Краткое содержание

Об авторах............................................................................13

Предисловие.........................................................................14

ГЛАВА 1. Компьютерные сети и Интернет.............................21

ГЛАВА 2. Прикладной уровень..............................................94

ГЛАВА 3. Транспортный уровень.........................................194

ГЛАВА 4. Сетевой уровень и маршрутизация......................300

ГЛАВА 5. Канальный уровень и локальные сети..................430

ГЛАВА 6. Мультимедиа в компьютерных сетях...................536

ГЛАВА 7. Безопасность в компьютерных сетях...................622

ГЛАВА 8. Сетевое администрирование...............................691

Ссылки................................................................................721

Алфавитный указатель........................................................753

Содержание

Об авторах............................................................13

Джеймс Куроуз.................................................................................................13

Кит Росс...........................................................................................................13

Предисловие.........................................................14

Новое во втором издании.................................................................................14

Требования к аудитории...................................................................................15

Уникальность книги...........................................................................................15

Подход «сверху вниз»................................................................................15

Ориентация на Интернет...........................................................................16

Упор на основополагающие принципы......................................................17

Web-сайт...................................................................................................17

Педагогические аспекты...................................................................................18

История, принципы и практика..................................................................18

Интервью..................................................................................................19

Преподавателям.......................................................................................19

Порядок изложения материала.................................................................19

Последнее замечание...............................................................................20

Благодарности..................................................................................................20

От издателя перевода.......................................................................................20

ГЛАВА 1. Компьютерные сети и Интернет...................21

Что такое Интернет?.........................................................................................22

Структура Интернета.................................................................................22

Интернет с точки зрения обслуживания ....................................................25

Что такое протокол?..................................................................................26

Несколько полезных ссылок......................................................................29

Периферия компьютерных сетей......................................................................30

Оконечные системы, клиенты и серверы...................................................30

Службы с установлением и без установления соединения........................32

Ядро компьютерных сетей................................................................................35

Коммутация каналов и коммутация пакетов..............................................36

Передача сообщений................................................................................45

Доступ к сети и ее физическая среда................................................................49

Доступ к сети ............................................................................................50

Физическая среда передачи.....................................................................55

Интернет-провайдеры и магистрали Интернета...............................................59

Задержки и потери данных в сетях с коммутацией пакетов...............................61

Виды задержек..........................................................................................61

Задержка ожидания и потеря пакетов.......................................................64

Задержки и маршруты в Интернете...........................................................66

Уровни протоколов и модели их обслуживания.................................................68

Многоуровневая структура........................................................................68

Стек протоколов Интернета ......................................................................72

Сетевые устройства и уровни коммуникационной модели........................75

История компьютерных сетей и Интернета.......................................................76

Развитие коммутации пакетов: 1961-1972................................................76

Возникновение новых компьютерных сетей и Интернета: 1972-1980........77

Распространение компьютерных сетей: 1980-1990..................................79

Распространение Интернета: 1990-е........................................................80

Новейшие разработки...............................................................................81

Резюме.............................................................................................................82

Дальнейшие планы....................................................................................83

Вопросы и задания для самостоятельной работы.....................................84

Упражнения...............................................................................................85

Дополнительные вопросы и задания.........................................................90

Интервью..................................................................................................91

ГЛАВА 2. Прикладной уровень ..................................94

Принципы работы протоколов прикладного уровня..........................................95

Протоколы прикладного уровня ................................................................95

Службы, необходимые приложению........................................................100

Службы протоколов транспортного уровня.............................................102

Интернет-приложения, рассматриваемые в этой книге...........................105

Web и HTTP..................................................................................................... 105

Обзор HTTP............................................................................................. 106

Постоянные и непостоянные соединения................................................ 108

Формат HTTP-сообщения....................................................................... 111

Взаимодействие пользователя с сервером.............................................116

Метод GET с условием ............................................................................ 118

Область применения HTTP......................................................................119

Передача файлов по протоколу FTP................................................................ 119

Электронная почта.......................................................................................... 122

SMTP....................................................................................................... 125

Сравнение SMTP и HTTP .........................................................................127

Форматы сообщений электронной почты и MIME....................................128

Протоколы доступа к электронной почте.................................................132

Служба трансляции имен Интернета...............................................................137

Функции DNS.......................................................................................... 137

Общие принципы функционирования DNS.............................................. 139

DNS-записи ............................................................................................146

DNS-сообщения...................................................................................... 147

Программирование TCP-сокетов.................................................................... 148

Взаимодействие процессов при помощи TCP-сокетов............................ 149

Пример приложения клиент/сервер на языке Java.................................. 151

Программирование UDP-сокетов ................................................................... 157

Разработка простого web-сервера................................................................. 163

 Распределение ресурсов................................................................................166

Web-кэширование...................................................................................167

Совместное кэширование....................................................................... 171

Сети распределения ресурсов................................................................ 172

Одноранговое разделение файлов.......................................................... 175

Резюме........................................................................................................... 183

Вопросы и задания для самостоятельной работы ...................................183

Упражнения............................................................................................. 185

Дополнительные вопросы и задания....................................................... 189

Задания по программированию.............................................................. 190

Интервью................................................................................................192

ГЛАВА 3. Транспортный уровень ............................. 194

Службы транспортного уровня.........................................................................194

Взаимодействие между транспортным и сетевым уровнями................... 196

Транспортный уровень в Интернете........................................................ 197

Мультиплексирование и демультиплексирование........................................... 199

Протокол UDP — передача без установления соединения..............................205

Структура UDP-сегмента.........................................................................209

Контрольная сумма UDP-сегмента..........................................................209

Принципы надежной передачи данных............................................................211

Создание протокола надежной передачи данных....................................212

Протоколы надежной передачи данных с конвейеризацией....................221

Возвращение на N пакетов назад............................................................225

Выборочное повторение.........................................................................230

Протокол TCP — передача с установлением соединения................................236

TCP-соединение .....................................................................................236

Структура TCP-сегмента.........................................................................238

Время оборота и интервал ожидания......................................................243

Надежная передача данных.....................................................................245

Контроль потока.....................................................................................252

Управление TCP-соединением................................................................255

Принципы контролирования перегрузки.........................................................259

Причины и следствия перегрузки............................................................259

Подходы к контролированию перегрузки ................................................265

Контроль перегрузок в службе ABR сетей ATM........................................266

Контроль перегрузок в TCP.............................................................................268

Выравнивание скоростей передачи ........................................................274

Модель задержек протокола TCP............................................................278

Резюме...........................................................................................................286

Вопросы и задания для самостоятельной работы...................................288

Упражнения.............................................................................................289

Дополнительные вопросы и задания.......................................................297

Интервью................................................................................................297

ГЛАВА 4. Сетевой уровень и маршрутизация.............300

Модели сетевого обслуживания.....................................................................300

Понятие модели сетевого обслуживания ................................................303

Происхождение дейтаграммной службы и службы виртуальных каналов............................................................................307

Основы маршрутизации..................................................................................308

Алгоритм маршрутизации, основанный на состоянии линий...................311

Алгоритм дистанционно-векторной маршрутизации...............................316

Сравнение алгоритмов маршрутизации..................................................324

Другие алгоритмы маршрутизации.........................................................325

Иерархическая маршрутизация......................................................................326

Интернет-протокол.........................................................................................329

Адресация в протоколе IPv4....................................................................330

Адресация, маршрутизация и продвижение дейтаграмм........................338

Формат дейтаграммы .............................................................................341

Фрагментация IP-дейтаграмм.................................................................344

Протокол ICMP........................................................................................347

Протокол DHCP.......................................................................................348

Трансляторы сетевых адресов ................................................................351

Маршрутизация в Интернете..........................................................................354

Протоколы внутренней маршрутизации..................................................354

Протоколы внешней маршрутизации ......................................................361

Устройство маршрутизатора..........................................................................367

Входные порты........................................................................................369

Коммутационный блок............................................................................372

Выходные порты .....................................................................................374

Очереди..................................................................................................374

Протокол IPv6.................................................................................................378

Формат дейтаграммы протокола IPv6 .....................................................378

Новый протокол ICMP для протокола IPv6 ...............................................381

Переход с IPv4 на IPv6.............................................................................381

Групповая маршрутизация..............................................................................384

Групповая рассылка в Интернете и группы рассылки ..............................385

Протокол IGMP........................................................................................388

Общий случай групповой маршрутизации...............................................392

Групповая маршрутизация в Интернете..................................................398

Мобильность и сетевой уровень.....................................................................402

Учет мобильности в структуре сетевого уровня.......................................402

Управление мобильной связью...............................................................404

Мобильный протокол IP...........................................................................411

Резюме...........................................................................................................415

Вопросы и задания для самостоятельной работы...................................417

Упражнения.............................................................................................419

Дополнительные вопросы и задания.......................................................425

Задание по программированию..............................................................426

Интервью................................................................................................427

ГЛАВА 5. Канальный уровень и локальные сети.......... 430

Введение и терминология...............................................................................431

Службы канального уровня......................................................................432

Адаптеры ................................................................................................435

Обнаружение и исправление ошибок..............................................................436

Контроль четности..................................................................................438

Вычисление контрольной суммы.............................................................440

Циклический избыточный код.................................................................441

Протоколы коллективного доступа..................................................................443

Протоколы разделения канала................................................................446

Протоколы произвольного доступа.........................................................450

Протоколы последовательного доступа..................................................457

Локальные сети.......................................................................................458

Адресация в локальных сетях и протокол ARP.................................................460

Адресация в локальных сетях..................................................................460

Протокол ARP..........................................................................................462

Ethernet..........................................................................................................466

Основы технологии Ethernet....................................................................467

Протокол CSMA/CD.................................................................................471

Технологии Ethernet.................................................................................474

Хабы, мосты, коммутаторы.............................................................................478

Хабы .......................................................................................................479

Мосты.....................................................................................................480

Коммутаторы ..........................................................................................488

Беспроводные каналы связи...........................................................................492

Беспроводные локальные сети стандарта IEEE 802.11b..........................493

Bluetooth.................................................................................................500

Протокол РРР.................................................................................................500

Формат кадра протокола PPP..................................................................502

Протоколы управления каналом и сетью.................................................504

Технология ATM..............................................................................................506

Основные характеристики ATM ...............................................................508

Физический уровень ATM........................................................................510

Уровень ATM ...........................................................................................511

Уровень адаптации ATM ..........................................................................512

IP поверх ATM..........................................................................................515

Frame Relay.....................................................................................................518

Исторический контекст...........................................................................518

Сети ретрансляции кадров......................................................................519

Резюме...........................................................................................................523

Вопросы и задания для самостоятельной работы...................................525

Упражнения.............................................................................................526

Дополнительные вопросы и задания.......................................................533

Интервью................................................................................................534

ГЛАВА 6. Мультимедиа в компьютерных сетях........... 536

Сетевые мультимедийные приложения...........................................................536

Примеры мультимедийных приложений..................................................537

Проблемы мультимедиа в сегодняшнем Интернете................................540

Развитие Интернета в направлении поддержки мультимедиа.................541

Сжатие аудио- и видеоданных.................................................................543

Записанное потоковое аудио и видео.............................................................545

Доступ к аудио- и видеоданным через web-сервер.................................547

Передача мультимедиа с потокового сервера.........................................550

Протокол RTSP........................................................................................552

Интернет-телефония......................................................................................556

Недостатки обслуживания по остаточному принципу..............................557

Борьба с джиттером у получателя в аудио приложениях..........................558

Восстановление после потери пакета.....................................................561

Записанное потоковое аудио и видео.....................................................565

Протоколы для интерактивных приложений реального времени.....................565

RTP ..........................................................................................................566

Протокол RTCP........................................................................................571

Протокол SIP...........................................................................................573

Стандарт H.323.......................................................................................580

За пределами остаточного принципа..............................................................581

Сценарий 1 — мегабитное аудио-приложение и FTP-приложение............583

Сценарий 2 — мегабитное аудио-приложение и высокоприоритетное

FTP-приложение...................................................................................584

Сценарий 3 — некачественное аудио-приложение и FTP-приложение......584

Сценарий 4 — два мегабитных аудио-приложения на одной линии...........587

Механизмы проведения политики и планирования.........................................588

Механизмы планирования.......................................................................588

Политика дырявого ведра.......................................................................592

Интегрированное обслуживание.....................................................................595

Гарантированное качество обслуживания...............................................597

Обслуживание с контролируемой нагрузкой...........................................597

Протокол RSVP...............................................................................................598

Сущность протокола RSVP......................................................................598

Несколько простых примеров..................................................................600

Дифференцированное обслуживание.............................................................603

Простой сценарий дифференцированного обслуживания.......................604

Классификация и согласование трафика.................................................606

Поведение на ретрансляционном участке...............................................608

Недостатки дифференцированного обслуживания .................................610

Резюме...........................................................................................................611

Вопросы и задания для самостоятельной работы...................................613

Упражнения.............................................................................................614

Дополнительные вопросы и задания.......................................................618

Задание по программированию..............................................................618

Интервью................................................................................................619

ГЛАВА 7. Безопасность в компьютерных сетях........... 622

Понятие сетевой безопасности ......................................................................623

Принципы криптографии................................................................................626

Шифрование с симметричными ключами................................................628

Шифрование с открытым ключом............................................................632

Аутентификация..............................................................................................637

Протокол аутентификации ар 1.0.............................................................638

Протокол аутентификации ар 2.0.............................................................638

Протокол аутентификации ар 3.0.............................................................639

Протокол аутентификации ар 3.1.............................................................640

Протокол аутентификации ар 4.0.............................................................640

Протокол аутентификации ар 5.0.............................................................641

Целостность данных.......................................................................................644

Генерирование цифровой подписи..........................................................645

Дайджест сообщения..............................................................................646

Алгоритмы хэширования.........................................................................649

Передача ключей и сертификация..................................................................650

Центр распределения ключей.................................................................650

Сертификация открытых ключей .............................................................652

Управление доступом с помощью брандмауэров............................................657

Фильтрация пакетов................................................................................658

Шлюзы прикладного уровня....................................................................661

Атака и оборона..............................................................................................663

Сбор информации...................................................................................663

Анализатор пакетов ................................................................................664

Подделка IP-адресов...............................................................................665

Атаки отказа в обслуживании и распределенного отказа в обслуживании ... 666

Кража соединения ..................................................................................667

Безопасность на разных уровнях....................................................................668

Безопасная электронная почта ...............................................................669

Протоколы SSL и TLS...............................................................................674

Безопасность на сетевом уровне............................................................678

Безопасность в беспроводных локальных сетях стандарта IEEE 802.11 ... 682

Резюме...........................................................................................................684

Вопросы и задания для самостоятельной работы ...................................685

Упражнения.............................................................................................686

Дополнительные вопросы и задания.......................................................688

Интервью................................................................................................688

ГЛАВА 8. Сетевое администрирование.....................691

Понятие сетевого администрирования...........................................................691

Инфраструктура сетевого администрирования ..............................................696

Архитектура управляющих Интернет-стандартов .................................................699

Структура управляющей информации.....................................................700

База управляющей информации.............................................................703

Операции и транспортное соответствие протокола SNMP......................706

Безопасность и администрирование.......................................................709

ASN.1..............................................................................................................712

Резюме...........................................................................................................716

Вопросы и задания для самостоятельной работы ...................................717

Упражнения.............................................................................................717

Дополнительные вопросы и задания.......................................................718

Интервью................................................................................................718

Ссылки............................................................... 721

Алфавитный указатель.......................................... 753