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内容简介

　　本书采用理论与实践相结合的方法介绍TCP/IP协议族各层协议。选取TCP/IP协议框架中每一层的主要协议，包括以太网和IEEE 802.3、ARP、ICMP、IP、RIP、OSPF、UDP、TCP、DNS、DHCP、SNMP、Telnet、HTTP和FTP等协议。在介绍协议基本原理的基础上，利用在网络仿真环境和真实环境中捕获协议数据包，对协议工作过程进行深入的分析。本书突出通过实验直观地再现协议工作机制，激发学生的学习兴趣，提高学生的工程实践能力。
　　本书可作为计算机及相关专业本科生学习TCP/IP协议原理的教材，也可作为高职院校协议分析技术的教材，还可作为计算机网络从业人员的参考书。

内页插图

目录

第1章TCP/IP协议概述
1.1TCP/IP协议体系结构
1.1.1TCP/IP协议分层
1.1.2IP地址和端口
1.2封装与分用
1.2.1封装
1.2.2分用
1.3RFC
1.4应用编程接口
1.4.1套接字编程
1.4.2Libpcap编程
1.5小结
1.6习题
第2章协议分析和学习工具
2.1协议分析
2.1.1协议分析器的原理
2.1.2协议分析器的主要用途
2.2Cisco Packet Tracer
2.2.1Packet Tracer的工作界面
2.2.2利用Packet Tracer学习网络协议分析
2.3Wireshark
2.3.1数据包嗅探器Wireshark
2.3.2Wireshark的工作界面
2.3.3Wireshark抓包的基本操作
2.4GNS3
2.4.1GNS3安装和配置
2.4.2GNS3的使用
2.5Sniffer Pro
2.6科来网络分析系统
2.7小结
2.8习题
实验
实验2��1Packet Tracer 6.0的使用
实验2��2Wireshark的使用
实验2��3GNS3的安装使用
第3章链路层协议分析
3.1链路层的作用
3.2以太网的帧结构
3.2.1以太网的两种主要标准
3.2.2以太网帧的封装结构
3.3串行接口的链路层协议
3.3.1SLIP
3.3.2PPP
3.4MTU
3.5环回接口
3.6小结
3.7习题
实验
实验3��1DIX Ethernet V2帧格式分析
实验3��2IEEE 802帧格式分析
实验3��3PPP帧的观察
实验3��4环回接口
第4章ARP协议分析
4.1物理地址和网络地址的转换
4.2ARP协议的工作原理
4.2.1地址解析的例子
4.2.2ARP协议的工作过程
4.2.3ARP协议报文格式
4.3特殊的ARP
4.3.1免费ARP
4.3.2代理ARP
4.4RARP协议
4.5小结
4.6习题
实验
实验4��1arp命令
实验4��2ARP请求与应答
实验4��3ARP代理
实验4��4免费ARP
第5章ICMP协议分析
5.1ICMP的作用
5.2ICMP报文及类型
5.2.1ICMP报文格式
5.2.2ICMP报文类型
5.2.3ICMP差错报告
5.2.4ICMP控制报文
5.2.5ICMP查询报文
5.3ICMP测试和故障诊断程序
5.3.1ping程序
5.3.2traceroute程序
5.4小结
5.5习题
实验
实验5��1ICMP回显查询报文
实验5��2ping程序和IP选项
实验5��3ICMP重定向差错报文
实验5��4traceroute程序
第6章IP协议和IP选路协议
6.1IP协议
6.1.1IP层的传输特点
6.1.2IP数据报格式
6.2IP路由选择
6.2.1路由表及维护
6.2.2IP选路机制
6.3动态选路协议
6.3.1RIP协议
6.3.2OSPF协议
6.4IP分片与路径MTU发现
6.4.1IP分片
6.4.2路径MTU发现
6.5小结
6.6习题
实验
实验6��1route命令与静态路由
实验6��2ICMP主机和网络不可达差错
实验6��3RIP协议分析
实验6��4OSPF协议分析
实验6��5IP分片和路径MTU发现
第7章UDP及应用协议分析
7.1UDP协议
7.1.1UDP协议的特点
7.1.2UDP的报文格式
7.2DNS协议
7.2.1域名解析的有关概念
7.2.2DNS报文格式分析
7.2.3DNS报文实例
7.3DHCP协议
7.3.1DHCP的有关概念
7.3.2DHCP的报文格式
7.3.3DHCP报文实例
7.4SNMP协议
7.4.1SNMP体系结构
7.4.2管理信息结构
7.4.3管理信息库MIB�并�
7.4.4SNMP安全机制
7.4.5SNMP报文
7.4.6SNMP操作
7.4.7SNMP报文实例
7.5小结
7.6习题
实验
实验7��1DNS协议分析
实验7��2DHCP协议分析
实验7��3SNMP协议分析
第8章TCP及应用协议分析
8.1传输控制协议
8.1.1TCP段格式
8.1.2TCP连接的建立和拆除
8.2Telnet远程登录
8.2.1Telnet工作机制
8.2.2Telnet报文实例
8.3HTTP协议
8.3.1HTTP协议特点和报文格式
8.3.2HTTP报文实例
8.4FTP协议
8.4.1FTP协议的工作原理
8.4.2FTP报文实例
8.5小结
8.6习题
实验
实验8��1Telnet程序和TCP连接分析
实验8��2HTTP协议分析
实验8��3FTP协议分析
附录ACisco常用命令
参考文献

前言/序言

　　TCP/IP原理是网络工程专业的主干专业课程内容，同时也是计算机应用相关学科专业学生深入学习计算机网络技术的主要内容。实现掌握TCP/IP协议族中协议工作原理这一学习目标的主要途径需要通过网络协议分析来达成。针对协议分析具有很强的理论性和实践性的特点，同时考虑到计算机及相关专业的本科教育多强调应用能力的培养，编者旨在将本书编写成为一种注重网络协议分析实验及操作，把TCP/IP原理的理论学习和实验相互融合的教材。
　　本书按照 TCP/IP协议框架的层次结构对网络互连中的主要协议进行分析，采用实例分析的方法学习TCP/IP基本原理。选取TCP/IP协议框架中每一层的主要协议，包括链路层以太网和IEEE 802.3、ARP、ICMP、IP、RIP、OSPF、UDP、TCP、DNS、DHCP、SNMP、Telnet、HTTP和FTP等协议，由下而上地设计了26个实验，利用在网络仿真环境和真实环境中捕获协议数据包，将抽象的网络协议的PDU构成和工作原理通过实验直观形象地展示出来，使学生能将理论与实践结合起来，加深对网络协议的理解并掌握协议分析的基本方法。
　　本书编写上特点突出，强化了在阐述TCP/IP协议概念和原理的基础上动手实践的内容。首先是重构实验内容，把TCP/IP原理课程中对TCP/IP各个协议工作原理的学习，用当今主要的网络协议学习工具和协议分析工具进行教学内容和实验形式的重新设计，通过实验强化学生的网络工程实践能力。其次，融合了多种当今主流的网络协议分析和学习工具，综合国内外相关教程的内容，可以使学生以不同的方式，从不同的角度来理解和掌握协议原理，获得更大的学习自主性和积极性。实验既可以在真实网络设备上进行，也可以在虚拟或仿真环境中完成，使学生即使在课余时间也可以自己学习，更好地提高学习效果。第三是改变网络协议的讲解形式，采用基于协议分析工具的讲解方式，让学生在实际的网络环境中通过再现网络协议工作过程和解析网络协议，真正做到“做中学”，全面彻底改变学生死记硬背网络协议的学习方式，让网络协议的工作过程变得触手可及，大大地提高了学生的学习兴趣和学习效果，有效地提高学生的网络工程实践能力和应用能力。第四是教材中对路由器和交换机等网络设备有要求的实验都可在仿真条件下进行，因此即便实验条件不够完备，也可以完成相关的实验教学。
　　本书适合已经学习过计算机网络基础课程且已掌握计算机网络基本体系结构，需要进一步学习掌握具体的网络协议工作原理的读者使用。书中各章安排的实验按学生实验指导书的形式编写，能够直接满足教学需要，因而也适合作为高校计算机网络原理教学中协议分析实验课程的教材使用。
　　全书共8章。除第1章外，其余各章的基本结构都按照先介绍基本概念和理论，再安排实验内容的方式编排，实验内容上覆盖了各章主要的知识点。第1章为TCP/IP协议概述，介绍TCP/IP协议分层、封装与分用的概念、RFC、应用编程的套接字和Libpcap编程接口。第2章为协议分析和学习工具，介绍协议分析器的基本原理和用途、Cisco Packet Tracer、Wireshark、GNS3、Sniffer pro和科来网络分析系统的特点和用法，实验内容安排了Cisco Packet Tracer、Wireshark、GNS3的使用方法学习。第3章为链路层协议分析，介绍链路层的作用、以太网的帧结构、SLIP和PPP帧结构、MTU和环回接口，实验内容安排了DIX Ethernet V2帧、IEEE 802帧和PPP帧分析、环回接口实验。第4章为ARP协议分析，介绍地址变换的概念、ARP协议的工作过程、协议报文格式和特殊的ARP，实验内容安排了arp命令用法、ARP请求与应答、ARP代理和免费ARP实验。第5章为 ICMP协议分析，介绍ICMP的作用、ICMP报文及类型，分析ICMP差错报告、控制报文和查询报文的特点、ping程序和Traceroute程序的机制和用法，实验内容安排了ICMP回显查询报文、ping程序和IP选项、ICMP重定向差错报文和Traceroute程序实验。第6章为IP协议和IP选路协议，介绍IP协议的特点、IP数据报格式、路由表及选路基本原理、RIP协议和OSPF协议、IP分片与路径MTU发现，实验内容安排了route命令与静态路由、ICMP主机和网络不可达差错、RIP协议分析、OSPF协议分析、IP分片和路径MTU发现实验。第7章为UDP及应用协议分析，介绍UDP协议特点、UDP的报文格式，基于UDP的应用协议DNS、DHCP和SNMP的有关概念、协议工作基本原理、报文格式和报文实例解析，实验内容安排了DNS协议分析、DHCP协议分析和SNMP协议分析实验。第8章为TCP及应用协议分析，介绍TCP段格式,TCP连接建立和拆除过程,Telnet远程登录的工作机制和报文实例解析，HTTP协议的工作特点、报文格式和实例解析，FTP协议的工作原理和报文实例解析，实验内容安排了Telnet程序和TCP连接分析、HTTP协议分析、FTP协议分析实验。附录中给出了Cisco常用命令，以方便读者使用Packet Tracer时查阅。
　　根据教学时数和不同的要求，可以在本书的范围内选择相应的实验内容，以满足不同的教学需求。如8学时的实验可采用以太网链路层帧格式分析实验、ARP协议分析实验、ICMP协议分析实验、TCP及应用协议分析实验4个实验组合； 16学时的实验可采用以太网链路层帧格式分析实验、ARP协议分析实验、ICMP协议分析实验、RIP协议分析实验、DHCP协议分析实验、SNMP协议分析实验、Telnet协议分析实验、HTTP协议分析实验8个实验组合； 其余的实验可以作为任选实验或者课后学生自主安排实验。SNMP协议涉及的相关原理内容较多一些，可视学时情况安排。如果能够在实验室以讲练结合的方式使用本书进行教学，应当能用较少的学时获得较好的学习效果。
　　本书的所有实验全部经过在教学过程中实际上机操作，读者也可以根据自己的实验网络环境进行实验内容调整。
　　在清华大学出版社的网站上提供了本书的多媒体课件，读者可下载使用。
　　本书由陈年主编，各章的内容尤其是实验内容是近年来在TCP/IP原理课程教学实践中不断地进行补充完善和总结的结果。在此，对本书的编写和出版给予支持和帮助的所有老师、同学和朋友表示衷心的感谢。
　　限于编者的水平，不当之处在所难免，敬请各位读者批评指正。。
　　编者
　　2016年9月

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