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第1章 TCP/IP导引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”Internet3

1.2.4 管理TCP/IP的标准化组织4

1.2.5 IPv4与IPv64

1.3 TCP/IP标准和RFC5

1.4 OSI网络参考模型概览6

1.4.1 网络分层6

1.4.2 ISO/OSI网络参考模型7

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12

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14

1.5.5 TCP/IP传输层的功能15

1.5.6 TCP/IP传输层协议15

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17

1.6.2 TCP/IP端口号18

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20

1.8.3 将协议分析器安装在网络上24

本章小结25

习题26

动手项目28

动手项目1-1：安装Wireshark29

动手项目1-2：捕获基本数据包，查看基本数据包和统计信息30

动手项目1-3：选择一个过滤器并捕获数据包35

动手项目1-4：创建一个显示过滤器35

动手项目1-5：查看一个完整的数据包解码36

案例项目36

案例项目1-1：解决小型网络中的网络连接问题36

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

案例项目1-5：学习Internet的历史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 IPv4的无类域间路由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55

2.7 IPv6寻址56

2.7.1 地址格式与表示法56

2.7.2 网络与主机部分57

2.7.3 作用域标识符57

2.7.4 接口标识符57

2.7.5 URL中的原始IPv6地址59

2.7.6 地址类型59

2.7.7 地址分配63

2.8 IPv6寻址与子网划分的因素64

2.9 从IPv4转换到IPv665

本章小结67

习题68

动手项目70

动手项目2-1：熟悉IPv6反向代理70

动手项目2-2：计算域的IPv6反向代理70

动手项目2-3：根据所需的IPv4子网数量，计算子网掩码71

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：使用子网计算器，确定某个IP地址的主机地址范围、广播地址以及其他相关值72

动手项目2-6：查看与IPv6寻址有关的RFC文档73

动手项目2-7：找出Windows计算机的IPv6地址73

动手项目2-8：找出Mac计算机的IPv6地址74

动手项目2-9：找出Linux计算机的IPv6地址74

动手项目2-10：访问和使用Windows计算机的ARP表75

动手项目2-11：访问和使用Linux计算机的ARP表76

案例项目77

案例项目2-1：设计一个公司网络77

案例项目2-2：为单个站点实现一个网络77

案例项目2-3：设计一个IPv6地址空间77

第3章 基本的IP数据包结构： 首部与有效载荷78

3.1 IP数据包与数据包结构78

3.2 IPv4首部字段及其功能78

3.2.1 版本字段79

3.2.2 首部长度字段79

3.2.3 TOS字段的功能：差分服务和拥塞控制79

3.2.4 总长度字段83

3.2.5 标识符字段83

3.2.6 标志字段84

3.2.7 分段偏移量字段84

3.2.8 生存时间字段84

3.2.9 协议字段85

3.2.10 首部校验和字段85

3.2.11 源地址字段86

3.2.12 目的地址字段86

3.2.13 可选字段86

3.2.14 填充字段86

3.3 IPv6首部字段及其功能87

3.3.1 版本字段87

3.3.2 流量类型字段87

3.3.3 数据流标签字段88

3.3.4 有效载荷长度字段88

3.3.5 下一个首部字段的作用88

3.3.6 Internet组管理协议89

3.3.7 跳限制字段89

3.3.8 源地址字段89

3.3.9 目的地址字段89

3.4 IPv6扩展首部89

3.4.1 扩展首部的顺序90

3.4.2 逐跳选项扩展首部91

3.4.3 目的地选项扩展首部91

3.4.4 路由扩展首部92

3.4.5 分段扩展首部92

3.4.6 认证扩展首部93

3.4.7 封装安全有效载荷扩展首部和尾部94

3.4.8 超大包95

3.4.9 服务质量95

3.4.10 路由器警告与逐跳选项96

3.5 IPv6 MTU与数据包处理97

3.6 IPv6的上层协议校验和98

3.7 IPv6首部结构与IPv4首部结构100

3.7.1 IPv4与IPv6首部比较100

3.7.2 从IPv4转换到IPv6的小结101

本章小结102

习题104

动手项目107

动手项目3-1：使用Wireshark软件查看IPv4数据包首部107

动手项目3-2：使用Wireshark软件查看IPv6数据包首部108

动手项目3-3：在Wireshark软件中查看IPv6上层协议110

案例项目111

案例项目3-1：Wireshark与消息分析器111

案例项目3-2：解释校验和错误111

案例项目3-3：查看IPv6的下一个首部字段112

第4章 TCP/IP中的数据链路层与网络层协议113

4.1 数据链路协议114

4.2 点到点协议115

4.3 帧的类型与大小117

4.3.1 以太网帧类型117

4.3.2 Ethernet Ⅱ帧结构117

4.4 IP环境中的硬件地址120

4.4.1 地址解析协议与网络发现协议120

4.4.2 ARP协议的特性与处理121

4.4.3 NDP协议的特征与处理128

4.5 理解IP协议129

4.5.1 发送IP数据报130

4.5.2 路由解析过程131

4.5.3 IPv4与IPv6有何不同133

4.6 IP数据包的生存周期134

4.7 分段与重组135

4.8 服务交付选项137

4.9 优先级137

4.10 服务类型137

4.11 理解IP路由139

4.11.1 在路由表中如何存放记录140

4.11.2 路由协议和被路由协议141

4.11.3 为路由协议分组141

4.12 路由特性145

4.12.1 路由汇聚145

4.12.2 IPv4路由机制145

4.13 IPv6路由的考虑因素149

4.13.1 IPv6路由机制149

4.13.2 IPv6中的多播侦听器发现154

4.14 路由协议159

4.14.1 IPv4路由协议159

4.14.2 IPv6路由协议166

4.15 管理内部网的路由172

4.16 广域网上的路由173

4.16.1 几个小型办公室173

4.16.2 辐射型结构173

4.16.3 多协议173

4.16.4 移动用户174

4.16.5 移动IP174

4.16.6 本地区移动性174

4.17 往返于Internet的路由175

4.18 保护路由器和路由行为的安全175

本章小结176

习题179

动手项目182

动手项目4-1：管理本地ARP缓冲区182

动手项目4-2：读取本地IPv4路由表183

动手项目4-3：读取本地IPv6路由表和邻居缓冲区183

动手项目4-4：用Wireshark软件查看IPv4和IPv6路由协议183

案例项目187

案例项目4-1：查看跟踪文件187

案例项目4-2：基于跳限制值来确定IPv6数据报传输的距离187

案例项目4-3：TCP/IP网络的QoS187

第5章 Internet控制消息协议188

5.1 ICMP基础188

5.2 ICMPv4190

5.2.1 RFC792概览190

5.2.2 ICMPv4的首部190

5.2.3 ICMPv4消息的类型194

5.2.4 可变的ICMP结构和功能198

5.3 ICMPv6206

5.3.1 ICMPv6概述206

5.3.2 ICMPv6消息的类型206

5.3.3 ICMPv6首部208

5.4 ICMPv6错误消息208

5.4.1 目的地不可达消息208

5.4.2 数据包太大消息209

5.4.3 超时消息210

5.4.4 参数问题消息210

5.5 ICMPv6信息消息211

5.5.1 Echo请求与Echo应答消息211

5.5.2 路由器公告与路由器请求消息212

5.5.3 邻居请求与邻居公告消息213

5.5.4 重定向消息214

5.5.5 路由器重编号消息215

5.5.6 ICMPv4与ICMPv6消息的简单比较216

5.6 路径MTU发现216

5.7 ICMP测试和故障诊断顺序218

5.7.1 使用ping进行可连接性测试218

5.7.2 使用Traceroute进行路径发现219

5.7.3 使用Pathping进行路径发现220

5.7.4 使用ICMP的路径MTU发现220

5.7.5 ICMP的路由序列223

5.7.6 ICMPv4的安全问题226

5.7.7 ICMPv6的安全问题228

5.8 解码ICMP数据包228

5.8.1 ICMPv4228

5.8.2 ICMPv6230

本章小结231

习题232

动手项目234

动手项目5-1：在网络上使用ICMPv4 Echo请求消息ping另一个设备234

动手项目5-2：为你的数据流构建一个过滤器234

动手项目5-3：捕获ICMPv6 Echo请求与Echo应答数据包235

动手项目5-4：捕获ICMPv6邻居请求与邻居公告消息236

案例项目238

案例项目5-1：确定默认网关设置238

案例项目5-2：ICMPv6安全性问题238

案例项目5-3：测试路径MTU发现238

案例项目5-4：研究一下Jon Postel238

第6章 IPv6中的邻居发现239

6.1 理解邻居发现239

6.2 IPv6邻居发现协议与IPv4协议的比较240

6.3 邻居发现消息的格式241

6.3.1 路由器请求消息241

6.3.2 路由器公告消息242

6.3.3 邻居请求消息245

6.3.4 邻居公告消息246

6.3.5 重定向消息248

6.4 邻居发现选项的格式250

6.4.1 源链路层地址与目标链路层地址选项250

6.4.2 前缀信息选项252

6.4.3 重定向首部选项254

6.4.4 MTU选项255

6.4.5 公告时间间隔选项256

6.4.6 宿主智能体信息选项256

6.4.7 路由信息选项257

6.5 概念主机模型257

6.5.1 在主机上存储邻居数据258

6.5.2 概念发送算法258

6.6 邻居发现过程260

6.6.1 地址解析260

6.6.2 邻居不可达检测261

6.6.3 重复地址检测262

6.6.4 路由器发现263

6.6.5 重定向265

本章小结267

习题268

动手项目271

动手项目6-1：查看ICMPv6邻居发现消息271

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272

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273

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274

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275

案例项目276

案例项目6-1：理解邻居请求和邻居公告消息276

案例项目6-2：排除网络问题276

案例项目6-3：描述初始的IPv6主机通信277

第7章 IP地址自动配置278

7.1 理解自动寻址279

7.2 动态主机配置协议介绍279

7.2.1 DHCP的工作原理280

7.2.2 租用的作用281

7.2.3 DHCP软件部件281

7.2.4 DHCP租用类型282

7.2.5 DHCP租用的更多信息283

7.3 IPv4自动配置283

7.3.1 自动专用IP寻址（APIPA）284

7.3.2 DHCP284

7.4 IPv6自动配置299

7.4.1 IPv6自动配置的类型299

7.4.2 IPv6自动配置的地址的功能状态303

7.4.3 结点网卡标识符304

7.4.4 DHCPv6307

7.4.5 IPv6自动配置过程316

7.5 Microsoft Windows 2012 R2的DHCP范围319

7.6 创建一个简单的DHCP服务器319

本章小结325

习题326

动手项目328

动手项目7-1：查看DHCP启动序列329

动手项目7-2：查看DHCP更新、重新绑定和重新初始化序列329

动手项目7-3：查看DHCPv6启动序列330

动手项目7-4：查看和管理DHCP 与 DHCPv6租借信息330

案例项目331

案例项目7-1：DHCP设计与实现331

案例项目7-2：静态与动态IPv4地址问题332

案例项目7-3：解决DHCP地址问题332

案例项目7-4：DHCPv6设计与实现332

第8章 IP网络中的名称解析333

8.1 理解名称解析的基础333

8.2 网络名称解析协议334

8.2.1 LLMNR334

8.2.2 DNS335

8.2.3 DNS数据库结构337

8.2.4 DNS名称空间338

8.2.5 DNS数据库记录339

8.2.6 委托DNS授权340

8.2.7 DNS服务器的类型340

8.3 域名服务器的工作原理342

8.3.1 递归查询342

8.3.2 迭代或非递归查询343

8.4 DNS缓存的重要性344

8.5 DNS配置文件和资源记录格式345

8.5.1 授权开始记录345

8.5.2 地址和别名记录346

8.5.3 将地址映射为名称348

8.6 IPv6网络中的名称解析349

8.6.1 IPv6中的DNS350

8.6.2 源地址与目的地址选择352

8.6.3 源地址选择算法353

8.6.4 目的地址选择算法356

8.6.5 使用地址选择357

8.7 Windows操作系统对名称解析的支持359

8.7.1 DNS解析器359

8.7.2 DNS服务器服务360

8.7.3 DNS动态更新362

8.7.4 源地址与目的地址选择363

8.7.5 LLMNR支持364

8.7.6 使用ipv6-1iteral.net名称366

8.7.7 对等体名称解析协议366

8.8 解决名称解析问题与失败的故障368

8.8.1 故障的常见原因369

8.8.2 解决DNS问题的工具370

8.8.3 netstat370

8.8.4 nslookup371

本章小结374

习题375

动手项目377

动手项目8-1：作用于DNS解析器缓存377

动手项目8-2：设置Windows计算机来使用DNS动态更新379

动手项目8-3：把IPv6地址转换为一个ipv6-literal.net名称380

动手项目8-4：捕获并查看你的DNS数据流380

动手项目8-5：找出Linux计算机的DNS解析器381

动手项目8-6：使用dig工具来进行DNS查询任务382

案例项目385

案例项目8-1：收集IPv6地址数据以配置名称服务器385

案例项目8-2：请解释一下只用于缓存的服务器的使用385

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385

第9章 TCP/IP传输层协议386

9.1 理解UDP与TCP386

9.1.1 IPv4与IPv6上的UDP387

9.1.2 IPv4与IPv6上的TCP389

9.2 UDP390

9.2.1 UDP首部字段和功能391

9.2.2 UDP端口号与进程394

9.2.3 UDP与IPv6395

9.3 TCP396

9.3.1 TCP与IPv4396

9.3.2 TCP与IPv6411

9.4 UDP、TCP与IPv6扩展首部412

9.5 在TCP和UDP之间做出选择413

本章小结414

习题415

动手项目417

动手项目9-1：查看UDP首部结构417

动手项目9-2：查看IPv4与IPv6的TCP首部418

动手项目9-3：查看TCP握手进程419

案例项目420

案例项目9-1：使用Wireshark软件清查网络420

案例项目9-2：发现动态端口号420

案例项目9-3：TCP窗口大小问题420

案例项目9-4：理解重复ACK421

第10章 从IPv4转换到IPv6422

10.1 IPv4与IPv6如何相互作用422

10.1.1 双重栈技术423

10.1.2 通过IPv4云的隧道技术423

10.1.3 采用IPv6的进展424

10.1.4 转换到IPv6的实际问题424

10.1.5 互操作性424

10.1.6 网络元素425

10.1.7 软件425

10.1.8 从Windows的角度看IPv6转换426

10.1.9 可用性427

10.1.10 下一步的工作427

10.2 IPv4/IPv6混合网络与网络结点428

10.2.1 基本的混合网络模型428

10.2.2 嵌套的混合网络模型429

10.2.3 真实的混合网络模型429

10.3 IPv6转换地址430

10.4 IPv4/IPv6转换机制431

10.5 双重IP层体系结构432

10.6 双重栈体系结构433

10.6.1 双重体系结构与隧道技术434

10.6.2 IPv6-over-IPv4隧道技术434

10.6.3 DNS基础设施435

10.7 IPv4与IPv6混合的隧道配置436

10.7.1 路由器到路由器的隧道配置436

10.7.2 主机到路由器与路由器到主机的隧道配置437

10.7.3 主机到主机的隧道配置438

10.7.4 隧道技术的类型438

10.8 ISATAP隧道技术439

10.8.1 ISATAP概述439

10.8.2 ISATAP的组件440

10.8.3 ISATAP结点的路由器发现441

10.8.4 ISATAP寻址与路由441

10.8.5 ISATAP的通信443

10.8.6 配置一台ISATAP路由器444

10.9 6to4隧道技术446

10.9.1 6to4概述446

10.9.2 6to4的组件447

10.9.3 6to4寻址与路由448

10.9.4 6to4通信448

10.9.5 ISATAP与6to4一起使用449

10.10 Teredo隧道技术450

10.10.1 Teredo概述450

10.10.2 Teredo的组件450

10.10.3 Teredo寻址与路由451

10.10.4 Teredo的处理过程452

本章小结454

习题456

动手项目458

动手项目10-1：查看ISATAP网络中的数据流458

动手项目10-2：查看6to4捕获文件460

动手项目10-3：查看一个Teredo捕获文件和路由器请求数据包461

案例项目462

案例项目10-1：准备一个网络，进行IPv4-to-IPv6转换技术部署462

案例项目10-2：配置要使用Teredo的Windows 7客户端462

案例项目10-3：绘制ISATAP封装首部462

第11章 部署IPv6463

11.1 理解IPv6部署463

11.2 规划IPv6部署464

11.2.1 成功准则465

11.2.2 体系结构的决策465

11.2.3 迁移与转换技术472

11.2.4 要完成的任务476

11.3 部署和使用IPv6481

11.3.1 构建一个IPv6测试／示范网络481

11.3.2 开始迁移应用程序482

11.3.3 把只支持IPv4的主机升级到支持IPv4/IPv6483

11.3.4 使用6to4创建一个隧道式的IPv6环境485

11.3.5 使用ISATAP创建一个隧道式的IPv6环境487

11.4 探讨一些网络管理任务489

本章小结490

习题491

动手项目493

动手项目11-1：探索路由服务器493

动手项目11-2：探索IPv6配置497

案例项目497

案例项目11-1：创建一个测试实验网络497

案例项目11-2：创建一个迁移规划497

第12章 构建安全的TCP/IP环境498

12.1 理解网络安全性基础499

12.2 IP安全的原则500

12.3 常见的TCP/IP攻击、探测与入侵501

12.3.1 主要术语501

12.3.2 TCP/IP的主要弱点502

12.3.3 灵活性与安全性503

12.4 与IP有关的常见攻击类型503

12.5 哪些IP服务最易受攻击504

12.6 IP攻击的各个阶段506

12.6.1 侦探与发现506

12.6.2 攻击阶段508

12.6.3 掩盖阶段508

12.7 详论常见攻击与入侵点508

12.7.1 病毒、间谍软件与类似安全威胁508

12.7.2 拒绝服务攻击509

12.7.3 分布式拒绝服务攻击509

12.7.4 缓冲区溢出或过载510

12.7.5 欺骗510

12.7.6 TCP会话劫持510

12.7.7 网络嗅探511

12.8 维护IP安全性512

12.8.1 应用安全补丁与修复512

12.8.2 知道要堵住哪些端口513

12.8.3 使用IPSec514

12.8.4 保护网络外设515

12.8.5 实现防火墙517

12.8.6 在IP安全中IDS与IPS的作用519

12.9 蜜罐与蜜网520

12.10 实行安全意识培训520

本章小结520

习题521

动手项目523

动手项目12-1：在Wireshark中查看本地扫描523

动手项目12-2：在Wireshark中查看端口扫描524

动手项目12-3：在Wireshark中堵住端口524

动手项目12-4：在Wireshark中查看数据流来自的端口号525

动手项目12-5：在Wireshark中查看基于IPv4的特定类型端口扫描525

动手项目12-6：在Wireshark中查看基于IPv6的特定类型端口扫描526

案例项目527

案例项目12-1：防火墙过滤器527

案例项目12-2：防火墙研究、规划与实现527

附录 学生与教师在线资源528

术语表530