从Linux 直入TCP / IP核心世界

从Linux 直入TCP / IP核心世界 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:佳魁资讯 作者:罗钰 出品人: 页数:432 译者: 出版时间:2012-11-30 价格:520台币 装帧:平装 isbn号码:9789865908508 丛书系列:
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具体描述

这是一本介绍协定核心实现原始程式码的书,不是介绍“协定”的书。

本书作者做过一些网路通信产品开发,所以对网路内部实现很感兴趣,于是在学习和工作时间之余记录下分析和调用Linux 的网路通讯协定核心的心得体会。

很多人对网路非常感兴趣,但却不理解内部是如何运作的,或知之不多,最终的结果就是行之不远。本书尝试用浅显的语言和合理的安排带领读者到Linux 核心网路模组的程式码丛林中一游,既让你有所知,也让您有所思。

Linux 是经过成千上万用户使用过并且还将不断发展的,目前Linux 在伺服器市场上已经证明其设计的精巧和健壮,特别是当核心也从非抢占式发展成为抢占式后,嵌入设备市场上也将要掀起一股风浪。于是Linux 核心分析的资料层出不穷,但有的太老(核心的程式码还使用2.2 的),有的对网路部分的分析不甚详细,因此作者萌发了分析整个Linux 网路通讯协定核心的想法。

希望能在研究一些经典程式码时发现与时俱进的部分,?砖引玉,吸引更多的人参与到研究网路通讯协定核心的实现技巧以及移植工作上,而不用对照枯燥的RFC 文件和程式码。

深入网络架构的基石:深度解析现代网络协议栈与高性能实现 本书旨在为那些渴望超越日常应用层面,深入理解和掌握现代计算机网络核心原理与实现机制的技术人员提供一本全面而详尽的指南。我们聚焦于网络协议栈的设计哲学、关键协议的底层运作,以及如何在实际系统中构建高效率、高可靠的网络服务。 第一部分:网络基础理论与协议栈的宏观视角 在深入细节之前,我们将首先构建一个坚实的理论基础。本部分将系统阐述网络通信的本质需求,并从 OSI 模型与 TCP/IP 模型的视角,建立起对整个网络架构的整体认知。 数据通信模型与抽象层次: 详细剖析不同网络模型的设计哲学,解释为什么我们需要分层结构,以及不同层次之间的交互和依赖关系。我们将探讨层次化设计如何平衡复杂性和可维护性。 物理层与链路层的关键技术: 尽管本书的重点在于高层协议,但对底层技术的理解至关重要。我们将回顾经典的介质访问控制(MAC)协议,探讨现代以太网(如千兆、万兆)在冲突避免、错误检测和帧结构上的演进。重点分析 CSMA/CD 与 CSMA/CA 机制在不同网络环境下的适用性。 网络层:寻址、路由与数据报文的生命周期: 深入解析 IPv4 和 IPv6 的地址结构、子网划分(CIDR)以及地址转换机制(NAT/NPTv6)。路由选择算法是本章的核心,我们将详细对比距离矢量(如 RIP)和链路状态(如 OSPF)路由协议的工作原理,分析 BGP 在大规模互联网中的作用和挑战。 第二部分:传输层的可靠性与效率保证 传输层是网络应用与底层基础设施之间的桥梁,其设计直接决定了上层应用的性能和数据完整性。本部分将聚焦于 TCP 和 UDP 协议的精妙设计。 TCP 的连接管理与状态机: 全面解析 TCP 的三次握手、四次挥手过程,深入探讨 TCP 状态机的每一个状态及其转换条件。我们将分析 TIME_WAIT 状态的必要性及其对资源的影响。 可靠性机制的底层实现: 重点剖析序列号、确认应答(ACK)机制、滑动窗口协议(Sliding Window)如何确保数据不丢失、不重复、按序到达。我们将详细推导累积确认和选择性确认(SACK)的工作流程及其性能提升。 拥塞控制的艺术: 拥塞控制是现代网络性能的关键。我们将追溯 TCP 慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复算法的演进历程。深入探讨 Reno、Tahoe、CUBIC 以及 BBR 等主流拥塞控制算法的数学模型和它们在不同网络拓扑中的表现差异。 UDP 与面向无连接的服务: 分析 UDP 的设计哲学——极简与速度优先。探讨何时应该使用 UDP,以及如何在应用层自行实现可靠性(如 QUIC 协议的设计思路)。 第三部分:应用层协议的结构与交互模式 本部分将跳出单纯的协议字段解析,着重于应用层协议如何构建用户可感知的服务,并分析高性能服务背后的设计模式。 HTTP 协议栈的深度剖析: 不仅仅停留在请求和响应头部的层面,我们将细致研究 HTTP/1.1 的连接复用(Keep-Alive)、管道化(Pipelining)的局限性。重点深入 HTTP/2 的帧结构、二进制分帧、多路复用(Multiplexing)以及头部压缩(HPACK)机制,理解其如何解决队头阻塞问题。同时,对 HTTP/3 (基于 QUIC) 的设计理念进行前瞻性介绍。 DNS 解析的性能优化: 探讨域名解析过程中的递归查询与迭代查询,分析 TTL 值、缓存机制在加速解析过程中的作用。讨论 DoH (DNS over HTTPS) 等安全增强措施对传统 DNS 流程带来的影响。 消息传递与 RPC 框架: 概述常见的数据序列化技术(如 JSON, Protocol Buffers, Thrift)的选择考量。分析远程过程调用(RPC)框架(如 gRPC)在跨进程/跨网络通信中如何利用 HTTP/2 和 Protobuf 实现高效的接口调用。 第四部分:网络编程接口与系统级实现考量 理解协议栈的运作后,我们将转向操作系统层面,探讨应用如何高效地与其交互。 Socket 编程模型的全景: 详细对比阻塞式 I/O、非阻塞式 I/O、I/O 多路复用(select, poll, epoll/kqueue)的工作机制。重点分析 `epoll` 机制相对于传统轮询方式的性能优势,这是构建高并发服务器的关键。 操作系统内核的网络缓冲区管理: 剖析内核中发送缓冲区(send buffer)和接收缓冲区(recv buffer)的工作原理,探讨 TCP 零拷贝技术(Zero-Copy)的实现,如 `sendfile()` 调用,及其在文件传输服务中的效率提升。 网络性能调优的实践指南: 基于对内核和协议栈的理解,提供一套实用的性能调优清单。包括 TCP 内存参数调整、TIME_WAIT 数量控制、TCP 延迟确认(Delayed ACK)策略的权衡,以及如何利用内核提供的工具进行流量分析和瓶颈定位。 通过本书的学习,读者将能够从根本上理解网络数据流动的每一个环节,不再将网络视为一个“黑箱”,而是能够设计、实现和优化具有卓越网络性能的复杂系统。

作者简介

目录信息

前言
第1 章 作业系统、网路、协定核心、程式码
1.1 L nux 作业系统介绍
1.1.1 L nux 作业系统架构简介
1.1.2 网路通讯协定发展介绍
1.2 本书的组织和安排
1.2.1 基本的资料结构和电脑术语
1.2.2 图片风格展示
1.2.3 本书的组织
第2 章 核心系统初始化
2.1 系统初始化流程简介
2.2 核心档案解读
2.2.1 ELF 档案格式
2.2.2 L nk Scr pts 知识
2.2.3 L nux 核心镜像解析
2.3 中断及任务呼叫管理
2.3.1 中断及软中断模型
2.3.2 各种语系环境下的切换
2.3.3 核心下的同步与互斥
2.3.4 各种非同步手段
2.4 虚拟档案系统
2.5 网路通讯协定核心各部分初始化
2.5.1 网路基础系统初始化
2.5.2 网路记忆体管理
2.5.3 网路档案系统初始化
2.5.4 网路通讯协定初始化
2.5.5 初步瞭解路由系统
2.6 Linux 设备管理
2.6.1 底层PCI 模组的初始化
2.6.2 网路设备介面初始化函式
第3 章 配置网路系统
3.1 配置过程分析
3.1.1 配置是如何下达到核心的
3.1.2 socket 系统呼叫
3.1.3 octl 程式码的实现
3.1.4 loopback 介面的配置过程
3.1.5 IP 别名的实现
3.2 回顾FIB 系统初始化
3.3 深入FIB 系统
3.4 FIB 系统发生了什么样的变化
3.5 直接连结路由表
3.6 介面状态变化的处理过程
第4 章 网路层实现的初步研究
4.1 从p ng 127.0.0.1 开始旅程
4.2 再次相遇Socket 系统呼叫
4.3 IP 资料封包内容格式
4.4 send 系统呼叫
4.5 在路由系统中游历
4.5.1 寻找出口
4.5.2 当目的地址是远端主机时
4.5.3 建立对应路由cache 表项
4.5.4 建立对应芳邻表项
4.6 回到发送的路径
4.6.1 IP 层发送过程
4.6.2 揭密hh_cache
4.7 ARP 的作用
4.7.1 ARP 的机制
4.7.2 ARP 封包格式
4.7.3 L nux ARP 协定的实现
4.8 到达设备驱动层
4.8.1 Loopback 设备的发送过程讯框数据链路层格式
4.8.2 Loopback 设备的发送过程
4.9 接收过程:从中断到路由系统
4.10 ICMP
4.10.1 ICMP 封包格式
4.10.2 p ng 本机地址及回环地址
4.10.3 p ng 外部位址
4.11 从核心到用户
第5 章 传输层实现的研究
5.1 进一步到UDP
5.1.1 UDP 用户程式码
5.1.2 UDP 资料封包格式
5.1.3 伺服器端b nd 的实现
5.1.4 接收程式码
5.1.5 释放UDP 的socket
5.2 更高阶的TCP
5.2.1 TCP 用户程式码
5.2.2 TCP 资料封包格式
5.2.3 TCP 协定及socket 的初始化
5.2.4 伺服器端b nd 和l sten 的实现
5.2.5 伺服器端accept 的实现
5.2.6 用户端connect 的实现—发起三次握手
5.2.7 TCP 封包的接收
5.2.8 三次握手的实现
5.2.9 核心收到封包转到用户状态
5.2.10 释放TCP 的socket
5.3 TCP 拥塞控制
5.3.1 TCP 拥塞控制机制介绍
5.3.2 L nux 核心拥塞控制功能的实现
第6 章 Select 系统呼叫的实现机制
6.1 如何使用select
6.2 Select 的核心实现
第7 章 资料连结层协定实现
7.1 基本的2 层知识
7.2 L nux 桥实现的基本框架
7.3 VLAN
7.3.1 VLAN 概念
7.3.2 L nux 下VLAN—存在巨大的缺陷
7.4 LACP 协定
7.4.1 聚合连接埠简介
7.4.2 LACP 在L nux 中的实现
7.5 2 层功能总结
后 记
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的魅力在于它的“深度”与“实用性”的完美结合。作为一名Linux系统的爱好者,我一直渴望能够更深入地了解网络是如何在Linux环境下工作的。《从Linux 直入TCP/IP核心世界》这本书,正好满足了我的这一需求。它不仅仅是关于TCP/IP协议的理论书籍,更是一本教你如何利用Linux工具去理解和操控网络的实践指南。 我特别赞赏书中对于一些经典网络命令的详尽解读,比如`ping`、`traceroute`、`telnet`等。这些工具看似简单,但通过作者的深入剖析,我才明白它们背后隐藏着多么复杂的网络交互过程。尤其是在分析`traceroute`输出结果的时候,我能够结合书中关于路由和IP转发的知识,准确地定位网络延迟的瓶颈。这种知其然,更知其所以然的学习体验,让我感觉受益匪浅。

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说实话,在翻开这本书之前,我对TCP/IP协议的理解只停留在“好像知道它是什么”的层面。然而,《从Linux 直入TCP/IP核心世界》这本书,彻底改变了我的认知。它以一种非常直观且易于接受的方式,将那些曾经让我望而却步的底层协议细节,变得清晰明了。 我喜欢书中对数据包在网络堆栈中上下传递的过程的描述。作者利用Linux的强大工具,让我们能够“看到”数据包在不同层之间是如何被封装和解封装的,以及每个头部字段的作用。例如,在讲解IP头部时,书中通过`ip addr`和`ip route`等命令的分析,让我深刻理解了IP地址和路由表是如何决定数据包的下一跳的。这种将抽象概念具象化的方法,极大地降低了学习的门槛。

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这本书对我来说,真是一次令人振奋的网络技术探索之旅。作者仿佛是一位经验丰富的向导,带着我们深入Linux这个广阔的操作系统,去揭示TCP/IP协议栈那些隐藏在表面之下的奥秘。《从Linux 直入TCP/IP核心世界》这本书,没有使用任何不必要的花哨的语言,而是用最直接、最有效的方式,将知识传递给读者。 我尤其欣赏书中在讲解过程中,总是能够将抽象的网络概念与Linux系统中的具体实现联系起来。比如,当讲到套接字(Socket)编程时,书中会结合`socket`系统调用和相关的Linux命令,展示如何创建、绑定、监听和连接套接字,以及如何进行数据的读写。这种从代码到协议,再到系统实现的完整链条的讲解,让我对网络通信的整个流程有了前所未有的深刻理解。

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我真的觉得,这本书对于那些想要深入理解网络底层原理,又不想被复杂理论吓退的读者来说,简直是量身定做的。作者在内容组织上非常用心,将Linux这个强大的操作系统与TCP/IP协议的各个层面巧妙地融合在一起。在阅读过程中,我仿佛置身于一个由Linux命令构建的实验室,通过一步步的命令行操作,去拆解、去分析TCP/IP协议栈的每一个环节。 最让我印象深刻的是,书中对于数据包在网络中传输的整个生命周期的描述,从应用层数据的产生,到传输层TCP/UDP的封装,再到网络层IP的寻址,直至链路层和物理层的实际传输,每一个细节都描绘得非常生动。特别是当讲到端口的概念时,作者通过`netstat`等命令的演示,让我们看到了不同应用程序如何通过端口与网络进行通信,这对于理解网络服务的运行机制至关重要。

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这本书简直就是我踏入网络世界的一盏明灯!一直以来,我对网络传输背后的原理充满了好奇,但又觉得深奥难懂。市面上很多书籍要么过于理论化,要么就停留在应用层面,让人难以窥探其精髓。《从Linux 直入TCP/IP核心世界》这本书,恰恰填补了这个空白。它没有像很多入门书籍那样,上来就给你灌输一堆晦涩的概念,而是巧妙地将Linux系统这个大家熟悉的工具,作为切入点,让我们能够亲手去“触摸”和“观察”TCP/IP协议的工作过程。 我尤其喜欢它在讲解时,不仅仅停留在理论的描述,而是辅以大量的Linux命令和实际操作。例如,在讲解TCP三次握手的时候,作者并没有仅仅抛出“SYN, SYN-ACK, ACK”这几个词,而是指导我们如何使用`tcpdump`这样的工具,抓包分析,直观地看到数据包的往来,理解每一个步骤的意义。这种“动手实践”的教学方式,让我不再是被动地接受信息,而是主动地去探索和发现。书中的很多例子都非常贴近实际工作场景,解决了我之前在实际网络问题排查中遇到的很多困惑。

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