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深入淺出TCP/IP和VPN

作者:李宗標
出版社:北京大學(xué)出版社出版時間:2021-05-01
開本: 16開 頁數(shù): 804
中 圖 價:¥138.6(7.0折) 定價  ¥198.0 登錄后可看到會員價
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深入淺出TCP/IP和VPN 版權(quán)信息

深入淺出TCP/IP和VPN 本書特色

TCP/IP和VPN重量級教材:以幽默詼諧的筆調(diào)圖解 HTTP、圖解 TCP/IP、圖解MPLS、圖解OSPF/RIP/IS-IS/BGP、圖解VPN,全面闡述和透徹分析網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的工作原理和實現(xiàn)細節(jié),涵蓋新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和實踐方法。

深入淺出TCP/IP和VPN 內(nèi)容簡介

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol的簡寫),傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議,又名網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議,是Internet很基本的協(xié)議、Internet靠前互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ),由網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議和傳輸層的TCP協(xié)議組成。 本書是一本圖文并茂的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)書籍,旨在讓讀者理解TCP/IP的基本知識和原理,掌握TCP/IP的基本技術(shù)及應(yīng)用。本書主要內(nèi)容包括:章為TCP/IP 概述;第2章具體講述IP協(xié)議;第3章主要講解路由協(xié)議;第4章具體講述TCP協(xié)議;第5章主要講解UDP;第6章主要講解GRE;第7章主要講解IPSec;第8章主要講解MPLS;第9章主要講解BGP;0章主要講解MP-BGP、MPLS、L3VPN;0章主要講解VXLAN;1章主要講解SDN;2章主要講解CloudVPN與SD-WAN;3章主要講解應(yīng)用場景及組網(wǎng),以及基于native IP(IP協(xié)議)、VPN、SDN/SD-WAN 的基本應(yīng)用。 本書既適合計算機網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)人員閱讀,也可作為大專院校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考用書。

深入淺出TCP/IP和VPN 目錄

第0章 計算機網(wǎng)絡(luò)模型

0.1 OSI七層模型 2

0.2 TCP/IP模型 6

第1章 物理層淺說

1.1 通信系統(tǒng)基本模型 10

1.2 傳輸媒體 22

1.3 物理層綜述 34

第2章 數(shù)據(jù)鏈路層

2.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本使命 37

2.2 點對點協(xié)議 55

2.3 以太網(wǎng) 72

2.4 生成樹協(xié)議 97

2.5 VLAN 130

2.6 數(shù)據(jù)鏈路層小結(jié) 138

第3章 網(wǎng)絡(luò)層

3.1 Internet發(fā)展簡史 141

3.2 IP地址 155

3.3 IP報文格式 170

3.4 ARP 183

3.5 IP路由 200

3.6 ICMP 216

3.7 網(wǎng)絡(luò)層小結(jié) 228

第4章 傳輸層

4.1 TCP報文結(jié)構(gòu) 230

4.2 TCP連接 238

4.3 滑動窗口 295

4.4 UDP 357

4.5 傳輸層小結(jié) 358

第5章 HTTP

5.1 HTTP綜述 360

5.2 URI(統(tǒng)一資源標識符) 375

5.2.1 URI的基本語法 376

5.2.2 百分號編碼 388

5.2.3 URL和URN 392

5.3 Header Fields 393

5.4 HTTP Methods 420

5.5 HTTP狀態(tài)碼 439

5.6 HTTP連接 449

5.7 HTTP的Cookie與Session 453

5.8 HTTP Cache 465

5.9 HTTP小結(jié) 481

第6章 OSPF

6.1 Dijkstra算法 483

6.2 OSPF概述 486

6.3 鄰居發(fā)現(xiàn) 488

6.4 DR機制 492

6.5 OSPF接口狀態(tài)機 509

6.6 鏈路狀態(tài)通告 513

6.7 LSA泛洪 539

6.8 生成LSA 575

6.9 OSPF小結(jié) 581

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

參考文獻 785

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深入淺出TCP/IP和VPN 節(jié)選

第1章 物理層淺說 提起物理層,*先映入腦海的可能就是網(wǎng)線。但物理層絕對不是網(wǎng)線(雙絞線)這么簡單。從某種意義上說,網(wǎng)絡(luò)模型中的物理層是學(xué)習(xí)過程中*容易忽略的一層。但是,物理層是涉及物理學(xué)、數(shù)學(xué)、材料學(xué)等較多知識的一個層。比如著名的香農(nóng)(Shannon)定理就與物理層密切相關(guān)。不過從掌握基本概念和基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的角度來看,可暫時忘記物理層,從*基本的通信系統(tǒng)切入,不失為一種較好的方法。 1.1 通信系統(tǒng)基本模型 我們?nèi)粘5碾娫、視頻、微信等,都屬于通信。這些通信場景形態(tài)各異、千差萬別,但是抽象地看,其背后都符合一個通信系統(tǒng)的基本模型,如圖1-1所示。 圖1-1 通信系統(tǒng)基本模型 信源指信息的發(fā)送方,信宿指信息的接收方。在圖1-1中,信源、信宿及中間的信號傳輸(網(wǎng)絡(luò))都是非常抽象的,它甚至可以指代一條狗、一只貓和“以太”(古希臘哲學(xué)家亞里士多德所設(shè)想的一種物質(zhì))。 狗(信源)與貓(信宿)的對視,通過眼神交流,它們之間為“光通信”,其信號傳輸網(wǎng)絡(luò)則是“以太”。 在圖1-1中,卻有兩個不那么抽象的模塊:編碼和調(diào)制/解調(diào)這兩個模塊其實并不那么抽象,是因為我們要講述的還是計算機通信,而不是完全抽象的通信系統(tǒng)。另外,編碼、調(diào)制、解調(diào),雖然不像TCP/IP那樣顯山露水,卻是通信系統(tǒng)非;A(chǔ)的部分。尤其是編碼,是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。 1.1.1 編碼 通過網(wǎng)絡(luò),我們可以獲取很多信息,然而網(wǎng)絡(luò)中“跑”的一般都是數(shù)字信號。數(shù)字信號就是以常見的二進制數(shù)字表示的信號,類似于“0101”這樣的比特流。假設(shè),用高(正)電平表示1,用低(零)電平表示0,信源要發(fā)送一串比特流“1010110”給信宿,則其信號傳輸如圖1-2所示。 圖1-2 發(fā)送比特流 在圖1-2中,信源將數(shù)據(jù)“1010110”轉(zhuǎn)換為固定時間間隔(周期為T)的信號進行發(fā)送,網(wǎng)絡(luò)傳輸對原始脈沖信號沒有做任何改變(也沒有任何衰減和噪聲干擾),信宿接收到脈沖信號以后,需要將這些脈沖信號進行還原,得到原始信息(1010110),這就要求信宿和信源的時鐘要同步。 時鐘同步是通信系統(tǒng)中一個重要且涉及知識面極廣的話題,由于本書主題是協(xié)議,因此這里不進行詳述?梢赃@樣簡單理解時鐘同步:信宿還原信號的頻率與信源發(fā)送信號的頻率要相同。圖1-3描述了時鐘同步與不同步的情形。 在圖1-3中,當時鐘同步時,信宿和信源的時鐘頻率相同,即T2 = T1,所以信宿能夠正確地還原出信源發(fā)送的數(shù)據(jù)(1010110);而當時鐘不同步時,信宿的時鐘周期是信源的2倍,即T2 = 2T1,此時數(shù)據(jù)傳輸就會出錯。 時鐘同步是網(wǎng)絡(luò)通信中一個非常重要的基礎(chǔ)條件,其定義如下:信宿端的定時時鐘頻率與其所接收的碼元的速率完全相同,并且定時時鐘信號與所接收的碼元信號的頻率保持固定的*佳相位關(guān)系。信宿端獲得或產(chǎn)生符合這一要求的定時信號的過程稱為時鐘同步(或稱為位同步或比特同步)。 該定義包含以下幾層含義。 信宿端的時鐘與其所接收的碼元(信號)頻率必須相同。 信宿端可通過某種方法獲得這個頻率:信源端專門發(fā)送同步信息(稱為導(dǎo)頻),信宿端從導(dǎo)頻信號中提取出時鐘頻率,也稱為外同步法。 信宿端也可從其所接收的碼元(信號)中提取出該頻率,而不需要額外的導(dǎo)頻信號,也稱為自同步法。 1. 歸零編碼 歸零編碼(Return Zero Encoding,RZ編碼)就是將一個信號周期T分為兩個部分:T1時段用以表達(傳輸)數(shù)據(jù),T2時段用以將信號電平歸零,如圖1-4所示。 圖1-4 RZ編碼(單極性) 圖1-4中,RZ編碼就是利用T2時段內(nèi)的歸零信號表達(傳輸)時鐘信號,其優(yōu)點是不需要額外的導(dǎo)頻信號;缺點是傳輸效率下降,其傳輸效率只有T1/T。就傳輸效率而言,自同步(信號里包含時鐘信息)可能更具優(yōu)勢。 RZ編碼分為單極性歸零編碼和雙極性歸零編碼。圖1-4表示的就是單極性歸零編碼,它用高電平表示1,用低電平表示0。而雙極性歸零編碼則用正(高)電平表示1,負(低)電平表示0,更容易看出歸零的效果,如圖1-5所示。 圖1-5 RZ編碼(雙極性) 2. 不歸零編碼 不歸零編碼(None Return Zero Encoding,NRZ編碼)表示傳輸完一個碼之后電壓不需要回到0,如圖1-6所示。 NRZ編碼的優(yōu)點是傳輸效率是100%,缺點是信號中沒有包含時鐘信息。NRZ編碼若想傳輸高速同步數(shù)據(jù),基本上都要帶時鐘線(異步低速傳輸可以沒有),這是額外的負擔。 3. 反向不歸零編碼 RZ編碼自帶時鐘信息,但是傳輸效率相對較低;而NRZ編碼傳輸效率高(100%),但是不能自帶時鐘信息。反向不歸零編碼(Non Return Zero Inverted Encoding,NRZI編碼)則解決了RZ/NRZ編碼的矛盾:既能自帶時鐘信息,又能高效傳輸,如圖1-7所示。 NRZI編碼的規(guī)則是:與前一個信號對比,如果相同,則為1;如果不同,則為0。 極端情況下,如果發(fā)送一串全0的比特流,如“0000000”,則NRZI編碼會變成圖1-8所示。 圖1-7 NRZI編碼           圖1-8 NRZI編碼(全0比特流) 需要特別說明,NRZI編碼“害怕”全1比特流,因為如果“全1”,則無法提取時鐘信息。其解決方案是在一定數(shù)量的1后面插入一個0,然后在解碼時再將這個0刪去除。例如,著名的USB 2.0協(xié)議就規(guī)定在7個1后面插入一個0。如果要發(fā)送8個1(11111111),那么其NRZI編碼如圖1-9所示。 圖1-9 NRZI編碼(8個1的比特流) 4. 曼徹斯特編碼 曼徹斯特編碼(Manchester Encoding)也稱為相位編碼(Phase Encoding,PE)。前文介紹的RZ、NRZ、NRZI編碼都以電平高低來表達數(shù)字信號,而曼徹斯特編碼則以電平跳變來表達數(shù)字信號,如圖1-10所示。 圖1-10 曼徹斯特編碼關(guān)于比特的標識 圖1-10表述了曼徹斯特編碼兩種定義數(shù)字信號比特1/0的方法(現(xiàn)在這兩種定義都有應(yīng)用),如下所述。 ①IEEE 802.3(以太網(wǎng))、IEEE 802.4(令牌總線)中規(guī)定, 低-高電平跳變表示1, 高-低電平跳變表示0。 ②G. E. Thomas、 Andrew S. Tanenbaum于1949年提出,低-高電平跳變表示0,高-低電平跳變表示1。 對于“1010110”的曼徹斯特編碼如圖1-11所示。從圖中可以看出,曼徹斯特編碼的傳輸效率與R2編碼一樣,也是有損傳輸,沒有達到100%。 圖1-11 曼徹斯特編碼(1010110) 5. 差分曼徹斯特編碼 差分曼徹斯特編碼關(guān)于比特的標識如圖1-12所示。 圖1-12 差分曼徹斯特編碼關(guān)于比特的標識 對于“1010110”的差分曼徹斯特編碼,如圖1-13所示。從圖可以看出,差分曼徹斯特編碼的傳輸效率與曼徹斯特編碼一樣,也是有損傳輸效率,沒能達到100%。 圖1-13 差分曼徹斯特編碼(1010110) 1.1.2 碼元 碼元在通信中也是非;A(chǔ)的概念,其定義如下:在數(shù)字通信中常用時間間隔相同的符號來表示一個二進制數(shù)字,這樣的時間間隔內(nèi)的信號稱為(二進制)碼元。 也有另一種描述是:在使用時間域(或簡稱為時域)的波形表示數(shù)字信號時,代表不同離散數(shù)值的基本波形就稱為碼元。 如圖1-14所示,其表達的其實就是NRZ編碼。用高電平(電壓為E)表示二進制數(shù)字1,用低電平(電壓為0)表示二進制數(shù)字0,而高電平/低電平的持續(xù)時間為T。也就是說,持續(xù)時間為T的電壓E,或者持續(xù)時間為T的電壓0,均被稱為碼元。 圖1-14 碼元的通俗解釋 在圖1-14中,一個碼元攜帶一個比特信息(E等價于1,0等價于0),也有一個碼元攜帶多個比特信息的情況,如圖1-15所示。 碼元有2E、E、-E、-2E,分別代表01、00、10、11,即1個碼元可以攜帶2個比特信息。 碼元所表達的含義是:計算機(廣義的計算機)只能處理0/1這樣的二進制數(shù)字,即信號只有2個狀態(tài),但是網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男盘柌恢挥?個狀態(tài),也可以有4個狀態(tài),也可以有更多的狀態(tài)。 碼元與第1.1.1節(jié)中所介紹的編碼方法并不矛盾,兩者可以結(jié)合起來使用。例如,用圖1-15所表示的碼元,基于NRZ編碼表達“10101100”這8個比特,如圖1-16所示。 圖1-15 1個碼元攜帶2個比特信息 圖1-16 碼元與NRZ編碼(10101100) 1.1.3 調(diào)制與解調(diào) 從網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男盘柕摹氨驹础钡慕嵌葋砜矗盘柗譃閮煞N:基帶信號(基本頻帶信號)、帶通信號。 基帶信號就是來自信源的信號,其沒有做任何處理。計算機從網(wǎng)卡輸出的信號屬于基帶信號;鶐盘柾休^多的低頻成分,甚至有直流成分,而許多信道(1.1.4小節(jié)會介紹這個概念,這里暫且理解為傳輸線路)并不能傳輸這種低頻分量或直流分量,因此必須對基帶信號進行調(diào)制(Modulation)。 帶通信號就是基帶信號經(jīng)過載波調(diào)制后的信號,其目的是把信號的頻率范圍搬移到較高的頻段,以便在信道中傳輸。 載波就是載著基帶信號的波(信號)。載波一般是高頻波,以正弦波為例,其波形如圖1-17所示。 圖1-17 載波示例 (1)調(diào)制 調(diào)制即載波承載基帶信號的方式,包括調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相3種,如圖1-18所示(假設(shè)基帶信號是數(shù)字信號)。 圖1-18 調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相 調(diào)幅(Amplitude Modulation,AM),就是用載波信號的不同振幅來表達基帶信號的信息(數(shù)字信號中的0/1)。 調(diào)頻(Frequency Modulation,F(xiàn)M),就是用載波信號的不同頻率來表達基帶信號的信息。 調(diào)相(Phase Modulation,PM),就是用載波信號的相位來表達基帶信號的信息。

深入淺出TCP/IP和VPN 作者簡介

李宗標,華為網(wǎng)絡(luò)運維高級架構(gòu)師,業(yè)界 SDN+NFV Orchestrator 開源項目架構(gòu)師,對網(wǎng)絡(luò)運維、軟件架構(gòu)、SDN/NFV 有較深研究,著有《深入理解 OpenStack Neutron》一書。

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