本书介绍的拥塞控制算法 111 NewReno 112 Vegas 115 Westwood 117 HighSpeed 119 Scalable 121 Veno 123 BIC 125 H-TCP 127 Hybla 129 Illinois 130 YeAH 133 4.3 协议分析器Wireshark 实践入门 拥塞控制算法的观察A 135 什么是Wireshark 135 Wireshark 的环境搭建 135 使用Wireshark 进行TCP 首部分析 138 通过Wireshark 观察拥塞控制算法 141 4.4 加深理解：网络模拟器ns-3 入门 拥塞控制算法的观察B 149 ns-3 的基本情况 149 搭建ns-3 环境 150 基于ns-3 的网络模拟的基础知识 151 脚本文件chapter4-base.cc 153 使用Python 运行模拟器并进行分析和可视化 155 4.5 小结 163 第5章 CUBIC算法 通过三次函数简单地解决问题 167 5.1 网络高速化与TCP拥塞控制 长肥管道带来的变化 .168 Reno和NewReno 168 快速恢复 168 网络的高速化与长肥管道 169 端到端之间的三大时延 170 长肥管道下NewReno的新问题 171 5.2 基于丢包的拥塞控制 以丢包情况为指标的一种历史悠久的方法 173 基于丢包的拥塞控制算法的基本情况 174 AIMD 控制 174 [实测]NewReno的拥塞窗口大小的变化情况 176 HighSpeed与Scalable 179 亲和性 183 RTT公平性 184 5.3 BIC 以宽带、高时延环境为前提的算法 186 BIC是什么 186 增大拥塞窗口大小的两个阶段 187 BIC的拥塞窗口大小的变化情况 188 BIC的问题 190 5.4 CUBIC的机制 使用三次函数大幅简化拥塞窗口大小控制算法 190 CUBIC的基本情况 190 窗口控制算法的关键点 191 CUBIC 的拥塞窗口大小的变化情况 192 模拟结果中展现出来的高亲和性 194 模拟结果中展现出来的RTT 公平性 194 窄带低时延环境下的适应性 195 CUBIC的问题 197 5.5 使用伪代码学习CUBIC算法 主要的行为与处理过程 198 初始化 198 收到ACK时的行为 199 丢包时的行为 199 超时时的行为 200 主要的函数与处理 200 5.6 小结 202 第6章 BBR算法 检测吞吐量与RTT的值，调节数据发送量 205 6.1 缓冲区增大与缓冲区时延增大 存储成本下降的影响 206 网络设备的缓冲区增大 206 缓冲区膨胀 207 基于丢包的拥塞控制与缓冲区膨胀的关系 208 缓冲区增大给CUBIC 带来的影响 210 6.2 基于延迟的拥塞控制 以RTT 为指标的算法的基本情况和Vegas示例 212 3 种拥塞控制算法和如何结合环境选择算法 212 基于延迟的拥塞控制的基本设计思路 213 Vegas的拥塞窗口大小的变化情况 214 过去的基于延迟控制的问题 215 6.3 BBR的机制 把控数据发送量与RTT之间的关系，实现优选吞吐量 217 BBR的基本思路 217 BBR的拥塞窗口大小控制机制 218 RTprop的估算 219 BtlBw的估算 220 6.4 使用伪代码学习BBR算法 收到ACK时和发送数据时 221 收到ACK时 222 发送数据时 222 6.5 BBR的流程 模拟实验中的各种流程 223 只有BBR网络流时的表现 223 当多个BBR网络流同时存在时 225 与CUBIC的共存 227 长肥管道下的表现 229 6.6 小结 231 第7章 TCP前沿的研究动向 应用程序和通信环境一旦变化，TCP也会变化 233 7.1 TCP 周边环境的变化 3个视角：通信方式、通信设备和连接目标 234 TCP迄今为止的发展情况 234 观察通信环境变化的3 个视角 235 通信方式的变化 236 通信设备的多样化 238 连接目标的变化 239 小结 241 7.2 5G（第5代移动通信） 移动通信的大容量化、多设备支持、高可靠性与低时延 241 [背景] 5G的应用场景与走向实用的规划 242 [问题] 如何应对严苛的需求条件 244 [TCP相关动向A] 毫米波段的处理 245 [TCP相关动向B] 多路径TCP 246 [TCP相关动向C] 高清流媒体 248 7.3 物联网 通过互联网控制各种各样的设备 249 [背景] 多样的设备和通信方式 249 [问题] 处理能力和通信环境上的制约 252 [TCP相关动向] 适配物联网 253 7.4 数据中心 大规模化与各种需求条件并存 254 [背景] 云服务的普及和数据中心的大规模化 254 [问题] 针对缓冲区的互斥的需求条件 256 [TCP相关动向] 面向数据中心的拥塞控制 257 7.5 自动驾驶 追求高可靠性与低时延、大容量的通信性能 259 [背景] 以普及自动驾驶为目的的技术 259 [问题] 高速移动时的高可靠性通信 262 [与TCP的关系] 关于确保可靠性 263 7.6 小结 264
主编推荐
1.146张示意图帮助理解，详略得当，为读懂大部头开路 2.详细梳理TCP发展历程，从变迁中窥见设计思路与本质 3.深入TCP核心技术，重点讲解拥塞控制算法（CUBIC、BBR等） 4.使用Wireshark和ns-3等搭建模拟环境，切实体验算法流程
精彩内容
本书以图配文，通俗易懂地讲解了长期不会过时的TCP技术。其中，第1章至第3章讲解了TCP的基础知识，详细梳理了TCP的发展历程，并以丰富的图例展示了TCP数据传输的基本思路和过程；第4章至第6章着重介绍了TCP中极为重要的拥塞控制技术，通过图表、公式和模拟实验讲解了TCP拥塞控制的运行机制和热门算法（CUBIC、BBR等）；第7章讲解了TCP前沿的研究动向和今后的发展方向，涉及5G、物联网、数据中心、自动驾驶等内容。 本书理论与实践相结合，在详细讲解TCP原理后，还引领读者搭建模拟环境，使用Wireshark和ns-3等工具模拟TCP的运行机制，观察拥塞控制算法的执行，并辅以伪代码，帮助读者全面理解TCP技术。
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