现代TCP/IP网络详解

译者序
学习计算机网络技术，特别需要理论与实践相结合。在各种TCP/IP的论著中，能将理论与实践相结合的，著名的就是W. Richard Stevens的《TCP/IP详解》。这套书共三卷，结合网络配置、数据截图等方式讲解了网络互联的基本概念和机制，网络协议的细节和实现，以及应用层的设计原则和技术。对于从事计算机网络的教师以及科研人员，这套书是的。
   本书则是对《TCP/IP详解》的改进。作者通过与Juniper网络公司的合作，搭建了一个真实的、接近生产规模级的网络，该网络包含了通过SONET链路连接的六个路由器、两个以太局域网、两对Windows客户端和服务器、一对Linux主机和一对FreeBSD主机，这是一般计算机网络科研人员难以做到的。本书中每章的内容都基于同样的网络拓扑和IP地址进行阐述，随着技术的不断深入，逐渐完成对路由器、客户端以及服务器的配置，生动、灵活地给读者展示了每种技术在实际网络中的效果，这是纯粹的理论知识介绍的书籍所无法包含的。
   本书涵盖了TCP/IP网络中的大部分热门技术，与经典的TCP/IP书籍一样，采用了由下而上的方法介绍协议栈，概念清楚、准确，讲解详细，例子很多。作者在书中所介绍的协议或技术均在作者搭建的真实网络中进行了实验验证，详细给出了网络配置过程以及数据交互的截图，并针对每章的内容留有一定数量的思考题。
   对于学习和了解计算机网络的本科生和研究生，本书可以作为他们的教材和教学参考书。对于那些从事网络工程和技术服务的技术人员，如网络管理员、运维人员、工程师、系统设计师和管理者，以及其他需要了解网络知识的技术人员（如芯片设计者、电信工程师、软件工程师等），本书也是一本很好的理论和实践相结合的参考读物。
   参加本书翻译的有： 黄小红、闫屾、张沛、赵钦、苑婷婷、牟澄、卢军强。全书由马严教授审校。
   我们曾经期望按照中文习惯来叙述本书的内容，但是限于精力和水平，后未能完全做到这一点，翻译中也难免有不妥或错误之处，敬请读者谅解和指正。

序
世纪交替之际，网络融合已经成为行业发展趋势。通过将数据、语音、视频、虚拟专用网（VPN）以及其他服务融合到一套共享的基础设施中，除了能够减少投资，带来巨大的经济利益以外，更能够降低运维成本，使得互联网提供商不必针对某种服务而运维特定的设备和系统。网络融合的基本原则是使用一套相同的基础设施支持多样化的服务，即通过一个通用的封装协议，满足不同服务的传输需求——互联网协议（Internet Protocol）就是这样的协议。

一切基于IP
网络行业发展日新月异。10年乃至更短的时间就足可以使一个新兴的前沿技术由萌发走向凋亡（如ATM、帧中继、令牌环或FDDI等）。然而，自20世纪60年代早期有了初的想法，TCP/IP奇迹般地走过了35年的历史，并逐步发展壮大，至今仍在不断演进、前行。
这个由Vint Cerf与Bob Kahn在1973年提出的协议已经经历了（且将继续经历）数百次的改进和一次版本的重大升级，然而其核心功能与之在20世纪80年代中期时的状态几乎无异。在一个优胜劣汰极为残酷的技术行业里，TCP/IP的高龄强有力地证明了其过人之处。
目前为止，并没有任何明显迹象表明IP技术将要退出历史舞台。与此相反，越来越多基于IP的新应用、新设备和新服务不断涌现，而IP协议的新版本——IPv6协议，因其可以为未来网络发展提供足够的地址空间，网络升级过渡的必要性也日渐凸显。虽然写本序时IPv6尚处于部署的早期阶段，但可能读者将来某一天阅读本书时，IPv6已成为大多数人所知道的IP版本。
TCP/IP逐步统治网络行业的故事早已在业内广为流传。Cerf、kahn、Jon Postel 等人以及其他对TCP/IP早期发展做出贡献的人同样是ARPANET（现代互联网的前身）的创始成员。在协议栈被集成到UNIX系统后，TCP/IP受到了开发者的追捧和欢迎，这为之奠定了雄厚的基础，使得其有更多的机会扎根于早期尚处在襁褓阶段的网络工业中。
早期，TCP/IP被认可的程度并不理想。以政府部门和电信公司为代表的组织机构对于工作组那套“先让它试试，看看到底能怎样”的不正式的标准化过程感到难以接受，这些严谨的组织更愿意使用那些通过严格标准过程所产出的协议。毕竟在当时谁也无法相信，一群满腔热血的学生竟然终促成了如今的互联网工程任务组（IETF）。因此，国际标准化组织（ISO）被任命来开发一个“成熟的”网络协议族，这一协议族终发展成为后来的开放系统互连（OSI）。
ISO擅长设计复杂而详尽的技术标准，并且只有当标准处于完成、可生产的状态下才进行发布，这种做法需要消耗大量的时间。OSI主张先使用TCP/IP作为临时的解决方案，待到ISO标准委员会完成全部工作之后再做打算。然而，等OSI做好准备时，TCP/IP早已被广泛部署、验证和熟知，极少有网络运营商愿意将业务迁移到新协议上。
OSI之所以保留到今天，主要是因为ISIS协议和那无所不在的OSI参考模型，而TCP/IP协议则成为了全球性的通信传输协议标准。

图解网络
我是一个注重图形表达的人。我欣赏很多同事通过口头详述即可构建网络场景的能力，而我则更擅长使用图形的方式来完成对其的阐述与理解。
1994年，W. Richard Stevens发布了《TCP/IP详解》的卷，它马上成为了我喜欢的书籍之一，同时也排在了我给学生推荐的参考书目清单的首位。Stevens使用图表、配置以及数据截图来讲授TCP/IP协议栈，这使得该书不仅仅是一本成功的教科书，更是一本全面的案例研究。本书的可视化效果非常好，读者完全不必坐在协议分析器前就能观察数据包的来回传输。
尽管Stevens的著作在阐释单独的TCP/IP组件的行为方面已经非常出色，但它并没有诠释这些组件在一个大型的真实网络中是如何交互的。
Walt Goralski着重对此做出了改进。本书同样使用了由下而上的方法（Stevens的原话）来讲授协议栈：每一章都建立在前面章节的基础上，向读者展示协议是如何工作的。通过运行Juniper网络，读者不仅能够看到实验室级别的设备交互，还能看到当今生产级规模的网络场景，进而领略作者在真实、可视的自然状态下对TCP/IP协议的探索与研究。
本书必将成为IP网络实际应用的经典书籍之一，会是学生书目列表的基石之一，受到专业人士的喜爱。

Jeff Doyle
Westminster，Colorado

前言
这并不是一本教你如何使用互联网的著作，而是告诉读者互联网是如何成为对用户有用的网络的。互联网是一个公共的、全球性的网络，基于TCP/IP协议，故其通常又称为互联网协议族。网络协议就是一系列为了完成某些功能所必须遵守的规则。TCP/IP 实际上是传输控制协议（TCP）和互联网协议（IP）两个协议的合成，这两个协议可以使信息在网络之间进行传输，是互联网早期先使用的两个协议。TCP/IP是现代网络的核心与灵魂，本书则使用图解的方式介绍了它们的工作流程。通过跟踪数据在各种互联网连接中的传输过程，读者可以观察到现今的网络是如何在TCP/IP的支撑下完成工作的。

读者对象
本书主要介绍通用网络技术，尤其是互联网技术。我并不肯定丝毫网络知识经验都没有的人可以理解整本书籍的内容。但是，任何只要在线收发过邮件、浏览过网页、下载过电影或歌曲，与世界各地的亲友聊过天的人，在理解本书内容时都不会感到过于困难。
在每章的末尾都留有思考题，这使得本书可以作为高中学生或者计算机科学和电子工程院系的大学生研修门计算机网络课程的教科书。同时，它又不仅仅是一本教科书，对于那些初涉电信行业或致力于入职以互联网为其业务计划重要组成部分的公司（这样的公司越来越多）的读者而言，本书具有同样的宝贵价值。
书中只有一章用到了C语言的代码，并且它仅仅是为了给读者提供一些必要信息，所有高中阶段没有纳入的数学内容在本书中都没有被提及。书中没有微积分、没有概率论，没有随机过程等等内容，一切内容简单易懂。一些必须用到数学功底的内容，比如公钥加密内容中使用的“便携式计算机”以及DiffieHellman密钥分配案例等，作者都认真地进行了设计，使得数学内容变得尽可能简单。

本书独一无二的特点
本书的过人之处在于你很难在其他同类书籍中找到有关TCP/IP的如下内容：
1. 书中每一章的每个案例都基于相同定义的网络拓扑和网络地址； 
2. 同等对待IPv4和IPv6协议，同步介绍两种互联网协议涉及的所有概念； 
3. 除TCP/IP协议外，本书还讲解了路由协议以及TCP/IP的上层应用； 
4. 书中讨论的网络模型基于真实的网络运营商和企业级的以太网； 
5. 既讲解利用协议所能实现的服务和功能，又讲解功能背后的协议原理； 
6. 涵盖了诸如MPLS、IPSec等一般讲解TCP/IP书籍中所不涉及的话题。
那么，本书采用此种方式阐述的初衷为何呢？我观察到，即使是生活在如今互联网发达的时代里，仍然很少有人研究整个网络，更鲜有将路由器、TCP/IP、互联网和大量相关主题融会贯通的案例。看上去讲了不少，学了很多，但是当考虑与这些议题相关的复杂原理时你就会发现，泛在的计算机“扫盲教学”和基本编程语言课程真正所覆盖的内容少之又少。
当我写这本书并将它打印出来放在我工作的地方时，一名芯片设计师发现了它，并饶有兴趣地开始阅读。当我回来取打印稿时，他正着迷于某些章节，并当场表示对于本书的获取意愿。通过与他的交谈，我意识到成千上万的人进入了互联网行业，其中很多人都来自其他学科和领域。随着互联网的发展，社会对于数字通信结构的依赖仍在继续，越来越多的人需要这样的综述来了解现今的网络是如何运转的。仅靠本书中零星的网络知识肯定无法满足读者的求知欲和好奇心。我希望每一位读者都能寻找到一种方法，增长对于某个感兴趣领