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第1章 TCP/IP引论1

1.1 什么是TCP/IP1

1.2 TCP/IP的起源和历史2

1.2.1 TCP/IP的设计目标2

1.2.2 TCP/IP大事年表2

1.2.3 谁“拥有”Internet4

1.2.4 管理TCP/IP的标准化组织5

1.2.5 IPv4与IPv65

1.3 TCP/IP标准和RFC6

1.4 OSI网络参考模型概览7

1.4.1 网络分层7

1.4.2 ISO/OSI网络参考模型8

1.4.3 协议层如何工作8

1.5 TCP/IP网络模型12

1.5.1 TCP/IP网络访问层13

1.5.2 TCP/IP网络访问层协议13

1.5.3 TCP/IP互联网层的功能14

1.5.4 TCP/IP互联网层协议15

1.5.5 TCP/IP传输层的功能16

1.5.6 TCP/IP传输层协议16

1.5.7 TCP/IP应用层16

1.6 TCP/IP协议、服务、套接字与端口17

1.6.1 TCP/IP协议号18

1.6.2 TCP/IP端口号19

1.6.3 TCP/IP套接字19

1.7 TCP/IP中的数据封装19

1.8 关于协议分析20

1.8.1 协议分析的有用规则20

1.8.2 协议分析器的要素21

1.8.3 将协议分析器安装在网络上24

本章小结25

习题27

动手项目29

动手项目1-1：安装Wireshark29

动手项目1-2：启动Wireshark30

动手项目1-3：捕获基本数据包30

动手项目1-4：探寻基本数据包和统计信息32

动手项目1-5：选择一个过滤器并捕获数据包34

动手项目1-6：创建一个显示过滤器36

动手项目1-7：查看一个完整的数据包解码37

案例项目37

案例项目1-1：解决小型网络中的网络连接问题37

案例项目1-2：讨论升级到IPv6的理由37

案例项目1-3：确定正在使用的是哪种IP协议37

案例项目1-4：解释协议错误或广播数据流的后果37

第2章 IP寻址及其他38

2.1 IP寻址基础38

2.2 IPv4寻址40

2.2.1 IPv4地址类40

2.2.2 网络、广播、多播及其他特殊IP地址41

2.2.3 广播数据包结构42

2.2.4 IPv4网络与子网掩码44

2.2.5 IPv4子网与超网45

2.2.6 无类域间路由47

2.2.7 公用和专用IPv4地址48

2.2.8 管理对IPv4地址的访问49

2.3 获得公用IP地址50

2.4 IPv4寻址模式50

2.4.1 网络空间51

2.4.2 主机空间52

2.5 正在耗尽的IPv4地址空间53

2.6 IPv6概述54

2.7 IPv6寻址55

2.7.1 地址格式与表示法55

2.7.2 网络与主机部分56

2.7.3 作用域标识符56

2.7.4 接口标识符56

2.7.5 URL中的原始IPv6地址58

2.7.6 地址类型58

2.7.7 地址分配62

2.8 IPv6寻址与子网划分的因素63

2.9 从IPv4转换到IPv664

本章小结65

习题67

动手项目68

动手项目2-1：安装IP子网计算器程序68

动手项目2-2：熟悉IP子网计算器软件69

动手项目2-3：为所需IPv4子网数计算子网掩码70

动手项目2-4：使用在线教程学习子网划分71

动手项目2-5：查看与IPv6寻址有关的RFC文档71

动手项目2-6：找出计算机的IPv6地址71

动手项目2-7：访问和使用计算机的ARP表72

案例项目73

案例项目2-1：设计一个公司网络73

案例项目2-2：为一个站点实现一个网络73

案例项目2-3：设计一个IPv6地址空间74

第3章 基本的IP数据包结构：首部与有效载荷75

3.1 IP数据包与数据包结构75

3.2 IPv4首部字段及其功能75

3.2.1 版本字段76

3.2.2 首部长度字段76

3.2.3 服务类型字段76

3.2.4 TOS字段的功能：差分服务和拥塞控制77

3.2.5 总长度字段80

3.2.6 标识符字段80

3.2.7 标志字段81

3.2.8 分段偏移量字段81

3.2.9 生存时间字段82

3.2.10 协议字段82

3.2.11 首部校验和字段82

3.2.12 源地址字段83

3.2.13 目的地址字段83

3.2.14 可选字段83

3.2.15 填充字段84

3.3 IPv6首部字段及其功能84

3.3.1 版本字段84

3.3.2 流量类型字段84

3.3.3 数据流标签字段85

3.3.4 有效载荷长度字段85

3.3.5 下一个首部字段的作用85

3.3.6 跳限制字段86

3.3.7 源地址字段86

3.3.8 目的地址字段86

3.4 IPv6扩展首部86

3.4.1 扩展首部的顺序87

3.4.2 逐跳选项扩展首部88

3.4.3 目的地选项扩展首部88

3.4.4 路由扩展首部89

3.4.5 分段扩展首部89

3.4.6 认证扩展首部90

3.4.7 封装安全有效载荷扩展首部和尾部91

3.4.8 超大包92

3.4.9 服务质量92

3.4.10 路由器警告与逐跳选项93

3.5 IPv6 MTU与数据包处理94

3.6 IPv6的上层协议校验和95

3.7 IPv6首部结构与IPv4首部结构97

3.7.1 IPv4与IPv6首部比较97

3.7.2 从IPv4转换到IPv6的小结98

本章小结99

习题100

动手项目103

动手项目3-1：使用Wireshark软件查看IPv4数据包首部103

动手项目3-2：使用Wireshark软件查看IPv6数据包首部104

动手项目3-3：在Wireshark软件中查看IPv6上层协议106

案例项目107

案例项目3-1：Wireshark与NetMon软件107

案例项目3-2：解释校验和错误107

案例项目3-3：查看IPv6的下一个首部字段107

第4章 数据链路层与网络层TCP/IP协议109

4.1 数据链路协议109

4.2 点到点协议111

4.3 帧的类型与大小112

4.3.1 以太网帧类型112

4.3.2 Ethernet II帧结构113

4.4 IP环境中的硬件地址116

4.4.1 地址解析协议与网络发现协议116

4.4.2 ARP协议的特性与处理117

4.4.3 NDP协议的特征与处理123

4.5 理解IP协议124

4.5.1 发送IP数据报125

4.5.2 路由解析过程126

4.5.3 IPv4与IPv6如何不同128

4.6 IP数据包的寿命129

4.7 分段与重组130

4.8 服务交付选项132

4.9 优先级132

4.10 服务类型132

4.11 理解IP路由134

4.11.1 在路由表中如何存放记录135

4.11.2 路由协议和被路由协议136

4.11.3 为路由协议分组136

4.12 路由特性140

4.12.1 路由汇聚140

4.12.2 IPv4路由机制140

4.13 IPv6路由考虑143

4.13.1 IPv6路由机制144

4.13.2 IPv6中的多播侦听器发现149

4.14 路由协议153

4.14.1 IPv4路由协议153

4.14.2 IPv6路由协议160

4.15 管理内部网的路由165

4.16 广域网上的路由166

4.16.1 几个小型办公室166

4.16.2 辐射型结构167

4.16.3 多协议167

4.16.4 移动用户167

4.16.5 移动IP167

4.16.6 本地区移动性168

4.17 往返于Internet的路由168

4.18 保护路由器和路由行为的安全169

4.19 IP路由故障诊断170

本章小结170

习题173

动手项目176

动手项目4-1：管理本地ARP缓冲区176

动手项目4-2：读取本地IPv4路由表176

动手项目4-3：读取本地IPv6路由表和邻居缓冲区177

动手项目4-4：用Wireshark软件查看IPv4和IPv6路由协议178

案例项目180

案例项目4-1：查看跟踪文件180

案例项目4-2：基于跳限制值来确定IPv6数据报传输的距离180

案例项目4-3：TCP/IP网络的QoS180

第5章 Internet控制消息协议181

5.1 ICMP基础181

5.2 ICMPv4183

5.2.1 RFC792概览183

5.2.2 ICMPv4的首部183

5.2.3 ICMPv4消息的类型187

5.2.4 可变的ICMP结构和功能190

5.3 ICMPv6200

5.3.1 ICMPv6概述200

5.3.2 ICMPv6消息的类型200

5.3.3 ICMPv6首部202

5.4 ICMPv6错误消息202

5.4.1 目的地不可达消息202

5.4.2 数据报太大消息203

5.4.3 超时消息204

5.4.4 参数问题消息204

5.5 ICMPv6信息消息205

5.5.1 Echo请求与Echo应答消息205

5.5.2 路由器公告与路由器请求消息206

5.5.3 邻居请求与邻居公告消息207

5.5.4 重定向消息208

5.5.5 路由器重编号消息209

5.5.6 ICMPv4与ICMPv6消息的简单比较210

5.6 路径MTU发现210

5.7 ICMP测试和故障诊断顺序211

5.7.1 使用ping进行可连接性测试212

5.7.2 使用Traceroute进行路径发现213

5.7.3 使用Pathping进行路径发现214

5.7.4 使用ICMP的路径MTU发现214

5.7.5 ICMP的路由序列217

5.7.6 ICMPv4的安全问题220

5.7.7 ICMPv6的安全问题222

5.8 解码ICMP数据包222

5.8.1 ICMPv4222

5.8.2 ICMPv6223

本章小结224

习题225

动手项目227

动手项目5-1：在网络上使用ICMPv4 Echo请求消息ping另一个设备227

动手项目5-2：为你的数据流构建一个过滤器228

动手项目5-3：捕获ICMPv6 Echo请求与Echo应答数据包229

动手项目5-4：捕获ICMPv6邻居请求与邻居公告消息229

案例项目230

案例项目5-1：确定默认网关设置230

案例项目5-2：ICMPv6安全性问题231

案例项目5-3：测试路径MTU发现231

案例项目5-4：研究一下Jon Postel231

第6章 IPv6的邻居发现232

6.1 理解邻居发现232

6.2 IPv6邻居发现协议与IPv4协议的比较233

6.3 邻居发现消息的格式234

6.3.1 路由器请求消息234

6.3.2 路由器公告消息235

6.3.3 邻居请求消息238

6.3.4 邻居公告消息239

6.3.5 重定向消息241

6.4 邻居发现选项的格式243

6.4.1 源链路层地址与目标链路层地址选项243

6.4.2 前缀信息选项244

6.4.3 重定向首部选项246

6.4.4 MTU选项247

6.4.5 公告时间间隔选项248

6.4.6 宿主智能体信息选项249

6.4.7 路由信息选项249

6.5 概念主机模型250

6.5.1 在主机上存储邻居数据250

6.5.2 概念发送算法251

6.6 邻居发现过程252

6.6.1 地址解析253

6.6.2 邻居不可达检测254

6.6.3 重复地址检测255

6.6.4 路由器发现256

6.6.5 重定向257

本章小结260

习题260

动手项目263

动手项目6-1：查看ICMPv6邻居发现消息263

动手项目6-2：创建一个过滤器，查看特定主机的邻居公告消息264

动手项目6-3：创建一个过滤器，查看邻居公告消息，该消息是对邻居请求重复地址检测消息的应答消息265

动手项目6-4：创建一个过滤器，查看设置了M和O标志的路由器公告消息266

动手项目6-5：创建一个过滤器，查看具有前缀信息的路由器公告消息266

案例项目268

案例项目6-1：理解邻居请求和邻居公告消息268

案例项目6-2：排除网络问题268

案例项目6-3： 描述起始的IPv6主机通信268

第7章 IP地址自动配置269

7.1 理解自动寻址270

7.2 动态主机配置协议介绍270

7.2.1 DHCP的工作原理271

7.2.2 租用的角色272

7.2.3 DHCP软件部件272

7.2.4 DHCP租用类型273

7.2.5 DHCP租用的更多信息274

7.3 IPv4自动配置274

7.3.1 自动专用IP寻址（APIPA）275

7.3.2 DHCPv4275

7.4 IPv6自动配置289

7.4.1 IPv6自动配置的类型289

7.4.2 IPv6自动配置的地址的功能状态293

7.4.3 结点网卡标识符294

7.4.4 DHCPv6296

7.4.5 IPv6自动配置过程305

7.5 Microsoft Windows操作系统中的自动配置308

7.6 Microsoft Windows 2008的DHCP范围308

7.7 创建一个简单的DHCP服务器309

7.8 DHCP故障诊断314

本章小结316

习题317

动手项目319

动手项目7-1：查看DHCP启动序列319

动手项目7-2：查看DHCP更新、重新绑定和重新初始化序列320

动手项目7-3：查看DHCPv6启动序列320

动手项目7-4：查看和管理DHCP与DHCPv6租借信息321

案例项目322

案例项目7-1：DHCP设计与实现322

案例项目7-2：静态与动态IPv4地址问题322

案例项目7-3：解决DHCP地址问题322

案例项目7-4：DHCPv6设计与实现322

第8章 IP网络中的名称解析323

8.1 理解名称解析的基础323

8.2 网络名称解析协议324

8.2.1 TCP/IP上的NetBIOS324

8.2.2 WINS325

8.2.3 DNS327

8.2.4 LLMNR328

8.3 IPv4网络中的名称解析329

8.3.1 DNS数据库结构330

8.3.2 DNS名称空间331

8.3.3 DNS数据库记录332

8.3.4 委托DNS授权333

8.3.5 DNS服务器的类型333

8.4 域名服务器的工作原理335

8.4.1 递归查询336

8.4.2 迭代或非递归查询336

8.5 DNS缓存的重要性337

8.6 DNS配置文件和资源记录格式338

8.6.1 授权开始记录338

8.6.2 地址和别名记录340

8.6.3 将地址映射为名称341

8.7 IPv6网络中的名称解析342

8.7.1 IPv6的DNS343

8.7.2 源地址与目的地址选择345

8.7.3 源地址选择算法346

8.7.4 目的地址选择算法347

8.7.5 使用地址选择349

8.8 Windows操作系统对名称解析的支持351

8.8.1 主机文件351

8.8.2 DNS解析器352

8.8.3 DNS服务器服务354

8.8.4 DNS动态更新355

8.8.5 源地址与目的地址选择356

8.8.6 LLMNR支持358

8.8.7 使用ipv6-literal.net名称359

8.8.8 对等体名称解析协议360

8.9 解决名称解析问题与失败的故障362

8.9.1 故障的常见原因362

8.9.2 解决NetBIOS与WINS问题的工具363

8.9.3 解决DNS问题的工具363

8.9.4 nbtstat364

8.9.5 netstat365

8.9.6 nslookup365

本章小结368

习题370

动手项目372

动手项目8-1：作用于DNS解析器缓存372

动手项目8-2：使用DNS动态更新来设置Windows 7373

动手项目8-3：把IPv6地址转换为一个ipv6-literal.net名称373

动手项目8-4：捕获并查看你的DNS数据流374

动手项目8-5：安装DNS服务器软件并配置查找区域375

动手项目8-6：创建其他区域377

案例项目377

案例项目8-1：收集IPv6地址数据以配置名称服务器377

案例项目8-2：请解释一下只用于缓存的服务器的使用378

案例项目8-3：理解在网络基础设施中所需要的最少DNS服务器数量378

第9章 TCP/IP传输层协议379

9.1 理解UDP与TCP379

9.1.1 IPv4与IPv6上的UDP380

9.1.2 IPv4与IPv6上的TCP381

9.2 UDP383

9.2.1 UDP首部字段和功能384

9.2.2 UDP端口号与进程386

9.2.3 UDP与IPv6387

9.3 TCP388

9.3.1 TCP与IPv4388

9.3.2 TCP与IPv6403

9.4 UDP、TCP与IPv6扩展首部404

9.5 在TCP和UDP之间做出选择405

本章小结406

习题407

动手项目409

动手项目9-1：查看UDP首部结构409

动手项目9-2：查看IPv4与IPv6的TCP首部410

动手项目9-3：查看TCP握手进程411

案例项目412

案例项目9-1：使用Wireshark软件清查网络412

案例项目9-2：发现动态端口号412

案例项目9-3：TCP窗口大小问题412

案例项目9-4：理解重复ACK413

第10章 从IPv4转换到IPv6414

10.1 IPv4与IPv6如何相互作用414

10.1.1 双重栈技术415

10.1.2 通过IPv4云的隧道技术415

10.1.3 采用IPv6的进展416

10.1.4 转换到IPv6的实际问题416

10.1.5 互操作性416

10.1.6 网络元素417

10.1.7 软件417

10.1.8 从Windows的角度看IPv6转换418

10.1.9 可用性418

10.1.10 下一步的工作419

10.2 IPv4/IPv6混合网络与网络结点419

10.2.1 基本的混合网络模型419

10.2.2 嵌套的混合网络模型420

10.2.3 真实的混合网络模型420

10.3 IPv6转换地址422

10.4 IPv4/IPv6转换机制423

10.4.1 用于IPv4与IPv6的双重栈协议423

10.4.2 双重IP层体系结构424

10.4.3 双重栈体系结构424

10.4.4 双重体系结构与隧道技术425

10.4.5 IPv6-over-IPv4隧道技术425

10.4.6 DNS基础设施426

10.5 IPv4与IPv6混合的隧道配置427

10.5.1 路由器到路由器的隧道配置427

10.5.2 主机到路由器与路由器到主机的隧道配置428

10.5.3 主机到主机的隧道配置429

10.5.4 隧道技术的类型429

10.6 ISATAP隧道技术430

10.6.1 ISATAP概述430

10.6.2 ISATAP的组件431

10.6.3 ISATAP结点的路由器发现432

10.6.4 ISATAP寻址与路由432

10.6.5 ISATAP的通信434

10.6.6 配置一台ISATAP路由器435

10.7 6to4隧道技术437

10.7.1 6to4概述437

10.7.2 6to4的组件438

10.7.3 6to4寻址与路由438

10.7.4 6to4通信439

10.7.5 ISATAP与6to4一起使用440

10.8 Teredo隧道技术441

10.8.1 Teredo概述441

10.8.2 Teredo的组件441

10.8.3 Teredo寻址与路由442

10.8.4 Teredo的处理过程443

本章小结445

习题447

动手项目449

动手项目10-1：查看ISATAP网络中的数据流449

动手项目10-2：查看6to4捕获文件451

动手项目10-3：查看一个Teredo捕获文件和路由器请求数据包452

案例项目453

案例项目10-1：准备一个网络，进行IPv4-to-IPv6转换技术部署453

案例项目10-2：配置要使用Teredo的Windows 7客户端453

案例项目10-3：绘制ISATAP封装首部453

第11章 部署IPv6454

11.1 理解IPv6部署454

11.2 规划IPv6部署455

11.2.1 成功准则456

11.2.2 体系结构的决策456

11.2.3 迁移与转换技术462

11.2.4 要完成的任务467

11.3 部署和使用IPv6471

11.3.1 构建一个IPv6测试／示范网络472

11.3.2 开始迁移应用程序473

11.3.3 把只支持IPv4的主机升级到支持IPv4/IPv6473

11.3.4 使用6to4创建一个隧道式的IPv6环境476

11.3.5 使用ISATAP创建一个隧道式的IPv6环境477

11.4 探讨一些网络管理任务479

本章小结480

习题481

动手项目483

动手项目11-1：探索路由服务器483

动手项目11-2：探索IPv6配置485

案例项目486

案例项目11-1：创建一个测试实验网络486

案例项目11-2：创建一个迁移规划486

第12章 构建安全的TCP/IP环境487

12.1 理解网络安全性基础487

12.2 IP安全的原则488

12.3 常见的TCP/IP攻击、探测与入侵489

12.3.1 主要术语489

12.3.2 TCP/IP的主要弱点490

12.3.3 灵活性与安全性490

12.4 与IP有关的常见攻击类型491

12.5 哪些IP服务最易受攻击492

12.6 IP攻击的各个阶段494

12.6.1 侦探与发现494

12.6.2 攻击阶段495

12.6.3 掩盖阶段495

12.7 详论常见攻击与入侵点496

12.7.1 病毒、蠕虫与特洛伊木马程序496

12.7.2 广告软件与间谍软件496

12.7.3 拒绝服务攻击496

12.7.4 分布式拒绝服务攻击496

12.7.5 缓冲区溢出或过载497

12.7.6 欺骗497

12.7.7 TCP会话劫持498

12.7.8 网络嗅探498

12.8 维护IP安全性499

12.8.1 应用安全补丁与修复499

12.8.2 知道要堵住哪些端口501

12.8.3 使用IPSec501

12.8.4 保护网络外设502

12.8.5 实现防火墙505

12.8.6 在IP安全中IDS与IPS的作用506

12.9 蜜罐与蜜网507

本章小结507

习题508

动手项目510

动手项目12-1：在Wireshark中查看本地扫描510

动手项目12-2：在Wireshark中查看端口扫描511

动手项目12-3：在Wireshark中堵住端口511

动手项目12-4：在Wireshark中查看数据流来自的端口号512

案例项目512

案例项目12-1：防火墙过滤器512

案例项目12-2：防火墙研究、规划与实现513

附录A 学生与教师在线资源514

术语表516