01 / 导读
导读
引用
Fall, K. R., & Stevens, W. R. (2011). TCP/IP Illustrated, Volume 1: The Protocols (2nd ed.). Addison-Wesley Professional.
章节概要
第二版共十八章，约 1,050 页，前有序言和两篇前言（一篇为本版所写，一篇改写自第一版），后附缩略语表。第 1–11 章讲传输层以下各层及域名系统；第 12–17 章专讲 TCP；第 18 章转向安全。几乎每章末尾都有一节讲针对该协议的攻击，随后是小结和参考文献。
第1章：引言
阐述互联网的体系结构原则、协议的设计与实现，以及 TCP/IP 协议族的结构。还涉及互联网、内联网与外联网，应用程序的设计，标准化过程，现有的实现，以及利用互联网体系结构本身的攻击。
第2章：互联网地址体系结构
说明 IPv4 与 IPv6 地址的书写方式和结构，包括 CIDR 与路由聚合、特殊用途地址、地址分配和单播地址的分配。
第3章：链路层
涵盖以太网与 IEEE 802 标准、全双工、省电与自动协商、网桥与交换机、无线局域网（IEEE 802.11）、点对点协议、环回、MTU 与路径 MTU，以及隧道基础。
第4章：ARP：地址解析协议
篇幅较短，讲 ARP 缓存、帧格式、超时、代理 ARP、无故 ARP 与地址冲突检测、arp 命令，以及针对 ARP 的攻击。
第5章：网际协议（IP）
介绍 IPv4 与 IPv6 首部、IPv6 扩展首部、IP 转发、移动 IP，以及主机处理数据报的方式。
第6章：系统配置：DHCP 与自动配置
开头用较长篇幅讲 DHCP，随后是 IPv6 无状态地址自动配置（SLAAC）、DHCP 与 DNS 的相互作用，以及以太网上的 PPP。
第7章：防火墙与网络地址转换（NAT）
讲防火墙与网络地址转换、NAT 穿越、包过滤防火墙与 NAT 的配置，以及用于 IPv4/IPv6 共存与过渡的 NAT。
第8章：ICMPv4 与 ICMPv6：互联网控制报文协议
介绍 ICMP 报文、差错报文以及查询或信息类报文，然后是 IPv6 邻居发现，以及 ICMPv4 与 ICMPv6 之间的转换。
第9章：广播与本地组播（IGMP 与 MLD）
讲广播、组播，以及组管理协议 IGMP 与 MLD。
第10章：用户数据报协议（UDP）与 IP 分片
涵盖 UDP 首部与校验和、IPv6 上的 UDP、UDP-Lite、IP 分片、基于 UDP 的路径 MTU 发现、最大数据报长度、UDP 服务器设计，以及 UDP/IPv4 与 UDP/IPv6 数据报之间的转换。
第11章：名字解析与域名系统（DNS）
篇幅很大，讲 DNS 名字空间、名字服务器与区、缓存和 DNS 协议本身，其后是分离式 DNS 与轮询、DynDNS、DNS64、LLMNR 与 mDNS、LDAP，以及针对 DNS 的攻击。
第12–13章：TCP 预备知识；TCP 连接管理
第 12 章（TCP: The Transmission Control Protocol (Preliminaries)）介绍 TCP、其首部与封装；出版社将其作为免费样章提供。第 13 章讲连接的建立与终止、TCP 选项、路径 MTU 发现、状态转换、复位报文段和服务器的运作。
第14–15章：TCP 超时与重传；TCP 数据流与窗口管理
第 14 章讨论重传超时的设置、基于定时器的重传、快速重传、选择性确认、伪超时、乱序与重复。第 15 章涵盖交互式通信、延迟确认、Nagle 算法、流量控制与窗口管理，以及紧急机制。
第16–17章：TCP 拥塞控制；TCP 保活
第 16 章介绍经典拥塞控制算法及其演进、一个扩展示例、TCP 友好性、高速与基于时延的变体、缓冲区膨胀，以及主动队列管理与 ECN。第 17 章篇幅较短，讲保活机制。
第18章：安全：EAP、IPsec、TLS、DNSSEC 与 DKIM
从信息安全基本原理、威胁和密码学讲起，再依次介绍证书与公钥基础设施、网络接入控制（802.1X、EAP）、IPsec、TLS 与 DTLS、DNSSEC 和 DKIM。
核心概念
第1–5章：体系结构、编址、链路层、ARP 与 IP
- 体系结构原则：TCP/IP 协议族背后的设计目标，以及各协议如何配合。
- CIDR 与聚合：无类编址，是 IPv4 与 IPv6 地址结构的基础。
- 路径 MTU：不经分片即可通过一条路径的最大数据报。
- IPv6 扩展首部：对基本 IPv6 首部加以扩展的可选首部。
第6–11章：配置、NAT、ICMP、组播、UDP 与 DNS
- DHCP 与 SLAAC：配置主机地址的有状态与无状态两种方式。
- NAT 穿越：在地址转换器之间实现通信的技术。
- 邻居发现：接替 ARP 工作的 IPv6 机制。
- IGMP 与 MLD：分别用于 IPv4 与 IPv6 组播的组管理协议。
- DNS 缓存与区：名字空间如何划分、查询如何得到应答。
第12–17章：TCP
- 重传超时与快速重传：TCP 如何判断报文段已经丢失。
- Nagle 算法与延迟确认：影响小报文段流量的相互作用。
- 拥塞控制：把发送速率限制在网络容量以内的算法。
- 缓冲区膨胀与 ECN：排队问题及应对它们的信号机制。
第18章：安全
- IPsec、TLS 与 DTLS：在网络层和传输层保护流量的协议族。
- DNSSEC 与 DKIM：为域名系统和电子邮件增加的认证。
评析
优点
- 展示协议的实际运行。 出版社介绍称，本书通过 Linux、Windows 和 Mac OS 上的真实示例展示每个协议的运作，并解释这些协议为何如此工作。
- 逐层完整，结构一致。 目录显示各协议章节遵循同一模式：引言、机制、攻击一节、小结与参考文献。这样不必读完全章就能找到某协议的易受攻击之处。
- 对 TCP 讲得深。 六章（第 12–17 章）共 220 多页，覆盖连接管理、超时与重传、窗口管理、拥塞控制和保活，远比一般网络教材详细。
- IPv6 融入正文而非附录。 编址、首部、扩展首部、邻居发现、SLAAC、IPv6 上的 UDP 以及过渡用 NAT 都出现在主体章节中。
局限
- 篇幅与节奏。 全书约 1,050 页，更像参考书而非课程教材；个别章节，例如 DHCP 一节（约 40 页）或 DNS 协议一节（约 45 页），深度远超多数课程所需。
- 预备知识。 本书介绍了 TCP/IP 的目标与体系结构，但默认读者熟悉网络术语，并非网络的第一本入门书。
- 边缘部分已显陈旧。 本书出版于 2011 年，因此拥塞控制一章对高速、基于时延和 ECN 机制的论述反映的是当时的状况，目录中没有后来的 TCP 发展。
在课程中的定位
在计算机网络系列中，本书担当协议层面的参考书。Kurose 与 Ross 从应用层出发自上而下展开，Tanenbaum 的教材则从物理层向上逐层讲解；Forouzan 的书是较为平易的、自下而上介绍 TCP/IP 协议族的入门读物，Comer 的书则是不涉及数学的互联网工作原理读本。这几本任何一本都适合作为第一门课，之后再读 Fall 与 Stevens，了解各协议在线路上的具体行为。
Varghese 与 Xu 的 Network Algorithmics 是一本关于如何让网络软硬件更快的研究生教材，提出的是另一类问题：它假定协议已被理解，研究的是实现中的瓶颈。先读本书的 TCP 各章，可为它打下背景。
如何使用本书
本书最适合学完网络入门课、想看清数据包究竟是什么样子的学生，适合排查实际系统的网络工程师和管理员，也适合需要精确了解协议行为的安全分析人员。
实用读法：
- 核心： 第 1、2、5 章（体系结构、编址与 IP）；第 12–16 章（TCP），按顺序阅读。
- 按需查阅： 第 3 章（链路层）、第 4 与 6 章（ARP、DHCP）、第 8 章（ICMP）、第 10 章（UDP）和第 11 章（DNS），视课程或排错任务而定。
- 专题： 第 7 章（NAT 与防火墙）、第 9 章（组播）、第 17 章（保活）和第 18 章（安全，本身即可构成一门短课）。
阅读时可在实验机器上用抓包工具捕获流量，与书中的抓包记录对照。学习网络安全时，可把各章的攻击一节当作检查清单。