深入浅出TCP\IP和VPN
全新正版 极速发货
￥ 118.25 6.0折 ￥ 198 全新
库存2件
广东广州
认证卖家担保交易快速发货售后保障
作者李宗标 著
出版社北京出版社
ISBN9787301320242
出版时间2021-05
装帧平装
开本16开
定价198元
货号1202371255
上书时间2024-07-10
商品详情
- 品相描述：全新
- 商品描述
-
作者简介
李宗标，华为网络运维架构师，业界 SDN+NFV Orchestrator 开源项目架构师，对网络运维、软件架构、SDN/NFV 有较深研究，著有《深入理解 OpenStack Neutron》一书。
目录
第0章 计算机网络模型
0.1 OSI七层模型
0.2 TCP/IP模型
第1章 物理层浅说
1.1 通信系统基本模型
1.1.1 编码
1.1.2 码元
1.1.3 调制与解调
1.1.4 信道
1.2 传输媒体
1.2.1 导向媒体
1.2.2 非导向媒体
1.3 物理层综述
第2章 数据链路层
2.1 数据链路层的基本使命
2.1.1 信息成帧
2.1.2 透明传输
2.1.3 差错检测
2.2 点对点协议
2.2.1 PPP综述
2.2.2 LCP
2.2.3 IPCP
2.3 以太网
2.3.1 局域网和IEEE 802概述
2.3.2 以太网的起源
2.3.3 以太网的帧格式
2.3.4 IEEE 802.3概述
2.3.5 以太网的发展
2.4 生成树协议
2.4.1 网桥的基本原理和环路广播风暴
2.4.2 STP的基本原理
2.4.3 BPDU帧格式
2.4.4 STP的收敛时间
2.4.5 快速生成树协议
2.5 VLAN
2.5.1 VLAN的帧格式
2.5.2 网桥的VLAN接口模式
2.5.3 VLAN帧转发
2.5.4 QinQ
2.6 数据链路层小结
第3章 网络层
第4章 传输层
第5章 HTTP
第6章 OSPF
第7章 IS-IS
第8章 RIP
第9章 BGP
第10章 MPLS
第11章 MPLS L3VPN
第12章 MPLS L2VPN
参考文献
内容摘要
本书以RFC为基础，以“TCP/IP→MPLS→MPLSVPN”为主线，系统介绍了相关的网络协议，包括TCP/IP体系的基本协议（物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层）、路由协议（OSPF、IS-IS、RIP、BGP），以及MPLS和MPLSVPN。
本书尽可能地以相对轻松的笔调来讲述略显枯燥的网络协议知识。本书也尽可能地深挖网络概念背后的细节和本质，期望做到生动有趣、深入浅出，能给读者枯燥的学习增加一点轻松快乐。
本书适用于对网络协议零基础而期望入门或者有一定基础而期望能有所提高的读者，适用于深入网络协议开发/测试的读者，适用于计算机系统维护的管理员，也适用于仅仅希望对网络协议做一些简单了解的读者。
主编推荐
TCP/IP和VPN重量级教材：以幽默诙谐的笔调图解 HTTP、图解 TCP/IP、图解MPLS、图解OSPF/RIP/IS-IS/BGP、图解VPN，全面阐述和透彻分析网络协议的工作原理和实现细节，涵盖新的网络协议和实践方法。
精彩内容
第1章物理层浅说提起物理层，最先映入脑海的可能就是网线。但物理层绝对不是网线（双绞线）这么简单。从某种意义上说，网络模型中的物理层是学习过程中最容易忽略的一层。但是，物理层是涉及物理学、数学、材料学等较多知识的一个层。比如著名的香农（Shannon）定理就与物理层密切相关。不过从掌握基本概念和基础学习的角度来看，可暂时忘记物理层，从最基本的通信系统切入，不失为一种较好的方法。
1.1通信系统基本模型我们日常的电话、视频、微信等，都属于通信。这些通信场景形态各异、千差万别，但是抽象地看，其背后都符合一个通信系统的基本模型，如图1-1所示。
图1-1 通信系统基本模型信源指信息的发送方，信宿指信息的接收方。在图1-1中，信源、信宿及中间的信号传输（网络）都是非常抽象的，它甚至可以指代一条狗、一只猫和“以太”（古希腊哲学家亚里士多德所设想的一种物质）。
狗（信源）与猫（信宿）的对视，通过眼神交流，它们之间为“光通信”，其信号传输网络则是“以太”。
在图1-1中，却有两个不那么抽象的模块：编码和调制/解调这两个模块其实并不那么抽象，是因为我们要讲述的还是计算机通信，而不是完全抽象的通信系统。另外，编码、调制、解调，虽然不像TCP/IP那样显山露水，却是通信系统非常基础的部分。尤其是编码，是基础的基础。
1.1.1 编码
通过网络，我们可以获取很多信息，然而网络中“跑”的一般都是数字信号。数字信号就是以常见的二进制数字表示的信号，类似于“0101”这样的比特流。假设，用高（正）电平表示1，用低（零）电平表示0，信源要发送一串比特流“1010110”给信宿，则其信号传输如图1-2所示。
图1-2 发送比特流
在图1-2中，信源将数据“1010110”转换为固定时间间隔（周期为T）的信号进行发送，网络传输对原始脉冲信号没有做任何改变（也没有任何衰减和噪声干扰），信宿接收到脉冲信号以后，需要将这些脉冲信号进行还原，得到原始信息（1010110），这就要求信宿和信源的时钟要同步。
时钟同步是通信系统中一个重要且涉及知识面极广的话题，由于本书主题是协议，因此这里不进行详述。可以这样简单理解时钟同步：信宿还原信号的频率与信源发送信号的频率要相同。图1-3描述了时钟同步与不同步的情形。
在图1-3中，当时钟同步时，信宿和信源的时钟频率相同，即T2=T1，所以信宿能够正确地还原出信源发送的数据（1010110）；而当时钟不同步时，信宿的时钟周期是信源的2倍，即T2=2T1，此时数据传输就会出错。
时钟同步是网络通信中一个非常重要的基础条件，其定义如下：信宿端的定时时钟频率与其所接收的码元的速率完全相同，并且定时时钟信号与所接收的码元信号的频率保持固定的最佳相位关系。信宿端获得或产生符合这一要求的定时信号的过程称为时钟同步（或称为位同步或比特同步）。
该定义包含以下几层含义。
信宿端的时钟与其所接收的码元（信号）频率必须相同。
信宿端可通过某种方法获得这个频率：信源端专门发送同步信息（称为导频），信宿端从导频信号中提取出时钟频率，也称为外同步法。
信宿端也可从其所接收的码元（信号）中提取出该频率，而不需要额外的导频信号，也称为自同步法。
1.归零编码
归零编码（ReturnZeroEncoding，RZ编码）就是将一个信号周期T分为两个部分：T1时段用以表达（传输）数据，T2时段用以将信号电平归零，如图1-4所示。
图1-4 RZ编码（单极性）图1-4中，RZ编码就是利用T2时段内的归零信号表达（传输）时钟信号，其优点是不需要额外的导频信号；缺点是传输效率下降，其传输效率只有T1/T。就传输效率而言，自同步（信号里包含时钟信息）可能更具优势。
RZ编码分为单极性归零编码和双极性归零编码。图1-4表示的就是单极性归零编码，它用高电平表示1，用低电平表示0。而双极性归零编码则用正（高）电平表示1，负（低）电平表示0，更容易看出归零的效果，如图1-5所示。
图1-5 RZ编码（双极性）2.不归零编码
不归零编码（NoneReturnZeroEncoding，NRZ编码）表示传输完一个码之后电压不需要回到0，如图1-6所示。
NRZ编码的优点是传输效率是100%，缺点是信号中没有包含时钟信息。NRZ编码若想传输高速同步数据，基本上都要带时钟线（异步低速传输可以没有），这是额外的负担。
3.反向不归零编码
RZ编码自带时钟信息，但是传输效率相对较低；而NRZ编码传输效率高（100%），但是不能自带时钟信息。反向不归零编码（NonReturnZeroInvertedEncoding，NRZI编码）则解决了RZ/NRZ编码的矛盾：既能自带时钟信息，又能高效传输，如图1-7所示。
NRZI编码的规则是：与前一个信号对比，如果相同，则为1；如果不同，则为0。
极端情况下，如果发送一串全0的比特流，如“0000000”，则NRZI编码会变成图1-8所示。
图1-7 NRZI编码 图1-8 NRZI编码（全0比特流）需要特别说明，NRZI编码“害怕”全1比特流，因为如果“全1”，则无法提取时钟信息。其解决方案是在一定数量的1后面插入一个0，然后在解码时再将这个0删去除。例如，著名的USB2.0协议就规定在7个1后面插入一个0。如果要发送8个1（11111111），那么其NRZI编码如图1-9所示。
图1-9 NRZI编码（8个1的比特流）4.曼彻斯特编码
曼彻斯特编码（ManchesterEncoding）也称为相位编码（PhaseEncoding，PE）。前文介绍的RZ、NRZ、NRZI编码都以电平高低来表达数字信号，而曼彻斯特编码则以电平跳变来表达数字信号，如图1-10所示。
图1-10 曼彻斯特编码关于比特的标识图1-10表述了曼彻斯特编码两种定义数字信号比特1/0的方法（现在这两种定义都有应用），如下所述。
①IEEE802.3（以太网）、IEEE802.4（令牌总线）中规定,低-高电平跳变表示1,高-低电平跳变表示0。
②G.E.Thomas、 AndrewS.Tanenbaum于1949年提出，低-高电平跳变表示0，高-低电平跳变表示1。
对于“1010110”的曼彻斯特编码如图1-11所示。从图中可以看出，曼彻斯特编码的传输效率与R2编码一样，也是有损传输，没有达到100%。
图1-11 曼彻斯特编码（1010110）5.差分曼彻斯特编码
差分曼彻斯特编码关于比特的标识如图1-12所示。
图1-12 差分曼彻斯特编码关于比特的标识对于“1010110”的差分曼彻斯特编码，如图1-13所示。从图可以看出，差分曼彻斯特编码的传输效率与曼彻斯特编码一样，也是有损传输效率，没能达到100%。
图1-13 差分曼彻斯特编码（1010110）1.1.2 码元码元在通信中也是非常基础的概念，其定义如下：在数字通信中常用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字，这样的时间间隔内的信号称为（二进制）码元。
也有另一种描述是：在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形就称为码元。
如图1-14所示，其表达的其实就是NRZ编码。用高电平（电压为E）表示二进制数字1，用低电平（电压为0）表示二进制数字0，而高电平/低电平的持续时间为T。也就是说，持续时间为T的电压E，或者持续时间为T的电压0，均被称为码元。
图1-14 码元的通俗解释在图1-14中，一个码元携带一个比特信息（E等价于1，0等价于0），也有一个码元携带多个比特信息的情况，如图1-15所示。
码元有2E、E、-E、-2E，分别代表01、00、10、11，即1个码元可以携带2个比特信息。
码元所表达的含义是：计算机（广义的计算机）只能处理0/1这样的二进制数字，即信号只有2个状态，但是网络传输的信号不只有2个状态，也可以有4个状态，也可以有更多的状态。
码元与第1.1.1节中所介绍的编码方法并不矛盾，两者可以结合起来使用。例如，用图1-15所表示的码元，基于NRZ编码表达“10101100”这8个比特，如图1-16所示。
图1-15 1个码元携带2个比特信息图1-16 码元与NRZ编码（10101100）1.1.3 调制与解调从网络中传输的信号的“本源”的角度来看，信号分为两种：基带信号（基本频带信号）、带通信号。
基带信号就是来自信源的信号，其没有做任何处理。计算机从网卡输出的信号属于基带信号。基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道（1.1.4小节会介绍这个概念，这里暂且理解为传输线路）并不能传输这种低频分量或直流分量，因此必须对基带信号进行调制（Modulation）。
带通信号就是基带信号经过载波调制后的信号，其目的是把信号的频率范围搬移到较高的频段，以便在信道中传输。
载波就是载着基带信号的波（信号）。载波一般是高频波，以正弦波为例，其波形如图1-17所示。
图1-17 载波示例（1）调制调制即载波承载基带信号的方式，包括调幅、调频、调相3种，如图1-18所示（假设基带信号是数字信号）。 图1-18 调幅、调频、调相调幅（AmplitudeModulation，AM），就是用载波信号的不同振幅来表达基带信号的信息（数字信号中的0/1）。
调频（FrequencyModulation，FM），就是用载波信号的不同频率来表达基带信号的信息。
调相（PhaseModulation，PM），就是用载波信号的相位来表达基带信号的信息。
（2）解调解调（Demodulation）是调制的逆过程，从调制的信号中提取基带信号。与调制的分类相对应，解调分为幅度解调、频率解调和相位解调。
1.1.4 信道在图1-1中，从信源发出的信号，经过编码、调制以后就进入了信号传输阶段。信号传输在物理层方面要经过信道。
信道即消息传输所经过的介质，比如两个人在对话，空气就是信道。对于计算机网络来说，信道分为逻辑信道和物理信道。逻辑信道并不是一个很通用的概念，提起信道，一般指物理信道。物理信道是指用于传输数据信号的物理通路，由传输介质与有关通信设备组成。本书中，如果不特别说明，信道指的就是物理信道。
1.信道的分类信道分类的维度有很多种，如果从传输媒体（介质）的角度来看，信道共分为三类：有线信道、存储信道、无线信道。
（1）有线信道有线信道的传输介质包括双绞线（俗称网线）、同轴电缆、光纤等，分别如图1-19～图1-21所示。
图1-20 同轴电缆 图1-21 光纤所谓有线信道，指信号能够在这些介质中传输，就像火车在铁轨上运行一样。双绞线和同轴电缆传输的是电信号，光纤传输的是光信号。当然，无论是电信号、光信号，归根结底都是电磁波。之所以有这些不同的有线信道，是因为不同的介质所能传输的信号的频率不同，其所体现的传输效率、商业化价值也不同。随着科技的发展及应用场景的区别，自然也就衍生出不同的有线信道。
（2）存储信道存储信道是一种广义的计算机通信信道，磁带、光盘、磁盘等数据存储媒质也可以被看作是一种通信信道。将数据写入存储媒质的过程即等效于发射机将信号传输到信道的过程，将数据从存储媒质读出的过程即等效于接收机从信道接收信号的过程。
（3）无线信道存储信道和有线信道一样，都是有传输介质的，但是无线信道呢？我们知道，电磁波是不需要传输介质的。通信领域将频段称为无线信道。例如，常用的IEEE802.11b/g工作在2.4～2.4835GHz频段，这些频段被分为11或13个信道。
不同频率的电磁波其适用场景不同，如表1-1所示。
表1-1 部分电磁波及适用场景频带名称频率范围波段名称波长范围适用场景超低频（SLF）30～300Hz超长波1000～10000km用于某些家庭控制系统
特低频（ULF）300～3kHz特长波100～1000km直接转换成声音、模拟系统中的电话声音甚低频（VLF）3～30kHz甚长波10～100km直接转换成声音、超声、地球物理学研究、长距离导航、航海通信低频（LF）30～300kHz长波1～10km国际广播、全向信标、长距离导航、航海通信中频（MF）300～3000kHz中波100～1000m调幅广播、全向信标、海事及航空通信高频（HF）3～30MHz短波10～100m无线电业余爱好者、国际广播、军事通信、长距离飞机和轮船通信甚高频（VHF）30～300MHz米波1～10mVHF电视、调频广播和双向无线电、调幅飞机通信、飞机导航特高频（UHF）300～3000MHz分米波10～100cmUHF电视、蜂窝电话、雷达、微波链路、个人通信系统
超高频（SHF）3～30GHz厘米波1～10cm卫星通信、雷达、陆地微波链路、无线本地环极高频（EHF）30～300GHz毫米波1～10mm射电天文学、遥感、人体扫描仪、无线本地环至高频（THF）300～3000GHz丝米波或亚毫米波0.1～1mm—（4）信道是不是“一根线”根据传输介质，信道分为有线信道、存储信道和无线信道，那么信道是“一根线”吗？这个问题，乍一看有点奇怪。存储信道根本不是“一根线”，而是“一块硬盘”（或者U盘之类的存储介质）。而无线信道，既不是“一根线”，也不是“一块硬盘”，仅仅是一些频段而已。那么，为什么会有人问信道是不是“一根线”呢？
图1-20中的网线有4对双绞线，8根线，那么它是1个信道还是8个信道呢？
我们平时说的光纤通信，很多场景下通信工程所布施的并不是一根光纤，而是由很多根光纤组成的光缆。那么，信道是一根光纤还是多根光纤呢？
对于“有线信道是不是一根线”这个问题，其实是想表达信道的特征之一：信道有“一对或多对”输入端和“一对或多对”输出端。
如此，我们就不用纠结“信道是不是一根线”这样的问题了。对于信道而言，它不是一根线还是多根线的问题，而是有几对输入/输出端。例如，信道有2对输入/输出端，但具体到是用一根线还是多根线，那就是具体实现的问题了。
对于无线信道也是一样的，虽然它只是一个频段，但这个频段仍然可以细分为几对的输入/输出端。对于存储信道，也可以用磁盘阵列来实现多对的输入/输出端。
2.信道的双工模型信道的双工模型分为3类：单工（Simplex）、半双工（Half-duplex）和全双工（Full-duplex），如图1-22所示。
单工通信指只能单向传输信息，而且永远是固定的单向传输。例如，收音机只能接收电台发送过来的信息，却不能将相关信息发送回去。
半双工通信指可以双向传输，但是同一时间只能沿一个方向传输。例如，使用对讲机时，A说B听，等A说完，然后切换传输方向，即B说A听。
图1-22 信道的双工模型全双工指可以同时双向传输，我们日常中的打电话利用的就是全双工模式。
需要强调的是，单工、半双工、全双工更多取决于发送方和接收方的能力，而与信道本身没有太大的关系。如在单行道中，汽车只能往一个方向行驶，与道路本身没有关系，而在网络通信中，单工模式下数据只能朝一个方向传输，与数据线并没有关系，是由接收方和发送方的能力决定的。总之，在计算机网络通信中，通信的双工模式取决于通信的双方。
3.信道的容量对于有线信道和无线信道所传输的信息，其本质都是电磁波。对于无线信道而言，它本身就是一个频带。频带指信号所占据的宽度，有一个最高频率和一个最低频率，如1～1.1GHz的信道，其最低频率是1GHz，最高频率是1.1GHz。对于有线信道，只讲了传输介质（双绞线、同轴电缆、光纤等），没有直观地表达频带，但是传输介质所有能通过的频率也是有范围的，例如，双绞线五类线（下文会描述五类线的定义）所能通过的最高频率是100MHz。从这个意义上讲，有线信道其实是间接地表达了频带的概念。
对此，将引出一个非常重要的概念，即信道的带宽。
对于无线信道而言，信道的带宽就是信道的最高频率减去信道的最低频率，即B=fmax-fmin对于有线信道而言，信道的带宽就是其传输介质所能通过的最高频率。
信道的带宽与我们平时所说的带宽不是同一概念。我们平时所说的带宽其计量单位是bit/s，即上网的速度，如1小时能下载多少部电影。而信道的带宽的单位是Hz，这是一个纯数学的、抽象的概念，对应到通信上，就是信号的频率。这两个概念不同，但下载电影也要依靠信道传输，所以下载速度和信号频率是有关系的。两者之间究竟有什么关系呢？可先从奈奎斯特定理说起。
说明：有些资料中，把本小节定义的信道带宽称为模拟信道带宽，把我们平时所说的上网带宽称为数字信道带宽。
（1）奈奎斯特定理一个带宽100MHz的信道，1s到底能传输多少比特？这是早期的通信人必须面对和思考的问题。要想知道一个信道1s能传输多少比特，首先需要考虑它能传输多少码元。
美国AT&T的电信工程师亨利·奈奎斯特（HarryNyquist）也思考了这个问题，并于1924年推导出在理想低通信道的最高码元传输速率公式。
1928年奈奎斯特推导出采样定理，称为奈奎斯特采样定理。1948年信息论的创始人香农（Shannon，1916—2001年）对这一定理加以明确地说明并正式作为定理引用，因此在许多文献中也称之为香农采样定理。同时，也有很多文献称之为采样定理（SamplingTheory）。本文沿用奈奎斯特定理这一称谓。
在理想（无噪声）低通信道下，最高码元传输速度为V=2W(Baud)式中，W为理想低通信道的带宽，单位是Hz；V的单位是Baud（波特），表示1s有多少码元。
奈奎斯特公式的另一种表达方法是：每赫兹带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元。
说明：低通信道就是信号的所有低频分量，即频率不超过某个上限值，都能够不失真地通过此信道，而频率超过该上限值的所有高频分量都不能通过该信道。
我们已经知道，一个码元可以携带一个或多个比特的信息，那么是不是意味着只要设计出包含无限多个比特信息的码元，就能有无限多的比特带宽呢？这要从香农定理说起。
（2）香农公式香农是美国数学家、信息论的创始人，通信业的鼻祖。在介绍香农公式之前，首先看噪声对信道传输的影响，如图1-23所示。
图1-23 噪声对信道传输的影响图1-23（a）中，噪声对传输信号造成了干扰，但是仍能正确还原出原始信号，而图1-23（b）中，噪声对传输信号的干扰非常严重，导致信号失真，无法正确还原出原始信号。
在没有噪声的情况下，如果仅仅从带宽的角度来看，我们当然希望1个码元所携带的比特信息越多越好。但是，现实情况中必须考虑噪声，如图1-24所示。
从图1-24可以看到，1个码元携带2个比特，显然比携带1个比特的抗噪声干扰能力弱。那么，到底1个码元携带多少个比特合适呢？或者说，在有噪声的情况下，1个信道传输比特的速度到底是多少呢？
香农公式回答了这个问题，即C=Blog2(1+S/N)式中，B为信道的带宽，单位是Hz；S为信道内所传信号的平均功率；N为信道内部的高斯噪声功率；C为带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率，单位是bits/s。
对于香农定理，可以得出以下结论。
①信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信号的极限传输速率就越高。
②对一定的传输带宽和一定的信噪比，信息传输速率的上限已确定。
③只要信息的传输速率低于信道的极限传输速率，就一定能找到某种方法实现无差错的传输。
④香农定理得出的为极限信息传输速率，实际信道能达到的传输速率要比它低得多。<
相关推荐
— 没有更多了 —
以下为对购买帮助不大的评价