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出版者:

作者:Tedder, William

出品人:

页数:1008

译者:

出版时间:2009-2

价格:1775.00 元

装帧:

isbn号码:9780470447253

丛书系列:

图书标签:

• CCNA
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• 基础知识

网络世界的基石：构建可靠、高效的通信基础 在当今数字化浪潮席卷全球的时代，信息与通信技术的应用已经渗透到我们生活的方方面面，从个人通信到企业运营，再到社会运转，网络扮演着越来越重要的角色。而在这个庞大而复杂的网络世界中，有一系列的核心概念和技术构成了其坚实的基础，理解和掌握这些基础知识，如同掌握了开启网络大门的一把钥匙，为我们深入探索更广阔的网络领域奠定了坚实的地基。 本书旨在为您揭示这些构成现代通信网络基石的关键要素。我们将从最基础的网络通信模型出发，逐步深入到网络设备的工作原理，以及数据在网络中传输的路径和机制。我们的目标是帮助您建立起一个全面而清晰的网络认知框架，使您能够理解不同网络组件如何协同工作，数据流如何穿梭于各个节点，以及如何确保通信的可靠性和效率。 第一部分：网络通信的宏观图景——模型与协议 在开始具体的设备和技术探讨之前，理解网络通信是如何被抽象化和组织起来的至关重要。为此，我们将首先介绍两种在网络领域极具影响力的模型：OSI（Open Systems Interconnection）参考模型和TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）模型。 OSI参考模型：一个理论的框架 OSI模型是一个由国际标准化组织（ISO）提出的，用于描述网络通信过程的七层概念模型。尽管在实际网络实现中，OSI模型更多地被用作一个理论指导框架，但它为理解网络通信的复杂过程提供了一个清晰的分层概念。我们将逐一解析这七层： 物理层 (Physical Layer): 关注的是原始比特流在物理介质（如电缆、无线电波）上的传输。它定义了电信号、接口标准、连接器类型以及传输速率等物理特性。理解物理层，如同理解数据传输的“搬运工”，它负责将数据“搬运”到网络介质上。 数据链路层 (Data Link Layer): 负责在两个直接相连的网络节点之间进行可靠的数据传输。它主要处理帧的封装、物理地址（MAC地址）寻址、错误检测和纠正（例如奇偶校验）以及流量控制。在这里，数据被组织成“帧”，并确保在点对点之间能够安全准确地传输。 网络层 (Network Layer): 负责在不同网络之间进行数据包的路由和转发。它使用逻辑地址（IP地址）来标识网络中的设备，并决定数据包的最佳传输路径。这是实现“互联互通”的关键层，它解决了如何将数据从源网络发送到目标网络的问题。 传输层 (Transport Layer): 负责在源主机和目标主机之间提供端到端的可靠数据传输服务。它引入了端口号来区分同一主机上不同的应用程序，并提供了两种主要的传输协议：TCP（Transmission Control Protocol）提供可靠的、面向连接的传输，而UDP（User Datagram Protocol）提供不可靠的、无连接的传输。这一层就像数据传输的“快递员”，负责确保数据能够准确无误地到达最终的应用程序。 会话层 (Session Layer): 负责建立、管理和终止应用程序之间的通信会话。它处理对话的同步和管理，例如确认哪个应用程序正在发送数据，以及何时结束通信。 表示层 (Presentation Layer): 负责数据的格式化、加密和压缩，以确保不同应用程序之间的数据能够被正确地理解。它处理数据表示的转换，使得数据在传输过程中能够被正确地解读。 应用层 (Application Layer): 为用户应用程序提供网络服务接口。我们日常使用的各种应用程序，如电子邮件、网页浏览、文件传输等，都运行在应用层。它定义了应用程序之间进行通信的协议，例如HTTP、FTP、SMTP等。 TCP/IP模型：事实上的网络标准 与OSI模型相比，TCP/IP模型更为简洁，也更贴近实际的互联网实现。我们将重点关注TCP/IP模型的四个层次，它们与OSI模型有着紧密的对应关系： 网络接口层 (Network Interface Layer): 对应OSI模型中的物理层和数据链路层，负责处理物理介质的细节以及本地网络内的帧传输。 网际层 (Internet Layer): 对应OSI模型中的网络层，主要由IP协议（Internet Protocol）负责，处理数据包的寻址和路由。 传输层 (Transport Layer): 对应OSI模型中的传输层，同样由TCP和UDP协议主导，提供端到端的通信服务。 应用层 (Application Layer): 对应OSI模型中的会话层、表示层和应用层，包含所有面向用户的网络协议。 通过对这两个模型的深入理解，您将能够清晰地认识到网络通信是如何从物理比特流逐步演变成有意义的应用数据的，以及不同层级如何分工合作，共同完成复杂的网络任务。 第二部分：网络世界的“交通枢纽”——网络设备 网络通信离不开各种各样的网络设备。它们如同城市中的交通枢纽、道路和指挥中心，负责数据的转发、连接和管理。我们将详细介绍几种核心的网络设备及其功能： 路由器 (Router): 网络的“导航员” 路由器是实现不同网络之间互联互通的关键设备。它工作在网络层，根据目标IP地址，通过路由表查找最佳路径，将数据包从一个网络转发到另一个网络。我们将深入探讨路由器的功能，包括： IP寻址和路由: 路由器如何理解和处理IP地址，以及如何构建和维护路由表。 路由协议: 了解静态路由和动态路由协议（如RIP、OSPF、BGP）的工作原理，以及它们如何帮助路由器发现并选择最优路径。 ACLs (Access Control Lists): 学习如何配置访问控制列表，实现网络流量的过滤和安全策略。 NAT (Network Address Translation): 理解NAT如何实现私有IP地址与公有IP地址之间的转换，解决IP地址短缺问题，并增强网络安全性。 交换机 (Switch): 局域网的“高效分流器” 交换机主要工作在数据链路层，用于连接同一局域网（LAN）内的多个设备。与集线器（Hub）不同，交换机能够根据MAC地址智能地将数据帧转发到目标设备，避免了网络拥塞，提高了通信效率。我们将详细介绍： MAC地址表: 交换机如何学习和维护MAC地址表。 端口隔离与广播域: 理解交换机如何创建独立的通信通道，避免不必要的广播。 VLANs (Virtual Local Area Networks): 学习如何划分虚拟局域网，将一个物理网络分割成多个逻辑网络，以提高安全性、管理性和效率。 STP (Spanning Tree Protocol): 了解STP如何防止二层网络中的环路，确保网络的稳定性。 集线器 (Hub): 简单但低效的“信号放大器” 集线器工作在物理层，它接收到信号后，简单地将其复制并发送到所有连接的端口。这种“广播”方式效率低下，容易引起冲突，因此在现代网络中已逐渐被交换机取代。但理解其工作原理有助于对比和理解交换机的优势。 其他重要网络设备: 除了上述核心设备，我们还将简要介绍其他重要的网络组件，例如： 防火墙 (Firewall): 负责网络安全，监控和控制进出网络的流量，阻止未经授权的访问。 无线接入点 (Wireless Access Point - AP): 允许无线设备连接到有线网络。 调制解调器 (Modem): 将数字信号转换为模拟信号，以便在电话线或同轴电缆上传输，反之亦然。 第三部分：数据的“生命旅程”——IP寻址与子网划分 要让网络中的设备能够相互通信，每个设备都需要一个唯一的地址。IP地址是网络层中的逻辑地址，它在互联网中扮演着至关重要的角色。理解IP地址的结构和分配规则，以及如何有效地利用IP地址空间，是网络管理员必备的技能。 IPv4地址的体系与分类: 我们将深入讲解IPv4地址的构成，包括其32位的二进制表示和我们常用的点分十进制表示法。我们将详细介绍IPv4地址的类别A、B、C、D、E，以及它们的适用范围和特点。 网络地址与主机地址: 理解IP地址如何被划分为网络部分和主机部分，以及网络掩码（Subnet Mask）在其中的关键作用。 子网划分 (Subnetting): 优化IP地址利用率的关键技术 子网划分是将一个大的IP网络分割成多个更小的子网络的进程。这不仅可以更有效地利用有限的IP地址资源，还可以提高网络的性能和安全性。我们将通过实际的计算和案例，详细讲解子网划分的方法和步骤，包括： 确定子网数量和主机数量的需求。 选择合适的网络掩码。 计算每个子网的网络地址、广播地址和可用主机地址范围。 理解子网划分对路由和广播域的影响。 IPv6简介: 随着IPv4地址的日益枯竭，IPv6应运而生。我们将简要介绍IPv6的优势，包括其庞大的地址空间，以及其基本的地址结构。 第四部分：网络通信的“语言”——常用网络协议 网络协议是计算机之间进行通信的规则和约定。只有遵循相同的协议，设备才能相互理解和交换信息。我们将深入研究一些最常用和最重要的网络协议，理解它们在网络通信中的具体作用： IP协议 (Internet Protocol): 数据包的“搬运工” IP协议是网络层最核心的协议，它负责为数据包分配IP地址，并将其从源主机路由到目标主机。我们将研究IP数据包的格式，以及IP协议在数据传输中的无连接、不可靠特性。 TCP协议 (Transmission Control Protocol): 可靠的“信使” TCP是一种面向连接的、可靠的传输协议。它通过三次握手建立连接，四次挥手断开连接，并提供数据的分段、排序、确认和重传机制，确保数据能够按序、无误地到达目标应用程序。我们将深入理解TCP的三次握手和四次挥手过程，以及其流量控制和拥塞控制机制。 UDP协议 (User Datagram Protocol): 高速的“即时通信” UDP是一种无连接的、不可靠的传输协议。它具有传输速度快、开销小的特点，适用于对实时性要求高但对丢包容忍度较高的应用，如流媒体、在线游戏等。我们将对比TCP和UDP的优缺点，理解它们各自的应用场景。 ARP协议 (Address Resolution Protocol): IP地址到MAC地址的“翻译官” ARP协议负责将网络层使用的IP地址解析成数据链路层使用的MAC地址。在同一局域网内，设备需要通过ARP请求来找到目标设备的MAC地址，以便进行直接通信。 DHCP协议 (Dynamic Host Configuration Protocol): 自动化的“地址分配器” DHCP协议能够为网络中的设备自动分配IP地址、子网掩码、默认网关和DNS服务器等网络配置信息，极大地简化了网络管理。 DNS协议 (Domain Name System): “域名”到“IP地址”的“查找员” DNS协议将我们易于记忆的域名（如www.example.com）解析成计算机能够理解的IP地址，是互联网能够正常运行的基础。 HTTP协议 (Hypertext Transfer Protocol): 网页世界的“信息交换员” HTTP是用于在Web服务器和Web浏览器之间传输超文本的协议，是我们浏览网页时最常用的协议。 其他重要协议: 还将简要介绍如FTP（文件传输协议）、SMTP（简单邮件传输协议）、POP3/IMAP（邮件接收协议）等常用应用层协议。 通过对这些核心模型、网络设备和关键协议的深入剖析，本书将帮助您构建起一个扎实的网络基础知识体系。这些知识不仅是理解更高级网络技术的前提，也是在数字化时代驾驭网络、解决网络问题、构建可靠高效通信系统的基石。我们相信，掌握了这些内容，您将能够更加自信地探索广阔的网络世界，并成为一名合格的网络技术从业者。

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