Data Communications and Networking with TCP/IP Protocol Suite（数据通信与网络：TCP/IP协议族）

引用

Forouzan, B. A. (2021). Data Communications and Networking with TCP/IP Protocol Suite (6th ed.). McGraw Hill.

章节概要

第六版约866页，由13章、6个附录、一份参考文献和一份术语表组成。据出版社介绍，这一版做了大幅重组，减少了章节数，更紧密地按照TCP/IP协议族的结构来编排。序言提出了两条组织原则。其一，通过协议分层来讲授网络，因为寻址、成帧与分组等概念会在多个层次反复出现，对比各层的处理方式更容易理解。其二，采用自底向上的顺序：每一层都建立在下一层所提供的服务之上，因此读者先看到比特在物理层如何传送，再看到程序在应用层如何交换报文。五个层次之后是三章更广泛的专题。

第1章：Introduction（引言）

数据通信与网络的入门，定义协议分层，并简要介绍TCP/IP协议族和OSI模型——全书其余部分所使用的两种参考框架。

第2章：Physical Layer（物理层）

协议族的第一层。序言称，本章阐述数据与信号的关系，介绍模拟信号和数字信号，讨论作为充分利用可用带宽手段的多路复用，最后深入到物理层之下的传输介质本身。

第3章：Data-Link Layer（数据链路层）

协议族的第二层，关注相邻节点之间在单条链路上的通信。

第4–6章：Local Area Networks: LANs（局域网）；Wide Area Networks: WANs（广域网）；Connecting Devices and Virtual LANs（连接设备与虚拟局域网）

讨论具体网络技术的三章：局域网、广域网，以及把网段连接起来的设备和虚拟局域网。

第7–8章：Network Layer: Data Transfer（网络层：数据传输）；Network Layer: Routing of Packets（网络层：分组路由）

网络层占两章：一章讲数据如何跨越互连的网络从一台主机送到另一台主机，另一章讲如何为分组选择路由。

第9章：Transport Layer（传输层）

进程到进程的交付，也就是互联网传输协议所在的层次。

第10章：Application Layer（应用层）

协议族的最高层，程序在这一层交换报文。

第11–13章：Multimedia（多媒体）；Network Management（网络管理）；Cryptography and Network Security（密码学与网络安全）

出版社称这是探讨层次之外话题的三个收尾章节：网络上的多媒体、网络的管理，以及密码学及其在网络安全中的应用。

核心概念

第1章：引言

• 协议分层：把通信任务划分为若干层次，每一层为上一层提供服务。
• TCP/IP协议族：互联网所依托的分层协议集合，也是全书的组织框架。
• OSI模型：为与TCP/IP对照而介绍的七层参考模型。

第2–6章：物理层、数据链路层与网络技术

• 数据与信号：信息本身与它在介质上的模拟或数字表示之间的区别。
• 多路复用：多个信号共享一条链路的带宽。
• 传输介质：位于物理层之下的物理载体。
• 局域网、广域网与连接设备：不同规模的网络技术，以及包括虚拟局域网在内的、把它们连在一起的设备。

第7–10章：网络层、传输层与应用层

• 网络层数据传输：跨越多个网络把分组从源主机送到目的主机。
• 路由：为分组选择所走的路径。
• 传输层：通信双方主机上进程之间的交付。
• 应用层：程序借以交换报文的协议。

第11–13章：拓展专题

• 多媒体网络：在网络上传送音频和视频。
• 网络管理：监视和控制网络的运行。
• 密码学与网络安全：跨越各层保护通信。

评析

优点

• 逐层审视原理。 序言主张通过分层来讲授网络，这对初学者确实是优点：寻址、成帧等反复出现的概念会在不同层次多次出现，它们的共同用途因此变得清晰。
• 完整的自底向上课程。 在进入网络层之前，物理层、数据链路层、局域网、广域网和连接设备各有专章，13章中有5章用于网络层以下的层次，信号与介质得到独立的讲解。这使本书不仅适合计算机科学专业，也适合电气与电子工程以及信息技术专业。
• 网络层分为两章。 把数据传输和路由分开，让每个话题都有充足篇幅，有助于学生攻克网络中常被认为最难的部分。
• 参考配套。 6个附录、参考文献和术语表，为初入这一领域的读者提供支持。

局限

• 篇幅大。 约866页的内容超过一个学期，教师必须决定哪些部分深入讲授。
• 应用层出现得晚。 按自底向上的顺序，学生要到第10章才接触应用层。以网页、电子邮件等熟悉服务为学习动力的读者，或者有编程作业的课程，可能更愿意从顶层开始。
• 覆盖面广，但对深入学习而言深度有限。 最后三章各把一个领域（多媒体、管理、安全）浓缩为一章；需要了解协议详细行为或安全细节的学生还需进一步阅读。

在课程中的定位

福鲁赞的这本书是网络课程中内容全面、自底向上的入门教材。道格拉斯·科默的 The Internet Book 是一部篇幅短得多、不涉及数学的概览，面向没有技术背景的读者；可以在读福鲁赞之前先读它，建立整体图景，也可以在底层细节难以定位时对照阅读。库罗斯和罗斯的 Computer Networking: A Top-Down Approach 以相反的顺序讲同样的五层，从应用出发，用互联网协议来说明设计选择；如果课程想从网页和套接字讲起，它是主要的替代选择。塔能鲍姆、费姆斯特和韦瑟罗尔的 Computer Networks 与福鲁赞一样从物理层向上沿分层模型展开，并假定读者具备一定的编程和操作系统背景，很适合作为第二本教材。

在后续学习中，福尔和史蒂文斯的 TCP/IP Illustrated, Volume 1 通过真实的抓包记录展示互联网协议的行为，假定读者已修过本科网络课程，因此适合在第7–10章之后阅读。瓦尔盖塞和徐的 Network Algorithmics 是关于如何让网络软件和硬件更快的研究生教材，远远超出本书范围。

如何使用本书

本书适合计算机科学、信息技术以及电气或电子工程专业、正在修读第一门数据通信或网络课程的一二年级学生。出版社的介绍并未假定读者具备网络知识；一般的计算机素养和中学数学是合理的起点，若熟悉图表和基础代数，第2章关于信号的内容会更容易理解。

一个实用的阅读计划：

• 打基础： 先读第1章，再读第2章和第3章。这几章提供分层、信号、介质和帧等后续一切内容所依赖的词汇。
• 在第4–6章中取舍。 计算机科学课程可以讲局域网和连接设备，略读广域网；工程或信息技术课程可以三章都讲。
• 互联网的核心： 第7–10章。在两章网络层和传输层上投入最多时间，以后每一门网络课程都会再次遇到这些内容。
• 选读： 第11–13章视课程目标而定。第13章可以作为通往安全课程的桥梁。

由于每一层都建立在下一层之上，不妨把五层画成一页图，并为每章注明它讲的是哪一层、向上提供什么服务。学习网络层和传输层各章时，可以配合抓包工具观察真实流量，让抽象的协议描述变得具体。